4.5.բ. Ալկենների օքսիդատիվ տարանջատում

Ալկենների օքսիդացման ժամանակ կալիումի պերմանգանատի ալկալային ջրային լուծույթով տաքացնելիս կամ ջրային ծծմբաթթվի մեջ KMnO 4 լուծույթով, ինչպես նաև ալկենների օքսիդացման ժամանակ քրոմի (VI) օքսիդի CrO 3 լուծույթով քացախաթթվի կամ կալիումի երկքրոմատը և ծծմբաթթուն, սկզբում ձևավորված գլիկոլը ենթարկվում է օքսիդատիվ ոչնչացման: Վերջնական արդյունքը կրկնակի կապի տեղում ածխածնի կմախքի ճեղքումն է և կետոնների և/կամ կարբոքսիլաթթուների ձևավորումը՝ որպես վերջնական արտադրանք՝ կախված կրկնակի կապի փոխարինողներից։ Եթե ​​կրկնակի կապում ածխածնի երկու ատոմներն էլ պարունակում են միայն մեկ ալկիլ խումբ, ապա սպառիչ օքսիդացման վերջնական արդյունքը կլինի կարբոքսիլաթթուների խառնուրդը, իսկ կրկնակի կապում փոխարինված ալկենը օքսիդացված է երկու կետոնի: Վերջնական կրկնակի կապով մոնոփոխարինված ալկենները տրոհվում են կարբոքսիլաթթվի և ածխածնի երկօքսիդի:

Կարբոքսիլաթթուների և կետոնների ցածր եկամտաբերության պատճառով ալկենների սպառիչ օքսիդացման ռեակցիաները դասական տարբերակում լայն կիրառություն չեն գտել և նախկինում օգտագործվել են հիմնականում կործանարար օքսիդացման արտադրանքներից մեկնարկային ալկենի կառուցվածքը որոշելու համար: Ներկայումս ալկենների (R-CH=CH-R և R-CH=CH 2) օքսիդացումը մինչև կարբոքսիլաթթուներ (RCOOH)՝ օգտագործելով կալիումի պերմանգանատ կամ երկքրոմատ, իրականացվում է փուլային կատալիզի տակ։ Կարբոքսիլաթթուների ելքը գերազանցում է 90%-ը։

4.5.v. Ալկենների օզոնոլիզ

Ալկենների ռեակցիան օզոնի հետ ամենակարևոր մեթոդն է կրկնակի կապում ալկենների օքսիդատիվ ճեղքման համար։ Շատ տասնամյակներ շարունակ այս ռեակցիան ծառայում էր որպես սկզբնական ածխաջրածնի կառուցվածքի որոշման հիմնական մեթոդ, ինչպես նաև օգտագործվում էր տարբեր կարբոնիլային միացությունների սինթեզում: Ալկենի ռեակցիան օզոնի հետ իրականացվում է օզոնի և թթվածնի ~5% խառնուրդի հոսանք անցնելու միջոցով մեթիլեն քլորիդում կամ էթիլացետատում գտնվող ալկենի լուծույթի մեջ -80 0 -100 0 C ջերմաստիճանում: Ռեակցիան ավարտվում է. վերահսկվում է կալիումի յոդիդով ազատ օզոնի թեստի միջոցով: Այս յուրահատուկ և բարդ ռեակցիայի մեխանիզմը ստեղծվել է հիմնականում Ռ. Կրիգեի աշխատանքի շնորհիվ։ Կրկնակի կապին 1,3 երկբևեռ ցիկլային ավելացման առաջին արդյունքը այսպես կոչված մոլոզոնիդն է (1,2,3-տրիօքսոլան): Այս հավելումը անկայուն է և հետագայում ինքնաբերաբար քայքայվում է՝ բացելով օղակը և ձևավորելով նորմալ օզոնիդ (1,2,4-տրիօքսոլան)՝ որպես վերջնական արտադրանք:

Այժմ ընդհանուր առմամբ ընդունված է, որ մոլոզոնիդի վերափոխումը սովորական օզոնիդի տեղի է ունենում պառակտման մեխանիզմով՝ ռեկոմբինացիա։ Մոլոզոնիդը ենթարկվում է անկայուն 1,2,3-տրիօքսոլանի օղակի ինքնաբուխ բացմանը` ձևավորելով կարբոնիլային միացություն և երկբևեռ իոն, որոնք այնուհետև փոխազդում են միմյանց հետ նաև 1,3-երկբևեռ ցիկլային ավելացման սխեմայի համաձայն:

Մոլոզոնիդի նորմալ օզոնիդի վերադասավորման վերը նշված սխեման հաստատվում է նրանով, որ եթե մինչև օզոնիդի ամբողջական ձևավորումը ռեակցիայի խառնուրդում առկա է մեկ այլ կարբոնիլային միացություն՝ որպես երկբևեռ իոնի «ընդհատող», ապա այսպես. - ձևավորվում է «խառը օզոնիդ»: Օրինակ՝ օզոնիլացման հետ cis- 18 O իզոտոպով պիտակավորված բենզալդեհիդի առկայության դեպքում պիտակը հանդիսանում է եթերի մի մասը, այլ ոչ թե օզոնիդի պերօքսիդի կամուրջը.

Այս արդյունքը լավ համընկնում է երկբևեռ իոնի պիտակավորված բենզալդեհիդի հետ վերահամակցված խառը օզոնիդի ձևավորման հետ.

Օզոնիդները շատ անկայուն միացություններ են, որոնք պայթուցիկ կերպով քայքայվում են: Նրանք առանձին-առանձին մեկուսացված չեն, այլ քայքայվում են ռեգենտների լայն տեսականիով: Անհրաժեշտ է տարբերակել ռեդուկտիվ և օքսիդատիվ ճեղքվածքը։ Հիդրոլիզի ընթացքում օզոնիդները դանդաղորեն քայքայվում են կարբոնիլային միացությունների և ջրածնի պերօքսիդի: Ջրածնի պերօքսիդը ալդեհիդները օքսիդացնում է կարբոքսիլաթթուների: Սա օզոնիդների այսպես կոչված օքսիդատիվ տարրալուծումն է.

Այսպիսով, օզոնիդների օքսիդատիվ տարրալուծման ժամանակ առաջանում են կարբոքսիլաթթուներ և (կամ) կետոններ՝ կախված սկզբնական ալկենի կառուցվածքից։ Որպես օքսիդացնող նյութեր կարող են օգտագործվել օդի թթվածինը, ջրածնի պերօքսիդը, պերաթթուները կամ արծաթի հիդրօքսիդը: Ամենից հաճախ սինթետիկ պրակտիկայում այդ նպատակով օգտագործվում են ջրածնի պերօքսիդը քացախաթթվի կամ մրջնաթթվի մեջ, ինչպես նաև ջրածնի պերօքսիդը ալկալային միջավայրում:

Գործնականում օզոնիդների օքսիդատիվ տարրալուծման մեթոդն օգտագործվում է հիմնականում կարբոքսիլաթթուներ ստանալու համար։

Առավել կարևոր է օզոնիդների վերականգնողական տրոհումը։ Առավել հաճախ օգտագործվող վերականգնող նյութերն են ցինկը և քացախաթթուն, տրիֆենիլֆոսֆինը կամ դիմեթիլ սուլֆիդը: Այս դեպքում օզոնոլիզի վերջնական արտադրանքը ալդեհիդներն են կամ կետոնները՝ կախված սկզբնական ալկենի կառուցվածքից։

Վերոհիշյալ օրինակներից պարզ է դառնում, որ օզոնոլիզի և օզոնիդի հետագա ռեդուկտիվ տարրալուծման ժամանակ կրկնակի կապով փոխարինված ալկենը ձևավորում է երկու կետոն, մինչդեռ եռփոխարինված ալկենը տալիս է կետոն և ալդեհիդ: Փոխարինված սիմետրիկ ալկենը օզոնոլիզի ժամանակ արտադրում է երկու ալդեհիդ, իսկ վերջնական կապով ալկենները առաջացնում են ալդեհիդ և ֆորմալդեհիդ։

Օզոնոլիզի հետաքրքիր մոդիֆիկացիան այն մեթոդն է, որտեղ նատրիումի բորոհիդրիդն օգտագործվում է որպես օզոնիդը վերականգնող նյութ:Այս դեպքում ռեակցիայի վերջնական արտադրանքը առաջնային կամ երկրորդային սպիրտներ են, որոնք առաջացել են համապատասխանաբար ալդեհիդների և քտոնների վերականգնման ժամանակ:

Ալկենների օզոնոլիզը բարդ, աշխատատար և պայթյունավտանգ գործընթաց է, որը պահանջում է հատուկ սարքավորումների օգտագործում: Այդ իսկ պատճառով մշակվել են ալկենների օքսիդատիվ տրոհման համար կարբոնիլային միացություններ և կարբոքսիլաթթուներ, որոնք հաջողությամբ փոխարինում են օզոնոլիզի ռեակցիան սինթետիկ պրակտիկայում։

Ալկենների օքսիդատիվ ոչնչացման ժամանակակից նախապատրաստական ​​մեթոդներից մեկն առաջարկվել է 1955 թվականին Ռ.Լեմիեի կողմից։ Այս մեթոդը հիմնված է ալկենների հիդրօքսիլացման վրա կալիումի պերմանգանատով, որին հաջորդում է վիկինալ գլիկոլի տրոհումը նատրիումի պարոդատով NaIO 4 pH ~ 7 8-ում: Պերիոդատն ինքնին չի փոխազդում ալկենի հետ: Այս երկաստիճան օքսիդատիվ տրոհման արտադրանքը կետոններ կամ կարբոքսիլաթթուներ են, քանի որ ալդեհիդները նույնպես օքսիդացվում են կարբոքսիլաթթուների այս պայմաններում: Լեմիեի մեթոդով ռեակցիայի արտադրանքներից մեկի՝ մանգանի երկօքսիդի տարանջատման աշխատատար խնդիր չի առաջանում, քանի որ և՛ երկօքսիդը, և՛ մանգանատը կրկին օքսիդացվում են պարոդատով մինչև պերմանգանատ իոն: Սա թույլ է տալիս օգտագործել միայն կալիումի պերմանգանատի կատալիտիկ քանակությունները: Ստորև բերված են Լեմիեի մեթոդով ալկենների օքսիդատիվ տրոհման մի քանի բնորոշ օրինակներ։

Ցիտրոնելոլը՝ վարդի յուղի, խորդենի և կիտրոնի յուղերի մաս կազմող սպիրտ, օքսիդացվում է կալիումի պերմանգանատի և նատրիումի պարոդատի խառնուրդով 5 10 0 C ջրային ացետոնի մեջ մինչև 6-հիդրօքսի-4-մեթիլհեքսանկարբոքսիլաթթու՝ քանակական ելքով:

Այս մեթոդի մեկ այլ տարբերակում կալիումի պերմանգանատի փոխարեն օգտագործվում են օսմիումի տետրօքսիդի կատալիտիկ քանակություններ (Lemieux & Johnson 1956): OsO 4-ի և NaIO 4-ի համադրության առանձնահատուկ առավելությունն այն է, որ այն թույլ է տալիս դադարեցնել օքսիդացումը ալդեհիդային փուլում: Օսմիումի տետրոօքսիդը ավելացնում է ալկենի կրկնակի կապը՝ առաջացնելով օսմատ, որը նատրիումի պարոդատով օքսիդացվում է կարբոնիլային միացությունների՝ օսմիումի տետրոօքսիդի վերածնմամբ։

Օսմիումի տետրոօքսիդի փոխարեն կարող է օգտագործվել նաև ռութենիումի տետրոօքսիդ RuO 4: Lemieux-Johnson-ի ալկենների օքսիդատիվ քայքայումը հանգեցնում է նույն արտադրանքի, ինչ օզոնոլիզը՝ օզոնիդների ռեդուկտիվ տրոհմամբ:

Ժամանակակից օրգանական քիմիայի համար բնորոշ առումով սա նշանակում է, որ OsO 4 -NaIO 4-ի համակցությունը սինթետիկ համարժեքալկենների օզոնոլիզի ռեակցիաները, որոնք հաջորդում են ռեդուկցիոն ճեղքմանը: Նմանապես, ալկենների օքսիդացումը պերմանգանատի և պերիոդատի խառնուրդով օզոնոլիզի սինթետիկ համարժեքն է օզոնիդների օքսիդատիվ քայքայմամբ։

Այսպիսով, ալկենների օքսիդացումը ոչ միայն սպիրտների, էպօքսիդների, դիոլների, ալդեհիդների, կետոնների և կարբոքսիլաթթուների պատրաստման նախապատրաստական ​​մեթոդների մի շարք է, այլ նաև մեկնարկային ալկենի կառուցվածքը հաստատելու հնարավոր ուղիներից է։ Այսպիսով, ըստ ալկենի օքսիդատիվ քայքայման արդյունքի, կարելի է որոշել կրկնակի կապի դիրքը մոլեկուլում, մինչդեռ ստերեոքիմիական արդյունքը. syn-կամ հակա-Ալկենի հիդրօքսիլացումը թույլ է տալիս եզրակացություններ անել նրա երկրաչափության վերաբերյալ:

Ներկայացման նկարագրությունը. ՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ՆՅՈՒԹԵՐ ՆԵՐԿԱՅԱՑՎՈՂ ՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՌԵԴՈՔՍ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ սլայդների վրա

ՕՔՍԻԴԱՑՄԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ ՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՄԱՍՆԱԿՑՈՒԹՅԱՆ ՀԵՏ Օրենբուրգի թիվ 9 ճեմարանի քիմիայի ուսուցչուհի Կոչուլևա Լ. Ռ.

Օրգանական քիմիայում օքսիդացումը սահմանվում է որպես գործընթաց, որի ընթացքում միացությունը ֆունկցիոնալ խմբի փոխակերպման արդյունքում մեկ կատեգորիայից տեղափոխվում է ավելի բարձր դասակարգ՝ ալկեն սպիրտ ալդեհիդ (կետոն) կարբոքսիլաթթու: Օքսիդացման ռեակցիաների մեծ մասը ներառում է թթվածնի ատոմի ներմուծումը մոլեկուլ կամ գոյություն ունեցող թթվածնի ատոմի հետ կրկնակի կապի ձևավորում՝ ջրածնի ատոմների կորստի միջոցով։

ՕՔՍԻԴԱՑՈՂՆԵՐ Օրգանական նյութերի օքսիդացման համար սովորաբար օգտագործվում են անցումային մետաղների միացություններ, թթվածին, օզոն, պերօքսիդներ և ծծմբի, սելենի, յոդի, ազոտի և այլ միացություններ։ Անցումային մետաղների վրա հիմնված օքսիդացնող նյութերից հիմնականում օգտագործվում են քրոմի (VI) և մանգանի (VII), (VI) և (IV) միացությունները։ Ամենատարածված քրոմի (VI) միացությունները կալիումի երկքրոմատի K 2 Cr 2 O 7 լուծույթն են ծծմբաթթվի մեջ, քրոմի եռօքսիդ Cr լուծույթը: O 3 նոսր ծծմբաթթվի մեջ:

Օքսիդացնողներ Օրգանական նյութերի օքսիդացման ժամանակ ցանկացած միջավայրում քրոմը (VI) վերածվում է քրոմի (III), սակայն ալկալային միջավայրում օքսիդացումը գործնական կիրառություն չի գտնում օրգանական քիմիայում: Կալիումի պերմանգանատ KMn. O 4-ը տարբեր միջավայրերում ցուցադրում է տարբեր օքսիդացնող հատկություններ, իսկ թթվային միջավայրում օքսիդացնող նյութի ուժգնությունը մեծանում է: Կալիումի մանգանատ K 2 Mn. O 4 և մանգանի (IV) օքսիդ Mn. O 2-ը օքսիդացնող հատկություն է ցուցաբերում միայն թթվային միջավայրում

ԱԼԿԵՆՆԵՐ Կախված օքսիդացնող նյութի բնույթից և ռեակցիայի պայմաններից՝ առաջանում են տարբեր արգասիքներ՝ երկհիդրային սպիրտներ, ալդեհիդներ, կետոններ, կարբոքսիլաթթուներ KMn ջրային լուծույթով օքսիդացման ժամանակ։ O 4 սենյակային ջերմաստիճանում, π կապը կոտրվում է և առաջանում են երկհիդրային սպիրտներ (Վագների ռեակցիա) Կալիումի պերմանգանատի լուծույթի գունաթափում - որակական ռեակցիա բազմակի կապի նկատմամբ

ԱԼԿԵՆՆԵՐ Ալկենների օքսիդացում կալիումի պերմանգանատի խտացված լուծույթով KMn. O 4 կամ կալիումի երկքրոմատ K 2 Cr 2 O 7 թթվային միջավայրում ուղեկցվում է ոչ միայն π-, այլև σ- կապերի խզմամբ: Ռեակցիայի արտադրանքները՝ կարբոքսիլաթթուներ և կետոններ (կախված ալկենի կառուցվածքից) Օգտագործելով սա ռեակցիան, ալկենի օքսիդացման արտադրանքները կարող են որոշել նրա մոլեկուլում կրկնակի կապի դիրքը.

ԱԼԿԵՆՆԵՐ 5 CH 3 –CH=CH-CH 3 +8 KMn. O 4 +12 H 2 SO 4 → 10 CH 3 COOH +8 Mn. SO 4+4 K 2 SO 4+12 H 2 O 5 CH 3 –CH=CH-CH 2 -CH 3 +8 KMn. O 4 +12 H 2 SO 4 → 5 CH 3 COOH +5 CH 3 CH 2 COOH +8 Mn. SO 4 +4 K 2 SO 4 +12 H 2 O CH 3 -CH 2 -CH=CH 2 +2 KMn. O 4 +3 H 2 SO 4 → CH 3 CH 2 COOH +CO 2 +2 Mn. SO 4 + K 2 SO 4 + 4 H 2 O

ԱԼԿԵՆՆԵՐ Ճյուղավորված ալկենները, որոնք պարունակում են ածխաջրածնային ռադիկալ ածխածնի ատոմում, որը կապված է կրկնակի կապով, օքսիդացումից հետո առաջացնում են կարբոքսիլաթթվի և կետոնի խառնուրդ.

ԱԼԿԵՆՆԵՐ 5 CH 3 -CH=C-CH 3 + 6 KMn. O 4 +9 H 2 SO 4 → │ CH 3 5 CH 3 COOH + 5 O = C-CH 3 + 6 Mn. SO 4 + 3 K 2 SO 4+ │ CH 3 9 H 2 O

ԱԼԿԵՆՆԵՐ Ճյուղավորված ալկենները, որոնք պարունակում են ածխաջրածնային ռադիկալներ երկու ածխածնի ատոմներում, որոնք կապված են կրկնակի կապով, օքսիդացումից հետո ձևավորում են կետոնների խառնուրդ.

ԱԼԿԵՆՆԵՐ 5 CH 3 -C=C-CH 3 + 4 KMn. O 4 +6 H 2 SO 4 → │ │ CH 3 10 O = C-CH 3 + 4 Mn. SO 4 + 2 K 2 SO 4 + 6 H 2 O │ CH

ԱԼԿԵՆՆԵՐ Մթնոլորտային թթվածնով ալկենների կատալիտիկ օքսիդացման արդյունքում էպօքսիդներ են ստացվում. Կոշտ պայմաններում օդում այրվելիս ալկենները, ինչպես մյուս ածխաջրածինները, այրվում են՝ առաջացնելով ածխաթթու գազ և ջուր՝ C 2 H 4 + 3 O 2 → 2 CO 2 + 2 H 2 O

ԱԼԿԱԴԻԵՆՆԵՐ CH 2 =CH−CH=CH 2 Օքսիդացված մոլեկուլում կա երկու վերջավոր կրկնակի կապ, հետևաբար՝ առաջանում է ածխաթթու գազի երկու մոլեկուլ։ Ածխածնի կմախքը ճյուղավորված չէ, հետևաբար, երբ ածխածնի 2-րդ և 3-րդ ատոմները օքսիդացված են, ձևավորվում են կարբոքսիլային խմբեր CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2 + 4 KMn: O 4 + 6 H 2 SO 4 → 2 CO 2 + HCOO−COOH + 4 Mn. SO 4 +2 K 2 SO 4 + 8 H 2 O

ԱԼԿԻՆՆԵՐ Ալկինները հեշտությամբ օքսիդանում են կալիումի պերմանգանատով և կալիումի երկքրոմատով բազմակի կապի տեղում, երբ ալկինները մշակվում են KMn ջրային լուծույթով: O 4 այն գունաթափվում է (որակական ռեակցիա բազմակի կապի): Երբ ացետիլենը փոխազդում է կալիումի պերմանգանատի ջրային լուծույթի հետ, առաջանում է օքսալաթթվի աղ (կալիումի օքսալատ).

ALKYNE Ացետիլենը չեզոք միջավայրում կարող է օքսիդացվել կալիումի պերմանգանատով մինչև կալիումի օքսալատ՝ 3 CH≡CH +8 KMn: O 4 → 3 KOOC – COOK +8 Mn. O 2 +2 KOH +2 H 2 O Թթվային միջավայրում օքսիդացումն անցնում է օքսալաթթվի կամ ածխաթթու. 5 CH≡CH +8 KMn: O 4 +12 H 2 SO 4 → 5 HOOC – COOH +8 Mn. SO 4 +4 K 2 SO 4 +12 H 2 O CH≡CH + 2 KMn: O 4 +3 H 2 SO 4 =2 CO 2 + 2 Mn. SO 4 + 4 H 2 O + K 2 SO

ԱԼԿԻՆՆԵՐ Կալիումի պերմանգանատներով օքսիդացումը թթվային միջավայրում, երբ տաքացվում է, ուղեկցվում է ածխածնային շղթայի ճեղքով եռակի կապի տեղում և հանգեցնում թթուների առաջացման. այս պայմանները կարբոքսիլաթթվի և CO 2 ձևավորմամբ.

ԱԼԿԻՆ CH 3 C≡CCH 2 CH 3 + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4→ CH 3 COOH + CH 3 CH 2 COOH + Cr 2(SO 4)3 + K 2 SO 4 + 3 H 2 O 3 CH 3 C≡CH+4 K 2 Cr 2 O 7 +16 H 2 SO 4 →CH 3 COOH + 3 CO 2 ++ 4 Cr 2(SO 4)3 + 4 K 2 SO 4 +16 H 2 O CH 3 C≡CH+8 KMn. O 4+11 KOH →CH 3 COOK +K 2 CO 3 + 8 K 2 Mn. O 4 +6 H 2 O

Ցիկլոալկաններ և ցիկլոալկեններ Ուժեղ օքսիդացնող նյութերի (KMn. O 4 , K 2 Cr 2 O 7 և այլն) ազդեցությամբ ցիկլոալկաններն ու ցիկլոալկենները առաջացնում են երկհիմնական կարբոքսիլաթթուներ նույն թվով ածխածնի ատոմներով՝ 5 C 6 H 12 + 8 KMn: . O 4 + 12 H 2 SO 4 → 5 HOOC(CH 2) 4 COOH + 4 K 2 SO 4 + 8 Mn. SO 4 +12 H 2 O

ԱՐԵՆԵՍ Բենզոլ Դիմացկուն է սենյակային ջերմաստիճանում օքսիդացնող նյութերի նկատմամբ Չի փոխազդում կալիումի պերմանգանատի, կալիումի երկքրոմատի և այլ օքսիդացնող նյութերի ջրային լուծույթների հետ: Կարող է օքսիդանալ օզոնով` առաջացնելով դիալդեհիդ.

ԱՐԵՆԵՍ Բենզոլի հոմոլոգները համեմատաբար հեշտությամբ օքսիդանում են: Օքսիդացման ենթարկվող կողային շղթան տոլուոլի մեթիլ խումբն է։ Թեթև օքսիդացնող նյութերը (Mn. O 2) օքսիդացնում են մեթիլ խումբը մինչև ալդեհիդային խումբ՝ C 6 H 5 CH 3+2 Mn: O 2 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 CHO + 2 Mn. SO 4+3 H 2 O

ԱՐԵՆԵՍ Ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութեր – KMn. O 4 թթվային միջավայրում կամ քրոմի խառնուրդում, երբ տաքացվում է, օքսիդացնում է մեթիլ խումբը մինչև կարբոքսիլ խումբ.

ԱՐԵՆԵՍ Թթվային միջավայրում 5 C 6 H 5 CH 3 +6 KMn. O 4 +9 H 2 SO 4 → 5 C 6 H 5 COOH + 6 Mn. SO 4 +3 K 2 SO 4 + 14 H 2 O Չեզոք միջավայրում C 6 H 5 CH 3 +2 KMn: O 4 = C 6 H 5 COOK + 2 Mn. O 2 + KOH + H 2 O Ալկալային միջավայրում C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4 KMn: O 4 = C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2 H 2 O + 4 Mn. O2 + KOH

ԱՐԵՆՆԵՐ Ուժեղ օքսիդացնող նյութերի ազդեցության տակ (KMn. O 4 թթվային միջավայրում կամ քրոմի խառնուրդում) կողային շղթաները օքսիդանում են՝ անկախ կառուցվածքից. Կողմնակի շղթայում գտնվող ատոմները CO 2-ին ԿՄն-ի ազդեցության տակ մի կողային շղթայով ցանկացած հոմոլոգ բենզոլի օքսիդացում: O 4-ը թթվային միջավայրում կամ քրոմային խառնուրդում հանգեցնում է բենզոաթթվի ձևավորմանը.

ARENES Բենզոլի հոմոլոգները, որոնք պարունակում են մի քանի կողային շղթաներ, օքսիդացման ժամանակ կազմում են համապատասխան պոլիհիմնական արոմատիկ թթուներ.

ԱՐԵՆԵՍ Չեզոք կամ թեթևակի ալկալային միջավայրում կալիումի պերմանգանատով օքսիդացումից ստացվում է կարբոքսիլաթթվի աղ և կալիումի կարբոնատ.

ԱՐԵՆԵՍ 5 C 6 H 5 -C 2 H 5 + 12 KMn. O 4 + 18 H 2 SO 4 -> 5 C 6 H 5 -COOH + 5 CO 2 + 12 Mn. SO 4 + 6 K 2 SO 4 + 28 H 2 O C 6 H 5 -C 2 H 5 +4 KMn: O 4 → C 6 H 5 -COOOK + K 2 CO 3 + KOH +4 Mn. O 2 +2 H 2 O 5 C 6 H 5 -CH(CH 3)2 + 18 KMn: O 4 + 27 H 2 SO 4 —-> 5 C 6 H 5 -COOH + 10 CO 2 + 18 Mn. SO 4 + 9 K 2 SO 4 + 42 H 2 O 5 CH 3 -C 6 H 4 -CH 3 +12 KMn: O 4 +18 H 2 SO 4 → 5 C 6 H 4(COOH)2 +12 Mn. SO 4 +6 K 2 SO 4 + 28 H 2 O CH 3 -C 6 H 4 -CH 3 + 4 KMn: O 4 → C 6 H 4(COOK)2 +4 Mn. O 2 +2 KOH + 2 H 2 O

ՍՏԻՐՈՆ Ստիրոլի (վինիլբենզոլ) օքսիդացում կալիումի պերմանգանատի լուծույթով թթվային և չեզոք միջավայրում՝ 3 C 6 H 5 −CH═CH 2 + 2 KMn. O 4 + 4 H 2 O → 3 C 6 H 5 -CH−CH 2 + 2 Mn. O 2 + 2 KOH ı ı OH OH Օքսիդացումը ուժեղ օքսիդացնող նյութով՝ կալիումի պերմանգանատով թթվային միջավայրում, հանգեցնում է կրկնակի կապի ամբողջական խզման և ածխաթթու գազի և բենզոաթթվի առաջացման, և լուծույթը գունաթափվում է։ C 6 H 5 −CH═CH 2 + 2 KMn: O 4 + 3 H 2 SO 4 → C 6 H 5 −COOH + CO 2 + K 2 SO 4 + 2 Mn. SO 4 +4 H 2 O

Ալկոհոլներ Առաջնային և երկրորդային սպիրտների համար առավել հարմար օքսիդացնող նյութերն են՝ KMn. O 4, քրոմի խառնուրդ: Առաջնային սպիրտները, բացառությամբ մեթանոլի, օքսիդացված են ալդեհիդների կամ կարբոքսիլաթթուների.

Ալկոհոլներ Մեթանոլը օքսիդացվում է CO 2-ի: Էթանոլը Cl 2-ի ազդեցության տակ օքսիդացվում է ացետալդեհիդ: Երկրորդային սպիրտները օքսիդացվում են կետոնների.

ՍՊԻՏՐՆԵՐ Երկհիդդրային սպիրտ, էթիլենգլիկոլ HOCH 2 –CH 2 OH, երբ տաքացվում է թթվային միջավայրում՝ KMn լուծույթով։ O 4 կամ K 2 Cr 2 O 7-ը հեշտությամբ օքսիդացվում է օքսալաթթվի, իսկ չեզոք թթվի դեպքում՝ կալիումի օքսալատի: 5 CH 2 (OH) – CH 2 (OH) + 8 KMn: O 4 +12 H 2 SO 4 → 5 HOOC – COOH +8 Mn. SO 4 +4 K 2 SO 4 +22 H 2 O 3 CH 2 (OH) – CH 2 (OH) + 8 KMn: O 4 → 3 KOOC – COOK +8 Mn. O 2 +2 KOH +8 H 2 O

ՖԵՆՈԼՆԵՐ Հեշտությամբ օքսիդանում են բենզոլային օղակին միացված հիդրոքսո խմբի առկայության պատճառով: Ֆենոլը օքսիդանում է ջրածնի պերօքսիդով կատալիզատորի առկայությամբ դեպի երկատոմ ֆենոլ պիրոկատեխոլ, երբ քրոմի խառնուրդով օքսիդացվում է պարաբենզոքինոն.

ԱԼԴԵՀԻԴՆԵՐ ԵՎ ԿԵՏՈՆՆԵՐ Ալդեհիդները հեշտությամբ օքսիդանում են, իսկ ալդեհիդային խումբը վերածվում է կարբոքսիլ խմբի՝ 3 CH 3 CHO + 2 KMn: O 4 + 3 H 2 O → 2 CH 3 COOK + CH 3 COOH + 2 Mn. O 2 + H 2 O 3 CH 3 CH=O + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 = 3 CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7 H 2 O Մեթանալը օքսիդացվում է մինչև CO 2:

ԱԼԴԵՀԻԴՆԵՐ ԵՎ ԿԵՏՈՆՆԵՐ Որակական ռեակցիաներ ալդեհիդների նկատմամբ. օքսիդացում պղնձի(II) հիդրօքսիդով, «արծաթե հայելի» ռեակցիա Աղ, ոչ թթու:

ԱԼԴԵՀԻԴՆԵՐ ԵՎ ԿԵՏՈՆՆԵՐ Կետոնները դժվար է օքսիդանալ, թույլ օքսիդացնող նյութերը չեն ազդում դրանց վրա: Ուժեղ օքսիդացնող նյութերի ազդեցության տակ կարբոնիլ խմբի երկու կողմերում C-C կապերը կոտրվում են՝ առաջացնելով թթուների (կամ կետոնների) խառնուրդ: ավելի քիչ ածխածնի ատոմներով, քան սկզբնական միացության մեջ.

ԱԼԴԵՀԻԴՆԵՐ ԵՎ ԿԵՏՈՆՆԵՐ Կետոնի ասիմետրիկ կառուցվածքի դեպքում օքսիդացումը հիմնականում իրականացվում է ավելի քիչ հիդրոգենացված ածխածնի ատոմից կարբոնիլային խմբում (Պոպով-Վագների կանոն): Կետոնի օքսիդացման արտադրանքների հիման վրա կարելի է որոշել դրա կառուցվածքը.

ՄԱՆԹԱԹԹՈՒ Հագեցած միահիմն թթուներից հեշտությամբ օքսիդանում է միայն մթնաթթուն։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ մածուցիկ թթվի մեջ, բացի կարբոքսիլային խմբից, կարելի է առանձնացնել նաև ալդեհիդային խումբ։ 5 HCOOH + 2 KMn. O 4 + 3 H 2 SO 4 → 2 Mn. SO 4 + K 2 SO 4 + 5 CO 2 + 8 H 2 O Մրջնաթթուն փոխազդում է արծաթի օքսիդի և պղնձի (II) հիդրօքսիդի HCOOH + 2OH → 2 Ag + (NH 4)2 CO 3 + 2 NH 3 ամոնիակային լուծույթի հետ։ + H 2 O HCOOH + 2 Cu(OH) 2 CO 2 + Cu 2 O↓+ 3 H 2 O Բացի այդ, մրջնաթթուն օքսիդանում է քլորով. HCOOH + Cl 2 → CO 2 + 2 HCl.

ՉՀԱՍՏԱԾ ԱԾԽԱԹԹՈՒՆԵՐ Հեշտությամբ օքսիդանում են KMn ջրային լուծույթով: O 4 թույլ ալկալային միջավայրում՝ երկհիդրօքսի թթուների և դրանց աղերի առաջացմամբ.

ՕՔՍԱԼԱԿԱՆ ԹԹՈՒ Հեշտ օքսիդանում է KMn-ով: O 4 թթվային միջավայրում, երբ տաքացվում է CO 2-ի (պերմանգանատոմետրիայի մեթոդ). Երբ տաքացվում է, այն ենթարկվում է դեկարբոքսիլացման (անհամաչափության ռեակցիա): Խտացված H 2 SO 4-ի առկայության դեպքում, երբ տաքացվում է, օքսալաթթուն և դրա աղերը (օքսալատները) անհամաչափ են.

Գրում ենք ռեակցիայի հավասարումները. KMn. O 4 KOH X 4 հեպտան KOH, բենզոլ. X 1 Fe, HCl. HNO 3 H 2 SO 4 CH 3 + 4 H 2 CH 3 + 6 KMn: O 4 + 7 KOHCOOK + 6 K 2 Mn. O 4 + 5 H 2 O COOK + KOH+ K 2 CO 3 դեպի NO 2 + H 2 O+ HNO 3 H 2 SO 4 N H 3 C l + 3 F e C l 2 + 2 H 2 ON O 2 + 3 F e + 7 HCl

18. Redox ռեակցիաներ (շարունակություն 2)

18.9. OVR, որը ներառում է օրգանական նյութեր

Անօրգանական նյութերով օրգանական նյութերի ORR-ում օրգանական նյութերը ամենից հաճախ վերականգնող նյութեր են: Այսպիսով, երբ օրգանական նյութերը այրվում են ավելցուկային թթվածնի մեջ, միշտ առաջանում են ածխաթթու գազ և ջուր: Ռեակցիաներն ավելի բարդ են, երբ օգտագործվում են քիչ ակտիվ օքսիդացնող նյութեր: Այս բաժնում քննարկվում են միայն օրգանական նյութերի ամենակարևոր դասերի ներկայացուցիչների ռեակցիաները որոշ անօրգանական օքսիդացնող նյութերի հետ:

Ալկեններ. Մեղմ օքսիդացման ժամանակ ալկենները վերածվում են գլիկոլների (դիհիդրային սպիրտներ)։ Այս ռեակցիաներում վերականգնվող ատոմները ածխածնի ատոմներ են, որոնք կապված են կրկնակի կապով:

Կալիումի պերմանգանատի լուծույթով ռեակցիան տեղի է ունենում չեզոք կամ թեթևակի ալկալային միջավայրում հետևյալ կերպ.

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (սառեցում)

Ավելի ծանր պայմաններում օքսիդացումը հանգեցնում է կրկնակի կապի ածխածնային շղթայի խզմանը և երկու թթուների (ուժեղ ալկալային միջավայրում՝ երկու աղ) կամ թթվի և ածխածնի երկօքսիդի (ուժեղ ալկալային միջավայրում՝ աղի և աղի) ձևավորմանը։ կարբոնատ):

1) 5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O (տաքացում)

2) 5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O (տաքացում)

3) CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 6KMnO 4 + 10KOH CH 3 COOK + C 2 H 5 COOK + 6H 2 O + 6K 2 MnO 4 (տաքացում)

4) CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 13KOH CH 3 COOK + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4 (տաքացում)

Կալիումի երկքրոմատը ծծմբաթթվային միջավայրում օքսիդացնում է ալկենները 1 և 2 ռեակցիաների նման:

Ալկիններ. Ալկինները սկսում են օքսիդանալ մի փոքր ավելի ծանր պայմաններում, քան ալկենները, ուստի դրանք սովորաբար օքսիդանում են՝ կոտրելով ածխածնային շղթան եռակի կապում։ Ինչպես ալկանների դեպքում, այստեղ էլ վերականգնող ատոմները ածխածնի ատոմներ են, որոնք այս դեպքում կապված են եռակի կապով։ Ռեակցիաների արդյունքում առաջանում են թթուներ և ածխաթթու գազ։ Օքսիդացումը կարող է իրականացվել կալիումի պերմանգանատով կամ դիքրոմատով թթվային միջավայրում, օրինակ.

5CH 3 C CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O (տաքացում)

Երբեմն հնարավոր է լինում մեկուսացնել միջանկյալ օքսիդացման արտադրանքները: Կախված մոլեկուլում եռակի կապի դիրքից՝ դրանք կամ դիկետոններ են (R 1 –CO–CO–R 2) կամ ալդոկետոններ (R–CO–CHO)։

Ացետիլենը կարող է օքսիդացվել կալիումի պերմանգանատով մի փոքր ալկալային միջավայրում մինչև կալիումի օքսալատ.

3C 2 H 2 + 8KMnO 4 = 3K 2 C 2 O 4 + 2H 2 O + 8MnO 2 + 2KOH

Թթվային միջավայրում օքսիդացումն անցնում է ածխածնի երկօքսիդի.

C 2 H 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4

Բենզոլի հոմոլոգներ. Բենզոլի հոմոլոգները չեզոք միջավայրում կալիումի պերմանգանատի լուծույթով կարող են օքսիդացվել մինչև կալիումի բենզոատ.

C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 = C 6 H 5 եփել + 2MnO 2 + KOH + H 2 O (եռման ժամանակ)

C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4 = C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH (երբ տաքացվում է)

Այս նյութերի օքսիդացումը կալիումի երկքրոմատով կամ պերմանգանատով թթվային միջավայրում հանգեցնում է բենզոաթթվի առաջացմանը։

Ալկոհոլներ. Առաջնային սպիրտների ուղղակի օքսիդացման արտադրանքը ալդեհիդներն են, իսկ երկրորդային սպիրտների օքսիդացման արտադրանքը՝ կետոնները։

Սպիրտների օքսիդացման ժամանակ առաջացած ալդեհիդները հեշտությամբ օքսիդանում են թթուների, հետևաբար առաջնային սպիրտներից ալդեհիդները ստացվում են թթվային միջավայրում ալդեհիդի եռման կետում կալիումի երկխրոմատով օքսիդացումով։ Երբ ալդեհիդները գոլորշիանում են, նրանք ժամանակ չունեն օքսիդանալու համար։

3C 2 H 5 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 (տաքացում)

Ցանկացած միջավայրում օքսիդացնող նյութի ավելցուկով (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) առաջնային սպիրտները օքսիդացվում են կարբոքսիլաթթուների կամ դրանց աղերի, իսկ երկրորդային սպիրտները՝ կետոնների։ Երրորդական սպիրտներն այս պայմաններում չեն օքսիդանում, սակայն մեթիլ սպիրտը օքսիդացվում է ածխաթթու գազի։ Բոլոր ռեակցիաները տեղի են ունենում տաքացման ժամանակ:

Երկհիդրիկ սպիրտ, էթիլենգլիկոլ HOCH 2 –CH 2 OH, երբ տաքացվում է թթվային միջավայրում KMnO 4 կամ K 2 Cr 2 O 7 լուծույթով, հեշտությամբ օքսիդանում է ածխաթթու գազի և ջրի մեջ, բայց երբեմն հնարավոր է լինում մեկուսացնել միջանկյալ արտադրանքները։ (HOCH 2 –COOH, HOOC– COOH և այլն):

Ալդեհիդներ. Ալդեհիդները բավականին ուժեղ վերականգնող նյութեր են և, հետևաբար, հեշտությամբ օքսիդանում են տարբեր օքսիդացնող նյութերով, օրինակ՝ KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH: Բոլոր ռեակցիաները տեղի են ունենում տաքացման ժամանակ.

3CH 3 CHO + 2KMnO 4 = CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O
3CH 3 CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 = 3CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
CH 3 CHO + 2OH = CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

Ֆորմալդեհիդը օքսիդացնող նյութի ավելցուկով օքսիդացվում է ածխաթթու գազի:

18.10. Տարբեր նյութերի ռեդոքսային ակտիվության համեմատություն

«Օքսիդացնող ատոմ» և «վերականգնող ատոմ» հասկացությունների սահմանումներից հետևում է, որ ամենաբարձր օքսիդացման վիճակում գտնվող ատոմներն ունեն միայն օքսիդացնող հատկություն։ Ընդհակառակը, ամենացածր օքսիդացման վիճակում գտնվող ատոմներն ունեն միայն վերականգնող հատկություն։ Միջանկյալ օքսիդացման վիճակներում գտնվող ատոմները կարող են լինել և՛ օքսիդացնող, և՛ վերականգնող նյութեր:

Միևնույն ժամանակ, հիմնվելով միայն օքսիդացման աստիճանի վրա, անհնար է միանշանակ գնահատել նյութերի ռեդոքսային հատկությունները: Որպես օրինակ, դիտարկենք VA խմբի տարրերի միացումները: Ազոտի (V) և անտիմոնի (V) միացությունները քիչ թե շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են, բիսմութ (V) միացությունները շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են, իսկ ֆոսֆորի (V) միացությունները գործնականում չունեն օքսիդացնող հատկություն։ Այս և նմանատիպ այլ դեպքերում կարևորն այն է, թե տվյալ տարրի համար որքանով է բնորոշ տվյալ օքսիդացման վիճակը, այսինքն՝ որքանով են կայուն տվյալ տարրի ատոմները պարունակող միացությունները օքսիդացման այս վիճակում։

Ցանկացած ռեդոքսային ռեակցիա ընթանում է ավելի թույլ օքսիդացնող նյութի և ավելի թույլ վերականգնող նյութի առաջացման ուղղությամբ։ Ընդհանուր դեպքում, ցանկացած ORR-ի առաջացման հնարավորությունը, ինչպես ցանկացած այլ ռեակցիա, կարող է որոշվել Գիբսի էներգիայի փոփոխության նշանով։ Բացի այդ, նյութերի ռեդոքս ակտիվությունը քանակականացնելու համար օգտագործվում են օքսիդացնող նյութերի և վերականգնող նյութերի էլեկտրաքիմիական բնութագրերը (օքսիդացնող զույգերի ստանդարտ պոտենցիալները): Այս քանակական բնութագրերի հիման վրա կարելի է կառուցել տարբեր նյութերի ռեդոքսային ակտիվության շարք: Ձեզ հայտնի մետաղական լարումների շարքը կառուցված է հենց այսպես. Այս շարքը հնարավորություն է տալիս համեմատել մետաղների վերականգնող հատկությունները ջրային լուծույթներում ստանդարտ պայմաններում ( Հետ= 1 մոլ/լ, Տ= 298,15 Կ), ինչպես նաև պարզ ջրային ալիքների օքսիդացնող հատկությունները։ Եթե ​​այս շարքի վերին շարքում տեղադրեք իոններ (օքսիդացնող նյութեր), իսկ ներքևում՝ մետաղի ատոմները (վերականգնող նյութեր), ապա այս շարքի ձախ կողմը (ջրածնից առաջ) կունենա հետևյալ տեսքը.

Այս շարքում իոնների օքսիդացնող հատկությունները (վերին գիծ) աճում են ձախից աջ, իսկ մետաղների վերականգնող հատկությունները (ներքևի գիծ), ընդհակառակը, աջից ձախ։

Հաշվի առնելով տարբեր միջավայրերում ռեդոքսային ակտիվության տարբերությունները՝ հնարավոր է նմանատիպ շարքեր կառուցել օքսիդացնող նյութերի համար։ Այսպիսով, թթվային միջավայրում (pH = 0) ռեակցիաների համար ստացվում է մետաղական գործունեության շարքի «շարունակություն»՝ օքսիդատիվ հատկությունների բարձրացման ուղղությամբ։

Ինչպես մետաղների ակտիվության շարքում, այս շարքում էլ օքսիդացնող նյութերի օքսիդացնող հատկությունները (վերին տող) աճում են ձախից աջ: Բայց, օգտագործելով այս շարքը, հնարավոր է համեմատել վերականգնող նյութերի նվազեցման ակտիվությունը (ներքևի գիծ) միայն այն դեպքում, եթե դրանց օքսիդացված ձևը համընկնում է վերևի տողում նշվածի հետ. այս դեպքում այն ​​ուժեղանում է աջից ձախ։

Դիտարկենք մի քանի օրինակ։ Պարզելու համար, թե արդյոք այս ORR-ն հնարավոր է, մենք կօգտագործենք ընդհանուր կանոն, որը որոշում է ռեդոքս ռեակցիաների ուղղությունը (ռեակցիաները ընթանում են ավելի թույլ օքսիդացնող նյութի և ավելի թույլ վերականգնող նյութի ձևավորման ուղղությամբ):

1. Հնարավո՞ր է մագնեզիումով CoSO 4 լուծույթից կոբալտը նվազեցնել:
Մագնեզիումը ավելի ուժեղ վերականգնող նյութ է, քան կոբալտը, իսկ Co 2 իոնները ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են, քան Mg 2 իոնները, հետևաբար, դա հնարավոր է:
2. Հնարավո՞ր է թթվային միջավայրում FeCl 3 լուծույթով պղնձը օքսիդացնել մինչև CuCl 2:
Քանի որ Fe 3B իոնները ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են, քան Cu 2 իոնները, իսկ պղինձը ավելի ուժեղ վերականգնող նյութ է, քան Fe 2 իոնները, դա հնարավոր է:
3. Հնարավո՞ր է արդյոք FeCl 3-ի լուծույթ ստանալ՝ թթվածինը փչելով FeCl 2-ի աղաթթվով թթվացված լուծույթի միջով:
Թվում է, թե ոչ, քանի որ մեր շարքում թթվածինը գտնվում է Fe 3 իոններից ձախ և ավելի թույլ օքսիդացնող նյութ է, քան այս իոնները: Բայց ջրային լուծույթում թթվածինը գրեթե երբեք չի կրճատվում մինչև H 2 O 2, այս դեպքում այն ​​կրճատվում է մինչև H 2 O և տեղի է ունենում Br 2 և MnO 2 միջև: Հետևաբար, նման արձագանքը հնարավոր է, թեև այն ընթանում է բավականին դանդաղ (ինչու՞):
4. Հնարավո՞ր է թթվային միջավայրում H 2 O 2-ը օքսիդացնել կալիումի պերմանգանատով:
Այս դեպքում H 2 O 2-ը վերականգնող նյութ է և ավելի ուժեղ վերականգնող նյութ, քան Mn 2B իոնները, իսկ MnO 4 իոնները ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են, քան պերօքսիդից ձևավորված թթվածինը: Հետեւաբար, դա հնարավոր է.

ORR-ի համար ալկալային միջավայրում կառուցված նմանատիպ շարքը հետևյալն է.

Ի տարբերություն «թթվային» շարքի, այս շարքը չի կարող օգտագործվել մետաղական ակտիվության շարքի հետ համատեղ:

Էլեկտրոն-իոնային հաշվեկշռի մեթոդ (կես ռեակցիայի մեթոդ), միջմոլեկուլային ORR, ներմոլեկուլային ORR, դիսմուտացիա ORR (անհամաչափություն, ինքնօքսիդացում-ինքնավերականգնում), ORR կոմուտացիա, պասիվացում։

1. Օգտագործելով էլեկտրոն-իոնային հաշվեկշռի մեթոդը, կազմեք հավասարումներ այն ռեակցիաների համար, որոնք տեղի են ունենում, երբ ա) H 2 S (S, ավելի ճիշտ՝ S 8) լուծույթը ավելացվում է ծծմբաթթվով թթվացված կալիումի պերմանգանատի լուծույթին. բ) KHS; գ) K 2 S; դ) H2SO3; ե) KHSO 3; ե) K 2 SO 3; է) HNO 2; է) KNO 2; i) KI (I 2); ժ) FeSO4; լ) C 2 H 5 OH (CH 3 COOH); լ) CH 3 CHO; մ) (COOH) 2 (CO 2); ժդ) K 2 C 2 O 4 . Այստեղ և ներքևում, որտեղ անհրաժեշտ է, օքսիդացման արտադրանքները նշված են գանգուր փակագծերում:
2. Գրե՛ք այն ռեակցիաների հավասարումները, որոնք տեղի են ունենում, երբ ծծմբաթթվով թթվածացված կալիումի պերմանգանատի լուծույթով անցնում են հետևյալ գազերը. ա) C 2 H 2 (CO 2); բ) C 2 H 4 (CO 2); գ) C 3 H 4 (պրոպին) (CO 2 և CH 3 COOH); դ) C 3 H 6; ե) CH 4; ե) HCHO.
3. Կալիումի պերմանգանատի չեզոք լուծույթին ավելացվում է նույն, բայց վերականգնող նյութի լուծույթ. ա) KHS; բ) K 2 S; գ) KHSO 3; դ) K 2 SO 3; ե) KNO 2; ե) KI.
4. Նույնը, բայց կալիումի հիդրօքսիդի լուծույթը նախապես ավելացվում է կալիումի պերմանգանատի լուծույթին. ա) K 2 S (K 2 SO 4 ); բ) K 2 SO 3; գ) KNO 2; դ) KI (KIO 3).
5. Գրե՛ք լուծույթում տեղի ունեցող հետևյալ ռեակցիաների հավասարումները. ա) KMnO 4 + H 2 S ...;
   բ) KMnO 4 + HCl ...;
   գ) KMnO 4 + HBr ...;
   դ) KMnO 4 + HI ...
6. Կազմեք հետևյալ հավասարումները մանգանի երկօքսիդի ORR-ի համար.
7. Ծծմբաթթվով թթվածացված կալիումի երկքրոմատի լուծույթին ավելացվել են հետևյալ նյութերի լուծույթները. ա) KHS. բ) K 2 S; գ) HNO 2; դ) KNO 2; ե) KI; զ) FeSO 4; է) CH 3 CH 2 CHO; i) H 2 SO 3; ժ) ԽՍՕ 3; ժա) K 2 SO 3. Գրի՛ր տեղի ունեցող ռեակցիաների հավասարումները:
8. Նույնը, բայց լուծույթով անցնում են հետևյալ գազերը՝ ա) H 2 S; բ) SO 2.
9. ա) K 2 S (K 2 SO 4 ); բ) K 2 SO 3; գ) KNO 2; դ) KI (KIO 3). Գրի՛ր տեղի ունեցող ռեակցիաների հավասարումները:
10. Քրոմի(III) քլորիդի լուծույթին ավելացրել են կալիումի հիդրօքսիդի լուծույթ, մինչև սկզբնական ձևավորված նստվածքը լուծարվի, այնուհետև ավելացրին բրոմաջուր։ Գրի՛ր տեղի ունեցող ռեակցիաների հավասարումները:
11. Նույնը, բայց վերջին փուլում ավելացվել է կալիումի պերօքսոդիսուլֆատի K 2 S 2 O 8 լուծույթ, որը ռեակցիայի ընթացքում վերածվել է սուլֆատի։
12. Գրե՛ք լուծույթում տեղի ունեցող ռեակցիաների հավասարումները.

ա) CrCl 2 + FeCl 3; բ) CrSO 4 + FeCl 3; գ) CrSO 4 + H 2 SO 4 + O 2;

դ) CrSO 4 + H 2 SO 4 + MnO 2; ե) CrSO 4 + H 2 SO 4 + KMnO 4.

13. Գրե՛ք պինդ քրոմի եռօքսիդի և հետևյալ նյութերի միջև տեղի ունեցող ռեակցիաների հավասարումները. ա) C; բ) CO; գ) S (SO 2); դ) H 2 S; ե) NH 3; ե) C 2 H 5 OH (CO 2 և H 2 O); է) CH 3 COCH 3.
14. Գրե՛ք այն ռեակցիաների հավասարումները, որոնք տեղի են ունենում, երբ կենտրոնացված ազոտաթթվին ավելացվում են հետևյալ նյութերը՝ ա) S (H 2 SO 4 ); բ) P 4 ((HPO 3) 4); գ) գրաֆիտ; դ) Se; ե) I 2 (HIO 3); զ) Ag; է) Cu; թ) Pb; ժ) KF; ժբ) FeO; ժգ) FeS; մ) MgO; ժդ) MgS; p) Fe (OH) 2; գ) P 2 O 3; t) As 2 O 3 (H 3 AsO 4); y) Որպես 2 S 3; զ) Fe(NO 3) 2; x) P 4 O 10; v) Cu 2 S.
15. Նույնը, բայց հետևյալ գազերը փոխանցելիս՝ ա) CO; բ) H 2 S; գ) N 2 O; դ) NH 3; ե) ՈՉ; զ) H 2 Se; է) բարև:
16. Հետևյալ դեպքերում ռեակցիաները կշարունակվեն նույնը կամ տարբեր կերպ. բ) մագնեզիումի ափսեի մակերեսին դրվել է խտացված ազոտաթթվի կաթիլ: Գրի՛ր ռեակցիայի հավասարումները։
17. Ո՞րն է տարբերությունը կենտրոնացված ազոտական ​​թթվի և ջրածնի սուլֆիդային թթվի և գազային ջրածնի սուլֆիդի ռեակցիայի միջև: Գրի՛ր ռեակցիայի հավասարումները։
18. Արդյո՞ք ORR-ը կշարունակվի նույն կերպ, երբ անջուր բյուրեղային նատրիումի սուլֆիդը և դրա 0,1 Մ լուծույթը ավելացվեն ազոտական ​​թթվի խտացված լուծույթին:
19. Հետևյալ նյութերի խառնուրդը մշակվել է խտացված ազոտական ​​թթվով` Cu, Fe, Zn, Si և Cr: Գրի՛ր տեղի ունեցող ռեակցիաների հավասարումները:
20. Գրե՛ք այն ռեակցիաների հավասարումները, որոնք տեղի են ունենում, երբ ազոտաթթվի նոսրացման համար ավելացվում են հետևյալ նյութերը. ա) I 2; բ) Mg; գ) Ալ; դ) Fe; ե) FeO; զ) FeS; է) Fe(OH) 2; i) Fe(OH) 3; ժ) MnS; լ) Cu 2 S; ժբ) CuS; մ) CuO; ժդ) Na 2 S cr; p) Na 2 S p; գ) P 4 O 10:
21. Ի՞նչ գործընթացներ տեղի կունենան, երբ ա) ամոնիակը, բ) ջրածնի սուլֆիդը, գ) ածխաթթու գազը անցնեն ազոտական ​​թթվի նոսր լուծույթով.
22. Գրե՛ք այն ռեակցիաների հավասարումները, որոնք տեղի են ունենում, երբ խտացված ծծմբաթթվին ավելացվում են հետևյալ նյութերը՝ ա) Ag. բ) Cu; գ) գրաֆիտ; դ) HCOOH; ե) C 6 H 12 O 6; զ) NaCl cr; է) C 2 H 5 OH.
23. Երբ ջրածնի սուլֆիդը անցնում է սառը խտացված ծծմբաթթվի միջով, առաջանում են S և SO 2, տաք խտացված H 2 SO 4-ը ծծումբը օքսիդացնում է մինչև SO 2: Գրի՛ր ռեակցիայի հավասարումները։ Ինչպե՞ս կշարունակվի ռեակցիան տաք խտացված H 2 SO 4-ի և ջրածնի սուլֆիդի միջև:
24. Ինչու՞ է ջրածնի քլորիդը ստացվում բյուրեղային նատրիումի քլորիդը խտացված ծծմբաթթվով մշակելով, մինչդեռ ջրածնի բրոմը և ջրածնի յոդը այդպես չեն ստացվում:
25. Կազմե՛ք այն ռեակցիաների հավասարումները, որոնք տեղի են ունենում նոսր ծծմբաթթվի փոխազդեցության ժամանակ՝ ա) Zn, բ) Al, գ) Fe, դ) քրոմը թթվածնի բացակայության դեպքում, ե) քրոմը օդում.
26. Կազմե՛ք ռեակցիայի հավասարումներ, որոնք բնութագրում են ջրածնի պերօքսիդի ռեդոքսային հատկությունները.

Նշված ռեակցիաներից ո՞ր դեպքում է ջրածնի պերօքսիդը օքսիդացնող նյութ, իսկ ո՞ր դեպքում՝ վերականգնող։

27. Ինչ ռեակցիաներ են տեղի ունենում, երբ տաքացնում են հետևյալ նյութերը. ա) (NH 4) 2 CrO 4; բ) NaNO 3; գ) CaCO 3; դ) Al(NO 3) 3; ե) Pb(NO 3) 3; զ) AgNO 3; է) Hg(NO 3) 2; i) Cu (NO 3) 2; ժ) CuO; լ) NaClO 4; մ) Ca(ClO 4) 2; մ) Fe(NO 3) 2; ժդ) PCl 5; p) MnCl 4; գ) H 2 C 2 O 4; ժ) LiNO 3; y) HgO; զ) Ca(NO 3) 2; x) Fe (OH) 3; v) CuCl 2; ը) KClO 3; w) KClO 2; y) CrO 3.
28. Երբ ամոնիումի քլորիդի և կալիումի նիտրատի տաք լուծույթները միացվում են, առաջանում է ռեակցիա, որն ուղեկցվում է գազի արտազատմամբ։ Գրի՛ր այս ռեակցիայի հավասարումը:
29. Գրե՛ք այն ռեակցիաների հավասարումները, որոնք տեղի են ունենում, երբ ա) քլորը, բ) բրոմի գոլորշին անցնում է նատրիումի հիդրօքսիդի սառը լուծույթով։ Նույնը, բայց տաք լուծման միջոցով:
30. Կալիումի հիդրօքսիդի տաք խտացված լուծույթի հետ փոխազդեցության ժամանակ սելենը ենթարկվում է դիսմուտացիայի՝ հասնելով մոտակա կայուն օքսիդացման վիճակների (–II և +IV)։ Գրեք այս ORR-ի հավասարումը:
31. Նույն պայմաններում ծծումբը ենթարկվում է նմանատիպ դիսմուտացիայի, սակայն այս դեպքում ավելցուկային ծծումբը փոխազդում է սուլֆիտի իոնների հետ՝ առաջացնելով թիոսուլֆատ իոններ S 2 O 3 2: Գրի՛ր տեղի ունեցող ռեակցիաների հավասարումները: ;
32. Գրե՛ք ա) պղնձի նիտրատի լուծույթ արծաթի անոդով, բ) կապարի նիտրատի լուծույթ պղնձի անոդով էլեկտրոլիզի ռեակցիաների համար:

Փորձ 1. Կալիումի պերմանգանատի օքսիդատիվ հատկությունները թթվային միջավայրում:Կալիումի պերմանգանատի լուծույթի 3-4 կաթիլներին ավելացվում է ծծմբաթթվի նոսր լուծույթի հավասար ծավալ, այնուհետև նատրիումի սուլֆիտի լուծույթը մինչև գունաթափելը: Գրի՛ր ռեակցիայի հավասարումը։ Փորձ 2.Կալիումի պերմանգանատի օքսիդացնող հատկությունները չեզոք միջավայրում:Կալիումի պերմանգանատի 3-4 կաթիլ լուծույթին ավելացրեք 5-6 կաթիլ նատրիումի սուլֆիտի լուծույթ: Ի՞նչ նյութ է արտանետվել նստվածքի տեսքով: Փորձ 3. Կալիումի պերմանգանատի օքսիդատիվ հատկությունները ալկալային միջավայրում:Կալիումի պերմանգանատի 3-4 կաթիլ լուծույթին ավելացրեք 10 կաթիլ նատրիումի հիդրօքսիդի խտացված լուծույթ և 2 կաթիլ նատրիումի սուլֆիտի լուծույթ։ Լուծումը պետք է կանաչի: Փորձ 4. Կալիումի երկքրոմատի օքսիդատիվ հատկությունները թթվային միջավայրում:Կալիումի երկքրոմատի 6 կաթիլ լուծույթը թթվացնել չորս կաթիլ ծծմբաթթվի նոսր լուծույթով և ավելացնել նատրիումի սուլֆիտի լուծույթ, մինչև խառնուրդի գույնը փոխվի։ Փորձ 5. Նոսրած ծծմբաթթվի օքսիդացնող հատկությունները.Մի փորձանոթի մեջ դրեք ցինկի հատիկ, մյուսում՝ պղնձե ժապավեն: Երկու փորձանոթներին ավելացրեք 8-10 կաթիլ ծծմբաթթվի նոսր լուծույթ: Համեմատեք տեղի ունեցող երևույթները: ԱՆՑԿԱՑՐԵՔ ՓՈՐՁԸ ԳԼԽԱՎՈՐ ԿՌԹԻ ՄԵՋ: Փորձ 6. Խիտ ծծմբաթթվի օքսիդացնող հատկությունները. 5-րդ փորձի նման, բայց ավելացրեք ծծմբաթթվի խտացված լուծույթ: Գազային ռեակցիայի արտադրանքի արտազատման մեկնարկից մեկ րոպե անց փորձանոթների մեջ մտցրեք կալիումի պերմանգանատի և պղնձի սուլֆատի լուծույթներով խոնավացված զտիչ թղթի շերտեր: Բացատրե՛ք տեղի ունեցող երևույթները: ԱՆՑԿԱՑՐԵՔ ՓՈՐՁԸ ԳԼԽԱՎՈՐ ԿՌԹԻ ՄԵՋ: Փորձ 7. Նոսրած ազոտական ​​թթվի օքսիդացնող հատկությունները. 5-րդ փորձի նման, բայց ավելացրեք ազոտական ​​թթվի նոսր լուծույթ: Դիտեք գազային ռեակցիայի արտադրանքի գույնի փոփոխությունը: ԱՆՑԿԱՑՐԵՔ ՓՈՐՁԸ ԳԼԽԱՎՈՐ ԿՌԹԻ ՄԵՋ: Փորձ 8. Խիտ ազոտական ​​թթվի օքսիդացնող հատկությունները.Փորձանոթի մեջ դնել պղնձե ժապավենը և ավելացնել 10 կաթիլ ազոտական ​​թթվի խտացված լուծույթ։ Մեղմորեն տաքացրեք, մինչև մետաղը լիովին լուծարվի: ԱՆՑԿԱՑՐԵՔ ՓՈՐՁԸ ԳԼԽԱՎՈՐ ԿՌԹԻ ՄԵՋ: Փորձ 9. Կալիումի նիտրիտի օքսիդացնող հատկությունները.Կալիումի նիտրիտի լուծույթի 5-6 կաթիլին ավելացրեք ծծմբաթթվի նոսր լուծույթի հավասար ծավալ և կալիումի յոդիդի լուծույթի 5 կաթիլ։ Ի՞նչ նյութեր են ձևավորվում: Փորձ 10. Կալիումի նիտրիտի հատկությունների նվազեցում:Կալիումի պերմանգանատի լուծույթի 5-6 կաթիլներին ավելացրեք ծծմբաթթվի նոսր լուծույթի և կալիումի նիտրիտի լուծույթի հավասար ծավալը, մինչև խառնուրդն ամբողջությամբ գունաթափվի։ Փորձ 11.Պղնձի նիտրատի ջերմային տարրալուծում.Տեղադրեք մեկ միկրոսպաթուլա պղնձի նիտրատ տրիհիդրատ փորձանոթի մեջ, ամրացրեք այն տակդիրի մեջ և թեթևակի տաքացրեք բաց կրակով: Դիտեք ջրազրկումը և աղի հետագա տարրալուծումը: ԱՆՑԿԱՑՐԵՔ ՓՈՐՁԸ ԳԼԽԱՎՈՐ ԿՌԹԻ ՄԵՋ: Փորձ 12.Կապարի նիտրատի ջերմային տարրալուծում.Կատարեք նույն ընթացակարգը, ինչ 11-րդ փորձը՝ տեղադրելով կապարի նիտրատը փորձանոթի մեջ: ԱՆՑԿԱՑՐԵՔ ՓՈՐՁԸ ԳԼԽԱՎՈՐ ԿՌԹԻ ՄԵՋ: Ո՞րն է տարբերությունը այս աղերի քայքայման ժամանակ տեղի ունեցող գործընթացների միջև:

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:

Ընտրեք հիմնական ածխածնային շղթան մոլեկուլում: Նախ, այն պետք է լինի ամենաերկարը: Երկրորդ, եթե կան երկու կամ ավելի հավասար երկարության շղթաներ, ապա ընտրվում է ամենաճյուղավորվածը: Օրինակ՝ մոլեկուլում կա 2 շղթա՝ նույն թվով (7) C ատոմներով (ընդգծված գույնով).

Այն դեպքում, երբ (ա) շղթան ունի 1 փոխարինող, իսկ (բ)ում՝ 2։ Հետևաբար, պետք է ընտրել (բ) տարբերակը։

1. Համարակալեք հիմնական շղթայի ածխածնի ատոմները, որպեսզի փոխարինողների հետ կապված C ատոմները ստանան հնարավորինս նվազագույն թվեր: Հետեւաբար, համարակալումը սկսվում է ճյուղին ամենամոտ շղթայի վերջից: Օրինակ:

Անվանե՛ք բոլոր ռադիկալները (փոխարինիչները)՝ առջևում նշելով հիմնական շղթայում դրանց գտնվելու վայրը ցույց տվող թվերը: Եթե ​​կան մի քանի նույնական փոխարինողներ, ապա նրանցից յուրաքանչյուրի համար գրվում է ստորակետով առանձնացված մի թիվ (վայր), իսկ դրանց թիվը նշվում է նախածանցներով։ դի-, երեք-, տետրա-, penta- և այլն: (Օրինակ, 2,2-դիմեթիլկամ 2,3,3,5-տետրամեթիլ).

Տեղադրեք բոլոր փոխարինողների անունները այբբենական կարգով (ինչպես սահմանված է IUPAC-ի վերջին կանոններով):

Անվանեք ածխածնի ատոմների հիմնական շղթան, այսինքն. համապատասխան նորմալ ալկան:

Այսպիսով, ճյուղավորված ալկանի անվան մեջ արմատ + վերջածանցը նորմալ ալկանի անունն է (հունարեն թիվ + վերջածանց «ան»), նախածանցները ածխաջրածնային ռադիկալների թվեր և անուններ են: Վերնագրի կառուցման օրինակ.

Քիմ. Ալկանների սրբերԱլկանների ճեղքում. Cracking-ը ածխաջրածինների ջերմային տարրալուծման գործընթաց է, որը հիմնված է խոշոր մոլեկուլների ածխածնային շղթայի պառակտման ռեակցիաների վրա՝ ավելի կարճ շղթայով միացությունների առաջացմամբ։ Ալկանների իզոմերացումՍովորական կառուցվածքի ալկանները կատալիզատորների ազդեցության տակ և տաքացնելիս կարողանում են վերածվել ճյուղավորված ալկանների՝ առանց մոլեկուլների բաղադրությունը փոխելու, այսինքն. մտնել իզոմերացման ռեակցիաների մեջ։ Այս ռեակցիաները ներառում են ալկաններ, որոնց մոլեկուլները պարունակում են առնվազն 4 ածխածնի ատոմ: Օրինակ, n-պենտանի իզոմերիացումը իզոպենտանի (2-մեթիլբութան) տեղի է ունենում 100°C ջերմաստիճանում ալյումինի քլորիդ կատալիզատորի առկայության դեպքում.

Իզոմերացման ռեակցիայի սկզբնական նյութը և արտադրանքը ունեն նույն մոլեկուլային բանաձևերը և կառուցվածքային իզոմերներ են (ածխածնային կմախքի իզոմերիզմ)։

Ալկանների ջրազրկում

Երբ ալկանները տաքացվում են կատալիզատորների առկայությամբ (Pt, Pd, Ni, Fe, Cr 2 O 3, Fe 2 O 3, ZnO), դրանց կատալիտիկ. ջրազրկում– ջրածնի ատոմների աբստրակցիա C-H կապերի խզման պատճառով:

Ջրազրկման արտադրանքի կառուցվածքը կախված է ռեակցիայի պայմաններից և սկզբնական ալկանի մոլեկուլում հիմնական շղթայի երկարությունից։

1. Ստորին ալկանները, որոնք պարունակում են 2-ից 4 ածխածնի ատոմ շղթայում, երբ տաքացվում են Ni- կատալիզատորի վրա, ջրածինը բաժանվում է. հարեւանածխածնի ատոմները և վերածվել ալկեններ:

հետ միասին բութեն-2այս ռեակցիան առաջացնում է բութեն-1 CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3. Cr 2 O 3 / Al 2 O 3 կատալիզատորի առկայության դեպքում 450-650 °C ջերմաստիճանում n-ստացվում է նաև բութան բութադիեն-1,3 CH 2 = CH-CH = CH 2:

2. Ստանալու համար օգտագործվում են հիմնական շղթայում 4-ից ավելի ածխածնի ատոմ պարունակող ալկաններ ցիկլայինկապեր. Սա տեղի է ունենում ջրազերծում- ջրազրկման ռեակցիա, որը հանգեցնում է շղթայի փակմանը կայուն ցիկլի մեջ.

Եթե ​​ալկանի մոլեկուլի հիմնական շղթան պարունակում է 5 (բայց ոչ ավելի) ածխածնի ատոմ ( nՊենտանը և նրա ալկիլային ածանցյալները), այնուհետև Pt կատալիզատորի վրա տաքացնելիս ջրածնի ատոմները բաժանվում են ածխածնային շղթայի վերջնական ատոմներից և ձևավորվում է հինգ անդամից բաղկացած ցիկլ (ցիկլոպենտան կամ դրա ածանցյալները).

6 և ավելի ածխածնի ատոմներից բաղկացած հիմնական շղթայով ալկանները նույնպես մտնում են ջրազերծման ռեակցիայի մեջ, բայց միշտ կազմում են 6 անդամանոց ցիկլ (ցիկլոհեքսան և նրա ածանցյալները)։ Ռեակցիայի պայմաններում այս ցիկլը ենթարկվում է հետագա ջրազրկման և վերածվում անուշաբույր ածխաջրածնի (արենի) էներգետիկ ավելի կայուն բենզոլի ցիկլի։ Օրինակ:

Այս ռեակցիաները ընկած են գործընթացի հիմքում բարեփոխում- նավթամթերքների վերամշակում արեններ ստանալու համար ( բուրավետացումհագեցած ածխաջրածիններ) և ջրածին։ Փոխակերպում n-ասպարեզում ալկանները հանգեցնում են բենզինի պայթեցման դիմադրության բարելավմանը: