Այս նյութը կարող է դժվար լինել ինքնուրույն տիրապետել տեղեկատվության մեծ քանակի, բազմաթիվ նրբերանգների և բոլոր տեսակի BUT-ների և IF-երի պատճառով: Կարդացեք ուշադիր!

Կոնկրետ ինչի՞ մասին ենք խոսելու։

Բացի ամբողջական օքսիդացումից (այրումից), օրգանական միացությունների որոշ դասեր բնութագրվում են ոչ լրիվ օքսիդացման ռեակցիաներով, որոնց ժամանակ դրանք վերածվում են այլ դասերի։

Յուրաքանչյուր դասի համար կան հատուկ օքսիդացնող նյութեր՝ CuO (սպիրտների համար), Cu(OH) 2 և OH (ալդեհիդների համար) և այլն։

Բայց կան երկու դասական օքսիդացնող նյութեր, որոնք, այսպես ասած, ունիվերսալ են բազմաթիվ դասերի համար:

Սա կալիումի պերմանգանատ է՝ KMnO 4: Իսկ կալիումի բիքրոմատ (դիքրոմատ) – K 2 Cr 2 O 7: Այս նյութերը ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են՝ շնորհիվ մանգանի +7 օքսիդացման, իսկ քրոմը՝ +6 օքսիդացման վիճակում։

Այս օքսիդացնող նյութերի հետ ռեակցիաները բավականին հաճախ են տեղի ունենում, բայց ոչ մի տեղ չկա համապարփակ ուղեցույց, թե ինչ սկզբունքով ընտրել նման ռեակցիաների արտադրանքը:

Գործնականում կան բազմաթիվ գործոններ, որոնք ազդում են ռեակցիայի ընթացքի վրա (ջերմաստիճան, միջավայր, ռեագենտների կոնցենտրացիան և այլն)։ Հաճախ արդյունքը արտադրանքի խառնուրդ է: Հետեւաբար, գրեթե անհնար է կանխատեսել այն արտադրանքը, որը կձեւավորվի:

Բայց սա հարմար չէ միասնական պետական ​​քննության համար. դուք չեք կարող այնտեղ գրել «գուցե սա, կամ սա, կամ այն, կամ ապրանքների խառնուրդ»: Պետք է կոնկրետություն լինի.

Առաջադրանք գրողները որոշակի տրամաբանության մեջ են դնում, որոշակի սկզբունքով, ըստ որի պետք է գրվի որոշակի ապրանք։ Ցավոք, նրանք դա ոչ մեկի հետ չկիսեցին։

Ձեռնարկների մեծ մասում այս խնդիրը բավականին խուսափում է. որպես օրինակ բերված են երկու կամ երեք ռեակցիաներ:

Այս հոդվածում ներկայացնում եմ այն, ինչը կարելի է անվանել միասնական պետական ​​քննության առաջադրանքների հետազոտության-վերլուծության արդյունքները։ Բավական ճշգրիտ լուծվել են պերմանգանատով և երկքրոմատով օքսիդացման ռեակցիաներ կազմելու տրամաբանությունն ու սկզբունքները (համաձայն Պետական ​​միասնական քննության ստանդարտների): Առաջին բաները նախ.

Օքսիդացման վիճակի որոշում.

Նախ, երբ մենք գործ ունենք ռեդոքս ռեակցիաների հետ, միշտ կա օքսիդացնող և վերականգնող նյութ:

Օքսիդացնող նյութը մանգանն է պերմանգանատում կամ քրոմը՝ երկքրոմատում, վերականգնողը՝ օրգանական նյութերի ատոմները (մասնավորապես՝ ածխածնի ատոմները)։

Արտադրանքը որոշելը բավարար չէ, ռեակցիան պետք է հավասարեցվի։ Հավասարեցման համար ավանդաբար օգտագործվում է էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդը: Այս մեթոդը կիրառելու համար անհրաժեշտ է որոշել վերականգնող նյութերի և օքսիդացնող նյութերի օքսիդացման վիճակները ռեակցիայից առաջ և հետո:

Անօրգանական նյութերի օքսիդացման վիճակները մեզ հայտնի են 9-րդ դասարանից.

Բայց նրանք, հավանաբար, չեն մասնակցել 9-րդ դասարանի օրգանական դասին: Հետևաբար, նախքան օրգանական քիմիայում OVR գրել սովորելը, դուք պետք է սովորեք, թե ինչպես որոշել օրգանական նյութերում ածխածնի օքսիդացման աստիճանը: Սա արվում է մի փոքր այլ կերպ, այլ կերպ, քան անօրգանական քիմիայում:

Ածխածինը ունի առավելագույն օքսիդացման աստիճան +4 և նվազագույնը -4: Եվ այն կարող է դրսևորել այս բացվածքի ցանկացած աստիճանի օքսիդացում՝ -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4:

Նախ պետք է հիշել, թե ինչ է օքսիդացման վիճակը:

Օքսիդացման վիճակն այն պայմանական լիցքն է, որը հայտնվում է ատոմի վրա՝ ենթադրելով, որ էլեկտրոնային զույգերը ամբողջությամբ տեղափոխվում են դեպի ավելի էլեկտրաբացասական ատոմ:

Հետևաբար, օքսիդացման աստիճանը որոշվում է տեղահանված էլեկտրոնային զույգերի քանակով. եթե այն տեղաշարժվում է դեպի տվյալ ատոմ, ապա այն ձեռք է բերում ավելցուկային մինուս (-) լիցք, եթե ատոմից, ապա ստանում է ավելցուկ գումարած (+) գանձել։ Սկզբունքորեն սա այն ամբողջ տեսությունն է, որը դուք պետք է իմանաք ածխածնի ատոմի օքսիդացման վիճակը որոշելու համար:

Որոշակի ածխածնի ատոմի օքսիդացման աստիճանը միացության մեջ որոշելու համար մենք պետք է հաշվի առնենք նրա յուրաքանչյուր կապը և տեսնենք, թե որ ուղղությամբ կշարժվի էլեկտրոնային զույգը և ինչ ավելորդ լիցք (+ կամ -) կառաջանա դրանից ածխածնի ատոմի վրա:

Դիտարկենք կոնկրետ օրինակներ.

Ածխածնի վրա երեք կապ ջրածնի հետ. Ածխածին և ջրածին - ո՞րն է ավելի էլեկտրաբացասական: Ածխածին, ինչը նշանակում է, որ այս երեք կապերի երկայնքով էլեկտրոնային զույգը կտեղափոխվի դեպի ածխածին: Ածխածինը յուրաքանչյուր ջրածնից վերցնում է մեկ բացասական լիցք՝ ստացվում է -3

Չորրորդ կապը քլորի հետ է։ Ածխածին և քլոր - ո՞րն է ավելի էլեկտրաբացասական: Քլոր, ինչը նշանակում է, որ այս կապի երկայնքով էլեկտրոնային զույգը կտեղափոխվի դեպի քլոր: Ածխածինը ստանում է մեկ դրական լիցք +1։

Այնուհետև անհրաժեշտ է ավելացնել՝ -3 + 1 = -2: Այս ածխածնի ատոմի օքսիդացման վիճակը -2 է։

Եկեք որոշենք ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմի օքսիդացման վիճակը.

Ածխածինը երեք կապ ունի ջրածնի հետ. Ածխածին և ջրածին - ո՞րն է ավելի էլեկտրաբացասական: Ածխածին, ինչը նշանակում է, որ այս երեք կապերի երկայնքով էլեկտրոնային զույգը կտեղափոխվի դեպի ածխածին: Ածխածինը յուրաքանչյուր ջրածնից վերցնում է մեկ բացասական լիցք՝ ստացվում է -3

Եվ ևս մեկ կապ մեկ այլ ածխածնի հետ: Ածխածին և այլ ածխածին - նրանց էլեկտրաբացասականությունը հավասար է, ուստի էլեկտրոնային զույգի տեղաշարժ չկա (կապը բևեռային չէ):

Այս ատոմն ունի երկու կապ թթվածնի մեկ ատոմի հետ և ևս մեկ կապ մեկ այլ թթվածնի ատոմի հետ (որպես OH խմբի մաս): Ավելի շատ էլեկտրաբացասական թթվածնի ատոմներ երեք կապերով դուրս են բերում էլեկտրոնային զույգ ածխածնից, և ածխածինը ունի +3 լիցք:

Չորրորդ կապով ածխածինը միացված է մեկ այլ ածխածնի, ինչպես արդեն ասացինք, այս կապի երկայնքով էլեկտրոնային զույգը չի տեղաշարժվում։

Ածխածինը ջրածնի ատոմներին միացված է երկու կապով։ Ածխածինը, որպես ավելի էլեկտրաբացասական, ջրածնի հետ յուրաքանչյուր կապի համար քաշում է մեկ զույգ էլեկտրոն, ստանում է -2 լիցք:

Ածխածնի կրկնակի կապը կապված է թթվածնի ատոմի հետ: Որքան շատ է էլեկտրաբացասական թթվածինը ձգում է մեկ էլեկտրոնային զույգ յուրաքանչյուր կապի համար: Միասին պարզվում է, որ ածխածինը ունի երկու էլեկտրոնային զույգ։ Ածխածինը ստանում է +2 լիցք:

Միասին մենք ստանում ենք +2 -2 = 0:

Եկեք որոշենք այս ածխածնի ատոմի օքսիդացման վիճակը.

Ավելի էլեկտրաբացասական ազոտի հետ եռակի կապը ածխածնին տալիս է +3 լիցք, ածխածնի հետ կապի պատճառով էլեկտրոնային զույգի տեղաշարժ չկա:

Օքսիդացում պերմանգանատով.

Ի՞նչ կլինի պերմանգանատի հետ:

Պերմանգանատի հետ ռեդոքս ռեակցիան կարող է ընթանալ տարբեր միջավայրերում (չեզոք, ալկալային, թթվային): Եվ դա կախված է միջավայրից, թե կոնկրետ ինչպես կշարունակվի ռեակցիան, և ինչ ապրանքներ են ձևավորվում այս դեպքում։

Այսպիսով, այն կարող է գնալ երեք ուղղություններով.

Պերմանգանատը, լինելով օքսիդացնող նյութ, կրճատվում է։ Ահա դրա վերականգնման արտադրանքը.

1. Թթվային միջավայր.

Միջավայրը թթվում է ծծմբաթթվով (H 2 SO 4): Մանգանը վերածվում է օքսիդացման +2 աստիճանի։ Իսկ վերականգնման արտադրանքները կլինեն.

KMnO 4 + H 2 SO 4 → MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

1. Ալկալային միջավայր.

Ալկալային միջավայր ստեղծելու համար ավելացվում է բավականին խտացված ալկալի (KOH): Մանգանը վերածվում է օքսիդացման +6 աստիճանի։ Վերականգնման արտադրանք

KMnO 4 + KOH → K 2 MnO 4 + H 2 O

1. Չեզոք միջավայր(և թեթևակի ալկալային).

Չեզոք միջավայրում, բացի պերմանգանատից, ռեակցիայի մեջ է մտնում նաև ջուրը (որը գրում ենք հավասարման ձախ կողմում), մանգանը կնվազի մինչև +4 (MnO 2), վերականգնողական արտադրանքները կլինեն.

KMnO 4 + H 2 O → MnO 2 + KOH

Եվ մի փոքր ալկալային միջավայրում (ցածր կոնցենտրացիայի KOH լուծույթի առկայության դեպքում).

KMnO 4 + KOH → MnO 2 + H 2 O

Ի՞նչ կլինի օրգանական նյութերի հետ:

Առաջին բանը, որ դուք պետք է հասկանաք, այն է, որ ամեն ինչ սկսվում է ալկոհոլից: Սա օքսիդացման սկզբնական փուլն է։ Ածխածինը, որին կցված է հիդրօքսիլ խումբը, ենթարկվում է օքսիդացման։

Օքսիդացման ժամանակ ածխածնի ատոմը «կապ է ձեռք բերում» թթվածնի հետ։ Հետևաբար, օքսիդացման ռեակցիայի սխեման գրելիս սլաքի վերևում գրեք [O].

Առաջնային ալկոհոլ օքսիդանում է նախ՝ դառնալով ալդեհիդ, ապա՝ կարբոքսիլաթթու.

Օքսիդացում երկրորդական ալկոհոլ ընդհատվում է երկրորդ փուլում: Քանի որ ածխածինը գտնվում է մեջտեղում, ձևավորվում է կետոն, այլ ոչ թե ալդեհիդ (կետոնային խմբի ածխածնի ատոմն այլևս չի կարող ֆիզիկապես կապ ստեղծել հիդրօքսիլ խմբի հետ).

Կետոններ, երրորդական սպիրտներԵվ կարբոքսիլաթթուներայլևս չեն օքսիդանում.

Օքսիդացման գործընթացը փուլային է՝ քանի դեռ օքսիդացման համար տեղ կա և դրա համար կան բոլոր պայմանները, ռեակցիան շարունակվում է։ Ամեն ինչ ավարտվում է մի արտադրանքով, որը չի օքսիդանում տվյալ պայմաններում՝ երրորդական սպիրտ, կետոն կամ թթու։

Հարկ է նշել մեթանոլի օքսիդացման փուլերը. Սկզբում այն ​​օքսիդացվում է համապատասխան ալդեհիդին, այնուհետև՝ համապատասխան թթուն.

Այս արտադրանքի (մորթաթթվի) առանձնահատկությունն այն է, որ կարբոքսիլային խմբի ածխածինը կապված է ջրածնի հետ, և եթե ուշադիր նայեք, կնկատեք, որ սա ոչ այլ ինչ է, քան ալդեհիդային խումբ.

Իսկ ալդեհիդային խումբը, ինչպես ավելի վաղ պարզեցինք, հետագայում օքսիդացվում է կարբոքսիլ խմբի.

Դուք ճանաչե՞լ եք ստացված նյութը: Դրա համախառն բանաձևը H 2 CO 3 է: Սա ածխաթթու է, որը բաժանվում է ածխաթթու գազի և ջրի.

H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2

Հետևաբար, մեթանոլը, մրջնաթթուն և մրջնաթթուն (ալդեհիդային խմբի շնորհիվ) օքսիդացվում են ածխածնի երկօքսիդի։

Մեղմ օքսիդացում:

Մեղմ օքսիդացումն է օքսիդացում առանց ուժեղ տաքացման չեզոք կամ թեթևակի ալկալային միջավայրում (ռեակցիայի վերևում գրել 0 ° կամ 20 °) .

Կարևոր է հիշել, որ սպիրտները մեղմ պայմաններում չեն օքսիդանում: Հետեւաբար, եթե դրանք ձեւավորվում են, ապա դրանց վրա օքսիդացումը դադարում է։ Ո՞ր նյութերը կենթարկվեն մեղմ օքսիդացման ռեակցիայի:

1. C=C կրկնակի կապ պարունակող (Վագների ռեակցիա):

Այս դեպքում π-կապը խզվում է, և հիդրօքսիլ խումբը «նստում» է արձակված կապերի վրա։ Արդյունքը երկհիդրիկ սպիրտ է.

Գրենք էթիլենի (էթեն) մեղմ օքսիդացման ռեակցիան. Եկեք գրենք մեկնարկային նյութերը և գուշակենք արտադրանքները: Միևնույն ժամանակ, մենք դեռ չենք գրում H 2 O և KOH. դրանք կարող են հայտնվել կամ հավասարման աջ կողմում, կամ ձախ կողմում: Եվ մենք անմիջապես որոշում ենք ռեդոքս ռեակցիայի մեջ ներգրավված նյութերի օքսիդացման աստիճանները.

Կազմենք էլեկտրոնային հաշվեկշիռ (նկատի ունենք, որ կան երկու վերականգնող նյութեր՝ երկու ածխածնի ատոմ, դրանք օքսիդացված են առանձին).

Սահմանենք գործակիցները.

Վերջում անհրաժեշտ է ավելացնել բացակայող ապրանքները (H 2 O և KOH): Աջ կողմում բավարար կալիում չկա, ինչը նշանակում է, որ աջ կողմում ալկալի կլինի: Դրա դիմաց դնում ենք գործակից։ Ձախ կողմում ջրածինը բավարար չէ, ուստի ձախ կողմում ջուր կա: Դրա դիմաց դնում ենք գործակից.

Եկեք նույնն անենք պրոպիլենով (պրոպեն).

Ցիկլոալկենը հաճախ ներս է մտնում: Թույլ մի տվեք, որ դա ձեզ անհանգստացնի: Դա սովորական ածխաջրածին է՝ կրկնակի կապով.

Որտեղ էլ լինի այս կրկնակի կապը, օքսիդացումը կշարունակվի նույն կերպ.

1. Ալդեհիդային խումբ պարունակող.

Ալդեհիդային խումբն ավելի ռեակտիվ է (արձագանքում է ավելի հեշտ), քան ալկոհոլային խումբը։ Այդ պատճառով ալդեհիդը կօքսիդանա։ Թթվից առաջ.

Դիտարկենք ացետալդեհիդի (էթանալի) օրինակը։ Գրի առնենք ռեակտիվները և արտադրանքները և դասավորենք օքսիդացման վիճակները: Եկեք հաշվեկշիռ կազմենք և գործակիցներ դնենք վերականգնող և օքսիդացնող նյութի դիմաց.

Չեզոք և թույլ ալկալային միջավայրում ռեակցիայի ընթացքը փոքր-ինչ տարբեր կլինի։

Չեզոք միջավայրում, ինչպես հիշում ենք, հավասարման ձախ կողմում գրում ենք ջուր, իսկ հավասարման աջ կողմում՝ ալկալի (ռեակցիայի ընթացքում ձևավորված).

Այս դեպքում մեկ խառնուրդում կողք կողքի հայտնվում են թթու և ալկալի: Չեզոքացում է տեղի ունենում.

Նրանք չեն կարող գոյություն ունենալ կողք կողքի և արձագանքել, առաջանում է աղ.

Ավելին, եթե նայենք հավասարման գործակիցներին, ապա կհասկանանք, որ կա 3 մոլ թթու, և 2 մոլ ալկալի: 2 մոլ ալկալի կարող է չեզոքացնել միայն 2 մոլ թթու (առաջանում է 2 մոլ աղ)։ Եվ մնում է մեկ մոլ թթու։ Այսպիսով, վերջնական հավասարումը կլինի.

Մի փոքր ալկալային միջավայրում ալկալին ավելցուկ է, այն ավելացվում է ռեակցիայից առաջ, ուստի ամբողջ թթուն չեզոքացվում է.

Նմանատիպ իրավիճակ է առաջանում մեթանի օքսիդացման ժամանակ։ Այն, ինչպես հիշում ենք, օքսիդացված է ածխածնի երկօքսիդի.

Պետք է հաշվի առնել, որ ածխածնի օքսիդը (IV) CO 2-ը թթվային է: Եվ դա կարձագանքի ալկալիի հետ: Եվ քանի որ կարբոնաթթուն երկհիմն է, կարող են առաջանալ և՛ թթվային աղ, և՛ միջին աղ: Դա կախված է ալկալիների և ածխածնի երկօքսիդի հարաբերակցությունից.

Եթե ​​ալկալին ունի 2:1 հարաբերակցություն ածխածնի երկօքսիդին, ապա միջին աղը կլինի.

Կամ կարող է զգալիորեն ավելի շատ ալկալիներ լինել (ավելի քան երկու անգամ): Եթե ​​այն ավելի քան կրկնապատկվի, ապա ալկալիի մնացորդը կմնա.

3KOH + CO 2 → K 2 CO 3 + H 2 O + KOH

Դա տեղի կունենա ալկալային միջավայրում (որտեղ կա ալկալիի ավելցուկ, քանի որ այն ավելացվում է ռեակցիայի խառնուրդին մինչև ռեակցիան) կամ չեզոք միջավայրում, երբ առաջանում է շատ ալկալի:

Բայց եթե ալկալին առնչվում է ածխածնի երկօքսիդին որպես 1:1, ապա կլինի թթվային աղ.

KOH + CO 2 → KHCO 3

Եթե ​​կա ավելի շատ ածխաթթու գազ, քան անհրաժեշտ է, ապա այն մնում է ավելորդ.

KOH + 2CO 2 → KHCO 3 + CO 2

Դա տեղի կունենա չեզոք միջավայրում, եթե քիչ ալկալի առաջանա:

Եկեք գրենք ելակետային նյութերը, արտադրանքները, կազմենք հաշվեկշիռ, օքսիդացման վիճակները դնենք օքսիդացնող նյութի, վերականգնող նյութի և դրանցից առաջացած արտադրանքի դիմաց.

Չեզոք միջավայրում աջ կողմում կստեղծվի ալկալի (4KOH).

Այժմ մենք պետք է հասկանանք, թե ինչ կառաջանա երեք մոլ CO 2-ի և չորս մոլ ալկալիի փոխազդեցության ժամանակ:

3CO 2 + 4KOH → 3KHCO 3 + KOH

KHCO 3 + KOH → K 2 CO 3 + H 2 O

Այսպիսով, ստացվում է այսպես.

3CO 2 + 4KOH → 2KHCO 3 + K 2 CO 3 + H 2 O

Այսպիսով, հավասարման աջ կողմում մենք գրում ենք երկու մոլ բիկարբոնատ և մեկ մոլ կարբոնատ.:

Բայց թույլ ալկալային միջավայրում նման խնդիրներ չկան. պայմանավորված այն հանգամանքով, որ կա ալկալիի ավելցուկ, կստեղծվի միջին աղ.

Նույնը տեղի կունենա օքսալաթթվի ալդեհիդի օքսիդացման ժամանակ.

Ինչպես նախորդ օրինակում, ձևավորվում է երկհիմն թթու, և ըստ հավասարման պետք է ստացվի 4 մոլ ալկալի (քանի որ 4 մոլ պերմանգանատ):

Չեզոք միջավայրում, կրկին, բոլոր ալկալիները բավարար չեն ամբողջ թթուն ամբողջությամբ չեզոքացնելու համար:

Երեք մոլ ալկալի անցնում է թթվային աղի ձևավորման մեջ, մնում է մեկ մոլ ալկալի.

3HOOC–COOH + 4KOH → 3KOOC–COOH + KOH

Եվ այս մեկ մոլ ալկալը փոխազդեցության մեջ է մտնում մեկ մոլ թթվային աղի հետ.

KOOC–COOH + KOH → KOOC–COOK + H 2 O

Ստացվում է այսպես.

3HOOC–COOH + 4KOH → 2KOOC–COOH + KOOC–COOK + H 2 O

Վերջնական հավասարում.

Մի փոքր ալկալային միջավայրում միջին աղը ձևավորվում է ավելցուկային ալկալիների պատճառով.

1. Եռակի կապ պարունակողԳ≡ Գ.

Հիշեք, թե ինչ տեղի ունեցավ կրկնակի կապով միացությունների մեղմ օքսիդացման ժամանակ: Եթե ​​չեք հիշում, ոլորեք հետ և հիշեք:

π կապը կոտրվում է, և հիդրօքսիլ խումբը միանում է ածխածնի ատոմներին։ Այստեղ նույն սկզբունքն է. Պարզապես հիշեք, որ եռակի կապն ունի երկու π կապ: Նախ սա տեղի է ունենում առաջին π կապի երկայնքով.

Այնուհետև մեկ այլ π-կապով.

Կառուցվածքը, որտեղ ածխածնի մեկ ատոմն ունի երկու հիդրօքսիլ խումբ, չափազանց անկայուն է: Երբ ինչ-որ բան անկայուն է քիմիայում, այն հակված է ինչ-որ բան «ընկնել»: Ջուրը թափվում է այսպես.

Սա հանգեցնում է կարբոնիլային խմբի:

Դիտարկենք օրինակներ.

Էթին (ացետիլեն): Դիտարկենք այս նյութի օքսիդացման փուլերը.

Ջրի վերացում.

Ինչպես նախորդ օրինակում, մեկ ռեակցիայի խառնուրդում կա թթու և ալկալի: Չեզոքացում է տեղի ունենում, և առաջանում է աղ: Ինչպես երևում է, ալկալիի պերմանգանատի գործակիցից կլինի 8 մոլ, այսինքն՝ բավական է թթուն չեզոքացնելու համար։ Վերջնական հավասարում.

Դիտարկենք բութին-2-ի օքսիդացումը.

Ջրի վերացում.

Այստեղ թթու չի ձևավորվում, ուստի չեզոքացման համար անհանգստանալու կարիք չկա։

Ռեակցիայի հավասարումը.

Այս տարբերությունները (շղթայի եզրին և մեջտեղում ածխածնի օքսիդացման միջև) հստակորեն ցուցադրվում են պենտինի օրինակով.

Ջրի վերացում.

Արդյունքը հետաքրքիր կառուցվածքով նյութ է.

Ալդեհիդային խումբը շարունակում է օքսիդանալ.

Եկեք գրենք ելակետային նյութերը, արտադրանքները, որոշենք օքսիդացման վիճակները, կազմենք հաշվեկշիռ, գործակիցները դնենք օքսիդացնող և վերականգնող նյութի դիմաց.

Պետք է ձևավորվի 2 մոլ ալկալի (քանի որ պերմանգանատի դիմաց գործակիցը 2 է), հետևաբար ամբողջ թթուն չեզոքացվում է.

Դաժան օքսիդացում.

Կոշտ օքսիդացումը օքսիդացում է թթու, բարձր ալկալայինմիջավայրը։ Եվ նաև, ներս չեզոք (կամ թեթևակի ալկալային), բայց երբ տաքացվում է.

Թթվային միջավայրում դրանք նույնպես երբեմն տաքացվում են։ Բայց ոչ թթվային միջավայրում խիստ օքսիդացման համար նախապայման է ջեռուցումը:

Ո՞ր նյութերը կենթարկվեն ուժեղ օքսիդացման: (Նախ, մենք վերլուծելու ենք միայն թթվային միջավայրում, այնուհետև կավելացնենք նրբերանգներ, որոնք առաջանում են խիստ ալկալային և չեզոք կամ թույլ ալկալային (տաքացման ժամանակ) միջավայրում օքսիդացման ժամանակ):

Խիստ օքսիդացումով գործընթացը գնում է առավելագույնին: Քանի դեռ օքսիդացնելու բան կա, օքսիդացումը շարունակվում է։

1. Ալկոհոլներ. Ալդեհիդներ.

Դիտարկենք էթանոլի օքսիդացումը։ Այն աստիճանաբար օքսիդանում է թթվի.

Եկեք գրենք հավասարումը. Գրում ենք մեկնարկային նյութերը, ռեդոքս ռեակցիայի արգասիքները, մտնում ենք օքսիդացման վիճակներ և կազմում հաշվեկշիռ։ Եկեք հավասարեցնենք արձագանքը.

Եթե ​​ռեակցիան իրականացվում է ալդեհիդի եռման կետում, երբ այն ձևավորվում է, այն կգոլորշիանա (թռչի) ռեակցիայի խառնուրդից՝ չհասցնելով հետագայում օքսիդանալ։ Նույն ազդեցությունը կարելի է ձեռք բերել շատ մեղմ պայմաններում (ցածր ջերմություն): Այս դեպքում որպես արտադրանք մենք գրում ենք ալդեհիդը.

Դիտարկենք երկրորդային ալկոհոլի օքսիդացումը՝ օգտագործելով 2-պրոպանոլի օրինակը։ Ինչպես արդեն նշվեց, օքսիդացումն ավարտվում է երկրորդ փուլում (կարբոնիլային միացության առաջացում)։ Քանի որ ձևավորվում է կետոն, որը չի օքսիդանում: Ռեակցիայի հավասարումը.

Դիտարկենք ալդեհիդների օքսիդացումը էթանալի օգտագործմամբ։ Այն նաև օքսիդանում է թթվի.

Ռեակցիայի հավասարումը.

Մեթանալը և մեթանոլը, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, օքսիդացված են ածխածնի երկօքսիդի.

Մետաղ.

1. Բազմաթիվ կապեր պարունակող.

Այս դեպքում շղթան կոտրվում է բազմակի կապի վրա: Իսկ այն կազմող ատոմները ենթարկվում են օքսիդացման (կապ են ձեռք բերում թթվածնի հետ)։ Օքսիդացնել հնարավորինս շատ:

Երբ կրկնակի կապը խզվում է, բեկորներից առաջանում են կարբոնիլային միացություններ (ներքևի գծապատկերում. մի հատվածից՝ ալդեհիդ, մյուսից՝ կետոն)

Դիտարկենք պենտեն-2-ի օքսիդացումը.

«Ջրոնի» օքսիդացում.

Ստացվում է, որ երկու թթու է առաջանում. Եկեք գրենք մեկնարկային նյութերը և արտադրանքները: Եկեք որոշենք այն փոխող ատոմների օքսիդացման վիճակները, կազմենք հավասարակշռություն, հավասարեցնենք ռեակցիան.

Էլեկտրոնային հաշվեկշիռը կազմելիս նկատի ունենք, որ կա վերականգնող նյութի երկու կամ երկու ածխածնի ատոմ, դրանք օքսիդացված են առանձին.

Թթուն միշտ չէ, որ ձևավորվում է: Եկեք քննենք, օրինակ, 2-մեթիլբուտենի օքսիդացումը.

Ռեակցիայի հավասարումը.

Բացարձակապես նույն սկզբունքը եռակի կապով միացությունների օքսիդացման մեջ (միայն օքսիդացումն անմիջապես տեղի է ունենում թթվի ձևավորմամբ, առանց ալդեհիդի միջանկյալ ձևավորման).

Ռեակցիայի հավասարումը.

Երբ բազմակի կապը գտնվում է հենց մեջտեղում, ապա ստացվում է ոչ թե երկու արտադրանք, այլ մեկը։ Քանի որ «գրոնները» նույնն են, և դրանք օքսիդացված են նույն արտադրանքներին.

Ռեակցիայի հավասարումը.

1. Կրկնակի պսակված թթու.

Կա մեկ թթու, որում կարբոքսիլային խմբերը (պսակները) կապված են միմյանց հետ.

Սա օքսալաթթու է: Երկու պսակների համար դժվար է կողք կողքի անցնել: Այն, իհարկե, կայուն է նորմալ պայմաններում: Բայց պայմանավորված այն հանգամանքով, որ այն ունի երկու կարբոքսիլ խմբեր, որոնք կապված են միմյանց, այն ավելի քիչ կայուն է, քան մյուս կարբոքսիլաթթուները:

Եվ, հետևաբար, հատկապես ծանր պայմաններում այն ​​կարող է օքսիդացվել: «Երկու պսակների» միջև կապի ընդմիջում կա.

Ռեակցիայի հավասարումը.

1. Բենզոլի հոմոլոգներ (և դրանց ածանցյալները).

Բենզոլն ինքնին չի օքսիդանում՝ պայմանավորված այն հանգամանքով, որ բուրմունքն այս կառուցվածքը շատ կայուն է դարձնում։

Բայց նրա հոմոլոգները օքսիդացված են: Այս դեպքում շղթան նույնպես խզվում է, գլխավորն այն է, որ հստակ իմանաք, թե որտեղ: Որոշ սկզբունքներ կիրառվում են.

1. Բենզոլային օղակն ինքնին չի քայքայվում, և մնում է անձեռնմխելի մինչև վերջ, կապը կոտրվում է ռադիկալի մեջ:
2. Բենզոլային օղակին ուղղակիորեն կապված ատոմը օքսիդացված է: Եթե ​​դրանից հետո ռադիկալում ածխածնային շղթան շարունակվի, ապա դրանից հետո կկատարվի ընդմիջում։

Դիտարկենք մեթիլբենզոլի օքսիդացումը։ Այնտեղ ածխածնի մեկ ատոմ ռադիկալում օքսիդացված է.

Ռեակցիայի հավասարումը.

Դիտարկենք իզոբութիլբենզոլի օքսիդացումը.

Ռեակցիայի հավասարումը.

Դիտարկենք վրկ-բուտիլբենզոլի օքսիդացումը.

Ռեակցիայի հավասարումը.

Երբ բենզոլի հոմոլոգները (և հոմոլոգների ածանցյալները) օքսիդացվում են մի քանի ռադիկալներով, ձևավորվում են երկու, երեք կամ ավելի հիմնական արոմատիկ թթուներ։ Օրինակ՝ 1,2-դիմեթիլբենզոլի օքսիդացում.

Բենզոլի հոմոլոգների ածանցյալները (որոնցում բենզոլի օղակն ունի ոչ ածխաջրածնային ռադիկալներ) օքսիդացվում են նույն կերպ։ Բենզոլի օղակի մեկ այլ ֆունկցիոնալ խումբ չի խանգարում.

Ենթագումար. Ալգորիթմ «ինչպես գրել կոշտ օքսիդացման արձագանքը պերմանգանատով թթվային միջավայրում».

1. Գրե՛ք սկզբնական նյութերը (օրգանական նյութեր + KMnO 4 + H 2 SO 4).
2. Գրե՛ք օրգանական օքսիդացման արգասիքները (կօքսիդանան սպիրտ, ալդեհիդային խմբեր, բազմաթիվ կապեր պարունակող միացություններ, ինչպես նաև բենզոլի հոմոլոգներ)։
3. Գրեք պերմանգանատի վերականգնման արտադրյալը (MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O):
4. Որոշեք OVR մասնակիցների օքսիդացման աստիճանը: Կազմեք հաշվեկշիռ: Մուտքագրեք օքսիդացնող և վերականգնող նյութի, ինչպես նաև դրանցից առաջացած նյութերի գործակիցները:
5. Այնուհետև խորհուրդ է տրվում հաշվարկել, թե քանի սուլֆատ անիոն կա հավասարման աջ կողմում և համապատասխանաբար ձախ կողմում դնել գործակից ծծմբաթթվի դիմաց։
6. Վերջում գործակիցը դրեք ջրի դիմաց։

Ուժեղ օքսիդացում խիստ ալկալային միջավայրում և չեզոք կամ թեթևակի ալկալային (երբ ջեռուցվում է) միջավայրում.

Այս ռեակցիաները շատ ավելի քիչ են տարածված: Կարելի է ասել, որ նման արձագանքները էկզոտիկ են։ Եվ ինչպես վայել է ցանկացած էկզոտիկ ռեակցիայի, սրանք էլ ամենավիճահարույցը եղան։

Կոշտ օքսիդացումը նույնպես դժվար է Աֆրիկայում, ուստի օրգանական նյութերը օքսիդանում են այնպես, ինչպես թթվային միջավայրում:

Առանձին-առանձին մենք չենք վերլուծի արձագանքները յուրաքանչյուր դասի համար, քանի որ ընդհանուր սկզբունքն արդեն ասվել է ավելի վաղ: Եկեք միայն նայենք նրբերանգներին:

Բարձր ալկալային միջավայր :

Խիստ ալկալային միջավայրում պերմանգանատը վերածվում է +6 օքսիդացման (կալիումի մանգանատ).

KMnO 4 + KOH → K 2 MnO 4:

Խիստ ալկալային միջավայրում միշտ կա ալկալիի ավելցուկ, հետևաբար, տեղի կունենա ամբողջական չեզոքացում. եթե առաջանում է ածխաթթու գազ, ապա կարբոնատ կլինի, եթե թթու է առաջանում՝ աղ (եթե թթուն պոլիբազային - միջին աղ):

Օրինակ, պրոպենի օքսիդացում.

Էթիլբենզոլի օքսիդացում.

Թեթևակի ալկալային կամ չեզոք միջավայր, երբ տաքացվում է :

Այստեղ նույնպես միշտ պետք է հաշվի առնել չեզոքացման հնարավորությունը։

Եթե ​​օքսիդացումն ընթանում է չեզոք միջավայրում և առաջանում է թթվային միացություն (թթու կամ ածխածնի երկօքսիդ), ապա ստացված ալկալը կչեզոքացնի այս թթվային միացությունը։ Բայց միշտ չէ, որ բավականաչափ ալկալի կա՝ թթուն ամբողջությամբ չեզոքացնելու համար։

Երբ, օրինակ, ալդեհիդները օքսիդացված են, դա բավարար չէ (օքսիդացումը կշարունակվի այնպես, ինչպես մեղմ պայմաններում. ջերմաստիճանը պարզապես կարագացնի ռեակցիան): Ուստի առաջանում է և՛ աղ, և՛ թթու (որը, կոպիտ ասած, մնում է ավելորդ):

Մենք քննարկեցինք դա, երբ նայեցինք ալդեհիդների մեղմ օքսիդացմանը:

Հետևաբար, եթե չեզոք միջավայրում թթու ունեք, պետք է ուշադիր տեսնել, թե արդյոք դա բավարար է ամբողջ թթուն չեզոքացնելու համար: Հատուկ ուշադրություն պետք է դարձնել պոլիբազային թթուների չեզոքացմանը:

Թույլ ալկալային միջավայրում բավարար քանակությամբ ալկալիների պատճառով առաջանում են միայն միջին աղեր, քանի որ կա ալկալիի ավելցուկ։

Որպես կանոն, չեզոք միջավայրում օքսիդացման համար ալկալին բավարար է։ Իսկ ռեակցիայի հավասարումը, որ չեզոք, թեթևակի ալկալային միջավայրում նույնը կլինի:

Օրինակ, եկեք նայենք էթիլբենզոլի օքսիդացմանը.

Ալկալը բավական է, որպեսզի ամբողջությամբ չեզոքացնի ստացված թթվային միացությունները, նույնիսկ ավելցուկը կմնա.

Սպառվում է 3 մոլ ալկալի - մնացել է 1։

Վերջնական հավասարում.

Այս ռեակցիան չեզոք և թույլ ալկալային միջավայրում կշարունակվի նույն կերպ (ձախ կողմում գտնվող թույլ ալկալային միջավայրում ալկալի չկա, բայց դա չի նշանակում, որ այն գոյություն չունի, այն պարզապես չի արձագանքում):

Կալիումի դիքրոմատ (բիքրոմատ) պարունակող ռեդոքս ռեակցիաներ։

Դիքրոմատը չունի օրգանական օքսիդացման ռեակցիաների նման բազմազանություն միասնական պետական ​​քննության ժամանակ:

Օքսիդացումը երկքրոմատով սովորաբար իրականացվում է միայն թթվային միջավայրում։ Այս դեպքում քրոմը վերականգնվում է +3-ի: Վերականգնման արտադրանք.

Օքսիդացումը խիստ կլինի։ Ռեակցիան շատ նման կլինի պերմանգանատով օքսիդացմանը։ Նույն նյութերը, որոնք օքսիդացված են թթվային միջավայրում պերմանգանատով, կօքսիդանան, և կառաջանան նույն արտադրանքները:

Դիտարկենք որոշ արձագանքներ.

Դիտարկենք ալկոհոլի օքսիդացումը։ Եթե ​​օքսիդացումն իրականացվում է ալդեհիդի եռման կետում, ապա այն կթողնի ռեակցիայի խառնուրդը՝ առանց օքսիդացման.

Հակառակ դեպքում, ալկոհոլը կարող է ուղղակիորեն օքսիդացվել թթվի:

Նախորդ ռեակցիայի ժամանակ արտադրված ալդեհիդը կարող է «թակարդվել» և ստիպել օքսիդանալ մինչև թթու.

Ցիկլոհեքսանոլի օքսիդացում. Ցիկլոհեքսանոլը երկրորդական սպիրտ է, ուստի ձևավորվում է կետոն.

Եթե ​​այս բանաձևով դժվար է որոշել ածխածնի ատոմների օքսիդացման վիճակները, ապա նախագծի վրա կարող եք գրել.

Ռեակցիայի հավասարումը.

Դիտարկենք ցիկլոպենտենի օքսիդացումը։

Կրկնակի կապը կոտրվում է (ցիկլը բացվում է), այն ձևավորած ատոմները առավելագույնս օքսիդացված են (այս դեպքում՝ կարբոքսիլ խմբին).

Միասնական պետական ​​քննության մեջ օքսիդացման որոշ առանձնահատկություններ, որոնց հետ մենք լիովին համաձայն չենք:

Այն «կանոնները», սկզբունքներն ու արձագանքները, որոնք կքննարկվեն այս բաժնում, մենք համարում ենք ոչ ամբողջությամբ ճիշտ: Դրանք հակասում են ոչ միայն իրերի իրական վիճակին (քիմիան՝ որպես գիտություն), այլև դպրոցական ուսումնական ծրագրի և մասնավորապես ՕԳՏԱԳՈՐԾՄԱՆ ներքին տրամաբանությանը։

Բայց, այնուամենայնիվ, մենք ստիպված ենք այս նյութը տալ այն տեսքով, որը պահանջում է USE-ը։

Խոսքը կոնկրետ ՀԱՐԴ օքսիդացման մասին է։

Հիշեք, թե ինչպես են բենզոլի հոմոլոգները և դրանց ածանցյալները օքսիդացվում ծանր պայմաններում: Ռադիկալները բոլորը վերջանում են, և ձևավորվում են կարբոքսիլ խմբեր: Գրությունները «ինքնուրույն» ենթարկվում են օքսիդացման.

Այսպիսով, եթե հանկարծ ռադիկալի վրա հայտնվի հիդրօքսիլ խումբ կամ բազմակի կապ, դուք պետք է մոռանաք, որ այնտեղ բենզոլային օղակ կա: Ռեակցիան կշարունակվի ՄԻԱՅՆ այս ֆունկցիոնալ խմբի (կամ բազմակի կապի) միջոցով:

Ֆունկցիոնալ խումբը և բազմակի կապը ավելի կարևոր են, քան բենզոլային օղակը:

Դիտարկենք յուրաքանչյուր նյութի օքսիդացումը.

Առաջին նյութը.

Պետք է անտեսել այն փաստը, որ կա բենզոլային օղակ: Պետական ​​միասնական քննության տեսանկյունից սա ընդամենը երկրորդական ալկոհոլ է։ Երկրորդային սպիրտները օքսիդացվում են կետոնների, բայց կետոնները հետագայում չեն օքսիդանում.

Թող այս նյութը օքսիդացվի երկքրոմատով.

Երկրորդ նյութ.

Այս նյութը օքսիդացվում է պարզապես որպես կրկնակի կապ ունեցող միացություն (մենք ուշադրություն չենք դարձնում բենզոլային օղակին).

Տաքացնելիս թող օքսիդանա չեզոք պերմանգանատում.

Ստացված ալկալին բավական է ածխածնի երկօքսիդը ամբողջությամբ չեզոքացնելու համար.

2KOH + CO 2 → K 2 CO 3 + H 2 O

Վերջնական հավասարում.

Երրորդ նյութի օքսիդացում.

Թող օքսիդացումը շարունակվի կալիումի պերմանգանատով թթվային միջավայրում.

Չորրորդ նյութի օքսիդացում.

Թող այն օքսիդանա բարձր ալկալային միջավայրում: Ռեակցիայի հավասարումը կլինի.

Եվ վերջապես, վինիլբենզոլը օքսիդացվում է այսպես.

Իսկ այն օքսիդանում է բենզոյաթթվի, պետք է նկատի ունենալ, որ միասնական պետական ​​քննության տրամաբանությամբ այն օքսիդանում է ոչ թե այն պատճառով, որ բենզոլի ածանցյալ է։ Բայց քանի որ այն պարունակում է կրկնակի կապ:

Եզրակացություն.

Դա այն ամենն է, ինչ դուք պետք է իմանաք օրգանական նյութերում պերմանգանատի և դիքրոմատի պարունակող ռեդոքս ռեակցիաների մասին:

Մի զարմացեք, եթե առաջին անգամ եք լսում այս հոդվածում նշված որոշ կետեր: Ինչպես արդեն նշվեց, այս թեման շատ լայն է և հակասական: Եվ չնայած դրան, ինչ-ինչ պատճառներով այն շատ քիչ ուշադրության է արժանանում։

Ինչպես տեսաք, երկու կամ երեք ռեակցիաները չեն կարող բացատրել այս ռեակցիաների բոլոր օրինաչափությունները: Սա պահանջում է ինտեգրված մոտեցում և բոլոր կետերի մանրամասն բացատրություններ: Ցավոք, դասագրքերում և ինտերնետային ռեսուրսներում թեման ամբողջությամբ կամ ընդհանրապես լուսաբանված չէ:

Ես փորձեցի վերացնել այդ թերություններն ու թերությունները եւ այս թեման դիտարկել որպես ամբողջություն, ոչ թե մասամբ։ Հուսով եմ, որ դա ինձ հաջողվեց:

Շնորհակալություն ուշադրության համար, ամենայն բարիք ձեզ: Հաջողություն քիմիայի գիտությանը տիրապետելու և քննություններ հանձնելու գործում:

Օրգանական նյութերի մասնակցությամբ օքսիդացման ռեդոքս ռեակցիաների հավասարումների կազմում

INՄիասնական պետական ​​քննության (USE) ներդրման շնորհիվ՝ որպես ավագ դպրոցի շրջանավարտների վերջնական ատեստավորման միակ ձևի և ավագ դպրոցների մասնագիտացված կրթության անցման, ավագ դպրոցի աշակերտների պատրաստումը՝ միավորների առումով ամենաթանկը կատարելու համար։ Քիմիայի միասնական պետական ​​քննության թեստի «Գ» մասի առաջադրանքները գնալով ավելի են կարևորվում. Չնայած այն հանգամանքին, որ «Գ» մասի հինգ առաջադրանքները տարբեր են համարվում՝ անօրգանական նյութերի քիմիական հատկությունները, օրգանական միացությունների փոխակերպման շղթաները, հաշվարկման խնդիրները, բոլորն էլ այս կամ այն ​​չափով կապված են օքսիդացման ռեդոքս ռեակցիաների հետ (ORR): . Եթե ​​դուք տիրապետում եք ODD-ի տեսության հիմնական գիտելիքներին, ապա կարող եք ճիշտ կատարել առաջին և երկրորդ առաջադրանքները ամբողջությամբ, իսկ երրորդը` մասամբ: Մեր կարծիքով, «Գ» մասի ավարտման հաջողության զգալի մասը հենց դրանում է: Փորձը ցույց է տալիս, որ եթե անօրգանական քիմիա ուսումնասիրելիս ուսանողները բավականին լավ են կատարում OVR հավասարումներ գրելու առաջադրանքները, ապա օրգանական քիմիայի նմանատիպ առաջադրանքները նրանց մեծ դժվարություններ են առաջացնում: Հետևաբար, մասնագիտացված դասարաններում օրգանական քիմիայի ողջ 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.ո. ածխածին օրգանական նյութի մոլեկուլում;

2) սահմանում ս.ո. յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմ:

Եկեք պարզաբանենք, 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 նստարաններ կամ ուսումնական հաստատությունների համար նախատեսված 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 ատոմն ունի կոտորակային դ.օ. հայտարարը 4 է, ուստի մենք հաշվարկում ենք էլեկտրոնների փոխանցումը՝ օգտագործելով այս գործակիցը:

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

Այսպիսով, մենք ուսանողներին տանում ենք այն եզրակացության, որ սկզբում փոխարինման գործընթացը տեղի է ունենում ածխածնի երրորդական ատոմների, ապա երկրորդական ածխածնի ատոմների և, վերջապես, առաջնային ածխածնի ատոմների մոտ:

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՝ առաջացնելով կարբոքսիլաթթուներ, կետոններ և ածխածնի օքսիդ (IV): 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 ընդգծում 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 փոխակերպումը. ատոմը կարբոքսիլ խմբի ատոմի մեջ 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.

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

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

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

Ռեակցիան օգտագործվում է ալկինների կառուցվածքը որոշելու համար՝ հիմնվելով դրանց օքսիդացման արտադրանքի վրա.

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

INԲոլոր կանոնները կիրառվում են ուսանողների հետ՝ օգտագործելով կոնկրետ օրինակներ, ինչը հանգեցնում է նրանց տեսական նյութի ավելի լավ յուրացմանը: Հետևաբար, տարբեր միջավայրերում արենների օքսիդացումն ուսումնասիրելիս ուսանողները կարող են ինքնուրույն ենթադրություններ անել, որ թթուների ձևավորումը պետք է սպասել թթվային միջավայրում, իսկ աղերին՝ ալկալային միջավայրում: 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 = 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 = 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 12MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 28H 2 O,

C 6 H 5 –CH 3 + 2KMnO 4 = 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 դրանցից յուրաքանչյուրը օքսիդացվում է a-ածխածնի ատոմում մինչև կարբոքսիլ խումբ, որի արդյունքում ձևավորվում են պոլիբազային արոմատիկ թթուներ.

ՊԱծխաջրածինների համար ORR հավասարումներ կազմելու ձեռք բերված հմտությունները թույլ են տալիս դրանք օգտագործել «Թթվածին պարունակող միացություններ» բաժինը ուսումնասիրելիս:

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

1) առաջնային սպիրտները օքսիդացվում են ալդեհիդների

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;

2) երկրորդային սպիրտները օքսիդացվում են կետոնների

3) օքսիդացման ռեակցիան բնորոշ չէ երրորդական սպիրտներին.

Միասնական պետական ​​քննությանը նախապատրաստվելու համար ուսուցիչը խորհուրդ է տալիս լրացուցիչ տեղեկություններ տրամադրել այս հատկությունների վերաբերյալ, որոնք, անկասկած, օգտակար կլինեն ուսանողների համար:

Երբ մեթանոլը օքսիդացվում է կալիումի պերմանգանատի կամ կալիումի երկքրոմատի թթվացված լուծույթով, ձևավորվում է CO 2; առաջնային սպիրտները օքսիդացման ընթացքում, 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 = 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 շրջակա միջավայրի ազդեցության մասին ալկոհոլի օքսիդացման ռեակցիաների արտադրանքի վրա, 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 ալդեհիդներն ավելի հեշտությամբ օքսիդանում են, քան սպիրտները համապատասխան կարբոքսիլաթթուների մեջ ոչ միայն ուժեղ օքսիդացնող նյութերի (օդի թթվածին, KMnO 4-ի թթվացված լուծույթներ և թթվացված լուծույթներ) 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 = 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 = 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 արծաթի օքսիդի ամոնիակային լուծույթով մեթանի օքսիդացմանը, քանի որ. Այս դեպքում ձևավորվում է ամոնիումի կարբոնատ, այլ ոչ թե մածուցիկ թթու.

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

Ինչպես ցույց է տալիս մեր բազմամյա փորձը, ավագ դպրոցի աշակերտներին օրգանական նյութերով OVR հավասարումներ կազմելու ուսուցման առաջարկված մեթոդաբանությունը մի քանի միավորով մեծացնում է նրանց վերջնական միասնական պետական ​​քննության արդյունքը քիմիայում:

Ալկենների օքսիդացումը կալիումի պերմանգանատով ալկալային միջավայրում տաքացման ժամանակ (դաժան պայմաններ) հանգեցնում է նրանց ածխածնային կմախքի ոչնչացմանը կրկնակի կապի տեղում: Այս դեպքում, կախված վինիլային բեկորի հետ կապված ալկիլային խմբերի քանակից, կարելի է ձեռք բերել երկու կարբոքսիլաթթու, թթու և կետոն կամ երկու կետոն.

Վարժություն 11.Ի՞նչ մթերք է առաջանում ցիկլոհեքսենի օքսիդացման ժամանակ (ա) կալիումի պերմանգանատի նոսր լուծույթով սառը և (բ) կալիումի պերմանգանատի խտացված լուծույթով, որին հաջորդում է թթվացումը։

Վարժություն 12.Ի՞նչ մթերքներ են առաջանում 1,2-դիմեթիլցիկլոհեքսենից նրա (ա) կատալիտիկ հիդրոգենացման ժամանակ, (բ) սառը պայմաններում կալիումի պերմանգանատի նոսր լուծույթով օքսիդացում, գ) օզոնացում, որին հաջորդում է ռեդուկտիվ ճեղքումը։

6.5. Էթիլենի օքսիդացում դեպի ացետալդեհիդ

Մթնոլորտային թթվածնով էթիլենի օքսիդացումը պալադիումի (II) և պղնձի (II) քլորիդների առկայության դեպքում հանգեցնում է ացետալդեհիդի ձևավորմանը. Wacker գործընթաց):

(63)

էթանալ (ացետալդեհիդ)

6.6. Էթիլենի քլորօքսիդացում

Վինիլքլորիդը ստացվում է էթիլեն քլորիդի օքսիդացումով.

6.7. Օքսիդատիվ ամոնոլիզ

Ածխաջրածինների օքսիդացումը մթնոլորտային թթվածնով ամոնիակի առկայության դեպքում հանգեցնում է մեթիլ խմբի վերափոխմանը ցիանո խմբի։ Այս օքսիդացումը կոչվում է օքսիդատիվ ամոնոլիզ: Ակրիլոնիտրիլը ստացվում է պրոպիլենի օքսիդատիվ ամմոնոլիզով։

ակրիլոնիտրիլ

Հիդրոցյանաթթուն ստացվում է մեթանի օքսիդատիվ ամոնոլիզով.

(66)

7. Ալկենների հիդրոֆորմիլացում (օքսոսինթեզ)

30-ից 250 o C ջերմաստիճանի և 100-400 ատմ ճնշման դեպքում: երկկոբալտոկտակարբոնիլի առկայության դեպքում ալկենները ավելացնում են ջրածին և ածխածնի օքսիդ՝ ալդեհիդներ առաջացնելու համար։ Սովորաբար իզոմերների խառնուրդ է ստացվում.

Մեխանիզմ:

1. Լիգանդի հեռացում

2. Էթիլենի ավելացում

3. Էթիլենի ներմուծում

4. Լիգանդի հավելված

5. ԿՈ

6. Ջրածնի օքսիդատիվ հավելում

7. Պրոպանալի ռեդուկտիվ վերացում

8. Կարբենների և կարբենոիդների ավելացում

Վերջին տարիներին օրգանական քիմիայում մեծ ուշադրություն է դարձվել երկվալենտ ածխածնի միացություններին` կարբեններին: Կարբենների մեծ մասն անկայուն է և ձևավորվելուց անմիջապես հետո փոխազդում է այլ միացությունների հետ։

8.1. Կարբենների կառուցվածքը

Չփոխարինված կարբեն՝ CH2, որը նաև կոչվում է մեթիլեն, կարող է լինել միաձույլ կամ եռակի ձևով: Կարբենի միաձույլ ձևի դեպքում զույգ սպիններով երկու չկապող էլեկտրոնները գտնվում են միևնույն ուղեծրում, մինչդեռ եռյակի դեպքում զուգահեռ սպիններով երկու չզույգված էլեկտրոնները գտնվում են հավասար էներգիայի երկու ուղեծրերում։ Միաձույլ և եռակի կարբենների տարբեր էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները արտացոլվում են ինչպես այս մասնիկների տարբեր երկրաչափություններում, այնպես էլ տարբեր քիմիական գործունեության մեջ: Սինալտ կարբենի երկվալենտ ածխածնի ատոմը գտնվում է sp 2 -հիբրիդային վիճակում, երկու էլեկտրոններն էլ գտնվում են sp 2 -հիբրիդային ուղեծրում (HOMO), իսկ p- ուղեծրը (LUMO) ազատ է։ Եռյակ կարբենը բնութագրվում է երկվալենտ ածխածնի sp-հիբրիդացումով. այս դեպքում երկու չզույգված էլեկտրոնները գտնվում են երկու p-օրբիտալներում, այսինքն՝ եռակի կարբենը դիռադիկալ է: Մեկական մեթիլենի H-C-H անկյունը, ըստ սպեկտրային տվյալների, 102-105 0 է, իսկ եռակի մեթիլենի համար այս անկյունը մեծանում է մինչև 135140 o: Սա համապատասխանում է եռակի մեթիլենի ավելի բարձր կայունությանը: Քվանտային մեխանիկական հաշվարկների համաձայն՝ եռակի մեթիլենն իսկապես 10 կկալ/մոլով ավելի կայուն է, քան սինգլային մեթիլենը։

Փոխարինիչները, սակայն, առաջացնում են կարբենների այս երկու ձևերի հարաբերական կայունության փոփոխություն: Դիալկիլկարբենների համար եռակի ձևը նույնպես ավելի կայուն է, քան միայնակ ձևը, բայց դիհալոկարբենների համար. : CHal 2 և այլ կարբեններ՝ փոխարինողներով, որոնք պարունակում են միայնակ զույգ էլեկտրոններ, հիմնական վիճակը սինկետ է: C1-C-C1 կապի անկյունը երկքլորկարբենի համար, որը հավասար է 106 o-ի, լավ համընկնում է սինգլային ձևի հետ: Դիհալոկարբենների միաձույլ ձևի ավելի բարձր կայունությունը եռյակի համեմատ, ըստ երևույթին, պայմանավորված է նրա կայունացմամբ՝ հետերոատոմի միայնակ զույգ էլեկտրոնների շնորհիվ։

Դիհալոկարբենների եռակի ձևի նման կայունացումն անհնար է։ Համաձայն քվանտային մեխանիկական հաշվարկների՝ դիքլորկարբենի համար միաձույլ-եռակի անցման էներգիան 13,5 Կկալ/մոլ է։

Ա. Դիքլորկարբեն

Դիհալոկարբեններ առաջացնելու համար մշակվել են մեթոդներ՝ հիմնված ուժեղ հիմքերի ազդեցության տակ տրիհալոմեթաններից ջրածնի հալոգենիդների հեռացման ռեակցիայի վրա: Այս մեթոդը պատմականորեն առաջինն էր, որ առաջացրեց կարբեններից առաջինը՝ դիքլորկարբենը, որպես միջանկյալ նյութ (J. Hine 1950): Քլորոֆորմից (քլորոֆորմի pKa-ն ~16), բրոմոֆորմի (pKa = 9) և այլ տրիհալոմեթաններից ուժեղ հիմքերի հետ փոխազդելիս ձևավորվում է անիոն, որը կայունանում է հալոգեն իոնի վերացումից՝ առաջացնելով դիհալոկարբեն։ Հզոր հիմքերը քլորոֆորմի հետ փոխազդելով՝ ստացվում է դիքլորկարբեն.

դիքլորկարբեն

Օրգանոլիթիումային միացությունները կարող են օգտագործվել նաև որպես հիմք անտարբեր ապրոտիկ միջավայրում: Այնուհետև -100 0 С-ից ցածր կարող է արձանագրվել տրիքլորմեթիլլիթիումի առաջացումը՝ որպես միջանկյալ նյութ։

Ուժեղ հիմքերը, ինչպիսին է RLi-ն, կարող են օգտագործվել 1,1-դիհալոգեն ածանցյալներից կարբեններ առաջացնելու համար

Վերջին տարիներին դիհալոկարբեններ առաջացնելու փոխարեն nα-բուտիլիթիումը լայնորեն օգտագործվում է որպես նատրիումի բիս(տրիմեթիլսիլիլ)ամիդ հիմք։

Դա արձակում է քիմիապես իներտ սիլազան [բիս(տրիմեթիլսիլիլ)ամիդ]: Նատրիումի բիս(տրիմեթիլսիլիլ)ամիդը, ի տարբերություն n-butyllithium-ի, կարող է մեկուսացվել իներտ մթնոլորտում չոր ձևով։ Գործնականում ավելի հաճախ օգտագործվում են նրա եթերային լուծույթները, որոնք կարելի է երկար պահել սենյակային ջերմաստիճանում։

Դիքլորկարբենը կարող է առաջանալ նաև չոր նատրիումի տրիքլորացետատի ջերմային դեկարբոքսիլացման միջոցով.

Միջերեսային կատալիզացման պայմաններում նատրիումի հիդրօքսիդի ազդեցության տակ քլորոֆորմից դիքլորկարբենի առաջացման առավել մատչելի ժամանակակից մեթոդներից մեկը մանրամասն կքննարկվի ավելի ուշ:

Դիքլորկարբենը միանում է ալկեններին՝ առաջացնելով դիքլորոցիկլոպրոպաններ։ Հավելումը տեղի է ունենում ստերեոհատուկ կերպով. սկզբնական ալկենի կոնֆիգուրացիան պահպանվում է նաև ռեակցիայի արտադրանքում՝ ցիկլոպրոպան.

(69)

տրանս-2-բութեն տրանս-1,2-դիմեթիլ-3,3-

դիքլորոցիկլոպրոպան

(70)

cis-2-բութեն qiՀետ-1,2-դիմեթիլ-3,3-

դիքլորոցիկլոպրոպան

(71)

7,7-դիքլորբիցիկլոհեպտան

Լիթիումի ազդեցությամբ 1,1-դիհալոցիկլոպրոպանները նվազեցնելիս mpem- բուտիլային սպիրտ, ցինկ քացախաթթվի մեջ կամ նատրիումը՝ հեղուկ ամոնիակում, երկու հալոգենի ատոմներն էլ փոխարինվում են ջրածնով։ Սա ցիկլոպրոպանի ածանցյալների պատրաստման ընդհանուր մեթոդներից մեկն է:

բիցիկլոհեպտան

Օրինակ՝ տասնմեկ.Լրացրեք ռեակցիաները.

(Z)-3-մեթիլ-2-պենտեն մեթիլենցիկլոհեքսան

Պատասխանել

B. Մեթիլեն

Մեթիլենը կարելի է ստանալ դիազոմեթանի տարրալուծմամբ։ Դիազոմեթանը համեմատաբար անկայուն նյութ է, որը ճառագայթման արդյունքում քայքայվում է ազոտի և մեթիլենի:

(73)

դիազոմեթան

Մեթիլեն:CH 2-ը դիազոմեթանի ֆոտոլիզի ժամանակ ձևավորվում է ավելի քիչ կայուն միաձույլ ձևով: Ռեակցիայի պայմաններում սինլետ մեթիլենը դիազոմեթանի կամ ազոտի մոլեկուլների հետ բախման արդյունքում արագորեն կորցնում է էներգիան և վերածվում ավելի կայուն եռակի մեթիլենի։

Միանգամյա կարբենը բնութագրվում է ալկենի կրկնակի կապին համաժամանակյա ավելացմամբ՝ կրկնակի կապում երկրաչափության ամբողջական պահպանմամբ (α-ցիկլային ավելացման ռեակցիա)։ Այսպիսով, կարբենի միաձույլ ձևի ավելացումը կրկնակի կապին տեղի է ունենում խիստ ստերեոհատուկ կերպով:

Բ. Սիմոնսի արձագանքը.Սմիթ

Ալկենների ցիկլոպրոպանի ածանցյալների փոխակերպման արդյունավետ և փորձնականորեն շատ պարզ մեթոդը հիմնված է մեթիլենյոդիդի և ցինկ-պղնձի համաձուլվածքի հետ ալկենների ռեակցիայի վրա։ Այս ռեակցիան հայտնաբերվեց 1958 թվականին Սիմոնսի և Սմիթի կողմից և անմիջապես լայն տարածում գտավ ցիկլոպրոպանի ածանցյալների սինթեզում։ Այս ռեակցիայի ակտիվ տեսակը կարբեն չէ : CH 2, իսկ կարբենոիդը ցինկի յոդիդ է IZnCH 2 I, որը ձևավորվում է մեթիլենյոդիդի և ցինկ-պղինձ զույգի փոխազդեցությունից:

դիոդոմեթան յոդոմեթիլցինցիոդիդ

(Սիմոնս-Սմիթի ռեագենտ)

(75)

Ռեակցիան ընթանում է հետևյալ մեխանիզմով.

Սիմոնս-Սմիթի ռեակցիան շատ հարմար մեթոդ է ալկենները ցիկլոպրոպանների փոխակերպելու համար։

Օրինակ՝ 12.Լրացրեք ռեակցիաները.

Պատասխանել

(76)

methylenecyclopentane spiroheptane

(77)

ստիրոլ ցիկլոպրոպիլբենզոլ

Միասնական պետական ​​քննության C3 կատեգորիայի առաջադրանքներում առանձնահատուկ դժվարություններ են առաջանում թթվային միջավայրում կալիումի պերմանգանատ KMnO 4-ով օրգանական նյութերի օքսիդացման ռեակցիաներով, որոնք տեղի են ունենում ածխածնային շղթայի ընդմիջումով: 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.

Նման ռեդոքս ռեակցիաների բարդ հավասարումներում գործակիցներ նշանակելու համար ստանդարտ տեխնիկան առաջարկում է էլեկտրոնային հաշվեկշիռ ստեղծել, սակայն հերթական փորձից հետո ակնհայտ է դառնում, որ դա բավարար չէ: Այստեղ խնդրի արմատը կայանում է նրանում, որ էլեկտրոնային հաշվեկշռից վերցված օքսիդիչի առաջ գործակիցը պետք է փոխարինվի: Այս հոդվածը առաջարկում է երկու մեթոդ, որոնք թույլ են տալիս ընտրել ճիշտ գործակիցը օքսիդացնող նյութից առաջ, որպեսզի վերջապես հավասարեցվեն բոլոր տարրերը: Փոխարինման մեթոդօքսիդացնողից առաջ գործակիցը փոխարինելու համար այն ավելի հարմար է նրանց համար, ովքեր կարողանում են երկար և տքնաջան հաշվել, քանի որ գործակիցների այս կերպ դասավորելը կարող է երկար լինել (այս օրինակում պահանջվեց 4 փորձ): Փոխարինման մեթոդը օգտագործվում է «ՍԵՂԱՆԱԿ» մեթոդի հետ միասին, որը նույնպես մանրամասն քննարկվում է այս հոդվածում։ «Հանրահաշվական» մեթոդթույլ է տալիս փոխարինել գործակիցը օքսիդացնողից առաջ ոչ պակաս պարզ և հուսալի, բայց շատ ավելի արագ KMnO 4Փոխարինման մեթոդի համեմատ, սակայն, այն ունի կիրառման ավելի նեղ շրջանակ: «Հանրահաշվական» մեթոդը կարող է օգտագործվել միայն օքսիդացնող նյութից առաջ գործակիցը փոխարինելու համար KMnO 4օրգանական նյութերի օքսիդացման ռեակցիաների հավասարումների մեջ, որոնք առաջանում են ածխածնային շղթայի խզման հետ։

Ներբեռնել:

Նախադիտում:

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

Թեմայի վերաբերյալ՝ մեթոդական մշակումներ, ներկայացումներ և նշումներ

Գործակիցների դասավորությունը քիմիական հավասարումների մեջ

Ուսուցիչը, լինելով սովորողների ճանաչողական գործունեության կազմակերպման գլխավոր հերոսը, անընդհատ ուղիներ է փնտրում ուսուցման արդյունավետությունը բարելավելու համար։ Արդյունավետ ուսուցման կազմակերպում...

Սանկտ Պետերբուրգի պետական ​​տեխնոլոգիական ինստիտուտ

(Տեխնիկական համալսարան)

Օրգանական քիմիայի ֆակուլտետ 4

Խումբ 476

Դասընթացի աշխատանք

Ալկենների օքսիդացում

Ուսանող……………………………………………………………Rytina A.I.

Ուսուցիչ………………………………… Պիտերսկայա Յու.Լ.

Սանկտ Պետերբուրգ

Ներածություն

1. Էպօքսիդացում (Ն.Ա. Պրիլեժաևի ռեակցիա, 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 վերաբերում է գործընթացներին, որոնք հանգեցնում են ջրածնի միացության նվազմանը կամ թթվածնով հարստացմանը: Այս դեպքում մոլեկուլից էլեկտրոններ են վերցվում։ Համապատասխանաբար, կրճատում նշանակում է թթվածնի մոլեկուլի անջատում օրգանական մոլեկուլից կամ դրան ջրածնի ավելացում։

Redox ռեակցիաներում օքսիդացնող նյութերը միացություններ են, որոնք ունեն էլեկտրոնների (էլեկտրոֆիլներ) բարձր մերձեցում, իսկ վերականգնող նյութերը միացություններ են, որոնք հակված են էլեկտրոններ նվիրաբերելու (նուկլեոֆիլներ): Միացության օքսիդացման հեշտությունը մեծանում է նրա նուկլեոֆիլությամբ։

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

Redox ռեակցիաների համար հավասարումներ 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 փոխանցումը մեկ ատոմից կամ իոնից մյուսը՝ հաշվի առնելով այն միջավայրի բնույթը (թթվային, ալկալային կամ չեզոք), որում 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, կրճատման և օքսիդացման կիսա-ռեակցիաները գրելիս պետք է ելնել լուծույթում իրականում առկա իոնների բաղադրությունից։ Այն նյութերը, որոնք վատ տարանջատվում են, վատ են լուծվում կամ դուրս են գալիս գազի տեսքով, 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 կապում ավելացվում է երկու հիդրոքսիլ.

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 → C2H6O23

Վերջապես մենք իոնային ձևով ունենք.

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

Նման տերմինների անհրաժեշտ կրճատումներ կատարելուց հետո հավասարումը գրում ենք մոլեկուլային տեսքով.

3C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 4 H 2 O = 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։ Սակայն մթնոլորտային թթվածնի միջոցով օքսիդացումը հղի է տարբեր ուղղություններով տեղի ունեցող գործընթացի վերահսկման հետ կապված դժվարություններով: Սովորաբար օքսիդացումն իրականացվում է բարձր ջերմաստիճանում կատալիզատորների առկայության դեպքում։

Օզոն

Օզոն O 3 օգտագործվում է ալդեհիդների և կետոնների արտադրության համար, եթե դրանք դժվար է ձեռք բերել այլ միջոցներով: Ամենից հաճախ օզոնն օգտագործվում է չհագեցած միացությունների կառուցվածքը որոշելու համար։ Օզոնն առաջանում է թթվածնի վրա հանդարտ էլեկտրական լիցքաթափման ազդեցությամբ: Օզոնացման նշանակալի առավելություններից մեկը քլորացման համեմատությամբ բուժումից հետո տոքսինների բացակայությունն է։

Կալիումի պերմանգանատ

Կալիումի պերմանգանատը ամենատարածված օքսիդացնող նյութն է: Ռեագենտը լուծելի է ջրում (6,0% 20ºС-ում), ինչպես նաև մեթանոլում, ացետոնում և քացախաթթուում: Օքսիդացման համար KMnO 4-ի ջրային (երբեմն ացետոն) լուծույթներն օգտագործվում են չեզոք, թթվային կամ ալկալային միջավայրում։ Գործընթացը չեզոք միջավայրում իրականացնելիս ռեակցիայի զանգվածին ավելացվում են մագնեզիումի և 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 միջավայր է ստեղծվում 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 = 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 կարբոքսիլաթթուների օքսիդացման, ինչպես նաև ածխածնի կմախքի օքսիդատիվ ճեղքման համար՝ բազմաթիվ կապերով։

Գործնականում սովորաբար օգտագործվում է KMnO 4-ի բավականին մեծ ավելցուկ (ավելի քան 100%): Դա բացատրվում 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 տաքացվում է վերականգնող նյութերի առկայության դեպքում. Պայթուցիկ են նաև կալիումի պերմանգանատի խառնուրդները օրգանական նյութերի հետ։

Պերասիդներ

Պերաքացախային և կատարողական թթուները պատրաստվում են 25-90% ջրածնի պերօքսիդին համապատասխան կարբոքսիլաթթվի հետ փոխազդելով հետևյալ ռեակցիայի համաձայն.

RCOOH + H 2 O 2 = RCOOOH + H 2 O

Քացախաթթվի դեպքում այս հավասարակշռությունը հաստատվում է համեմատաբար դանդաղ, և պերաթթվի ձևավորումն արագացնելու համար որպես կատալիզատոր սովորաբար ավելացնում են ծծմբաթթուն։ 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։ Պերքացախաթթուն կարելի է պատրաստել նմանատիպ եղանակով քացախաթթվի անհիդրիդից և ջրածնի պերօքսիդից:

Հատկապես հայտնի է դժվար մ-քլորոպերբենզոյան թթուն, քանի որ այն համեմատաբար անվտանգ է գործածելու համար, բավականին կայուն է և կարող է երկար պահպանվել:

Օքսիդացումը տեղի է ունենում թթվածնի ատոմի ազատման 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 դեղամիջոցը կարող է պայթուցիկ կերպով արձագանքել օրգանական նյութերի հետ: Պահպանման ընթացքում այն ​​քայքայվում է թթվածնի և ջրի: Ջրածնի պերօքսիդի կայունությունը մեծանում է նոսրացման հետ: Օքսիդացման համար օգտագործվում են տարբեր կոնցենտրացիաների (3-ից 90%) ջրային լուծույթներ չեզոք, թթվային կամ ալկալային միջավայրերում։

H 2 O 2 = H 2 O + [O]

Այս ռեագենտի ազդեցությամբ ալկալային միջավայրում α,β-չհագեցած կարբոնիլային միացությունների վրա ստացվում են համապատասխան էպոքսիդալդեհիդներ և կետոններ, իսկ թթվային միջավայրում կարբոքսիլաթթուների օքսիդացումով սինթեզվում են պերաթթուներ։ H 2 O 2-ի 30% լուծույթը քացախաթթվի մեջ օքսիդացնում է ալկենները 1,2-դիոլների: Օգտագործվում է ջրածնի պերօքսիդ՝ օրգանական և անօրգանական պերօքսիդների, պերբորատի և Na պերկարբոնատների արտադրության համար; որպես հրթիռային վառելիքի օքսիդացնող նյութ; էպօքսիդների, հիդրոքինոնի, պիրոկատեխինի, էթիլեն գլիկոլի, գլիցերինի, թիուրամի խմբի վուլկանացման արագացուցիչների և այլնի արտադրության մեջ. սպիտակեցնող յուղեր, ճարպեր, մորթի, կաշի, տեքստիլ նյութեր, թուղթ; գերմանիումի և սիլիցիումի կիսահաղորդչային նյութերի մաքրման համար. որպես ախտահանիչ կենցաղային և արդյունաբերական կեղտաջրերը չեզոքացնելու 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.գ. 40,6ºС; բեյլ 131.2ºС. Ենթակայում է արդեն սենյակային ջերմաստիճանում, լուծվում է ջրում (7,47 գ 100 մլ-ում 25ºС-ում), CCl 4 (250 գ 100 գ լուծիչում 20ºС-ում): Օրգանական միացությունների առկայության դեպքում այն ​​սևանում է OsO 2-ի իջեցման պատճառով:

RuO 4-ը ոսկե-դեղին պրիզմա է՝ մպ: 25,4ºС, նկատելիորեն սահում է սենյակային ջերմաստիճանում։ Ջրում չափավոր լուծվող (2,03 գ 100 մլ-ում 20ºС-ում), շատ լուծվող CCl 4-ում։ Ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութ, քան OsO4-ը: 100ºС-ից բարձր այն պայթում է: Ինչպես օսմիումի տետրօքսիդը, այն շատ թունավոր է և թանկ:

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