Պետական ​​միասնական քննության C3 կատեգորիայի առաջադրանքներում թթվային միջավայրում կալիումի պերմանգանատ KMnO 4-ով օրգանական նյութերի օքսիդացման ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում ածխածնային շղթայի ընդմիջումով, առանձնակի դժվարություններ են առաջացնում: Օրինակ, պրոպենի օքսիդացման ռեակցիան ընթանում է ըստ հավասարման.

Չ 3 – Չ = Չ 2 + KMnO4 + Հ 2 ԱՅՍՊԵՍ 4 → Չ 3 COOH + CO 2 + MnSO 4 + Կ 2 ԱՅՍՊԵՍ 4 + Հ 2 Օ՜

Այսպիսի բարդ ռեդոքս հավասարումների մեջ հաշվի առնելու համար ստանդարտ տեխնիկան առաջարկում է էլեկտրոնային հաշվեկշիռ, սակայն հերթական փորձից հետո ակնհայտ է դառնում, որ դա բավարար չէ: Այստեղ խնդրի արմատը կայանում է նրանում, որ էլեկտրոնային հաշվեկշռից վերցված օքսիդիչի դիմացի գործակիցը պետք է փոխարինվի։ Այս հոդվածը առաջարկում է երկու մեթոդ, որոնք թույլ են տալիս ընտրել ճիշտ գործակիցը օքսիդացնողի դիմաց, որպեսզի վերջապես հավասարեցվեն բոլոր տարրերը։ Փոխարինման մեթոդՕքսիդացնող նյութի դիմաց գործակիցը փոխարինելու համար այն ավելի հարմար է նրանց համար, ովքեր կարողանում են երկար և քրտնաջան հաշվել, քանի որ այս կերպ գործակիցների դասավորությունը կարող է երկար լինել (այս օրինակում պահանջվեց 4 փորձ. ) Փոխարինման մեթոդը օգտագործվում է «ՍԵՂԱՆԱԿ» մեթոդի հետ միասին, որը նույնպես մանրամասն քննարկվում է այս հոդվածում։ Մեթոդ «հանրահաշվական»թույլ է տալիս փոխարինել օքսիդացնող նյութի դիմաց գործակիցը ոչ պակաս պարզ և հուսալի, բայց շատ ավելի արագ KMnO 4համեմատած փոխարինման մեթոդի հետ, բայց ունի ավելի նեղ շրջանակ: «Հանրահաշվական» մեթոդը կարող է օգտագործվել միայն օքսիդացնողի դիմաց գործակիցը փոխարինելու համար KMnO 4ածխածնային շղթայի ընդմիջումով ընթացող օրգանական նյութերի օքսիդացման ռեակցիաների հավասարումների մեջ։

Ներբեռնել:

Նախադիտում:

Նախադիտումն օգտագործելու համար ինքներդ ստեղծեք Google հաշիվ (հաշիվ) և մուտք գործեք՝ https://accounts.google.com

Թեմայի վերաբերյալ՝ մեթոդական մշակումներ, ներկայացումներ և նշումներ

Գործակիցների դասավորությունը քիմիական հավասարումների մեջ

Ուսուցիչը, լինելով ուսանողների ճանաչողական գործունեության կազմակերպման գլխավոր հերոսը, մշտապես փնտրում է ուսուցման արդյունավետությունը բարելավելու ուղիներ: Արդյունավետ ուսուցման կազմակերպում...

Օրգանական նյութերի մասնակցությամբ օքսիդացման ռեդոքս ռեակցիաների հավասարումների կազմում

INՄիասնական պետական ​​քննության (USE) ներդրման հետ կապված՝ որպես միջնակարգ դպրոցի շրջանավարտների վերջնական ատեստավորման միակ ձև և ավագ դպրոցը մասնագիտացված կրթության անցնելու հետ կապված, ավագ դպրոցի աշակերտների նախապատրաստումը առավել «թանկ» առաջադրանքների առումով. Քիմիայի USE թեստի «C» մասի կետերը գնալով ավելի կարևոր են դառնում: Չնայած այն հանգամանքին, որ «C» մասի հինգ առաջադրանքները տարբեր են համարվում՝ անօրգանական նյութերի քիմիական հատկությունները, օրգանական միացությունների փոխակերպումների շղթաները, հաշվողական առաջադրանքները, բոլորն էլ որոշ չափով կապված են ռեդոքս ռեակցիաների հետ (ORR): Եթե ​​OVR տեսության հիմնական գիտելիքները յուրացված են, ապա հնարավոր է ճիշտ կատարել առաջին և երկրորդ առաջադրանքները ամբողջությամբ, իսկ երրորդը` մասամբ: Մեր կարծիքով, «Գ» մասի իրականացման հաջողության զգալի մասը հենց դրանում է. Փորձը ցույց է տալիս, որ եթե անօրգանական քիմիա ուսումնասիրելով՝ ուսանողները բավական լավ են գլուխ հանում OVR հավասարումներ գրելու առաջադրանքներից, ապա օրգանական քիմիայի նմանատիպ առաջադրանքները մեծ դժվարություններ են առաջացնում նրանց համար։ Հետևաբար, մասնագիտացված դասարաններում օրգանական քիմիայի ողջ դասընթացի ուսումնասիրության ընթացքում մենք փորձում ենք ավագ դպրոցի աշակերտների մոտ զարգացնել OVR հավասարումներ կազմելու հմտությունները։

Անօրգանական և օրգանական միացությունների համեմատական ​​բնութագրերն ուսումնասիրելիս ուսանողներին ծանոթացնում ենք օքսիդացման վիճակի (ս.օ.) օգտագործմանը (օրգանական քիմիայում, հիմնականում՝ ածխածնի) և դրա որոշման մեթոդներին.

1) միջին ս.դ.-ի հաշվարկ. ածխածին օրգանական նյութի մոլեկուլում;

2) սահմանում ս.դ. յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմ:

Մենք պարզաբանում ենք, թե որ դեպքերում է ավելի լավ օգտագործել այս կամ այն ​​մեթոդը:

Հոդվածը հրապարակվել է «GEO-Engineering» ընկերության աջակցությամբ, որը շուկայում արտադրանք է ներկայացնում «ProfKresla» ապրանքանիշով։ Ընկերության գործունեության ոլորտն է տարբեր սրահների համար նախատեսված բազկաթոռների և աթոռների արտադրություն, վաճառք և տեղադրում։ Աշխատակիցների բարձր պրոֆեսիոնալիզմը և մեր սեփական արտադրամասերը թույլ են տալիս արագ և արդյունավետ իրականացնել ցանկացած բարդության նախագծեր: ProfKresla ապրանքանիշի տակ գտնվող բոլոր ապրանքները, լինեն դա թատրոնի աթոռներ, սպասասրահների կամ ուսումնական հաստատությունների աթոռներ, առանձնանում են ժամանակակից և էրգոնոմիկ դիզայնով, ինչպես նաև բարձր մաշվածության դիմադրությամբ, ամրությամբ և հարմարավետությամբ: profkresla.ru կայքի կատալոգում ներկայացված ապրանքների հսկայական տեսականիից դուք միշտ կարող եք ընտրել մոդելներ, որոնք լավագույնս համապատասխանում են ձեր ընկերությունում ընդունված կորպորատիվ ոճին: Եթե ​​դեռ դժվարանում եք ընտրության հարցում, ապա ընկերության մասնագետները միշտ պատրաստ են խորհուրդներ տալ, օգնել որոշել մոդելը, այնուհետ պատրաստել նախագիծ, կատարել բոլոր անհրաժեշտ չափումները և տեղադրել տեղում։

Պ«Ալկաններ» թեման ուսումնասիրելիս ցույց ենք տալիս, որ օքսիդացման, այրման, հալոգենացման, նիտրացման, ջրազրկման և տարրալուծման գործընթացները ռեդոքս գործընթացներ են: Օրգանական նյութերի այրման և քայքայման ռեակցիաների հավասարումները գրելիս ավելի լավ է օգտագործել ս.դ.-ի միջին արժեքը։ Ածխածին. Օրինակ:

Ուշադրություն ենք դարձնում էլեկտրոնային հաշվեկշռի առաջին կեսին` ածխածնի ատոմի կոտորակային արժեքով s.d. հայտարարը 4 է, ուստի մենք հաշվարկում ենք էլեկտրոնների փոխանցումը՝ օգտագործելով այս գործակիցը:

Այլ դեպքերում, «Ալկաններ» թեման ուսումնասիրելիս մենք որոշում ենք s.d.-ի արժեքները: ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմ միացության մեջ՝ միաժամանակ ուսանողների ուշադրությունը հրավիրելով առաջնային, երկրորդային, երրորդային ածխածնի ատոմներով ջրածնի ատոմների փոխարինման հաջորդականության վրա.

Այսպիսով, մենք ուսանողներին բերում ենք այն եզրակացության, որ սկզբում փոխարինման գործընթացը տեղի է ունենում երրորդական, այնուհետև երկրորդական և, առաջին հերթին, առաջնային ածխածնի ատոմներում:

Պ«Ալկեններ» թեման ուսումնասիրելիս մենք դիտարկում ենք օքսիդացման գործընթացները՝ կախված ալկենի կառուցվածքից և ռեակցիայի միջավայրից:

Երբ ալկենները օքսիդացվում են կալիումի պերմանգանատի KMnO 4 խտացված լուծույթով թթվային միջավայրում (կոշտ օքսիդացում), - և - կապերը կոտրվում են կարբոքսիլաթթուների, կետոնների և ածխածնի օքսիդի (IV) ձևավորմամբ: Այս ռեակցիան օգտագործվում է կրկնակի կապի դիրքը որոշելու համար։

Եթե ​​կրկնակի կապը գտնվում է մոլեկուլի վերջում (օրինակ՝ բութեն-1-ում), ապա օքսիդացման արգասիքներից մեկը մածուցիկ թթուն է, որը հեշտությամբ օքսիդանում է ածխաթթու գազի և ջրի մեջ.

Մենք շեշտում ենք, որ եթե ալկենի մոլեկուլում ածխածնի ատոմը կրկնակի կապում պարունակում է երկու ածխածնի փոխարինիչներ (օրինակ, 2-մեթիլբութեն-2 մոլեկուլում), ապա դրա օքսիդացման ընթացքում ձևավորվում է կետոն, քանի որ այդպիսի ատոմի փոխակերպումը. Կարբոքսիլային խմբի ատոմում անհնար է առանց C–C կապի խախտման, համեմատաբար կայուն հետևյալ պայմաններում.

Մենք պարզաբանում ենք, որ եթե ալկենի մոլեկուլը սիմետրիկ է, և կրկնակի կապը պարունակվում է մոլեկուլի մեջտեղում, ապա օքսիդացման ժամանակ առաջանում է միայն մեկ թթու.

Մենք հայտնում ենք, որ ալկենների օքսիդացման առանձնահատկությունը, որի դեպքում կրկնակի կապում ածխածնի ատոմները պարունակում են երկու ածխածնի ռադիկալներ, երկու կետոնի ձևավորումն է.

Հաշվի առնելով ալկենների օքսիդացումը չեզոք կամ թեթևակի ալկալային միջավայրում՝ մենք ավագ դպրոցի աշակերտների ուշադրությունը կենտրոնացնում ենք այն փաստի վրա, որ նման պայմաններում օքսիդացումն ուղեկցվում է դիոլների (երկհիդրիկ սպիրտներ) ձևավորմամբ, և այդ ածխածնի ատոմներին կցվում են հիդրօքսիլ խմբեր։ որոնց միջև կրկնակի կապ կար.

INՆմանապես մենք դիտարկում ենք ացետիլենի և նրա հոմոլոգների օքսիդացումը՝ կախված այն միջավայրից, որում տեղի է ունենում գործընթացը։ Այսպիսով, մենք պարզաբանում ենք, որ թթվային միջավայրում օքսիդացման գործընթացը ուղեկցվում է կարբոքսիլաթթուների ձևավորմամբ.

Ռեակցիան օգտագործվում է օքսիդացման արտադրանքներով ալկինների կառուցվածքը որոշելու համար.

Չեզոք և թեթևակի ալկալային միջավայրերում ացետիլենի օքսիդացումն ուղեկցվում է համապատասխան օքսալատների (օքսալաթթվի աղեր) ձևավորմամբ, իսկ հոմոլոգների օքսիդացումն ուղեկցվում է եռակի կապի խզմամբ և կարբոքսիլաթթուների աղերի ձևավորմամբ.

INԲոլոր կանոնները մշակվում են ուսանողների հետ կոնկրետ օրինակներով, ինչը հանգեցնում է տեսական նյութի ավելի լավ յուրացման: Հետևաբար, տարբեր միջավայրերում արենների օքսիդացումն ուսումնասիրելիս ուսանողները կարող են ինքնուրույն ենթադրություններ անել, որ թթվային միջավայրում պետք է ակնկալել թթուների, իսկ ալկալային միջավայրում՝ աղերի ձևավորում: Ուսուցիչը միայն պետք է հստակեցնի, թե որ ռեակցիայի արտադրանքներն են ձևավորվում՝ կախված համապատասխան ասպարեզի կառուցվածքից:

Օրինակներով ցույց ենք տալիս, որ մի կողային շղթայով բենզոլի հոմոլոգները (անկախ դրա երկարությունից) ուժեղ օքսիդացնող նյութի միջոցով օքսիդացվում են բենզոյան թթու՝ ածխածնի ատոմում: Բենզոլի հոմոլոգները, երբ տաքացվում են, օքսիդանում են կալիումի պերմանգանատով չեզոք միջավայրում՝ առաջացնելով արոմատիկ թթուների կալիումի աղեր։

5C 6 H 5 -CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 \u003d 5C 6 H 5 COOH + 6MnSO 4 + 3K 2 SO 4 + 14H 2 O,

5C 6 H 5 -C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 \u003d 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 12MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 28H 2 O,

C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 \u003d C 6 H 5 COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O:

Մենք շեշտում ենք, որ եթե արենի մոլեկուլում կան մի քանի կողային շղթաներ, ապա թթվային միջավայրում նրանցից յուրաքանչյուրը ածխածնի ատոմում օքսիդացվում է կարբոքսիլ խմբի, որի արդյունքում ձևավորվում են պոլիբազային արոմատիկ թթուներ.

ՊԱծխաջրածինների համար OVR հավասարումներ կազմելու ձեռք բերված հմտությունները հնարավորություն են տալիս դրանք օգտագործել «Թթվածին պարունակող միացություններ» բաժնի ուսումնասիրության մեջ։

Այսպիսով, «Ալկոհոլներ» թեման ուսումնասիրելիս ուսանողները ինքնուրույն կազմում են սպիրտների օքսիդացման հավասարումները՝ օգտագործելով հետևյալ կանոնները.

1) առաջնային սպիրտները օքսիդացվում են ալդեհիդների

3CH 3 -CH 2 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 \u003d 3CH 3 -CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O;

2) երկրորդային սպիրտները օքսիդացվում են կետոնների

3) երրորդական սպիրտների համար օքսիդացման ռեակցիան բնորոշ չէ.

Քննությանը պատրաստվելու համար նպատակահարմար է, որ ուսուցիչը լրացուցիչ տեղեկություններ տա այս հատկություններին, որոնք անկասկած օգտակար կլինեն ուսանողների համար։

Երբ մեթանոլը օքսիդացվում է կալիումի պերմանգանատի կամ կալիումի երկքրոմատի թթվացված լուծույթով, ձևավորվում է CO 2, առաջնային սպիրտները օքսիդացման ժամանակ, կախված ռեակցիայի պայմաններից, կարող են ձևավորել ոչ միայն ալդեհիդներ, այլև թթուներ: Օրինակ՝ էթանոլի օքսիդացումը կալիումի երկքրոմատով ցրտին ավարտվում է քացախաթթվի ձևավորմամբ, իսկ տաքացնելիս՝ ացետալդեհիդ.

3CH 3 -CH 2 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 \u003d 3CH 3 -COOH + 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O,

3CH 3 -CH 2 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 3CH 3 -CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O:

Կրկին հիշեցնենք ուսանողներին ալկոհոլի օքսիդացման ռեակցիաների արտադրանքի վրա շրջակա միջավայրի ազդեցության մասին, այն է՝ KMnO 4 տաք չեզոք լուծույթը մեթանոլը օքսիդացնում է կալիումի կարբոնատ, իսկ մնացած սպիրտները՝ համապատասխան կարբոքսիլաթթուների աղեր.

«Ալդեհիդներ և կետոններ» թեման ուսումնասիրելիս մենք ուսանողների ուշադրությունը կենտրոնացնում ենք այն փաստի վրա, որ ալդեհիդները սպիրտներից ավելի հեշտությամբ օքսիդանում են համապատասխան կարբոքսիլաթթուների մեջ ոչ միայն ուժեղ օքսիդացնող նյութերի (օդի թթվածին, KMnO 4-ի թթվացված լուծույթներ և թթվացված լուծույթներ) ազդեցության տակ: K 2 Cr 2 O 7), բայց և թույլ ազդեցության տակ (արծաթի օքսիդի կամ պղնձի (II) հիդրօքսիդի ամոնիակային լուծույթ).

5CH 3 -CHO + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 \u003d 5CH 3 -COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O,

3CH 3 -CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 \u003d 3CH 3 -COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 O,

CH 3 -CHO + 2OH CH 3 -COONH 4 + 2Ag + 3NH 3 + H 2 O:

Մենք հատուկ ուշադրություն ենք դարձնում մեթանալի օքսիդացմանը արծաթի օքսիդի ամոնիակային լուծույթով, քանի որ Այս դեպքում ձևավորվում է ամոնիումի կարբոնատ, և ոչ թե մածուցիկ թթու.

HCHO + 4OH \u003d (NH 4) 2 CO 3 + 4Ag + 6NH 3 + 2H 2 O:

Ինչպես ցույց է տալիս մեր երկարամյա փորձը, ավագ դպրոցի աշակերտներին սովորեցնելու առաջարկվող մեթոդը, թե ինչպես գրել OVR հավասարումներ օրգանական նյութերի մասնակցությամբ, մի քանի կետով մեծացնում է դրանց կիրառման վերջնական արդյունքը քիմիայում:

4.5. Ալկենի օքսիդացում

Ցանկալի է ալկենի օքսիդացման ռեակցիաները բաժանել երկու մեծ խմբի՝ ռեակցիաներ, որոնցում պահպանվում է ածխածնի կմախքը և կրկնակի կապի երկայնքով մոլեկուլի ածխածնի կմախքի օքսիդատիվ ոչնչացման ռեակցիաներ։ Ռեակցիաների առաջին խումբը ներառում է էպօքսիդացումը, ինչպես նաև հիդրօքսիլացումը, ինչը հանգեցնում է վիկինալ դիոլների (գլիկոլների) ձևավորմանը։ Ցիկլային ալկենների դեպքում հիդրօքսիլացումը առաջանում է վիկինալ տրանս- կամ cis- դիոլներ. Մեկ այլ խումբ ներառում է օզոնոլիզը և ալկենների սպառիչ օքսիդացման ռեակցիաները, որոնք հանգեցնում են տարբեր տեսակի կարբոնիլային միացությունների և կարբոքսիլաթթուների առաջացմանը:

4.5.ա. Ալկենների օքսիդացման ռեակցիաները ածխածնի կմախքի պահպանմամբ

1. Էպոքսիդացում (արձագանք Ն.Ա. Պրիլեժաևի, 1909 թ.)

Ոչ բևեռային, անտարբեր միջավայրում ոչ բևեռային, անտարբեր միջավայրում պերաթթուների (պերաթթուների) հետ փոխազդելիս ացիկլիկ և ցիկլային ալկենները ձևավորում են էպօքսիդներ (օքսիրաններ), հետևաբար ռեակցիան ինքնին կոչվում է էպօքսիդացման ռեակցիա։

Ըստ ժամանակակից անվանացանկի IUPAC- եռանդամ օղակը մեկ թթվածնի ատոմով կոչվում է օքսիրան:

Ալկենների էպոօքսիդացումը պետք է դիտարկել որպես համաժամանակյա, համակարգված գործընթաց, որը չի ներառում իոնային միջանկյալ նյութեր, ինչպիսին է OH+ հիդրօքսիլ կատիոնը: Այլ կերպ ասած, ալկենների էպօքսիդացումը գործընթաց է համ- կրկնակի կապին թթվածնի մեկ ատոմի ավելացում՝ կրկնակի կապում փոխարինողների կոնֆիգուրացիայի ամբողջական պահպանմամբ։

Էպօքսիդացման համար առաջարկվել է մեխանիզմ, որը բնորոշ է համաձայնեցված գործընթացներին:

Քանի որ պերաթթվի թթվածնի ատոմի կողմից կրկնակի կապի հարձակումը հավասարապես հավանական է կրկնակի կապի հարթության երկու կողմերում, արդյունքում ստացվող օքսիրանները կամ. մեզո- էնանտիոմերների ձևեր կամ խառնուրդներ. Որպես էպօքսիդացնող նյութեր օգտագործվում են հետևյալ պերաթթուները՝ պերբենզոյան, մ-քլորպերբենզոյան, մոնոպերֆտալային, պերաքացախային, եռաֆտորօպերացախային և կատարողական: Անուշաբույր պերաթթուները օգտագործվում են որպես առանձին ռեագենտներ, մինչդեռ ալիֆատիկ պերաթթուները՝ CH 3 CO 3 H, CF 3 CO 3 H և HCO 3 H առանձին-առանձին չեն մեկուսացված, այլ օգտագործվում են դրանց ձևավորումից հետո 30% կամ 90% ջրածնի պերօքսիդի և համապատասխան կարբոքսիլաթթու: Պերբենզոյան և մ-քլորօպերբենզոյան թթու ստացվում է բենզոյական և մ-քլորբենզոյան թթու 70% ջրածնի պերօքսիդով մեթանասուլֆոնաթթվի լուծույթում կամ այդ թթուների թթվային քլորիդներից և ջրածնի պերօքսիդից:

Մոնոպերֆտալաթթուն նմանատիպ մեթոդով ստանում են ֆտալային անհիդրիդից և 30% ջրածնի պերօքսիդից։

Սկզբում օքսիրաններ (էպօքսիդներ) ստանալու համար օգտագործվել են պերբենզոյան կամ մոնոպերֆտալաթթուներ.

Ներկայումս առավել հաճախ օգտագործվում է էպօքսիդացումը մ- քլորոպերբենզոյան թթու. Ի տարբերություն այլ պերաթթուների, այն կայուն է պահպանման ժամանակ երկար ժամանակ (մինչև 1 տարի) և բացարձակապես անվտանգ է կարգավորելու համար: Ացիկլիկ և ցիկլային ալկենների օքսիդացումից ստացված օքսիրանների ելքերը մ- քլորոպերբենզոաթթուն մեթիլեն քլորիդի, քլորոֆորմի կամ դիօքսանի լուծույթում սովորաբար բավականին բարձր է:

Պերաթթուները հաճախ առաջանում են անմիջապես մեթիլեն քլորիդում 90% ջրածնի պերօքսիդի և կարբոքսիլաթթվի ռեակցիայի խառնուրդից:

Կարբոնիլային խմբի կամ այլ ընդունող փոխարինողի հետ զուգակցված կրկնակի կապով ալկենները ոչ ակտիվ են, և դրանց օքսիդացման համար ավելի լավ է օգտագործել ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութեր, ինչպիսիք են տրիֆտորօքացախաթթուն, որը ստացվում է եռֆտորքացախային անհիդրիդից և 90% ջրածնի պերօքսիդ մեթիլեն քլորիդում: Ամենապարզ օքսիրանը` էթիլենի օքսիդը, արտադրվում է արդյունաբերական եղանակով` էթիլենի օքսիդացումով թթվածնով` որպես կատալիզատոր արծաթի առկայությամբ:

2. հակա-Հիդրօքսիլացում

Օքսիրանների եռանդամ օղակը հեշտությամբ բացվում է նուկլեոֆիլ ռեակտիվների լայն տեսականիով: Այս ռեակցիաները մանրամասն կքննարկվեն ացիկլիկ և ցիկլային եթերների մասին բաժնում։ Այստեղ դիտարկվելու է միայն օքսիրանների հիդրոլիզը: Օքսիրանների հիդրոլիզը կատալիզացվում է և՛ թթուներով, և՛ հիմքերով։ Երկու դեպքում էլ ձևավորվում են վիկինալ դիոլներ, այսինքն՝ գլիկոլներ։ Թթվային կատալիզացման ժամանակ, առաջին փուլում, օքսիրանի թթվածնի ատոմի պրոտոնավորումը տեղի է ունենում օքսոնիումի ցիկլային կատիոնի ձևավորմամբ, որը բացվում է ջրի մոլեկուլի նուկլեոֆիլ հարձակման արդյունքում.

Օղակի բացման առանցքային քայլը, որը որոշում է ամբողջ գործընթացի արագությունը, ջրի նուկլեոֆիլ հարձակումն է օքսիրանի պրոտոնացված ձևի վրա: Մեխանիզմի տեսանկյունից այս գործընթացը նման է բրոմոնի իոնի բացմանը բրոմիդի իոնի կամ այլ նուկլեոֆիլ նյութի նուկլեոֆիլ հարձակման ժամանակ։ Այս դիրքերից ստերեոքիմիական արդյունքը պետք է լինի ձեւավորումը տրանս- գլիկոլներ ցիկլային էպոօքսիդների բաժանման մեջ: Իրոք, ցիկլոհեքսեն օքսիդի կամ ցիկլոպենտեն օքսիդի թթվային կատալիզացված հիդրոլիզի ժամանակ բացառապես տրանս-1,2-դիոլ.

Այսպիսով, ալկենի էպոօքսիդացման երկաստիճան պրոցեսը, որին հաջորդում է էպոօքսիդի թթվային հիդրոլիզը, ընդհանուր առմամբ համապատասխանում է ռեակցիային. հակա- ալկենների հիդրոքսիլացում.

Երկու փուլերն էլ հակա- ալկենների հիդրոքսիլացումը կարող է զուգակցվել, եթե ալկենը մշակվի ջրային 30-70% ջրածնի պերօքսիդով մածուցիկ կամ տրիֆտորքացախաթթվի մեջ: Այս երկու թթուներն էլ բավականաչափ ուժեղ են օքսիրանի օղակը բացելու համար:

Օքսիրանի օղակի բացումը, որը կատալիզացվում է բազայի կողմից, նույնպես հանգեցնում է ցիկլային ձևավորման. տրանս- գլիկոլներ.

Հետևաբար, ալկենների էպօքսիդացման երկփուլ գործընթացը, որին հաջորդում է էպօքսիդների ալկալային հիդրոլիզը, նույնպես ռեակցիա է. հակա- ալկենների հիդրոքսիլացում.

3. համ-Հիդրօքսիլացում

Ավելի բարձր օքսիդացման վիճակներում գտնվող անցումային մետաղների որոշ աղեր և օքսիդներ արդյունավետ ռեակտիվներ են: համ-ալկենի կրկնակի կապի հիդրոքսիլացում, երբ երկու հիդրօքսիլ խմբերն էլ միացված են կրկնակի կապի նույն կողմին: Ալկենների օքսիդացումը կալիումի պերմանգանատով ամենահին մեթոդներից է համ-կրկնակի կապի հիդրօքսիլացում - շարունակում է լայնորեն կիրառվել՝ չնայած իր բնորոշ սահմանափակումներին: cis-1,2-ցիկլոհեքսանդիոլը առաջին անգամ ստացվել է Վ.Վ. Մարկովնիկովը 1878 թվականին ցիկլոհեքսենի հիդրօքսիլացման միջոցով կալիումի պերմանգանատի ջրային լուծույթով 0 0 C ջերմաստիճանում։

Այս մեթոդը հետագայում մշակվել է ռուս գիտնական Է.Է. Վագները, հետևաբար համ- կալիումի պերմանգանատի ջրային լուծույթի ազդեցության տակ ալկենների հիդրօքսիլացումը կոչվում է Վագների ռեակցիա: Կալիումի պերմանգանատը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, որը կարող է ոչ միայն հիդրոքսիլացնել կրկնակի կապը, այլև ճեղքել առաջացող վիկինալ դիոլը: Գլիկոլների հետագա քայքայումից հնարավորինս խուսափելու համար ռեակցիայի պայմանները պետք է ուշադիր վերահսկվեն: Գլիկոլի ելքը սովորաբար ցածր է (30-60%): Լավագույն արդյունքների են հասնում ալկենների հիդրօքսիլացումը մի փոքր ալկալային միջավայրում (рН~8 9) 0-5 0 С ջերմաստիճանում KMnO 4-ի նոսր 1% ջրային լուծույթով։

Սկզբում, երբ ալկենները օքսիդացվում են կալիումի պերմանգանատով, առաջանում է ցիկլային պերմանգանաթթվի էսթեր, որն անմիջապես հիդրոլիզվում է դեպի վիկինալ դիոլ։

Պերմանգանական թթվի ցիկլային էսթերը չի մեկուսացվել որպես միջանկյալ նյութ, սակայն դրա ձևավորումը հետևում է պիտակավորված 18 O կալիումի պերմանգանատի փորձերից. պարզվում է, որ գլիկոլում թթվածնի երկու ատոմներն էլ պիտակավորված են KMn 18 O 4 ալկենի օքսիդացումից հետո: Սա նշանակում է, որ թթվածնի երկու ատոմներն էլ փոխանցվում են օքսիդացնող նյութից և ոչ թե լուծիչից՝ ջրից, ինչը լավ համահունչ է առաջարկվող մեխանիզմին։

Մեկ այլ մեթոդ համ-ալկենների հիդրոքսիլացումը օսմիումի (VIII) օքսիդի OsO 4-ի ազդեցության տակ առաջարկվել է Ռ. Կրիգեի կողմից 1936թ. Օսմիումի տետրօքսիդը անգույն, ցնդող, բյուրեղային նյութ է, որը հեշտությամբ լուծվում է եթերում, դիօքսանում, պիրիդինում և այլ օրգանական լուծիչներում։ Երբ օսմիումի տետրոօքսիդը փոխազդում է եթերի կամ դիօքսանի ալկենների հետ, ձևավորվում է օսմիաթթվի ցիկլային էսթերի սև նստվածք՝ օսմատ, որը հեշտությամբ կարելի է առանձին մեկուսացնել։ OsO 4-ի ավելացումը կրկնակի կապին նկատելիորեն արագանում է պիրիդինի լուծույթում: Օսմատների տարրալուծումը դեպի վիկինալ գլիկոլներ ձեռք է բերվում նատրիումի հիդրոսուլֆիտի կամ ջրածնի սուլֆիդի ջրային լուծույթի ազդեցությամբ։

Արտադրանքի արդյունքներ համ- այս մեթոդով ալկենների հիդրոքսիլացումը շատ ավելի բարձր է, քան պերմանգանատը որպես օքսիդացնող նյութ օգտագործելու դեպքում: Կրիգեի մեթոդի կարևոր առավելությունն ալկենների օքսիդատիվ տրոհման արտադրանքի բացակայությունն է, ինչը բնորոշ է պերմանգանատի օքսիդացմանը։

Օսմիումի տետրոքսիդը շատ թանկ և դժվար ստացվող ռեագենտ է, բացի այդ՝ թունավոր է։ Հետևաբար, օսմիումի (VIII) օքսիդը օգտագործվում է փոքր քանակությամբ դժվարամատչելի նյութերի սինթեզում՝ դիոլի առավելագույն ելք ստանալու համար։ Պարզեցնելու համար համ- ՕսՕ 4-ի ազդեցության տակ ալկենների հիդրօքսիլացումը մշակվել է մի տեխնիկա, որը թույլ է տալիս օգտագործել այս ռեագենտի միայն կատալիտիկ քանակությունները: Ալկենների հիդրօքսիլացումն իրականացվում է ջրածնի պերօքսիդի միջոցով OsO 4-ի առկայության դեպքում, օրինակ.

Այս բաժինը եզրափակելու համար մենք ներկայացնում ենք ալկենի միջև ստերեոքիմիական հարաբերությունները cis- կամ տրանս- ստացված վիկինալ դիոլի կոնֆիգուրացիա և կոնֆիգուրացիա, որը կարող է լինել cis- կամ տրանս- իզոմեր, erythro- կամ treo- ձև, մեզո- կամ Դ, Լ-կախված ալկենում առկա փոխարինողներից.

Նմանատիպ ստերեոքիմիական հարաբերություններ նկատվում են այլ ռեակցիաներում համ- կամ հակա- ջրածնի, ջրածնի հալոգենիդների, ջրի, հալոգենների, բորի հիդրիդների և այլ ռեակտիվների բազմաթիվ կապերի ավելացում:

Ինչպես արդեն նշվեց, օրգանական նյութերի օքսիդացումն իր կազմի մեջ թթվածնի ներմուծումն է և (կամ) ջրածնի վերացումը: Վերականգնումը հակառակ գործընթացն է (ջրածնի ներմուծում և թթվածնի հեռացում): Հաշվի առնելով ալկանների բաղադրությունը (СnH2n+2) կարելի է եզրակացնել, որ նրանք ի վիճակի չեն մասնակցելու վերականգնողական ռեակցիաներին, սակայն կարող են մասնակցել օքսիդացման ռեակցիաներին։

Ալկանները ածխածնի օքսիդացման ցածր աստիճան ունեցող միացություններ են, և կախված ռեակցիայի պայմաններից՝ դրանք կարող են օքսիդացվել՝ առաջացնելով տարբեր միացություններ։

Սովորական ջերմաստիճաններում ալկանները չեն փոխազդում նույնիսկ ուժեղ օքսիդացնող նյութերի հետ (H2Cr2O7, KMnO4 և այլն)։ Բաց կրակի մեջ մտնելիս ալկանները այրվում են: Միաժամանակ, թթվածնի ավելցուկի դեպքում դրանք ամբողջությամբ օքսիդանում են մինչև CO2, որտեղ ածխածինը ունի ամենաբարձր օքսիդացման աստիճանը +4, իսկ ջուրը։ Ածխաջրածինների այրումը հանգեցնում է բոլոր C-C և C-H կապերի խզմանը և ուղեկցվում է մեծ քանակությամբ ջերմության արտանետմամբ (էկզոտերմիկ ռեակցիա):

Ընդհանրապես ընդունված է, որ ալկանների օքսիդացման մեխանիզմը ներառում է ռադիկալ շղթայական գործընթաց, քանի որ թթվածինն ինքնին շատ ռեակտիվ չէ, ջրածնի ատոմը ալկանից հանելու համար անհրաժեշտ է մասնիկ, որը կսկսի ալկիլ ռադիկալի ձևավորումը, որը արձագանքում են թթվածնի հետ՝ տալով պերօքսի ռադիկալ։ Այնուհետև պերօքսի ռադիկալը կարող է ջրածնի ատոմ վերացնել ալկանի մեկ այլ մոլեկուլից՝ առաջացնելով ալկիլ հիդրոպերօքսիդ և ռադիկալ։

Հնարավոր է օքսիդացնել ալկանները մթնոլորտային թթվածնով 100-150 ° C ջերմաստիճանում կատալիզատորի՝ մանգանի ացետատի առկայության դեպքում, այս ռեակցիան օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ։ Օքսիդացումը տեղի է ունենում, երբ օդային հոսանք փչում է հալված պարաֆինով, որը պարունակում է մանգանի աղ:

Որովհետեւ ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է թթուների խառնուրդ, այնուհետև դրանք անջատվում են չհակազդող պարաֆինից՝ լուծելով ջրային ալկալիում, ապա չեզոքացնում հանքային թթվով։

Անմիջապես արդյունաբերության մեջ այս մեթոդը օգտագործվում է n-բութանից քացախաթթու ստանալու համար.

Ալկենի օքսիդացում

Ալկենի օքսիդացման ռեակցիաները բաժանվում են երկու խմբի՝ 1) ռեակցիաներ, որոնցում պահպանվում է ածխածնի կմախքը, 2) կրկնակի կապի երկայնքով մոլեկուլի ածխածնի կմախքի օքսիդատիվ քայքայման ռեակցիաներ։

Ալկենների օքսիդացման ռեակցիաները ածխածնի կմախքի պահպանմամբ

1. Էպօքսիդացում (Պրիլեժաևի ռեակցիա)

Ացիկլային և ցիկլային ալկենները ոչ բևեռային միջավայրում պերաթթուների հետ փոխազդելիս ձևավորում են էպօքսիդներ (օքսիրաններ)։

Նաև օքսիրանները կարելի է ձեռք բերել ալկենների հիդրոպերօքսիդներով օքսիդացնելու միջոցով՝ մոլիբդենի, վոլֆրամի, վանադիում պարունակող կատալիզատորների առկայության դեպքում.

Ամենապարզ օքսիրանը` էթիլենի օքսիդը, արտադրվում է արդյունաբերական եղանակով` էթիլենի թթվածնով օքսիդացնելու արդյունքում` որպես կատալիզատոր արծաթի կամ արծաթի օքսիդի առկայությամբ:

2. հակահիդրօքսիլացում (էպօքսիդների հիդրոլիզ)

Էպօքսիդների թթվային (կամ ալկալային) հիդրոլիզը հանգեցնում է օքսիդի ցիկլի բացմանը տրանսդիոլների ձևավորմամբ։

Առաջին փուլում էպոօքսիդի թթվածնի ատոմի պրոտոնացումը տեղի է ունենում օքսոնիումի ցիկլային կատիոնի առաջացմամբ, որը բացվում է ջրի մոլեկուլի նուկլեոֆիլ հարձակման արդյունքում։

Բազային կատալիզացված էպոքսիդային օղակի բացումը նույնպես հանգեցնում է տրանս-գլիկոլների առաջացմանը:

3. սին-հիդրօքսիլացում

Ալկենների օքսիդացման ամենահին մեթոդներից մեկը Վագների ռեակցիան է (օքսիդացում կալիումի պերմանգանատով): Սկզբում, օքսիդացման ժամանակ, ձևավորվում է ցիկլային պերմանգանատային էսթեր, որը հիդրոլիզվում է շրջակայքի դիոլի.

Բացի Վագների ռեակցիայից, կա ալկենների սին-հիդրօքսիլացման ևս մեկ մեթոդ օսմիումի (VIII) օքսիդի ազդեցության տակ, որն առաջարկվել է Կրիգեի կողմից։ Օսմիումի տետրոօքսիդի ազդեցության տակ եթերի կամ դիօքսանի ալկենի վրա առաջանում է օսմաթթվի ցիկլային էսթերի սև նստվածք՝ օսմատ։ Այնուամենայնիվ, OsO4-ի ավելացումը բազմակի կապին նկատելիորեն արագանում է պիրիդինում: Օսմատի ստացված սև նստվածքը հեշտությամբ քայքայվում է նատրիումի հիդրոսուլֆիտի ջրային լուծույթի ազդեցությամբ.

Կալիումի պերմանգանատը կամ օսմիումի (VIII) օքսիդը օքսիդացնում են ալկենը՝ դառնալով ցիս-1,2-դիոլ։

Ալկենների օքսիդատիվ տարանջատում

Ալկենների օքսիդատիվ տարանջատումը ներառում է դրանց փոխազդեցության ռեակցիաները կալիումի պերմանգանատի հետ ալկալային կամ ծծմբաթթվի մեջ, ինչպես նաև օքսիդացում քացախաթթվի կամ կալիումի երկքրոմատի և ծծմբաթթվի լուծույթով քրոմի եռօքսիդով: Նման փոխակերպումների վերջնական արդյունքը կրկնակի կապի տեղում ածխածնի կմախքի պառակտումն է և կարբոքսիլաթթուների կամ կետոնների առաջացումը։

Վերջնական կրկնակի կապով մոնոփոխարինված ալկենները տրոհվում են կարբոքսիլաթթվի և ածխածնի երկօքսիդի.

Եթե ​​կրկնակի կապում ածխածնի երկու ատոմներն էլ պարունակում են միայն մեկ ալկիլ խումբ, ապա առաջանում է կարբոքսիլաթթուների խառնուրդ.

Բայց եթե կրկնակի կապով փոխարինված ալկենը կետոն է.

Շատ ավելի մեծ նախապատրաստական ​​նշանակություն է ստացել ալկենների օզոնոլիզի ռեակցիան։ Շատ տասնամյակներ այս ռեակցիան ծառայում էր որպես սկզբնական ալկենի կառուցվածքի որոշման հիմնական մեթոդ։ Այս ռեակցիան իրականացվում է թթվածնի մեջ օզոնի լուծույթի, մեթիլեն քլորիդի կամ էթիլացետատի ալկենային լուծույթի հոսանք անցնելու միջոցով -80 ... -100 ° C ջերմաստիճանում: Այս ռեակցիայի մեխանիզմը ստեղծվել է Կրիգեի կողմից.

Օզոնիդները անկայուն միացություններ են, որոնք քայքայվում են պայթյունի ժամանակ։ Օզոնիդների տարրալուծման երկու եղանակ կա՝ օքսիդատիվ և վերականգնող։

Հիդրոլիզի ժամանակ օզոնիդները բաժանվում են կարբոնիլային միացությունների և ջրածնի պերօքսիդի։ Ջրածնի պերօքսիդը օքսիդացնում է ալդեհիդները կարբոքսիլաթթուների - սա օքսիդատիվ տարրալուծում է.

Շատ ավելի կարևոր է օզոնիդների ռեդուկտիվ պառակտումը: Օզոնոլիզի արտադրանքները ալդեհիդներ կամ կետոններ են՝ կախված սկզբնական ալկենի կառուցվածքից.

Բացի վերը նշված մեթոդներից, կա ևս մեկ մեթոդ, որն առաջարկվել է 1955 թվականին Լեմիեի կողմից.

Lemieux մեթոդով մանգանի երկօքսիդի տարանջատման ժամանակատար ընթացակարգեր չկան, քանի որ երկօքսիդը և մանգանատը կրկին օքսիդացվում են պերմանգանատով մինչև պերմանգանատ իոն: Սա թույլ է տալիս օգտագործել միայն կալիումի պերմանգանատի կատալիտիկ քանակությունները:

Սանկտ Պետերբուրգի պետական ​​տեխնոլոգիական ինստիտուտ

(Տեխնիկական համալսարան)

Օրգանական քիմիայի ֆակուլտետ 4

Խումբ 476

Դասընթացի աշխատանք

Ալկենի օքսիդացում

Ուսանող………………………………………… Ռիտինա Ա.Ի.

Դասախոս ………………………………… Պիտերսկայա Յու.Լ.

Սանկտ Պետերբուրգ

Ներածություն

1. Էպոքսիդացում (արձագանք Ն.Ա. Պրիլեժաևի, 1909 թ.)

2. Հիդրօքսիլացում

2.1հակա-Հիդրօքսիլացում

2.2համ-Հիդրօքսիլացում

3. Ալկենների օքսիդատիվ տրոհում

4.Օզոնոլիզ

5. Ալկենների օքսիդացում պալադիումի աղերի առկայությամբ

Եզրակացություն

Օգտագործված աղբյուրների ցանկը

Ներածություն

Օքսիդացումը օրգանական միացությունների ամենակարևոր և տարածված փոխակերպումներից է։

Օրգանական քիմիայում օքսիդացումը հասկացվում է որպես գործընթացներ, որոնք հանգեցնում են ջրածնի միացության նվազմանը կամ թթվածնով հարստացմանը։ Այս դեպքում էլեկտրոնները հեռացվում են մոլեկուլից: Համապատասխանաբար, կրճատումը հասկացվում է որպես թթվածնի օրգանական մոլեկուլից անջատում կամ դրան ջրածնի ավելացում։

Redox ռեակցիաներում օքսիդացնող նյութերը էլեկտրոնների բարձր մերձեցում ունեցող միացություններ են (էլեկտրոֆիլներ), իսկ վերականգնիչները միացություններ են, որոնք հակված են էլեկտրոններ նվիրաբերելու (նուկլեոֆիլներ): Միացության օքսիդացման հեշտությունը մեծանում է նրա նուկլեոֆիլության աճով։

Օրգանական միացությունների օքսիդացման ժամանակ, որպես կանոն, էլեկտրոնների ամբողջական փոխանցում և, համապատասխանաբար, ածխածնի ատոմների վալենտության փոփոխություն չի լինում։ Հետևաբար, օքսիդացման աստիճանի հայեցակարգը` ատոմի պայմանական լիցքը մոլեկուլում, որը հաշվարկվում է այն ենթադրության հիման վրա, որ մոլեկուլը բաղկացած է միայն իոններից, միայն պայմանական է, ձևական:

Redox ռեակցիաների հավասարումները կազմելիս անհրաժեշտ է որոշել վերականգնող նյութը, օքսիդացնող նյութը և տրված և ստացված էլեկտրոնների քանակը։ Որպես կանոն, գործակիցներն ընտրվում են էլեկտրոն-իոնային հաշվեկշռի մեթոդով (կես ռեակցիայի մեթոդ):

Այս մեթոդը հաշվի է առնում էլեկտրոնների անցումը մեկ ատոմից կամ իոնից մյուսը՝ հաշվի առնելով այն միջավայրի բնույթը (թթվային, ալկալային կամ չեզոք), որտեղ տեղի է ունենում ռեակցիան։ Թթվածնի և ջրածնի ատոմների թիվը հավասարեցնելու համար ներմուծվում են կամ ջրի մոլեկուլներ և պրոտոններ (եթե միջավայրը թթվային է), կամ ջրի մոլեկուլներ և հիդրօքսիդի իոններ (եթե միջավայրը ալկալային է)։

Այսպիսով, վերականգնողական և օքսիդացման կիսա-ռեակցիաները գրելիս պետք է ելնել լուծույթում իրականում առկա իոնների բաղադրությունից։ Այն նյութերը, որոնք վատ տարանջատված են, վատ լուծվող կամ որպես գազ ձևավորվել են, պետք է գրվեն մոլեկուլային տեսքով:

Որպես օրինակ՝ դիտարկենք էթիլենի օքսիդացման գործընթացը կալիումի պերմանգանատի նոսր ջրային լուծույթով (Վագների ռեակցիա): Այս ռեակցիայի ընթացքում էթիլենը օքսիդացվում է էթիլենգլիկոլի, իսկ կալիումի պերմանգանատը վերածվում է մանգանի երկօքսիդի։ Կրկնակի կապի տեղում ավելացվում են երկու հիդրոքսիլներ.

3C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3C 2 H 6 O 2 + 2MnO 2 + 2KOH

Կրճատման կիսապատասխան ռեակցիա՝ MnO 4 ¯ + 2H 2 O + 3 ե→ MnO 2 + 4OH ¯ 2

Օքսիդացման կիսա-ռեակցիա՝ C 2 H 4 + 2OH − − 2 ե → C 2 H 6 O 2 3

Ի վերջո, մենք իոնային ձևով ունենք.

2MnO 4 ¯ + 4H 2 O + 3C 2 H 4 + 6OH ¯ → 2MnO 2 + 8OH ¯ + 3C 2 H 6 O 2

Նմանատիպ տերմինների անհրաժեշտ կրճատումներ կատարելուց հետո մենք հավասարումը գրում ենք մոլեկուլային տեսքով.

3C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 4 H 2 O \u003d 3C 2 H 6 O 2 + 2MnO 2 + 2KOH:

Որոշ օքսիդացնող նյութերի բնութագրերը

Թթվածին

Օդի թթվածինը լայնորեն կիրառվում է տեխնոլոգիական գործընթացներում, քանի որ այն ամենաէժան օքսիդացնող նյութն է։ Բայց օդի թթվածնով օքսիդացումը հղի է գործընթացի վերահսկման հետ կապված դժվարություններով, որոնք ընթանում են տարբեր ուղղություններով: Օքսիդացումը սովորաբար իրականացվում է բարձր ջերմաստիճանում՝ կատալիզատորների առկայությամբ։

Օզոն

Օզոն O 3-ն օգտագործվում է ալդեհիդների և կետոնների ստացման համար, եթե դժվար է դրանք ստանալ այլ եղանակներով։ Ամենից հաճախ օզոնն օգտագործվում է չհագեցած միացությունների կառուցվածքը հաստատելու համար։ Օզոնն առաջանում է թթվածնի վրա հանդարտ էլեկտրական լիցքաթափման ազդեցությամբ: Օզոնացման նշանակալի առավելություններից մեկը քլորացման հետ համեմատած, բուժումից հետո տոքսինների բացակայությունն է։

Կալիումի պերմանգանատ

Կալիումի պերմանգանատը ամենատարածված օքսիդացնող նյութն է: Ռեագենտը լուծվում է ջրի մեջ (6,0% 20ºC-ում), ինչպես նաև մեթանոլում, ացետոնում և քացախաթթվի մեջ: Օքսիդացման համար KMnO 4-ի ջրային (երբեմն ացետոն) լուծույթներն օգտագործվում են չեզոք, թթվային կամ ալկալային միջավայրում։ Գործընթացը չեզոք միջավայրում իրականացնելիս ռեակցիայի զանգվածին ավելացնում են մագնեզիումի, ալյումինի աղեր կամ ածխաթթու գազ են անցնում՝ չեզոքացնելու ռեակցիայի ընթացքում արձակված կալիումի հիդրօքսիդը։ KMnO 4-ի օքսիդացման ռեակցիան թթվային միջավայրում առավել հաճախ իրականացվում է ծծմբաթթվի առկայության դեպքում։ Օքսիդացման ժամանակ ալկալային միջավայրը ստեղծվում է ռեակցիայի ընթացքում առաջացած KOH-ով կամ սկզբում ավելացվում է ռեակցիայի զանգվածին։ Թեթևակի ալկալային և չեզոք միջավայրում KMnO 4-ը օքսիդանում է հետևյալ հավասարման համաձայն.

KMnO4+ 3 ե+ 2H 2 O \u003d K + + MnO 2 + 4OH ¯

թթվային միջավայրում.

KMnO4+ 5 ե+ 8H + = K + + Mn 2+ + 4H 2 O

Կալիումի պերմանգանատն օգտագործվում է ալկեններից 1,2-դիոլներ ստանալու, առաջնային սպիրտների, ալդեհիդների և ալկիլարենների օքսիդացման համար կարբոքսիլաթթուների, ինչպես նաև ածխածնի կմախքի օքսիդատիվ ճեղքման համար՝ բազմաթիվ կապերով։

Գործնականում սովորաբար օգտագործվում է KMnO 4-ի բավականին մեծ ավելցուկ (ավելի քան 100%): Դա պայմանավորված է նրանով, որ նորմալ պայմաններում KMnO 4-ը մասամբ քայքայվում է մանգանի երկօքսիդի O 2-ի արտազատմամբ: Պայթուցիկորեն քայքայվում է խտացված H 2 SO 4-ով, երբ ջեռուցվում է նվազեցնող նյութերի առկայության դեպքում. Պայթուցիկ են նաև կալիումի պերմանգանատի խառնուրդները օրգանական նյութերի հետ։

Պերասիդներ

Պերաքացախային և պերֆորմինաթթուները ստացվում են 25-90% ջրածնի պերօքսիդին համապատասխան կարբոքսիլաթթվի հետ փոխազդելով հետևյալ ռեակցիայի համաձայն.

RCOOH + H 2 O 2 \u003d RCOOOH + H 2 O

Քացախաթթվի դեպքում այս հավասարակշռությունը հաստատվում է համեմատաբար դանդաղ, և ծծմբաթթուն սովորաբար ավելացնում են որպես կատալիզատոր՝ արագացնելու պերաթթվի ձևավորումը։ Մրջնաթթուն ինքնին բավականաչափ ուժեղ է արագ հավասարակշռություն ապահովելու համար:

Պերտրիֆտորքացախաթթուն, որը ստացվում է տրիֆտորքացախաթթվի հետ խառնուրդում 90% ջրածնի պերօքսիդով տրիֆտորքացախ անհիդրիդի ռեակցիայի արդյունքում, ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութ է։ Նմանապես, պերքացախաթթուն կարելի է ստանալ քացախաթթվի անհիդրիդից և ջրածնի պերօքսիդից:

Պինդ մ-քլորոպերբենզոյան թթու, քանի որ այն համեմատաբար անվտանգ է գործածելու համար, բավականին կայուն է և կարող է երկար պահպանվել:

Օքսիդացումը տեղի է ունենում ազատված թթվածնի ատոմի պատճառով.

RCOOOH = RCOOH + [O]

Պերացիդները օգտագործվում են ալկեններից էպօքսիդներ ստանալու համար, ինչպես նաև ալիցիկլիկ կետոններից լակտոններ։

Ջրածնի պերօքսիդ

Ջրածնի պերօքսիդը անգույն հեղուկ է, որը խառնվում է ջրի, էթանոլի և դիէթիլ եթերի հետ։ H 2 O 2-ի 30% լուծույթը կոչվում է պերհիդրոլ: Բարձր խտացված պատրաստուկը կարող է պայթուցիկ կերպով արձագանքել օրգանական նյութերի հետ: Պահպանման ժամանակ այն քայքայվում է թթվածնի և ջրի: Ջրածնի պերօքսիդի կայունությունը մեծանում է նոսրացման հետ: Օքսիդացման համար տարբեր կոնցենտրացիաների ջրային լուծույթներ (3-ից 90%) օգտագործվում են չեզոք, թթվային կամ ալկալային միջավայրերում։

H 2 O 2 \u003d H 2 O + [O]

Այս ռեագենտի ազդեցությամբ ալկալային միջավայրում α,β-չհագեցած կարբոնիլային միացությունների վրա ստացվում են համապատասխան էպոքսիալդեհիդներ և կետոններ, սինթեզվում են պերաթթուներ՝ թթվային միջավայրում կարբոքսիլաթթուների օքսիդացումով։ H 2 O 2-ի 30% լուծույթը քացախաթթվի մեջ օքսիդացնում է ալկենները մինչև 1,2-դիոլ: Օգտագործվում է ջրածնի պերօքսիդ՝ օրգանական և անօրգանական պերօքսիդներ ստանալու համար, Na perborate և percarbonate; որպես հրթիռային վառելիքի օքսիդացնող նյութ; էպոքսիդներ, հիդրոքինոն, պիրոկատեխոլ, էթիլեն գլիկոլ, գլիցերին, թիուրամի խմբի վուլկանացման արագացուցիչներ և այլն ստանալուց հետո. սպիտակեցնող յուղեր, ճարպեր, մորթի, կաշի, տեքստիլ նյութեր, թուղթ; գերմանիումի և սիլիցիումի կիսահաղորդչային նյութերի մաքրման համար; որպես ախտահանիչ կենցաղային և արդյունաբերական կեղտաջրերի չեզոքացման համար. բժշկության մեջ; որպես O 2-ի աղբյուր սուզանավերում; H 2 O 2-ը Fenton-ի ռեագենտի մի մասն է (Fe 2 + + H 2 O 2), որն օգտագործվում է որպես OH ազատ ռադիկալների աղբյուր օրգանական սինթեզում։

Ռութենիումի և օսմիումի տետրօքսիդներ

Օսմիումի տետրոքսիդ OsO 4-ը սպիտակից գունատ դեղին փոշի է՝ մ.թ. 40,6ºС; t. kip. 131.2ºС. Սուբլիմացվում է արդեն սենյակային ջերմաստիճանում, լուծվում է ջրում (7,47 գ 100 մլ-ում 25ºС-ում), СCl 4 (250 գ 100 գ լուծիչում 20ºС-ում): Օրգանական միացությունների առկայության դեպքում այն ​​սևանում է OsO 2-ի կրճատման պատճառով:

RuO 4-ը ոսկե դեղին պրիզմա է, որն ունի այնքան pl. 25,4ºС, նկատելիորեն սուբլիմացվում է սենյակային ջերմաստիճանում։ Ջրում քիչ լուծվող (2,03 գ 100 մլ-ում 20ºС-ում), շատ լուծվող CCl 4-ում: Ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութ, քան OsO 4-ը: Պայթում է 100ºС-ից բարձր: Ինչպես օսմիումի տետրօքսիդը, այն ունի բարձր թունավորություն և բարձր գին:

Այս օքսիդացնող նյութերը օգտագործվում են մեղմ պայմաններում ալկենների α-գլիկոլների օքսիդացման համար: