ერთიანი სახელმწიფო გამოცდის C3 კატეგორიის ამოცანებში, ორგანული ნივთიერებების დაჟანგვის რეაქციები კალიუმის პერმანგანატი KMnO 4 მჟავე გარემოში, რომელიც ხდება ნახშირბადის ჯაჭვის შეწყვეტით, იწვევს განსაკუთრებულ სირთულეებს. მაგალითად, პროპენის დაჟანგვის რეაქცია მიმდინარეობს განტოლების მიხედვით:

CH 3 – CH = CH 2 + KMnO4 + ჰ 2 ᲘᲡᲔ 4 → CH 3 COOH + CO 2 + MnSO 4 + კ 2 ᲘᲡᲔ 4 + ჰ 2 ოჰ

მსგავსი რთული რედოქსის განტოლებების გასათვალისწინებლად, სტანდარტული ტექნიკა გვთავაზობს ელექტრონულ ბალანსს, მაგრამ კიდევ ერთი მცდელობის შემდეგ აშკარა ხდება, რომ ეს საკმარისი არ არის. პრობლემის საფუძველი აქ მდგომარეობს იმაში, რომ ელექტრონული ბალანსიდან აღებული ოქსიდიზატორის წინ კოეფიციენტი უნდა შეიცვალოს. ეს სტატია გთავაზობთ ორ მეთოდს, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ აირჩიოთ სწორი ფაქტორი ოქსიდიზატორის წინ, რათა საბოლოოდ გაათანაბროს ყველა ელემენტი. ჩანაცვლების მეთოდიჟანგვის აგენტის წინ კოეფიციენტის შესაცვლელად, უფრო შესაფერისია მათთვის, ვისაც შეუძლია დიდი ხნის განმავლობაში და მტკივნეულად დათვლა, რადგან კოეფიციენტების ამ გზით განლაგება შეიძლება იყოს ხანგრძლივი (ამ მაგალითში დასჭირდა 4 მცდელობა ). ჩანაცვლების მეთოდი გამოიყენება "TABLE" მეთოდთან ერთად, რომელიც ასევე დეტალურად არის განხილული ამ სტატიაში. მეთოდი "ალგებრული"საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ კოეფიციენტი ჟანგვის აგენტის წინ არანაკლებ მარტივად და საიმედოდ, მაგრამ ბევრად უფრო სწრაფად KMnO 4ჩანაცვლების მეთოდთან შედარებით, მაგრამ აქვს უფრო ვიწრო ფარგლები. "ალგებრული" მეთოდის გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ ოქსიდიზატორის წინ კოეფიციენტის ჩანაცვლებისთვის KMnO 4ნახშირბადის ჯაჭვის რღვევით მიმდინარე ორგანული ნივთიერებების ჟანგვის რეაქციების განტოლებებში.

ჩამოტვირთვა:

გადახედვა:

წინასწარი გადახედვის გამოსაყენებლად შექმენით Google ანგარიში (ანგარიში) და შედით: https://accounts.google.com

თემაზე: მეთოდოლოგიური განვითარება, პრეზენტაციები და შენიშვნები

კოეფიციენტების განლაგება ქიმიურ განტოლებებში

მასწავლებელი, როგორც მოსწავლეთა შემეცნებითი საქმიანობის ორგანიზების მთავარი გმირი, მუდმივად ეძებს სწავლის ეფექტურობის გაუმჯობესების გზებს. ეფექტური ტრენინგის ორგანიზება...

ორგანული ნივთიერებების შემცველი რედოქსული რეაქციების განტოლებების შედგენა

INერთიანი სახელმწიფო გამოცდის (USE) დანერგვასთან დაკავშირებით, როგორც საშუალო სკოლის კურსდამთავრებულთა საბოლოო სერტიფიცირების ერთადერთი ფორმა და საშუალო სკოლის სპეციალიზებულ განათლებაზე გადასვლა, საშუალო სკოლის მოსწავლეების მომზადება ყველაზე „ძვირადღირებული“ ამოცანებისთვის. ქიმიაში USE ტესტის „C“ ნაწილის პუნქტები სულ უფრო მნიშვნელოვანი ხდება. მიუხედავად იმისა, რომ "C" ნაწილის ხუთი ამოცანა განსხვავებულად ითვლება: არაორგანული ნივთიერებების ქიმიური თვისებები, ორგანული ნაერთების გარდაქმნის ჯაჭვები, გამოთვლითი ამოცანები, ყველა მათგანი გარკვეულწილად დაკავშირებულია რედოქს რეაქციებთან (ORD). OVR თეორიის საბაზისო ცოდნის ათვისების შემთხვევაში შესაძლებელია პირველი და მეორე ამოცანების სწორად შესრულება სრულად, ხოლო მესამე - ნაწილობრივ. ჩვენი აზრით, "C" ნაწილის განხორციელებაში წარმატების მნიშვნელოვანი ნაწილი სწორედ ამაში მდგომარეობს. გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ თუ არაორგანული ქიმიის შესწავლისას სტუდენტები საკმარისად კარგად ართმევენ თავს OVR განტოლებების დაწერის ამოცანებს, მაშინ ორგანული ქიმიის მსგავსი ამოცანები მათ დიდ სირთულეებს უქმნის. ამიტომ, ორგანული ქიმიის მთელი კურსის სპეციალიზებულ კლასებში შესწავლის განმავლობაში, ჩვენ ვცდილობთ, საშუალო სკოლის მოსწავლეებს განვავითაროთ OVR განტოლებების შედგენის უნარები.

არაორგანული და ორგანული ნაერთების შედარებითი მახასიათებლების შესწავლისას მოსწავლეებს ვაცნობთ ჟანგვის მდგომარეობის (ს.ო.) გამოყენებას (ორგანულ ქიმიაში, პირველ რიგში ნახშირბადს) და მისი განსაზღვრის მეთოდებს:

1) საშუალო ს.დ. ნახშირბადი ორგანული ნივთიერების მოლეკულაში;

2) განმარტება ს.დ. ყოველი ნახშირბადის ატომი.

ჩვენ განვმარტავთ, რომელ შემთხვევებში ჯობია ამა თუ იმ მეთოდის გამოყენება.

სტატია გამოქვეყნდა კომპანია „GEO-Engineering“-ის მხარდაჭერით, რომელიც ბაზარზე პროდუქციას „ProfKresla“-ს ბრენდის სახელით წარმოადგენს. კომპანიის საქმიანობის სფეროა სხვადასხვა დარბაზისთვის სავარძლებისა და სკამების წარმოება, რეალიზაცია და მონტაჟი. თანამშრომლების მაღალი პროფესიონალიზმი და საკუთარი საწარმოო ობიექტები საშუალებას გვაძლევს სწრაფად და ეფექტურად განვახორციელოთ ნებისმიერი სირთულის პროექტები. ProfKresla-ს ბრენდის ყველა პროდუქტი, იქნება ეს თეატრის სკამები, სკამები მოსაცდელებისთვის თუ საგანმანათლებლო დაწესებულებების სკამები, გამოირჩევა თანამედროვე და ერგონომიული დიზაინით, ასევე მაღალი აცვიათ წინააღმდეგობით, სიმტკიცით და კომფორტით. ვებსაიტზე profkresla.ru კატალოგში წარმოდგენილი პროდუქციის უზარმაზარი ასორტიმენტიდან ყოველთვის შეგიძლიათ აირჩიოთ მოდელები, რომლებიც საუკეთესოდ შეესაბამება თქვენს კომპანიაში მიღებულ კორპორატიულ სტილს. თუ ჯერ კიდევ გაქვთ სირთულეები არჩევანში, მაშინ კომპანიის სპეციალისტები ყოველთვის მზად არიან მისცენ რჩევები, დაეხმარონ მოდელის დადგენაში და შემდეგ მოამზადონ პროექტი, გააკეთონ ყველა საჭირო გაზომვა და ადგილზე დამონტაჟება.

პთემის „ალკანების“ შესწავლისას ჩვენ ვაჩვენებთ, რომ ჟანგვის, წვის, ჰალოგენიზაციის, ნიტრაციის, დეჰიდროგენაციის და დაშლის პროცესები რედოქსული პროცესებია. ორგანული ნივთიერებების წვის და დაშლის რეაქციების განტოლებების დაწერისას უმჯობესია გამოვიყენოთ საშუალო მნიშვნელობა ს.დ. ნახშირბადის. Მაგალითად:

ყურადღებას ვაქცევთ ელექტრონული ბალანსის პირველ ნახევარს: ნახშირბადის ატომზე წილადის მნიშვნელობაში s.d. მნიშვნელი არის 4, ამიტომ ჩვენ ვიანგარიშებთ ელექტრონების გადაცემას ამ კოეფიციენტის გამოყენებით.

სხვა შემთხვევაში, თემის „ალკანების“ შესწავლისას ჩვენ განვსაზღვრავთ ს.დ. ნაერთში თითოეული ნახშირბადის ატომი, ხოლო სტუდენტების ყურადღება მიიპყრო წყალბადის ატომების პირველადი, მეორადი, მესამეული ნახშირბადის ატომების ჩანაცვლების თანმიმდევრობაზე:

ამრიგად, მოსწავლეებს მივყავართ დასკვნამდე, რომ დასაწყისში ჩანაცვლების პროცესი ხდება მესამეულში, შემდეგ მეორადში და, ბოლოს და ბოლოს, პირველადი ნახშირბადის ატომებში.

პთემის „ალკენების“ შესწავლისას განვიხილავთ ჟანგვის პროცესებს ალკენის აგებულებისა და რეაქციის საშუალების მიხედვით.

როდესაც ალკენები იჟანგება კალიუმის პერმანგანატის KMnO 4 კონცენტრირებული ხსნარით მჟავე გარემოში (მყარი დაჟანგვა), - და - ბმები იშლება კარბოქსილის მჟავების, კეტონებისა და ნახშირბადის მონოქსიდის წარმოქმნით (IV). ეს რეაქცია გამოიყენება ორმაგი ბმის პოზიციის დასადგენად.

თუ ორმაგი ბმა არის მოლეკულის ბოლოს (მაგალითად, ბუტენ-1-ში), მაშინ დაჟანგვის ერთ-ერთი პროდუქტია ჭიანჭველა მჟავა, რომელიც ადვილად იჟანგება ნახშირორჟანგამდე და წყალში:

ხაზს ვუსვამთ იმას, რომ თუ ალკენის მოლეკულაში ნახშირბადის ატომი ორმაგ ბმაში შეიცავს ორ ნახშირბადის შემცვლელს (მაგალითად, 2-მეთილბუტენ-2-ის მოლეკულაში), მაშინ მისი დაჟანგვის დროს წარმოიქმნება კეტონი, ასეთი ატომის გარდაქმნის შემდეგ. კარბოქსილის ჯგუფის ატომში შეყვანა შეუძლებელია C–C ბმის გაწყვეტის გარეშე, შედარებით სტაბილური ამ პირობებში:

ჩვენ განვმარტავთ, რომ თუ ალკენის მოლეკულა სიმეტრიულია და ორმაგი ბმული შეიცავს მოლეკულის შუაში, მაშინ მხოლოდ ერთი მჟავა წარმოიქმნება დაჟანგვის დროს:

ჩვენ ვახსენებთ, რომ ალკენების დაჟანგვის თავისებურება, რომელშიც ორმაგ ბმაში ნახშირბადის ატომები შეიცავს ორ ნახშირბადის რადიკალს, არის ორი კეტონის წარმოქმნა:

ნეიტრალურ ან ოდნავ ტუტე გარემოში ალკენების დაჟანგვის გათვალისწინებით, ჩვენ ვამახვილებთ სკოლის მოსწავლეების ყურადღებას იმაზე, რომ ასეთ პირობებში დაჟანგვას თან ახლავს დიოლების (დიჰიდრული სპირტები) წარმოქმნა და ჰიდროქსილის ჯგუფები მიმაგრებულია ნახშირბადის ატომებზე. რომელთა შორის იყო ორმაგი კავშირი:

INანალოგიურად განვიხილავთ აცეტილენის და მისი ჰომოლოგების დაჟანგვას, იმისდა მიხედვით, თუ რა გარემოში მიმდინარეობს პროცესი. ასე რომ, ჩვენ განვმარტავთ, რომ მჟავე გარემოში ჟანგვის პროცესს თან ახლავს კარბოქსილის მჟავების წარმოქმნა:

რეაქცია გამოიყენება ალკინების სტრუქტურის დასადგენად დაჟანგვის პროდუქტებით:

ნეიტრალურ და ოდნავ ტუტე გარემოში აცეტილენის დაჟანგვას თან ახლავს შესაბამისი ოქსალატების (ოქსილის მჟავის მარილები) წარმოქმნა, ხოლო ჰომოლოგების დაჟანგვას თან ახლავს სამმაგი ბმის გაწყვეტა და კარბოქსილის მჟავების მარილების წარმოქმნა:

INყველა წესი დამუშავებულია მოსწავლეებთან კონკრეტულ მაგალითებზე, რაც იწვევს თეორიული მასალის უკეთ ათვისებას. ამიტომ, სხვადასხვა მედიაში არენების დაჟანგვის შესწავლისას, სტუდენტებს შეუძლიათ დამოუკიდებლად გამოთქვან ვარაუდი, რომ მჟავე გარემოში უნდა ველოდოთ მჟავების, ხოლო ტუტე გარემოში მარილების წარმოქმნას. მასწავლებელს მოუწევს მხოლოდ იმის გარკვევა, თუ რომელი რეაქციის პროდუქტები იქმნება შესაბამისი არენის სტრუქტურის მიხედვით.

ჩვენ ვაჩვენებთ მაგალითებს, რომ ბენზოლის ჰომოლოგები ერთი გვერდითი ჯაჭვით (მიუხედავად მისი სიგრძისა) იჟანგება ძლიერი ჟანგვის აგენტით ბენზოინის მჟავად ნახშირბადის ატომში. ბენზოლის ჰომოლოგები, გაცხელებისას, იჟანგება კალიუმის პერმანგანატის მიერ ნეიტრალურ გარემოში არომატული მჟავების კალიუმის მარილების წარმოქმნით.

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

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

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

ჩვენ ხაზს ვუსვამთ, რომ თუ არენის მოლეკულაში არის რამდენიმე გვერდითი ჯაჭვი, მაშინ მჟავე გარემოში თითოეული მათგანი იჟანგება ა-ნახშირბადის ატომში კარბოქსილის ჯგუფში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება პოლიბაზური არომატული მჟავები:

პნახშირწყალბადებისთვის OVR განტოლებების შედგენის შეძენილი უნარები საშუალებას იძლევა მათი გამოყენება „ჟანგბადის შემცველი ნაერთების“ განყოფილების შესწავლაში.

ასე რომ, თემის „ალკოჰოლური სასმელების“ შესწავლისას სტუდენტები დამოუკიდებლად ადგენენ ალკოჰოლების დაჟანგვის განტოლებებს შემდეგი წესების გამოყენებით:

1) პირველადი სპირტები იჟანგება ალდეჰიდებად

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

2) მეორადი სპირტები იჟანგება კეტონებად

3) მესამეული სპირტებისთვის, ჟანგვის რეაქცია არ არის ტიპიური.

გამოცდისთვის მოსამზადებლად სასურველია მასწავლებელმა დამატებითი ინფორმაცია მიაწოდოს ამ თვისებებს, რაც უდავოდ გამოადგება მოსწავლეებს.

როდესაც მეთანოლი იჟანგება კალიუმის პერმანგანატის ან კალიუმის დიქრომატის მჟავე ხსნარით, წარმოიქმნება CO 2, დაჟანგვის დროს პირველადი სპირტები, რეაქციის პირობებიდან გამომდინარე, შეუძლიათ შექმნან არა მხოლოდ ალდეჰიდები, არამედ მჟავები. მაგალითად, ეთანოლის დაჟანგვა კალიუმის დიქრომატით სიცივეში მთავრდება ძმარმჟავას წარმოქმნით, ხოლო გაცხელებისას აცეტალდეჰიდის წარმოქმნით:

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

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

კიდევ ერთხელ შევახსენოთ მოსწავლეებს გარემოს გავლენის შესახებ ალკოჰოლის დაჟანგვის რეაქციების პროდუქტებზე, კერძოდ: KMnO 4-ის ცხელი ნეიტრალური ხსნარი აჟანგებს მეთანოლს კალიუმის კარბონატად, ხოლო დარჩენილ სპირტებს კი შესაბამისი კარბოქსილის მჟავების მარილებად:

თემის „ალდეჰიდები და კეტონები“ შესწავლისას მოსწავლეთა ყურადღებას ვამახვილებთ იმაზე, რომ ალდეჰიდები უფრო ადვილად იჟანგება, ვიდრე ალკოჰოლები შესაბამის კარბოქსილის მჟავებად, არა მხოლოდ ძლიერი ჟანგვის აგენტების მოქმედებით (ჰაერის ჟანგბადი, KMnO 4-ის დამჟავებული ხსნარები და K 2 Cr 2 O 7), მაგრამ სუსტი (ვერცხლის ოქსიდის ან სპილენძის (II) ჰიდროქსიდის ამიაკის ხსნარის გავლენის ქვეშ):

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

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

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

ჩვენ განსაკუთრებულ ყურადღებას ვაქცევთ მეთანალის დაჟანგვას ვერცხლის ოქსიდის ამიაკის ხსნარით, ვინაიდან ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ამონიუმის კარბონატი და არა ჭიანჭველა მჟავა:

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

როგორც ჩვენი გრძელვადიანი გამოცდილება გვიჩვენებს, საშუალო სკოლის მოსწავლეების სწავლების შემოთავაზებული მეთოდი, თუ როგორ უნდა დაწერონ OVR განტოლებები ორგანული ნივთიერებების მონაწილეობით, ზრდის მათ საბოლოო გამოყენების შედეგს ქიმიაში რამდენიმე პუნქტით.

4.5. ალკენის დაჟანგვა

მიზანშეწონილია ალკენის დაჟანგვის რეაქციები ორ დიდ ჯგუფად დაიყოს: რეაქციები, რომლებშიც ნახშირბადის ჩონჩხი შენარჩუნებულია და ორმაგი ბმის გასწვრივ მოლეკულის ნახშირბადის ჩონჩხის ჟანგვითი განადგურების რეაქციები. რეაქციების პირველი ჯგუფი მოიცავს ეპოქსიდაციას, ასევე ჰიდროქსილაციას, რაც იწვევს ვიკინალური დიოლების (გლიკოლების) წარმოქმნას. ციკლური ალკენების შემთხვევაში ჰიდროქსილაცია წარმოიქმნება ვიკინალური ტრანსი- ან ცის-დიოლები. სხვა ჯგუფში შედის ოზონოლიზი და ალკენების ამომწურავი დაჟანგვის რეაქციები, რაც იწვევს სხვადასხვა სახის კარბონილის ნაერთების და კარბოქსილის მჟავების წარმოქმნას.

4.5.ა. ალკენების ჟანგვის რეაქციები ნახშირბადის ჩონჩხის შენარჩუნებით

1. ეპოქსიდაცია (რეაქცია N.A. Prilezhaev, 1909 წ.)

აციკლური და ციკლური ალკენები, RCOOOH პერაციდებთან (პერაციდებთან) ურთიერთქმედებისას არაპოლარულ, ინდიფერენტულ გარემოში წარმოქმნიან ეპოქსიდებს (ოქსირანებს), ამიტომ თავად რეაქციას ეწოდება ეპოქსიდაციის რეაქცია.

თანამედროვე ნომენკლატურის მიხედვით IUPAC- სამწევრიან რგოლს ერთი ჟანგბადის ატომით ოქსირანი ეწოდება.

ალკენების ეპოქსიდაცია უნდა ჩაითვალოს სინქრონულ, კოორდინირებულ პროცესად, რომელიც არ მოიცავს იონურ შუალედებს, როგორიცაა OH+ ჰიდროქსილის კატიონი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ალკენების ეპოქსიდაცია არის პროცესი სინ- ორმაგ კავშირში ჟანგბადის ერთი ატომის დამატება ორმაგ ბმაში შემცვლელების კონფიგურაციის სრული შენარჩუნებით.

ეპოქსიდაციისთვის შემოთავაზებულია მექანიზმი, რომელიც დამახასიათებელია შეთანხმებული პროცესებისთვის.

ვინაიდან პერაციდის ჟანგბადის ატომის მიერ ორმაგი ბმის შეტევა თანაბრად სავარაუდოა ორმაგი ბმის სიბრტყის ორივე მხარეს, შედეგად მიღებული ოქსირანები ან მესო-ენანტიომერების ფორმები ან ნარევები. შემდეგი პერაციდები გამოიყენება ეპოქსიდირებად აგენტებად: პერბენზოური, მ-ქლოროპერბენზოური, მონოპერფთალური, პერაცეტატური, ტრიფტოროპერაცისტური და პერფორმული. არომატული პერაციდები გამოიყენება როგორც ინდივიდუალური რეაგენტები, ხოლო ალიფატური პერაციდები - CH 3 CO 3 H, CF 3 CO 3 H და HCO 3 H არ იზოლირებულია ინდივიდუალურად, მაგრამ გამოიყენება მათი წარმოქმნის შემდეგ 30% ან 90% წყალბადის ზეჟანგის ურთიერთქმედებაში. შესაბამისი კარბოქსილის მჟავა. პერბენზოური და მ-ქლოროპერბენზოინის მჟავა მიიღება ბენზოური და მ-ქლორობენზოინის მჟავა 70% წყალბადის ზეჟანგით მეთანესულფონის მჟავას ხსნარში ან ამ მჟავების ქლორიდებიდან და წყალბადის ზეჟანგით.

მონოპერფტალის მჟავა ანალოგიური მეთოდით მიიღება ფტალის ანჰიდრიდისგან და 30% წყალბადის ზეჟანგისგან.

თავდაპირველად ოქსირანების (ეპოქსიდების) მისაღებად გამოიყენებოდა პერბენზოური ან მონოპერფტალის მჟავები:

ამჟამად ყველაზე ხშირად გამოიყენება ეპოქსიდაცია მ-ქლოროპერბენზოის მჟავა. სხვა პერაციდებისგან განსხვავებით, ის სტაბილურია შენახვის დროს დიდი ხნის განმავლობაში (1 წლამდე) და აბსოლუტურად უსაფრთხოა დამუშავებისთვის. აციკლური და ციკლური ალკენების დაჟანგვით მიღებული ოქსირანების გამოსავლიანობა მ- ქლოროპერბენზოის მჟავა მეთილენქლორიდის, ქლოროფორმის ან დიოქსანის ხსნარში ჩვეულებრივ საკმაოდ მაღალია.

პერაციდები ხშირად წარმოიქმნება უშუალოდ მეთილენ ქლორიდში 90% წყალბადის ზეჟანგის და კარბოქსილის მჟავის რეაქციის ნარევიდან.

კარბონილის ჯგუფთან ან სხვა მიმღების შემცვლელთან კონიუგირებული ორმაგი კავშირის ალკენები არააქტიურია და მათი დაჟანგვისთვის უმჯობესია გამოიყენოთ უფრო ძლიერი ჟანგვის აგენტები, როგორიცაა ტრიფტორძმარძმარმჟავა მიღებული ტრიფტორძმარმჟავა და 90% წყალბადის ზეჟანგი მეთილენქლორიდში. უმარტივესი ოქსირანი, ეთილენის ოქსიდი, წარმოიქმნება ინდუსტრიულად ეთილენის ჟანგბადით ჟანგბადით ვერცხლის, როგორც კატალიზატორის თანდასწრებით.

2. ანტი-ჰიდროქსილაცია

ოქსირანების სამწევრიანი რგოლი ადვილად იხსნება სხვადასხვა ნუკლეოფილური რეაგენტების მოქმედებით. ეს რეაქციები დეტალურად იქნება განხილული აციკლური და ციკლური ეთერების განყოფილებაში. აქ განხილული იქნება მხოლოდ ოქსირანების ჰიდროლიზი. ოქსირანების ჰიდროლიზი კატალიზებულია როგორც მჟავებით, ასევე ფუძეებით. ორივე შემთხვევაში წარმოიქმნება ვიკინალური დიოლები, ანუ გლიკოლები. მჟავა კატალიზის დროს, პირველ ეტაპზე, ოქსირანის ჟანგბადის ატომის პროტონაცია ხდება ციკლური ოქსონიუმის კატიონის წარმოქმნით, რომელიც იხსნება წყლის მოლეკულის ნუკლეოფილური შეტევის შედეგად:

რგოლის გახსნის მთავარი ნაბიჯი, რომელიც განსაზღვრავს მთელი პროცესის სიჩქარეს, არის წყლის ნუკლეოფილური შეტევა ოქსირანის პროტონულ ფორმაზე. მექანიზმის თვალსაზრისით, ეს პროცესი წააგავს ბრომიდის იონის გახსნას ბრომიდის იონის ან სხვა ნუკლეოფილური აგენტის ნუკლეოფილური შეტევის დროს. ამ პოზიციებიდან სტერეოქიმიური შედეგი უნდა იყოს ფორმირება ტრანსი-გლიკოლები ციკლური ეპოქსიდების დაშლაში. მართლაც, ციკლოჰექსენის ოქსიდის ან ციკლოპენტენის ოქსიდის მჟავით კატალიზებული ჰიდროლიზის დროს, ექსკლუზიურად ტრანსი-1,2-დიოლი.

ამრიგად, ალკენის ეპოქსიდაციის ორეტაპიანი პროცესი, რასაც მოჰყვება ეპოქსიდის მჟავა ჰიდროლიზი, მთლიანობაში შეესაბამება რეაქციას. ანტი-ალკენების ჰიდროქსილაცია.

ორივე ეტაპი ანტი-ალკენების ჰიდროქსილაცია შეიძლება გაერთიანდეს, თუ ალკენი დამუშავდება 30-70% წყალბადის ზეჟანგით ფორმულ ან ტრიფტორძმარმჟავაში. ორივე ეს მჟავა საკმარისად ძლიერია ოქსირანის რგოლის გასახსნელად.

ოქსირანის რგოლის გახსნა, რომელიც კატალიზებულია ბაზის მიერ, ასევე იწვევს ციკლური წარმოქმნას. ტრანსი- გლიკოლები.

ამრიგად, ალკენების ეპოქსიდაციის ორეტაპიანი პროცესი, რასაც მოჰყვება ეპოქსიდების ტუტე ჰიდროლიზი, ასევე რეაქციაა. ანტი-ალკენების ჰიდროქსილაცია.

3. სინ-ჰიდროქსილაცია

გარდამავალი ლითონების ზოგიერთი მარილი და ოქსიდი მაღალ დაჟანგვის მდგომარეობებში ეფექტური რეაგენტებია. სინ-ალკენის ორმაგი ბმის ჰიდროქსილაცია, როდესაც ორივე ჰიდროქსილის ჯგუფი მიმაგრებულია ორმაგი ბმის ერთ მხარეს. ალკენების დაჟანგვა კალიუმის პერმანგანატით ერთ-ერთი უძველესი მეთოდია სინ-ორმაგი ბმის ჰიდროქსილაცია - კვლავაც ფართოდ გამოიყენება მისი თანდაყოლილი შეზღუდვების მიუხედავად. ცის-1,2-ციკლოჰექსანდიოლი პირველად იქნა მიღებული V.V. მარკოვნიკოვი 1878 წელს ციკლოჰექსენის ჰიდროქსილირებით კალიუმის პერმანგანატის წყალხსნარით 0 0 C ტემპერატურაზე.

ეს მეთოდი შემდგომში განვითარდა რუსი მეცნიერის ე.ე. ამიტომ ვაგნერი სინ-ალკენების ჰიდროქსილაციას კალიუმის პერმანგანატის წყალხსნარის მოქმედებით ეწოდება ვაგნერის რეაქცია. კალიუმის პერმანგანატი არის ძლიერი ჟანგვის აგენტი, რომელსაც შეუძლია არა მხოლოდ ორმაგი ბმის ჰიდროქსილირება, არამედ მიღებულ ვიკინალური დიოლის დაშლა. გლიკოლების შემდგომი დეგრადაციის თავიდან აცილების მიზნით, რეაქციის პირობები საგულდაგულოდ უნდა კონტროლდებოდეს. გლიკოლის მოსავლიანობა ჩვეულებრივ დაბალია (30-60%). საუკეთესო შედეგი მიიღწევა ალკენების ჰიდროქსილაციით ოდნავ ტუტე გარემოში (рН~8 9) 0-5 0 С ტემპერატურაზე KMnO 4 განზავებული 1%-იანი წყალხსნარით.

თავდაპირველად, როდესაც ალკენები იჟანგება კალიუმის პერმანგანატით, წარმოიქმნება ციკლური პერმანგანუმის მჟავას ესტერი, რომელიც დაუყოვნებლივ ჰიდროლიზდება გვერდით დიოლში.

პერმანგანუმის მჟავას ციკლური ესტერი არ იყო იზოლირებული, როგორც შუალედური, მაგრამ მისი ფორმირება მოჰყვება 18 O კალიუმის პერმანგანატის ექსპერიმენტებს: გლიკოლში ჟანგბადის ორივე ატომი ეტიკეტირებულია ალკენის KMn 18 O 4 დაჟანგვისას. ეს ნიშნავს, რომ ჟანგბადის ორივე ატომი გადადის ჟანგვის აგენტიდან და არა გამხსნელიდან - წყლიდან, რაც კარგად არის შეთანხმებული შემოთავაზებულ მექანიზმთან.

კიდევ ერთი მეთოდი სინ-ალკენების ჰიდროქსილაცია ოსმიუმის (VIII) ოქსიდის OsO 4-ის მოქმედებით შემოთავაზებული იყო რ.კრიგეს მიერ 1936 წელს. ოსმიუმის ტეტროქსიდი არის უფერო, აქროლადი, კრისტალური ნივთიერება, ადვილად ხსნადი ეთერში, დიოქსანში, პირიდინში და სხვა ორგანულ გამხსნელებში. როდესაც ოსმიუმის ტეტროქსიდი რეაგირებს ალკენებთან ეთერში ან დიოქსანში, წარმოიქმნება ოსმიმჟავას ციკლური ეთერის შავი ნალექი - ოსმატი, რომელიც ადვილად იზოლირებულია ინდივიდუალურად. ორმაგ კავშირში OsO 4-ის დამატება შესამჩნევად აჩქარებულია პირიდინის ხსნარში. ოსმატების დაშლა გარემო გლიკოლებამდე მიიღწევა ნატრიუმის ჰიდროსულფიტის ან წყალბადის სულფიდის წყალხსნარის მოქმედებით.

პროდუქტის შედეგები სინ- ამ მეთოდით ალკენების ჰიდროქსილაცია გაცილებით მაღალია, ვიდრე პერმანგანატის, როგორც ჟანგვის აგენტის გამოყენებისას. კრიგეს მეთოდის მნიშვნელოვანი უპირატესობაა ალკენების ჟანგვითი დაშლის პროდუქტების არარსებობა, რაც დამახასიათებელია პერმანგანატის დაჟანგვისთვის.

ოსმიუმის ტეტროქსიდი არის ძალიან ძვირი და ძნელად მოსაპოვებელი რეაგენტი, გარდა ამისა, ის ტოქსიკურია. აქედან გამომდინარე, ოსმიუმის (VIII) ოქსიდი გამოიყენება მცირე რაოდენობით ძნელად მისადგომი ნივთიერებების სინთეზში, რათა მივიღოთ დიოლის უმაღლესი მოსავლიანობა. გამარტივების მიზნით სინ-ალკენების ჰიდროქსილაცია OsO 4-ის მოქმედებით შემუშავდა ტექნიკა, რომელიც საშუალებას იძლევა გამოიყენოს ამ რეაგენტის მხოლოდ კატალიზური რაოდენობა. ალკენების ჰიდროქსილაცია ხორციელდება წყალბადის ზეჟანგის გამოყენებით OsO 4-ის თანდასწრებით, მაგალითად:

ამ განყოფილების დასასრულებლად ჩვენ წარმოგიდგენთ სტერეოქიმიურ კავშირებს ალკენს შორის ცის- ან ტრანსი-კონფიგურაცია და კონფიგურაცია მიღებული ვიკინალური დიოლის, რომელიც შეიძლება იყოს ცის- ან ტრანსი- იზომერი, ერითრო- ან treo- ფორმა, მესო- ან დ, ლ- ფორმა ალკენის შემცვლელების მიხედვით:

მსგავსი სტერეოქიმიური ურთიერთობები შეინიშნება სხვა რეაქციებშიც სინ- ან ანტი- წყალბადის, წყალბადის ჰალოგენების, წყლის, ჰალოგენების, ბორის ჰიდრიდების და სხვა რეაგენტების მრავალჯერადი ბმა.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ორგანული ნივთიერებების დაჟანგვა არის ჟანგბადის შეყვანა მის შემადგენლობაში და (ან) წყალბადის ელიმინაცია. აღდგენა არის საპირისპირო პროცესი (წყალბადის შეყვანა და ჟანგბადის გამოდევნა). ალკანების შემადგენლობიდან (СnH2n+2) შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ მათ არ შეუძლიათ შემცირების რეაქციებში მონაწილეობა, მაგრამ შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ დაჟანგვის რეაქციებში.

ალკანები ნაერთებია ნახშირბადის დაჟანგვის დაბალი ხარისხით და რეაქციის პირობებიდან გამომდინარე, მათი დაჟანგვა შესაძლებელია სხვადასხვა ნაერთების წარმოქმნით.

ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ალკანები არ რეაგირებენ ძლიერ ჟანგვის აგენტებთანაც კი (H2Cr2O7, KMnO4 და ა.შ.). ღია ცეცხლში შეყვანისას ალკანები იწვის. ამავდროულად, ჟანგბადის ჭარბი რაოდენობით, ისინი მთლიანად იჟანგება CO2-მდე, სადაც ნახშირბადს აქვს უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობა +4 და წყალი. ნახშირწყალბადების წვა იწვევს ყველა C-C და C-H ბმის გაწყვეტას და თან ახლავს დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფა (ეგზოთერმული რეაქცია).

ზოგადად მიღებულია, რომ ალკანის დაჟანგვის მექანიზმი მოიცავს რადიკალური ჯაჭვის პროცესს, რადგან ჟანგბადი თავისთავად არ არის ძალიან რეაქტიული, წყალბადის ატომის ალკანის აბსტრაქციისთვის საჭიროა ნაწილაკი, რომელიც გამოიწვევს ალკილის რადიკალის წარმოქმნას. რეაგირებს ჟანგბადთან, იძლევა პეროქსის რადიკალს. პეროქსი რადიკალს შეუძლია წყალბადის ატომის აბსტრაქცია სხვა ალკანის მოლეკულისგან, რათა შექმნას ალკილის ჰიდროპეროქსიდი და რადიკალი.

შესაძლებელია ალკანების დაჟანგვა ატმოსფერული ჟანგბადით 100-150°C-ზე კატალიზატორის - მანგანუმის აცეტატის თანდასწრებით, ეს რეაქცია გამოიყენება ინდუსტრიაში. ოქსიდაცია ხდება მაშინ, როდესაც ჰაერის ნაკადი იფეთქება მანგანუმის მარილის შემცველ მდნარ პარაფინში.

იმიტომ რომ რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება მჟავების ნარევი, შემდეგ მათ გამოყოფენ არარეაგირებულ პარაფინს წყლიან ტუტეში გახსნით და შემდეგ მინერალური მჟავით განეიტრალება.

უშუალოდ ინდუსტრიაში, ეს მეთოდი გამოიყენება n-ბუტანისგან ძმარმჟავას მისაღებად:

ალკენის დაჟანგვა

ალკენის დაჟანგვის რეაქციები იყოფა ორ ჯგუფად: 1) რეაქციები, რომლებშიც ნახშირბადის ჩონჩხი შენარჩუნებულია, 2) ორმაგი ბმის გასწვრივ მოლეკულის ნახშირბადის ჩონჩხის ჟანგვითი განადგურების რეაქციები.

ალკენების ჟანგვის რეაქციები ნახშირბადის ჩონჩხის შენარჩუნებით

1. ეპოქსიდაცია (პრილეჟაევის რეაქცია)

აციკლური და ციკლური ალკენები არაპოლარულ გარემოში პერაციდებთან ურთიერთქმედებისას წარმოქმნიან ეპოქსიდებს (ოქსირანებს).

ასევე, ოქსირანების მიღება შესაძლებელია ალკენების ჰიდროპეროქსიდებით დაჟანგვით მოლიბდენის, ვოლფრამის, ვანადიუმის შემცველი კატალიზატორების თანდასწრებით:

უმარტივესი ოქსირანი, ეთილენის ოქსიდი, წარმოიქმნება ინდუსტრიულად ეთილენის ჟანგბადით ჟანგბადით ვერცხლის ან ვერცხლის ოქსიდის თანდასწრებით, როგორც კატალიზატორი.

2. ანტიჰიდროქსილაცია (ეპოქსიდების ჰიდროლიზი)

ეპოქსიდების მჟავა (ან ტუტე) ჰიდროლიზი იწვევს ოქსიდის ციკლის გახსნას ტრანსდიოლების წარმოქმნით.

პირველ ეტაპზე ეპოქსიდის ჟანგბადის ატომის პროტონაცია ხდება ციკლური ოქსონიუმის კატიონის წარმოქმნით, რომელიც იხსნება წყლის მოლეკულის ნუკლეოფილური შეტევის შედეგად.

ბაზაზე კატალიზირებული ეპოქსიდური რგოლის გახსნა ასევე იწვევს ტრანს-გლიკოლების წარმოქმნას.

3. სინ-ჰიდროქსილაცია

ალკენების დაჟანგვის ერთ-ერთი უძველესი მეთოდია ვაგნერის რეაქცია (კალიუმის პერმანგანატით დაჟანგვა). თავდაპირველად, დაჟანგვის დროს წარმოიქმნება ციკლური პერმანგანატის ესტერი, რომელიც ჰიდროლიზდება გვერდით დიოლში:

ვაგნერის რეაქციის გარდა, არსებობს ალკენების სინ-ჰიდროქსილაციის კიდევ ერთი მეთოდი ოსმიუმის (VIII) ოქსიდის მოქმედებით, რომელიც შემოთავაზებულია კრიგეს მიერ. ოსმიუმის ტეტროქსიდის ზემოქმედებით ალკენზე ეთერში ან დიოქსანში წარმოიქმნება ოსმიმჟავას ციკლური ეთერის შავი ნალექი - ოსმატი. თუმცა, OsO4-ის დამატება მრავალრიცხოვან კავშირში შესამჩნევად დაჩქარებულია პირიდინში. ოსმატის შავი ნალექი ადვილად იშლება ნატრიუმის ჰიდროსულფიტის წყალხსნარის მოქმედებით:

კალიუმის პერმანგანატი ან ოსმიუმის (VIII) ოქსიდი ჟანგავს ალკენს ცის-1,2-დიოლამდე.

ალკენების ოქსიდაციური გაყოფა

ალკენების ჟანგვითი გაყოფა მოიცავს ტუტე ან გოგირდმჟავაში კალიუმის პერმანგანატთან მათი ურთიერთქმედების რეაქციებს, აგრეთვე ძმარმჟავაში ან კალიუმის დიქრომატისა და გოგირდმჟავას ქრომის ტრიოქსიდის ხსნარით დაჟანგვას. ასეთი გარდაქმნების საბოლოო შედეგი არის ნახშირბადის ჩონჩხის გაყოფა ორმაგი ბმის ადგილზე და კარბოქსილის მჟავების ან კეტონების წარმოქმნა.

მონოშემცვლელი ალკენები ტერმინალური ორმაგი ბმით იშლება კარბოქსილის მჟავასა და ნახშირორჟანგამდე:

თუ ნახშირბადის ორივე ატომი ორმაგ ბმაში შეიცავს მხოლოდ ერთ ალკილის ჯგუფს, მაშინ წარმოიქმნება კარბოქსილის მჟავების ნარევი:

მაგრამ თუ ორმაგი ბმით შემცვლელი ალკენი არის კეტონი:

ალკენების ოზონოლიზის რეაქციამ გაცილებით დიდი მოსამზადებელი მნიშვნელობა შეიძინა. მრავალი ათწლეულის განმავლობაში, ეს რეაქცია იყო ძირითადი მეთოდი საწყისი ალკენის სტრუქტურის დასადგენად. ეს რეაქცია ხორციელდება ოზონის ხსნარის ჟანგბადში, ალკენის ხსნარის მეთილენქლორიდში ან ეთილის აცეტატში -80 ... -100 ° C-ზე დენის გატარებით. ამ რეაქციის მექანიზმი დაადგინა კრიგემ:

ოზონიდები არის არასტაბილური ნაერთები, რომლებიც იშლება აფეთქებით. ოზონიდების დაშლის ორი გზა არსებობს - ჟანგვითი და რედუქციული.

ჰიდროლიზის დროს ოზონიდები იყოფა კარბონილის ნაერთებად და წყალბადის ზეჟანგად. წყალბადის ზეჟანგი აჟანგებს ალდეჰიდებს კარბოქსილის მჟავებამდე - ეს არის ჟანგვითი დაშლა:

ბევრად უფრო მნიშვნელოვანია ოზონიდების რედუქციური გაყოფა. ოზონოლიზის პროდუქტებია ალდეჰიდები ან კეტონები, რაც დამოკიდებულია საწყისი ალკენის სტრუქტურაზე:

ზემოაღნიშნული მეთოდების გარდა, არსებობს კიდევ ერთი მეთოდი შემოთავაზებული 1955 წელს Lemieux-ის მიერ:

Lemieux-ის მეთოდში არ არსებობს მანგანუმის დიოქსიდის გამოყოფის შრომატევადი პროცედურები, ვინაიდან დიოქსიდი და მანგანატი კვლავ იჟანგება პერიოდატით პერმანგანატის იონამდე. ეს საშუალებას იძლევა გამოიყენოს მხოლოდ კალიუმის პერმანგანატის კატალიზური რაოდენობა.

პეტერბურგის სახელმწიფო ტექნოლოგიური ინსტიტუტი

(ტექნიკური უნივერსიტეტი)

ორგანული ქიმიის დეპარტამენტი ფაკულტეტი 4

ჯგუფი 476

კურსის მუშაობა

ალკენის დაჟანგვა

სტუდენტი………………………………………… რიტინა A.I.

ლექტორი………………………………... Piterskaya Yu.L.

სანქტ-პეტერბურგი

შესავალი

1. ეპოქსიდაცია (ნ.ა. პრილეჟაევის რეაქცია, 1909 წ.)

2. ჰიდროქსილაცია

2.1ანტი-ჰიდროქსილაცია

2.2სინ-ჰიდროქსილაცია

3. ალკენების ოქსიდაციური გაყოფა

4.ოზონოლიზი

5. ალკენების დაჟანგვა პალადიუმის მარილების არსებობისას

დასკვნა

გამოყენებული წყაროების სია

შესავალი

ოქსიდაცია ორგანული ნაერთების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი და ფართოდ გავრცელებული ტრანსფორმაციაა.

ორგანულ ქიმიაში, დაჟანგვა გაგებულია, როგორც პროცესები, რომლებიც იწვევს წყალბადის ნაერთის ამოწურვას ან ჟანგბადით მის გამდიდრებას. ამ შემთხვევაში ელექტრონები ამოღებულია მოლეკულიდან. შესაბამისად, შემცირება გაგებულია, როგორც ორგანული ჟანგბადის მოლეკულისგან გამოყოფა ან მასში წყალბადის დამატება.

რედოქს რეაქციებში, ჟანგვის აგენტები არის ნაერთები მაღალი ელექტრონის აფინურობით (ელექტროფილები), ხოლო აღმდგენი აგენტები არის ნაერთები, რომლებსაც აქვთ ელექტრონების დონაციის ტენდენცია (ნუკლეოფილები). ნაერთის დაჟანგვის სიმარტივე იზრდება მისი ნუკლეოფილურობის ზრდასთან ერთად.

ორგანული ნაერთების დაჟანგვის დროს, როგორც წესი, ელექტრონების სრული გადაცემა და, შესაბამისად, ნახშირბადის ატომების ვალენტობის ცვლილება არ ხდება. მაშასადამე, ჟანგვის ხარისხის კონცეფცია - ატომის პირობითი მუხტი მოლეკულაში, გამოითვლება იმ ვარაუდის საფუძველზე, რომ მოლეკულა შედგება მხოლოდ იონებისაგან - მხოლოდ პირობითი, ფორმალურია.

რედოქსული რეაქციების განტოლებების შედგენისას საჭიროა განვსაზღვროთ აღმდგენი აგენტი, ჟანგვის აგენტი და მოცემული და მიღებული ელექტრონების რაოდენობა. როგორც წესი, კოეფიციენტების შერჩევა ხდება ელექტრონ-იონური ბალანსის მეთოდით (ნახევრად რეაქციის მეთოდი).

ეს მეთოდი ითვალისწინებს ელექტრონების გადასვლას ერთი ატომიდან ან იონიდან მეორეზე, იმ გარემოს ბუნების გათვალისწინებით (მჟავე, ტუტე ან ნეიტრალური), რომელშიც ხდება რეაქცია. ჟანგბადისა და წყალბადის ატომების რაოდენობის გასათანაბრებლად შეყვანილია ან წყლის მოლეკულები და პროტონები (თუ გარემო მჟავეა), ან წყლის მოლეკულები და ჰიდროქსიდის იონები (თუ გარემო ტუტეა).

ამრიგად, შემცირებისა და დაჟანგვის ნახევრად რეაქციების დაწერისას, უნდა მოხდეს ხსნარში რეალურად არსებული იონების შემადგენლობიდან. ნივთიერებები, რომლებიც ცუდად დისოცირებულნი, ცუდად ხსნადნი ან გაზის სახით ვითარდებიან, უნდა დაიწეროს მოლეკულური ფორმით.

მაგალითად, განვიხილოთ ეთილენის დაჟანგვის პროცესი კალიუმის პერმანგანატის განზავებული წყალხსნარით (ვაგნერის რეაქცია). ამ რეაქციის დროს ეთილენი იჟანგება ეთილენგლიკოლად, ხოლო კალიუმის პერმანგანატი მცირდება მანგანუმის დიოქსიდამდე. ორმაგი ბმის ადგილზე ემატება ორი ჰიდროქსილი:

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

შემცირების ნახევარრეაქცია: MnO 4 ¯ + 2H 2 O + 3 ე→ MnO 2 + 4OH ¯ 2

ჟანგვის ნახევარრეაქცია: C 2 H 4 + 2OH − − 2 ე → C 2 H 6 O 2 3

და ბოლოს, იონური ფორმით გვაქვს:

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

მსგავსი ტერმინების აუცილებელი შემცირების განხორციელების შემდეგ, ჩვენ ვწერთ განტოლებას მოლეკულური ფორმით:

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

ზოგიერთი ოქსიდიზატორის დახასიათება

ჟანგბადი

ჰაერის ჟანგბადი ფართოდ გამოიყენება ტექნოლოგიურ პროცესებში, რადგან ის ყველაზე იაფი ჟანგვის აგენტია. მაგრამ ჰაერის ჟანგბადით დაჟანგვა სავსეა პროცესის კონტროლთან დაკავშირებული სირთულეებით, რომელიც მიმდინარეობს სხვადასხვა მიმართულებით. დაჟანგვა ჩვეულებრივ ხორციელდება მაღალ ტემპერატურაზე კატალიზატორების თანდასწრებით.

ოზონი

ოზონი O 3 გამოიყენება ალდეჰიდებისა და კეტონების მისაღებად, თუ მათი სხვა გზებით მიღება რთულია. ყველაზე ხშირად, ოზონი გამოიყენება უჯერი ნაერთების სტრუქტურის დასადგენად. ოზონი წარმოიქმნება ჟანგბადზე წყნარი ელექტრული გამონადენის მოქმედებით. ოზონაციის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობა ქლორირებასთან შედარებით არის ტოქსინების არარსებობა მკურნალობის შემდეგ.

კალიუმის პერმანგანატი

კალიუმის პერმანგანატი არის ყველაზე ხშირად გამოყენებული ჟანგვის აგენტი. რეაგენტი ხსნადია წყალში (6.0% 20ºC ტემპერატურაზე), ასევე მეთანოლში, აცეტონში და ძმარმჟავაში. დაჟანგვისთვის KMnO 4-ის წყალხსნარი (ზოგჯერ აცეტონი) გამოიყენება ნეიტრალურ, მჟავე ან ტუტე გარემოში. პროცესის ნეიტრალურ გარემოში განხორციელებისას რეაქციის მასას ემატება მაგნიუმის, ალუმინის მარილები ან გადის ნახშირორჟანგი რეაქციის დროს გამოთავისუფლებული კალიუმის ჰიდროქსიდის გასანეიტრალებლად. KMnO 4-ის დაჟანგვის რეაქცია მჟავე გარემოში ყველაზე ხშირად ხორციელდება გოგირდმჟავას თანდასწრებით. დაჟანგვის დროს ტუტე გარემოს ქმნის რეაქციის დროს წარმოქმნილი KOH, ან მას თავდაპირველად ემატება რეაქციის მასა. ოდნავ ტუტე და ნეიტრალურ გარემოში KMnO 4 იჟანგება განტოლების მიხედვით:

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

მჟავე გარემოში:

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

კალიუმის პერმანგანატი გამოიყენება ალკენებიდან 1,2-დიოლის მისაღებად, პირველადი სპირტების, ალდეჰიდების და ალკილარენების კარბოქსილის მჟავებამდე დაჟანგვისთვის, აგრეთვე ნახშირბადის ჩონჩხის ჟანგვითი გაყოფისთვის მრავალ კავშირში.

პრაქტიკაში ჩვეულებრივ გამოიყენება KMnO 4-ის საკმაოდ დიდი ჭარბი (100%-ზე მეტი). ეს გამოწვეულია იმით, რომ ნორმალურ პირობებში KMnO 4 ნაწილობრივ იშლება მანგანუმის დიოქსიდში O 2-ის გამოყოფით. ფეთქებად იშლება კონცენტრირებული H 2 SO 4-ით შემცირების აგენტების თანდასწრებით გაცხელებისას; კალიუმის პერმანგანატის ნარევები ორგანულ ნივთიერებებთან ასევე ფეთქებადია.

პერაციდებს

პერაცეტური და პერცენტული მჟავები მიიღება 25-90% წყალბადის ზეჟანგით შესაბამის კარბოქსილის მჟავასთან რეაქციაში შემდეგი რეაქციის მიხედვით:

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

ძმარმჟავას შემთხვევაში, ეს წონასწორობა მყარდება შედარებით ნელა და გოგირდის მჟავას ჩვეულებრივ ემატება კატალიზატორის სახით პერაციდის წარმოქმნის დასაჩქარებლად. ჭიანჭველა მჟავა საკმარისად ძლიერია თავისთავად, რათა უზრუნველყოს სწრაფი წონასწორობა.

პერტრიფტორძმარმჟავა, რომელიც მიიღება ტრიფტორძმარმჟავასთან ნარევში ტრიფტორძმარმჟავას 90% წყალბადის ზეჟანგით რეაქციის შედეგად, არის კიდევ უფრო ძლიერი ჟანგვის აგენტი. ანალოგიურად, პერძმარმჟავას მიღება შესაძლებელია ძმარმჟავას ანჰიდრიდისა და წყალბადის ზეჟანგისგან.

Მყარი მ-ქლოროპერბენზოის მჟავა, რადგან ის შედარებით უსაფრთხოა, საკმაოდ სტაბილურია და შეიძლება დიდხანს ინახებოდეს.

დაჟანგვა ხდება გამოთავისუფლებული ჟანგბადის ატომის გამო:

RCOOOH = RCOOH + [O]

პერაციდებს იყენებენ ალკენებიდან ეპოქსიდების მისაღებად, ასევე ლაქტონების ალიციკლური კეტონებიდან.

Წყალბადის ზეჟანგი

წყალბადის ზეჟანგი არის უფერო სითხე, რომელიც ერწყმის წყალს, ეთანოლს და დიეთილის ეთერს. H 2 O 2 30%-იან ხსნარს პერჰიდროლი ეწოდება. მაღალ კონცენტრირებულ პრეპარატს შეუძლია ფეთქებად რეაგირება მოახდინოს ორგანულ ნივთიერებებთან. შენახვისას ის იშლება ჟანგბადად და წყალში. წყალბადის ზეჟანგის მდგრადობა იზრდება განზავებისას. დაჟანგვისთვის გამოიყენება სხვადასხვა კონცენტრაციის წყალხსნარები (3-დან 90%-მდე) ნეიტრალურ, მჟავე ან ტუტე გარემოში.

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

ამ რეაგენტის მოქმედებით α, β-უჯერი კარბონილის ნაერთებზე ტუტე გარემოში, მიიღება შესაბამისი ეპოქსიალდეჰიდები და კეტონები, სინთეზირდება პერაციდები მჟავე გარემოში კარბოქსილის მჟავების დაჟანგვით. ძმარმჟავაში H 2 O 2 30%-იანი ხსნარი აჟანგებს ალკენებს 1,2-დიოლამდე. წყალბადის ზეჟანგი გამოიყენება: ორგანული და არაორგანული პეროქსიდების, Na პერბორატისა და პერკარბონატის მისაღებად; როგორც ჟანგვის აგენტი სარაკეტო საწვავში; ეპოქსიდების, ჰიდროქინონის, პიროკატექოლის, ეთილენგლიკოლის, გლიცერინის, თიურამის ჯგუფის ვულკანიზაციის ამაჩქარებლების მიღებისას; ზეთების, ცხიმების, ბეწვის, ტყავის, ტექსტილის მასალების, ქაღალდის გასათეთრებლად; გერმანიუმის და სილიციუმის ნახევარგამტარული მასალების გასაწმენდად; როგორც სადეზინფექციო საშუალება საყოფაცხოვრებო და სამრეწველო ჩამდინარე წყლების გასანეიტრალებლად; მედიცინაში; როგორც O 2-ის წყარო წყალქვეშა ნავებში; H 2 O 2 არის ფენტონის რეაგენტის ნაწილი (Fe 2 + + H 2 O 2), რომელიც გამოიყენება როგორც OH თავისუფალი რადიკალების წყარო ორგანულ სინთეზში.

რუთენიუმის და ოსმიუმის ტეტროქსიდები

ოსმიუმის ტეტროქსიდი OsO 4 არის თეთრი ან ღია ყვითელი ფხვნილი მფ. 40.6ºС; ტ.კიპ. 131.2ºС. სუბლიმირებულია უკვე ოთახის ტემპერატურაზე, წყალში ხსნადი (7,47 გ 100 მლ 25ºС-ზე), СCl 4 (250 გ 100 გ გამხსნელში 20ºС). ორგანული ნაერთების არსებობისას ის შავდება OsO 2-მდე შემცირების გამო.

RuO 4 არის ოქროს ყვითელი პრიზმა ასე pl. 25,4ºС, შესამჩნევად სუბლიმირებულია ოთახის ტემპერატურაზე. ნაკლებად ხსნადი წყალში (2,03 გ 100 მლ 20ºС-ზე), ძალიან ხსნადი CCl4-ში. უფრო ძლიერი ჟანგვის აგენტი ვიდრე OsO4. 100ºС ზევით ფეთქდება. ოსმიუმის ტეტროქსიდის მსგავსად, მას აქვს მაღალი ტოქსიკურობა და მაღალი ღირებულება.

ეს ჟანგვის აგენტები გამოიყენება ალკენების α-გლიკოლებად დაჟანგვისთვის რბილ პირობებში.