Ky material mund të jetë i vështirë për t'u zotëruar vetë për shkak të sasisë së madhe të informacionit, shumë nuancave dhe të gjitha llojeve POR dhe IF. Lexo me kujdes!

Për çfarë saktësisht do të flasim?

Përveç oksidimit të plotë (djegisë), disa klasa të përbërjeve organike karakterizohen nga reaksione jo të plota oksidimi, në të cilat ato shndërrohen në klasa të tjera.

Ekzistojnë agjentë oksidues specifikë për secilën klasë: CuO (për alkoolet), Cu(OH) 2 dhe OH (për aldehidet) dhe të tjerë.

Por ka dy agjentë oksidues klasikë që, si të thuash, janë universalë për shumë klasa.

Ky është permanganat kaliumi - KMnO 4. Dhe bikromat i kaliumit (dikromati) – K 2 Cr 2 O 7 . Këto substanca janë agjentë të fortë oksidues për shkak të manganit në gjendje oksidimi +7, dhe kromit në gjendje oksidimi +6, përkatësisht.

Reaksionet me këta agjentë oksidues ndodhin mjaft shpesh, por askund nuk ka një udhëzues gjithëpërfshirës se cili parim duhet të zgjidhni produktet e reaksioneve të tilla.

Në praktikë ka shumë faktorë që ndikojnë në rrjedhën e reaksionit (temperatura, mjedisi, përqendrimi i reagentëve etj.). Shpesh rezultati është një përzierje e produkteve. Prandaj, është pothuajse e pamundur të parashikohet produkti që do të formohet.

Por kjo nuk është e përshtatshme për Provimin e Unifikuar të Shtetit: nuk mund të shkruani atje "ndoshta kjo, ose kjo, ose ajo, ose një përzierje produktesh". Duhet të ketë specifika.

Shkrimtarët e detyrave vendosin një logjikë të caktuar, një parim të caktuar sipas të cilit duhet të shkruhet një produkt i caktuar. Fatkeqësisht, ata nuk e ndanë atë me askënd.

Kjo çështje më tepër shmanget në shumicën e manualeve: si shembull jepen dy ose tre reagime.

Në këtë artikull unë paraqes atë që mund të quhet rezultatet e një kërkim-analizë të detyrave të Provimit të Unifikuar të Shtetit. Logjika dhe parimet e kompozimit të reaksioneve të oksidimit me permanganat dhe dikromat janë zgjidhur mjaft saktë (në përputhje me standardet e provimit të unifikuar të shtetit). Gjërat e para në fillim.

Përcaktimi i gjendjes së oksidimit.

Së pari, kur kemi të bëjmë me reaksionet redoks, ka gjithmonë një agjent oksidues dhe një agjent reduktues.

Agjenti oksidues është mangani në permanganat ose kromi në dikromat, agjenti reduktues është atomet në lëndën organike (domethënë atomet e karbonit).

Nuk mjafton të përcaktohen produktet; reagimi duhet të barazohet. Për barazimin, përdoret tradicionalisht metoda e bilancit elektronik. Për të zbatuar këtë metodë, është e nevojshme të përcaktohen gjendjet e oksidimit të agjentëve reduktues dhe agjentëve oksidues para dhe pas reaksionit.

Ne i dimë gjendjet e oksidimit të substancave inorganike nga klasa e 9-të:

Por ata ndoshta nuk e morën klasën organike në klasën e 9-të. Prandaj, përpara se të mësoni se si të shkruani OVR në kiminë organike, duhet të mësoni se si të përcaktoni gjendjen e oksidimit të karbonit në substancat organike. Kjo bëhet pak më ndryshe, ndryshe nga kimia inorganike.

Karboni ka një gjendje maksimale oksidimi +4 dhe një minimum prej -4. Dhe mund të shfaqë çdo shkallë oksidimi të këtij hendeku: -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4.

Së pari ju duhet të mbani mend se çfarë është një gjendje oksidimi.

Gjendja e oksidimit është ngarkesa konvencionale që shfaqet në një atom, duke supozuar se çiftet e elektroneve janë zhvendosur tërësisht drejt atomit më elektronegativ.

Prandaj, shkalla e oksidimit përcaktohet nga numri i çifteve të elektroneve të zhvendosura: nëse zhvendoset drejt një atomi të caktuar, atëherë fiton një ngarkesë të tepërt minus (-), nëse nga atomi, atëherë fiton një tepricë plus (+) ngarkuar. Në parim, kjo është e gjithë teoria që duhet të dini për të përcaktuar gjendjen e oksidimit të një atomi karboni.

Për të përcaktuar gjendjen e oksidimit të një atomi të veçantë karboni në një përbërje, duhet të marrim parasysh CDO nga lidhjet e tij dhe të shohim se në cilin drejtim do të zhvendoset çifti elektronik dhe çfarë ngarkese të tepërt (+ ose -) do të lindë nga kjo në atomin e karbonit.

Le të shohim shembuj specifikë:

Në karbon tre lidhje me hidrogjenin. Karboni dhe hidrogjeni - cili është më elektronegativ? Karboni, që do të thotë se përgjatë këtyre tre lidhjeve çifti elektronik do të zhvendoset drejt karbonit. Karboni merr një ngarkesë negative nga çdo hidrogjen: rezulton -3

Lidhja e katërt është me klorin. Karboni dhe klori - cili është më elektronegativ? Klori, që do të thotë se përgjatë kësaj lidhjeje çifti elektronik do të zhvendoset drejt klorit. Karboni fiton një ngarkesë pozitive +1.

Pastaj, ju vetëm duhet të shtoni: -3 + 1 = -2. Gjendja e oksidimit të këtij atomi karboni është -2.

Le të përcaktojmë gjendjen e oksidimit të secilit atom karboni:

Karboni ka tre lidhje me hidrogjenin. Karboni dhe hidrogjeni - cili është më elektronegativ? Karboni, që do të thotë se përgjatë këtyre tre lidhjeve çifti elektronik do të zhvendoset drejt karbonit. Karboni merr një ngarkesë negative nga çdo hidrogjen: rezulton -3

Dhe një lidhje më shumë me një karbon tjetër. Karboni dhe një karbon tjetër - elektronegativiteti i tyre është i barabartë, kështu që nuk ka zhvendosje të çiftit elektronik (lidhja nuk është polare).

Ky atom ka dy lidhje me një atom oksigjeni dhe një lidhje tjetër me një atom tjetër oksigjeni (si pjesë e grupit OH). Më shumë atome elektronegative të oksigjenit në tre lidhje tërheqin një çift elektronik nga karboni, dhe karboni fiton një ngarkesë prej +3.

Me lidhjen e katërt, karboni lidhet me një karbon tjetër, siç kemi thënë tashmë, përgjatë kësaj lidhjeje çifti elektronik nuk zhvendoset.

Karboni është i lidhur me atomet e hidrogjenit me dy lidhje. Karboni, duke qenë më elektronegativ, heq një palë elektrone për secilën lidhje me hidrogjenin dhe fiton një ngarkesë prej -2.

Një lidhje e dyfishtë e karbonit është e lidhur me një atom oksigjeni. Oksigjeni më elektronegativ tërheq një palë elektrone drejt vetes përgjatë secilës lidhje. Së bashku rezulton se karboni ka dy çifte elektronesh. Karboni fiton një ngarkesë prej +2.

Së bashku marrim +2 -2 = 0.

Le të përcaktojmë gjendjen e oksidimit të këtij atomi karboni:

Një lidhje e trefishtë me një azot më elektronegativ i jep karbonit një ngarkesë prej +3; lidhja me karbonin nuk e zhvendos çiftin elektronik.

Oksidimi me permanganat.

Çfarë do të ndodhë me permanganatin?

Reaksioni redoks me permanganat mund të ndodhë në mjedise të ndryshme (neutrale, alkaline, acidike). Dhe varet nga mjedisi saktësisht se si do të vazhdojë reagimi dhe cilat produkte do të formohen.

Prandaj, mund të shkojë në tre drejtime:

Permanganati, duke qenë një agjent oksidues, zvogëlohet. Këtu janë produktet e restaurimit të tij:

1. Mjedis acid.

Mjeti acidifikohet me acid sulfurik (H 2 SO 4). Mangani reduktohet në gjendje oksidimi +2. Dhe produktet e rikuperimit do të jenë:

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

1. Mjedisi alkalik.

Për të krijuar një mjedis alkalik, shtohet një alkali mjaft i koncentruar (KOH). Mangani reduktohet në gjendje oksidimi +6. Produktet e Rimëkëmbjes

KMnO 4 + KOH → K 2 MnO 4 + H 2 O

1. Mjedisi neutral(dhe pak alkaline).

Në një mjedis neutral, përveç permanganatit, reagon edhe uji (të cilin e shkruajmë në anën e majtë të ekuacionit), mangani do të reduktohet në +4 (MnO 2), produktet e reduktimit do të jenë:

KMnO 4 + H 2 O → MnO 2 + KOH

Dhe në një mjedis pak alkalik (në prani të një zgjidhjeje me përqendrim të ulët KOH):

KMnO 4 + KOH → MnO 2 + H 2 O

Çfarë do të ndodhë me lëndën organike?

Gjëja e parë që duhet të kuptoni është se gjithçka fillon me alkoolin! Kjo është faza fillestare e oksidimit. Karboni me të cilin është ngjitur grupi hidroksil i nënshtrohet oksidimit.

Gjatë oksidimit, një atom karboni "përvetëson" një lidhje me oksigjenin. Prandaj, kur shkruani një skemë reaksioni oksidimi, shkruani [O] sipër shigjetës:

Alkooli primar oksidohet fillimisht në një aldehid, pastaj në një acid karboksilik:

Oksidimi alkool dytësor shkëputet në fazën e dytë. Meqenëse karboni është në mes, formohet një keton, jo një aldehid (atomi i karbonit në grupin e ketonit nuk mund të formojë më fizikisht një lidhje me grupin hidroksil):

Ketonet, alkoolet terciare Dhe acidet karboksilike nuk oksidohet më:

Procesi i oksidimit është hap pas hapi - për sa kohë që ka vend për oksidim dhe ekzistojnë të gjitha kushtet për këtë, reagimi vazhdon. Gjithçka përfundon me një produkt që nuk oksidohet në kushtet e dhëna: një alkool terciar, një keton ose një acid.

Vlen të përmendet fazat e oksidimit të metanolit. Së pari, oksidohet në aldehidin përkatës, pastaj në acidin përkatës:

E veçanta e këtij produkti (acidi formik) është se karboni në grupin karboksil është i lidhur me hidrogjenin, dhe nëse shikoni nga afër, do të vini re se ky nuk është asgjë më shumë se një grup aldehidi:

Dhe grupi aldehid, siç zbuluam më herët, oksidohet më tej në një grup karboksil:

A e keni njohur substancën që rezulton? Formula e saj bruto është H 2 CO 3. Ky është acidi karbonik, i cili zbërthehet në dioksid karboni dhe ujë:

H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2

Prandaj, metanoli, acidi formik dhe acidi formik (për shkak të grupit aldehid) oksidohen në dioksid karboni.

Oksidim i lehtë.

Oksidimi i lehtë është oksidimi pa ngrohje të fortë në një mjedis neutral ose pak alkalik (shkruani 0 sipër reaksionit ° ose 20 °) .

Është e rëndësishme të mbani mend se alkoolet nuk oksidohen në kushte të buta. Prandaj, nëse ato formohen, atëherë oksidimi ndalon mbi to. Cilat substanca do t'i nënshtrohen një reaksioni të lehtë oksidimi?

1. Që përmban një lidhje të dyfishtë C=C (reaksioni i Wagnerit).

Në këtë rast, lidhja π prishet dhe grupi hidroksil "ulet" në lidhjet e lëshuara. Rezultati është një alkool dihidrik:

Le të shkruajmë reaksionin e oksidimit të lehtë të etilenit (etenit). Le të shkruajmë substancat fillestare dhe të parashikojmë produktet. Në të njëjtën kohë, ne nuk shkruajmë ende H 2 O dhe KOH: ato mund të shfaqen ose në anën e djathtë të ekuacionit ose në të majtë. Dhe ne përcaktojmë menjëherë shkallët e oksidimit të substancave të përfshira në reaksionin redoks:

Le të bëjmë një bilanc elektronik (domethënë se ka dy agjentë reduktues - dy atome karboni, ato oksidohen veçmas):

Le të vendosim koeficientët:

Në fund ju duhet të shtoni produktet që mungojnë (H 2 O dhe KOH). Nuk ka mjaft kalium në të djathtë, që do të thotë se do të ketë alkali në të djathtë. Para saj vendosim një koeficient. Nuk ka hidrogjen të mjaftueshëm në të majtë, kështu që ka ujë në të majtë. Ne vendosim një koeficient përpara tij:

Le të bëjmë të njëjtën gjë me propilenin (propenin):

Cikloalkeni shpesh futet brenda. Mos lejoni që t'ju shqetësojë. Është një hidrokarbur i rregullt me ​​një lidhje të dyfishtë:

Kudo që të jetë kjo lidhje e dyfishtë, oksidimi do të vazhdojë në të njëjtën mënyrë:

1. Përmban një grup aldehidi.

Grupi aldehid është më reaktiv (reagon më lehtë) se grupi i alkoolit. Prandaj, aldehidi do të oksidohet. Para acidit:

Le të shohim shembullin e acetaldehidit (etanal). Le të shkruajmë reaktantët dhe produktet dhe të rregullojmë gjendjet e oksidimit. Le të hartojmë një bilanc dhe të vendosim koeficientët përpara agjentit reduktues dhe agjentit oksidues:

Në një mjedis neutral dhe pak alkalik, rrjedha e reagimit do të jetë paksa e ndryshme.

Në një mjedis neutral, siç kujtojmë, ne shkruajmë ujin në anën e majtë të ekuacionit dhe alkalin në anën e djathtë të ekuacionit (i formuar gjatë reagimit):

Në këtë rast, një acid dhe një alkali shfaqen krah për krah në një përzierje. Neutralizimi ndodh.

Ata nuk mund të ekzistojnë krah për krah dhe të reagojnë, kripa formohet:

Për më tepër, nëse shohim koeficientët në ekuacion, do të kuptojmë se ka 3 mol acid dhe 2 mol alkali. 2 mol alkali mund të neutralizojnë vetëm 2 mol acid (formohen 2 mol kripë). Dhe mbetet një mol acid. Pra, ekuacioni përfundimtar do të jetë:

Në një mjedis pak alkalik, alkali është i tepërt - shtohet para reagimit, kështu që i gjithë acidi neutralizohet:

Një situatë e ngjashme lind gjatë oksidimit të metanalit. Siç kujtojmë, oksidohet në dioksid karboni:

Duhet të kihet parasysh se monoksidi i karbonit (IV) CO 2 është acid. Dhe do të reagojë me alkali. Dhe meqenëse acidi karbonik është dybazik, mund të formohet një kripë acide dhe një kripë mesatare. Varet nga raporti midis alkalit dhe dioksidit të karbonit:

Nëse alkali ka një raport 2:1 me dioksidin e karbonit, atëherë kripa mesatare do të jetë:

Ose mund të ketë dukshëm më shumë alkali (më shumë se dy herë). Nëse është më shumë se dyfishuar, atëherë pjesa e mbetur e alkalit do të mbetet:

3KOH + CO 2 → K 2 CO 3 + H 2 O + KOH

Kjo do të ndodhë në një mjedis alkalik (ku ka një tepricë të alkalit, pasi i shtohet përzierjes së reaksionit para reagimit) ose në një mjedis neutral, kur formohet shumë alkali.

Por nëse alkali lidhet me dioksidin e karbonit si 1:1, atëherë do të ketë një kripë acide:

KOH + CO 2 → KHCO 3

Nëse ka më shumë dioksid karboni sesa nevojitet, atëherë ai mbetet i tepërt:

KOH + 2CO 2 → KHCO 3 + CO 2

Kjo do të ndodhë në një mjedis neutral nëse formohet pak alkali.

Le të shkruajmë substancat fillestare, produktet, të hartojmë një bilanc, të vendosim gjendjet e oksidimit përpara agjentit oksidues, agjentit reduktues dhe produkteve që formohen prej tyre:

Në një mjedis neutral, një alkali (4KOH) do të formohet në të djathtë:

Tani duhet të kuptojmë se çfarë do të formohet gjatë bashkëveprimit të tre moleve CO 2 dhe katër moleve të alkalit.

3CO 2 + 4KOH → 3KHCO 3 + KOH

KHCO 3 + KOH → K 2 CO 3 + H 2 O

Pra, rezulton kështu:

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

Prandaj, në anën e djathtë të ekuacionit shkruajmë dy mol bikarbonat dhe një mol karbonat:

Por në një mjedis të dobët alkalik nuk ka probleme të tilla: për shkak të faktit se ka një tepricë të alkalit, do të formohet një kripë mesatare:

E njëjta gjë do të ndodhë gjatë oksidimit të aldehidit të acidit oksalik:

Ashtu si në shembullin e mëparshëm, formohet një acid dibazik dhe sipas ekuacionit duhet të fitohen 4 mol alkali (pasi 4 mol permanganat).

Në një mjedis neutral, përsëri, i gjithë alkali nuk është i mjaftueshëm për të neutralizuar plotësisht të gjithë acidin.

Tre mol alkali shkojnë në formimin e një kripe acide, mbetet një mol alkali:

3HOOC–COOH + 4KOH → 3KOOC–COOH + KOH

Dhe ky një mol alkali hyn në ndërveprim me një mol kripë acidi:

KOOC–COOH + KOH → KOOC–COOK + H 2 O

Rezulton kështu:

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

Ekuacioni përfundimtar:

Në një mjedis pak alkalik, kripa mesatare formohet për shkak të alkalit të tepërt:

1. Përmban një lidhje të trefishtëC≡ C.

Mos harroni se çfarë ndodhi gjatë oksidimit të butë të përbërjeve me një lidhje të dyfishtë? Nëse nuk ju kujtohet, lëvizni prapa dhe mbani mend.

Lidhja π prishet dhe grupi hidroksil lidhet me atomet e karbonit. Këtu është i njëjti parim. Vetëm mos harroni se një lidhje e trefishtë ka dy lidhje π. Së pari kjo ndodh përgjatë lidhjes së parë π:

Pastaj nëpërmjet një lidhjeje tjetër π:

Një strukturë në të cilën një atom karboni ka dy grupe hidroksil është jashtëzakonisht e paqëndrueshme. Kur diçka është e paqëndrueshme në kimi, ajo tenton të bëjë që diçka "të bjerë". Uji bie, si kjo:

Kjo rezulton në një grup karbonil.

Le të shohim shembuj:

Etina (acetileni). Le të shqyrtojmë fazat e oksidimit të kësaj substance:

Eliminimi i ujit:

Ashtu si në shembullin e mëparshëm, ekziston një acid dhe alkali në një përzierje reaksioni. Ndodh neutralizimi dhe krijohet kripa. Siç mund ta shihni nga koeficienti i permanganatit alkali do të ketë 8 mole, domethënë është mjaft e mjaftueshme për të neutralizuar acidin. Ekuacioni përfundimtar:

Merrni parasysh oksidimin e butinës-2:

Eliminimi i ujit:

Asnjë acid nuk formohet këtu, kështu që nuk ka nevojë të shqetësoheni me neutralizimin.

Ekuacioni i reagimit:

Këto dallime (midis oksidimit të karbonit në skaj dhe në mes të zinxhirit) tregohen qartë nga shembulli i pentinës:

Eliminimi i ujit:

Rezultati është një substancë me një strukturë interesante:

Grupi aldehid vazhdon të oksidohet:

Le të shkruajmë substancat fillestare, produktet, të përcaktojmë gjendjet e oksidimit, të hartojmë një bilanc, të vendosim koeficientët përpara agjentit oksidues dhe agjentit reduktues:

Duhet të formohen 2 mol alkali (pasi koeficienti përballë permanganatit është 2), prandaj, i gjithë acidi neutralizohet:

Oksidim i rëndë.

Oksidimi i fortë është oksidimi në i thartë, shumë alkaline mjedisi. Dhe gjithashtu, në neutral (ose pak alkalik), por kur nxehet.

Në një mjedis acid, ato gjithashtu nxehen ndonjëherë. Por që oksidimi i rëndë të ndodhë në një mjedis jo acid, ngrohja është një parakusht.

Cilat substanca do t'i nënshtrohen oksidimit të rëndë? (Së pari, ne do të analizojmë vetëm në një mjedis acid - dhe më pas do të shtojmë nuancat që lindin gjatë oksidimit në një mjedis fort alkalik dhe neutral ose pak alkalik (kur nxehet).

Me oksidim të rëndë, procesi shkon në maksimum. Për sa kohë që ka diçka për të oksiduar, oksidimi vazhdon.

1. Alkoolet. Aldehidet.

Le të shqyrtojmë oksidimin e etanolit. Ai gradualisht oksidohet në acid:

Le të shkruajmë ekuacionin. Ne shkruajmë substancat fillestare, produktet e reaksionit redoks, hyjmë në gjendjet e oksidimit dhe hartojmë një bilanc. Le të barazojmë reagimin:

Nëse reaksioni kryhet në pikën e vlimit të aldehidit, kur të formohet, ai do të avullojë (fluturojë larg) nga përzierja e reaksionit pa pasur kohë të oksidohet më tej. I njëjti efekt mund të arrihet në kushte shumë të buta (nxehtësia e ulët). Në këtë rast, ne shkruajmë aldehidin si produkt:

Le të shqyrtojmë oksidimin e alkoolit dytësor duke përdorur shembullin e 2-propanolit. Siç është përmendur tashmë, oksidimi përfundon në fazën e dytë (formimi i një përbërjeje karbonil). Meqenëse formohet një keton, i cili nuk oksidohet. Ekuacioni i reagimit:

Le të shqyrtojmë oksidimin e aldehideve duke përdorur etanal. Ai gjithashtu oksidohet në acid:

Ekuacioni i reagimit:

Metanali dhe metanoli, siç u përmend më herët, oksidohen në dioksid karboni:

Metali:

1. Përmban lidhje të shumta.

Në këtë rast, zinxhiri prishet në lidhjen e shumëfishtë. Dhe atomet që e formuan atë i nënshtrohen oksidimit (ata fitojnë një lidhje me oksigjenin). Oksidoni sa më shumë.

Kur lidhja e dyfishtë prishet, përbërësit karbonil formohen nga fragmentet (në diagramin më poshtë: nga një fragment - një aldehid, nga tjetri - një keton)

Le të shohim oksidimin e pentenit-2:

Oksidimi i "skrapeve":

Rezulton se formohen dy acide. Le të shkruajmë materialet dhe produktet fillestare. Le të përcaktojmë gjendjen e oksidimit të atomeve që e ndryshojnë atë, të hartojmë një ekuilibër dhe të barazojmë reagimin:

Kur përpiloni një bilanc elektronik, nënkuptojmë se ekzistojnë dy agjentë reduktues - dy atome karboni, dhe ato oksidohen veçmas:

Acidi nuk do të formohet gjithmonë. Le të shqyrtojmë, për shembull, oksidimin e 2-metilbutenit:

Ekuacioni i reagimit:

Absolutisht i njëjti parim për oksidimin e komponimeve me një lidhje të trefishtë (vetëm oksidimi ndodh menjëherë me formimin e një acidi, pa formimin e ndërmjetëm të një aldehidi):

Ekuacioni i reagimit:

Kur lidhja e shumëfishtë ndodhet saktësisht në mes, rezultati nuk është dy produkte, por një. Meqenëse "skrapet" janë të njëjta dhe ato oksidohen në të njëjtat produkte:

Ekuacioni i reagimit:

1. Acidi i dyfishtë i kurorëzuar.

Ekziston një acid në të cilin grupet karboksil (kurorat) janë të lidhura me njëri-tjetrin:

Ky është acid oksalik. Është e vështirë që dy kurora të kalojnë krah për krah. Sigurisht që është i qëndrueshëm në kushte normale. Por për shkak se ka dy grupe të acidit karboksilik të lidhur me njëri-tjetrin, ai është më pak i qëndrueshëm se acidet e tjera karboksilike.

Dhe për këtë arsye, në kushte veçanërisht të vështira, mund të oksidohet. Ekziston një ndërprerje në lidhjen midis "dy kurorave":

Ekuacioni i reagimit:

1. Homologët e benzenit (dhe derivatet e tyre).

Vetë benzeni nuk oksidohet, për shkak të aromatikitetit që e bën këtë strukturë shumë të qëndrueshme

Por homologët e tij oksidohen. Në këtë rast, qarku gjithashtu prishet, gjëja kryesore është të dini se ku saktësisht. Disa parime zbatohen:

1. Vetë unaza e benzenit nuk shembet dhe mbetet e paprekur deri në fund, prishja e lidhjes ndodh në radikal.
2. Atomi i lidhur drejtpërdrejt me unazën e benzenit oksidohet. Nëse pas tij zinxhiri i karbonit në radikal vazhdon, atëherë prishja do të ndodhë pas tij.

Le të shohim oksidimin e metilbenzenit. Atje, një atom karboni në radikal oksidohet:

Ekuacioni i reagimit:

Le të shohim oksidimin e izobutilbenzenit:

Ekuacioni i reagimit:

Le të shohim oksidimin e sec-butilbenzenit:

Ekuacioni i reagimit:

Kur homologët e benzenit (dhe derivatet e homologëve) oksidohen me disa radikale, formohen dy, tre ose më shumë acide aromatike bazë. Për shembull, oksidimi i 1,2-dimetilbenzenit:

Derivatet e homologëve të benzenit (në të cilat unaza e benzenit ka radikale jo hidrokarbure) oksidohen në të njëjtën mënyrë. Një grup tjetër funksional në unazën e benzenit nuk ndërhyn:

Nëntotali. Algoritmi "si të shkruhet reagimi i oksidimit të fortë me permanganat në një mjedis acid":

1. Shkruani substancat fillestare (organike + KMnO 4 + H 2 SO 4).
2. Shkruani produktet e oksidimit organik (përbërjet që përmbajnë alkool, grupe aldehide, lidhje të shumta, si dhe homologë të benzenit do të oksidohen).
3. Shkruani produktin e reduktimit të permanganatit (MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O).
4. Përcaktoni shkallën e oksidimit në pjesëmarrësit në OVR. Bëni një bilanc. Shkruani koeficientët për agjentin oksidues dhe agjentin reduktues, si dhe për substancat që formohen prej tyre.
5. Pastaj rekomandohet të llogarisni sa anione sulfate janë në anën e djathtë të ekuacionit, dhe në përputhje me rrethanat të vendosni një koeficient përpara acidit sulfurik në të majtë.
6. Në fund vendosim koeficientin përpara ujit.

Oksidim i rëndë në një mjedis shumë alkalik dhe një mjedis neutral ose pak alkalik (kur nxehet).

Këto reagime janë shumë më pak të zakonshme. Mund të themi se reagime të tilla janë ekzotike. Dhe siç i ka hije çdo reagimi ekzotik, këto rezultuan të ishin më të diskutueshmet.

Oksidimi i fortë është gjithashtu i vështirë në Afrikë, kështu që lënda organike oksidohet në të njëjtën mënyrë si në një mjedis acid.

Ne nuk do të analizojmë reagimet për secilën klasë veç e veç, pasi parimi i përgjithshëm tashmë është thënë më herët. Le të shohim vetëm nuancat.

Mjedis shumë alkalik :

Në një mjedis shumë alkalik, permanganati reduktohet në gjendjen e oksidimit +6 (manganat kaliumi):

KMnO 4 + KOH → K 2 MnO 4 .

Në një mjedis fort alkalik, ka gjithmonë një tepricë të alkalit, kështu që do të bëhet neutralizimi i plotë: nëse formohet dioksidi i karbonit, do të ketë karbonat, nëse formohet një acid, do të ketë kripë (nëse acidi është polibazik, atje do të jetë një kripë mesatare).

Për shembull, oksidimi i propenit:

Oksidimi i etilbenzenit:

Mjedis pak alkalik ose neutral kur nxehet :

Edhe këtu gjithmonë duhet të merret parasysh mundësia e neutralizimit.

Nëse oksidimi ndodh në një mjedis neutral dhe formohet një përbërje acidike (acid ose dioksid karboni), atëherë alkali që rezulton do ta neutralizojë këtë përbërje acidike. Por nuk ka gjithmonë alkali të mjaftueshëm për të neutralizuar plotësisht acidin.

Kur oksidohen aldehidet, për shembull, nuk është e mjaftueshme (oksidimi do të vazhdojë në të njëjtën mënyrë si në kushte të buta - temperatura thjesht do të përshpejtojë reagimin). Prandaj, formohen si kripa ashtu edhe acidi (i cili, përafërsisht, mbetet i tepërt).

Ne e diskutuam këtë kur shikuam oksidimin e butë të aldehideve.

Prandaj, nëse formoni acid në një mjedis neutral, duhet të shihni me kujdes nëse është e mjaftueshme për të neutralizuar të gjithë acidin. Vëmendje e veçantë duhet t'i kushtohet neutralizimit të acideve polibazike.

Në një mjedis të dobët alkalik, për shkak të një sasie të mjaftueshme të alkalit, formohen vetëm kripëra mesatare, pasi ka një tepricë të alkalit.

Si rregull, alkali është i mjaftueshëm për oksidim në një mjedis neutral. Dhe ekuacioni i reagimit si në media neutrale ashtu edhe në ato pak alkaline do të jetë i njëjtë.

Për shembull, le të shohim oksidimin e etilbenzenit:

Alkali është mjaft i mjaftueshëm për të neutralizuar plotësisht përbërjet acidike që rezultojnë, madje edhe teprica do të mbetet:

Konsumohen 3 mol alkali - 1 ka mbetur.

Ekuacioni përfundimtar:

Ky reagim në një mjedis neutral dhe pak alkalik do të vazhdojë në të njëjtën mënyrë (në mjedisin e dobët alkalik në të majtë nuk ka alkali, por kjo nuk do të thotë se ai nuk ekziston, ai thjesht nuk reagon).

Reaksionet redoks që përfshijnë dikromatin e kaliumit (bikromat).

Dikromati nuk ka një shumëllojshmëri kaq të gjerë të reaksioneve të oksidimit organik në Provimin e Unifikuar të Shtetit.

Oksidimi me dikromat zakonisht kryhet vetëm në një mjedis acid. Në këtë rast, kromi rikthehet në +3. Produktet e rikuperimit:

Oksidimi do të jetë i rëndë. Reagimi do të jetë shumë i ngjashëm me oksidimin me permanganat. Të njëjtat substanca që oksidohen nga permanganati në një mjedis acid do të oksidohen dhe do të formohen të njëjtat produkte.

Le të shohim disa reagime.

Le të shqyrtojmë oksidimin e alkoolit. Nëse oksidimi kryhet në pikën e vlimit të aldehidit, atëherë ai do të largohet nga përzierja e reaksionit pa iu nënshtruar oksidimit:

Përndryshe, alkooli mund të oksidohet drejtpërdrejt në acid.

Aldehidi i prodhuar në reaksionin e mëparshëm mund të "bllokohet" dhe të detyrohet të oksidohet në një acid:

Oksidimi i cikloheksanolit. Cikloheksanoli është një alkool dytësor, kështu që formohet një keton:

Nëse është e vështirë të përcaktohen gjendjet e oksidimit të atomeve të karbonit duke përdorur këtë formulë, mund të shkruani në draft:

Ekuacioni i reagimit:

Le të shqyrtojmë oksidimin e ciklopentenit.

Lidhja e dyfishtë prishet (cikli hapet), atomet që e formuan atë oksidohen në maksimum (në këtë rast, në grupin karboksil):

Disa veçori të oksidimit në Provimin e Unifikuar të Shtetit, me të cilat nuk pajtohemi plotësisht.

Ne i konsiderojmë ato "rregulla", parime dhe reagime që do të diskutohen në këtë pjesë si jo plotësisht të sakta. Ato bien ndesh jo vetëm me gjendjen reale të punëve (kimia si shkencë), por edhe me logjikën e brendshme të kurrikulës shkollore dhe në veçanti me Provimin e Unifikuar të Shtetit.

Por sidoqoftë, ne jemi të detyruar ta sigurojmë këtë material pikërisht në formën që kërkon Provimi i Unifikuar i Shtetit.

Po flasim konkretisht për oksidimin HARD.

Mos harroni se si homologët e benzenit dhe derivatet e tyre oksidohen në kushte të vështira? Radikalët janë të gjithë të përfunduar dhe grupet karboksil formohen. Mbetjet i nënshtrohen oksidimit "vetëvetiu":

Pra, nëse papritmas një grup hidroksil ose një lidhje e shumëfishtë shfaqet në radikal, duhet të harroni se atje ka një unazë benzeni. Reagimi do të vazhdojë VETËM përmes këtij grupi funksional (ose lidhjes së shumëfishtë).

Grupi funksional dhe lidhja e shumëfishtë janë më të rëndësishme se unaza e benzenit.

Le të shohim oksidimin e secilës substancë:

Substanca e parë:

Ju duhet të injoroni faktin që ekziston një unazë benzeni. Nga pikëpamja e Provimit të Unifikuar të Shtetit, ky është vetëm alkool dytësor. Alkoolet dytësore oksidohen në ketone, por ketonet nuk oksidohen më tej:

Lëreni këtë substancë të oksidohet me dikromat:

Substanca e dytë:

Kjo substancë oksidohet thjesht si një përbërje me një lidhje të dyfishtë (ne nuk i kushtojmë vëmendje unazës së benzenit):

Lëreni të oksidohet në permanganat neutral kur nxehet:

Alkali që rezulton është i mjaftueshëm për të neutralizuar plotësisht dioksidin e karbonit:

2KOH + CO 2 → K 2 CO 3 + H 2 O

Ekuacioni përfundimtar:

Oksidimi i substancës së tretë:

Lëreni oksidimin të vazhdojë me permanganat kaliumi në një mjedis acid:

Oksidimi i substancës së katërt:

Lëreni të oksidohet në një mjedis shumë alkalik. Ekuacioni i reagimit do të jetë:

Dhe së fundi, kështu oksidohet vinilbenzeni:

Dhe oksidohet në acid benzoik, duhet të keni parasysh që sipas logjikës së Provimit të Shtetit të Bashkuar, oksidohet në këtë mënyrë jo sepse është derivat i benzenit. Por sepse përmban një lidhje të dyfishtë.

konkluzioni.

Kjo është gjithçka që duhet të dini për reaksionet redoks që përfshijnë permanganat dhe dikromat në lëndën organike.

Mos u habitni nëse po dëgjoni disa nga pikat e përshkruara në këtë artikull për herë të parë. Siç u përmend tashmë, kjo temë është shumë e gjerë dhe e diskutueshme. Dhe pavarësisht kësaj, për disa arsye ajo merr shumë pak vëmendje.

Siç mund ta keni parë, dy ose tre reagime nuk mund të shpjegojnë të gjitha modelet e këtyre reagimeve. Kjo kërkon një qasje të integruar dhe shpjegime të hollësishme të të gjitha pikave. Fatkeqësisht, në tekstet shkollore dhe në burimet e internetit tema nuk mbulohet plotësisht ose nuk mbulohet fare.

Unë u përpoqa t'i eliminoj këto të meta dhe të meta dhe ta konsideroj këtë temë në tërësi, dhe jo pjesërisht. Shpresoj se kam pasur sukses.

Faleminderit për vëmendjen tuaj, gjithë të mirat për ju! Suksese në zotërimin e shkencave kimike dhe dhënien e provimeve!

Hartimi i ekuacioneve të reaksioneve redoks që përfshijnë substanca organike

NË Për shkak të futjes së Provimit të Unifikuar të Shtetit (USE) si e vetmja formë e certifikimit përfundimtar të maturantëve dhe kalimit të shkollave të mesme në arsimin e specializuar, përgatitja e gjimnazistëve për të kryer më “të shtrenjtat” në pikë. detyrat e pjesës “C” të testit të Provimit të Unifikuar të Shtetit në kimi po bëhen gjithnjë e më të rëndësishme. Përkundër faktit se pesë detyrat e pjesës "C" konsiderohen të ndryshme: vetitë kimike të substancave inorganike, zinxhirët e transformimeve të përbërjeve organike, problemet e llogaritjes, të gjitha ato, në një shkallë ose në një tjetër, lidhen me reaksionet redoks (ORR). . Nëse keni zotëruar njohuritë themelore të teorisë së ODD, atëherë mund të plotësoni saktë detyrat e para dhe të dyta plotësisht, dhe të tretën - pjesërisht. Sipas mendimit tonë, një pjesë e rëndësishme e suksesit të përfundimit të pjesës "C" qëndron pikërisht në këtë. Përvoja tregon se nëse gjatë studimit të kimisë inorganike, studentët përballen mjaft mirë me detyrat për shkrimin e ekuacioneve OVR, atëherë detyra të ngjashme në kiminë organike u shkaktojnë atyre vështirësi të mëdha. Prandaj, gjatë gjithë kursit të kimisë organike në klasa të specializuara, ne përpiqemi të zhvillojmë te nxënësit e shkollave të mesme aftësitë e kompozimit të ekuacioneve OVR.

Kur studiojmë karakteristikat krahasuese të përbërjeve inorganike dhe organike, ne i njohim studentët me përdorimin e gjendjes së oksidimit (s.o.) (në kiminë organike, kryesisht karbonin) dhe metodat për përcaktimin e tij:

1) llogaritja e mesatares s.o. karboni në një molekulë të lëndës organike;

2) përkufizimi i s.o. çdo atom karboni.

Le të sqarojmë se në cilat raste është më mirë të përdoret një metodë ose një tjetër.

Artikulli është publikuar me mbështetjen e kompanisë GEO-Engineering, e cila përfaqëson produktet në treg nën markën ProfKresla. Fusha e aktivitetit të kompanisë është prodhimi, shitja dhe montimi i kolltuqeve dhe karrigeve për salla të ndryshme. Profesionalizmi i lartë i punonjësve tanë dhe objektet tona të prodhimit na lejojnë të zbatojmë shpejt dhe me efikasitet projekte të çdo kompleksiteti. Të gjitha produktet nën markën ProfKresla, qofshin ato karrige teatri, ndenjëse për dhoma pritjeje apo karrige për institucione arsimore, dallohen për një dizajn modern dhe ergonomik, si dhe për rezistencë të lartë ndaj konsumit, qëndrueshmëri dhe rehati. Nga gama e madhe e produkteve të paraqitura në katalogun në faqen e internetit profkresla.ru, gjithmonë mund të zgjidhni modele që i përshtaten më së miri stilit të korporatës të adoptuar në kompaninë tuaj. Nëse ende keni vështirësi të bëni një zgjedhje, specialistët e kompanisë janë gjithmonë të gatshëm të japin këshilla, t'ju ndihmojnë të vendosni për një model, më pas të përgatisni një projekt dhe të kryeni të gjitha matjet e nevojshme dhe instalimin në vend.

P Kur studiojmë temën "Alkanet", tregojmë se proceset e oksidimit, djegies, halogjenimit, nitrimit, dehidrogjenimit dhe dekompozimit i përkasin proceseve redoks. Gjatë shkrimit të ekuacioneve për reaksionet e djegies dhe zbërthimit të substancave organike, është më mirë të përdoret vlera mesatare e d.o. karbonit. Për shembull:

Ne i kushtojmë vëmendje gjysmës së parë të bilancit elektronik: atomi i karbonit ka një d.o të pjesshme. emëruesi është 4, kështu që ne llogarisim transferimin e elektroneve duke përdorur këtë koeficient.

Në raste të tjera, kur studiojmë temën "Alkanet", ne përcaktojmë vlerat e d.o. çdo atom karboni në përbërje, duke tërhequr vëmendjen e studentëve për sekuencën e zëvendësimit të atomeve të hidrogjenit në atomet primare, sekondare, terciare të karbonit:

Kështu, ne i çojmë studentët në përfundimin se fillimisht procesi i zëvendësimit ndodh në atomet terciare të karbonit, pastaj në atomet sekondare të karbonit dhe, së fundi, në atomet parësore të karbonit.

P Kur studiojmë temën "Alkenet", marrim parasysh proceset e oksidimit në varësi të strukturës së alkenit dhe mjedisit të reaksionit.

Kur alkenet oksidohen me një tretësirë ​​të koncentruar të permanganatit të kaliumit KMnO 4 në një mjedis acid (oksidim i fortë), lidhjet - dhe - thyhen për të formuar acide karboksilike, ketone dhe monoksid karboni (IV). Ky reagim përdoret për të përcaktuar pozicionin e lidhjes dyfishe.

Nëse lidhja e dyfishtë është në fund të molekulës (për shembull, në buten-1), atëherë një nga produktet e oksidimit është acidi formik, i cili oksidohet lehtësisht në dioksid karboni dhe ujë:

Theksojmë se nëse në një molekulë alkeni atomi i karbonit në lidhjen e dyfishtë përmban dy zëvendësues karboni (për shembull, në molekulën 2-metilbuten-2), atëherë gjatë oksidimit të tij formohet një keton, që nga transformimi i një të tillë atomi në një atom të grupit karboksil është i pamundur pa thyer lidhjen C-C, relativisht i qëndrueshëm në këto kushte:

Sqarojmë se nëse molekula e alkenit është simetrike dhe lidhja e dyfishtë gjendet në mes të molekulës, atëherë gjatë oksidimit formohet vetëm një acid:

Ju informojmë se një tipar i oksidimit të alkeneve, në të cilin atomet e karbonit në lidhjen e dyfishtë përmbajnë dy radikale karboni, është formimi i dy ketoneve:

Kur shqyrtojmë oksidimin e alkeneve në mjedise neutrale ose pak alkaline, vëmendjen e nxënësve të shkollave të mesme e përqendrojmë në faktin se në kushte të tilla oksidimi shoqërohet me formimin e dioleve (alkooleve dihidrike), dhe atyre atomeve të karbonit u shtohen grupe hidroksil. mes të cilave kishte një lidhje të dyfishtë:

NË Në mënyrë të ngjashme, marrim parasysh oksidimin e acetilenit dhe homologëve të tij, në varësi të mjedisit në të cilin zhvillohet procesi. Pra, sqarojmë se në një mjedis acid procesi i oksidimit shoqërohet me formimin e acideve karboksilike:

Reaksioni përdoret për të përcaktuar strukturën e alkineve bazuar në produktet e tyre të oksidimit:

Në mjedise neutrale dhe pak alkaline, oksidimi i acetilenit shoqërohet me formimin e oksalateve përkatëse (kripërat e acidit oksalik), dhe oksidimi i homologëve shoqërohet me këputjen e lidhjes së trefishtë dhe formimin e kripërave të acidit karboksilik:

NË Të gjitha rregullat praktikohen me nxënësit duke përdorur shembuj specifikë, gjë që çon në asimilimin më të mirë të materialit teorik. Prandaj, kur studiojnë oksidimin e areneve në mjedise të ndryshme, studentët mund të bëjnë në mënyrë të pavarur supozimet se formimi i acideve duhet të pritet në një mjedis acid, dhe kripërat në një mjedis alkalik. Mësuesi do të duhet vetëm të sqarojë se cilat produkte reagimi formohen në varësi të strukturës së arenës përkatëse.

Tregojmë me shembuj se homologët e benzenit me një zinxhir anësor (pavarësisht nga gjatësia e tij) oksidohen nga një agjent i fortë oksidues në acid benzoik në atomin e karbonit. Kur nxehen, homologët e benzenit oksidohen nga permanganati i kaliumit në një mjedis neutral për të formuar kripëra kaliumi të acideve aromatike.

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 GATU + 2MnO 2 + KOH + H 2 O.

Theksojmë se nëse ka disa zinxhirë anësor në një molekulë arene, atëherë në një mjedis acid secila prej tyre oksidohet në atomin a-karbon në një grup karboksil, duke rezultuar në formimin e acideve aromatike polibazike:

P Aftësitë e fituara në hartimin e ekuacioneve ORR për hidrokarburet i lejojnë ato të përdoren gjatë studimit të seksionit "Përbërjet që përmbajnë oksigjen".

Kështu, kur studiojnë temën "Alkoolet", studentët hartojnë në mënyrë të pavarur ekuacionet për oksidimin e alkooleve duke përdorur rregullat e mëposhtme:

1) alkoolet primare oksidohen në aldehide

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) alkoolet dytësore oksidohen në ketone

3) reaksioni i oksidimit nuk është tipik për alkoolet terciare.

Për t'u përgatitur për Provimin e Bashkuar të Shtetit, këshillohet që mësuesi të japë informacion shtesë për këto prona, të cilat padyshim do të jenë të dobishme për studentët.

Kur metanoli oksidohet me një zgjidhje të acidifikuar të permanganatit të kaliumit ose dikromatit të kaliumit, formohet CO 2; alkoolet primare gjatë oksidimit, në varësi të kushteve të reagimit, mund të formojnë jo vetëm aldehide, por edhe acide. Për shembull, oksidimi i etanolit me dikromat kaliumi në të ftohtë përfundon me formimin e acidit acetik, dhe kur nxehet, acetaldehidit:

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.

Le t'i kujtojmë nxënësve përsëri ndikimin e mjedisit në produktet e reaksioneve të oksidimit të alkoolit, përkatësisht: një tretësirë ​​e nxehtë neutrale e KMnO 4 oksidon metanolin në karbonat kaliumi dhe alkoolet e mbetura në kripëra të acideve karboksilike përkatëse:

Kur studiojmë temën "Aldehidet dhe ketonet", ne përqendrojmë vëmendjen e studentëve në faktin se aldehidet oksidohen më lehtë se alkoolet në acidet karboksilike përkatëse jo vetëm nën ndikimin e agjentëve të fortë oksidues (oksigjeni i ajrit, tretësira të acidifikuara të KMnO 4 dhe K 2 Cr 2 O 7), por dhe nën ndikimin e dobët (tretësirë ​​e amoniakut të oksidit të argjendit ose hidroksidit të bakrit (II):

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.

Ne i kushtojmë vëmendje të veçantë oksidimit të metanalit me një tretësirë ​​amoniaku të oksidit të argjendit, sepse në këtë rast, formohet karbonati i amonit, jo acidi formik:

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

Siç tregon përvoja jonë shumëvjeçare, metodologjia e propozuar për mësimin e nxënësve të shkollave të mesme se si të hartojnë ekuacionet OVR që përfshijnë substanca organike, rrit me disa pikë rezultatin e tyre përfundimtar të Provimit të Unifikuar të Shtetit në kimi.

Oksidimi i alkeneve me permanganat kaliumi në një mjedis alkalik pas ngrohjes (kushte të vështira) çon në shkatërrimin e skeletit të tyre të karbonit në vendin e lidhjes së dyfishtë. Në këtë rast, në varësi të numrit të grupeve alkile të lidhura me fragmentin vinil, mund të përftohen dy acide karboksilike, një acid dhe një keton, ose dy ketone:

Ushtrimi 11. Cili produkt formohet gjatë oksidimit të cikloheksenit (a) me një tretësirë ​​të holluar të permanganatit të kaliumit në të ftohtë dhe (b) me një tretësirë ​​të koncentruar të permanganatit të kaliumit e ndjekur nga acidifikimi.

Ushtrimi 12. Cilat produkte formohen nga 1,2-dimetilciklohekseni gjatë (a) hidrogjenizimit katalitik të tij, (b) oksidimit me një tretësirë ​​të holluar të permanganatit të kaliumit në të ftohtë, (c) ozonimit i ndjekur nga ndarja reduktuese.

6.5. Oksidimi i etilenit në acetaldehid

Oksidimi i etilenit nga oksigjeni atmosferik në prani të klorureve të paladiumit (II) dhe bakrit (II) çon në formimin e acetaldehidit ( Procesi Wacker):

(63)

etanal (acetaldehid)

6.6. Kloroksidimi i etilenit

Kloruri i vinilit përftohet nga oksidimi i klorurit të etilenit:

6.7. Amonoliza oksidative

Oksidimi i hidrokarbureve me oksigjen atmosferik në prani të amoniakut çon në shndërrimin e grupit metil në një grup ciano. Ky oksidim quhet amonolizë oksidative. Akrilonitrili përftohet nga amonoliza oksiduese e propilenit.

akrilonitrili

Acidi hidrocianik përftohet nga amonoliza oksiduese e metanit:

(66)

7. Hidroformilimi i alkeneve (Oksosinteza)

Në temperatura nga 30 deri në 250 o C dhe presion 100-400 atm. në prani të dikobaltoktakarbonilit, alkenet shtojnë hidrogjen dhe monoksid karboni për të formuar aldehide. Zakonisht përftohet një përzierje izomerësh:

Mekanizmi:

1. Heqja e ligandit

2. Shtimi i etilenit

3. Futja e etilenit

4. Bashkangjitja e Ligandit

5. Zbatimi i CO

6. Shtimi oksidativ i hidrogjenit

7. Eliminimi reduktiv i propanalit

8. Shtimi i karbeneve dhe karbenoideve

Vitet e fundit, shumë vëmendje në kiminë organike i është kushtuar komponimeve dyvalente të karbonit - karbeneve. Shumica e karbeneve janë të paqëndrueshme dhe reagojnë me komponime të tjera menjëherë pas formimit të tyre.

8.1. Struktura e karbeneve

Karbeni i pazëvendësuar: CH2, i quajtur edhe metileni, mund të jetë në formë të vetme ose të trefishtë. Në formën e vetme të karbenit, dy elektrone jo-lidhës me spina të çiftëzuara janë në të njëjtën orbitale, ndërsa në formën e trefishtë, dy elektrone të paçiftuar me spina paralele janë në dy orbitale me energji të barabartë. Konfigurimet e ndryshme elektronike të karbeneve të vetme dhe të trefishta reflektohen si në gjeometritë e ndryshme të këtyre grimcave ashtu edhe në aktivitete të ndryshme kimike. Atomi dyvalent i karbonit të një karbeni të vetëm është në gjendjen sp 2 -hibride, të dy elektronet janë të vendosura në orbitalin sp 2 -hibrid (HOMO), dhe orbitalja p (LUMO) është e lirë. Karbeni i trefishtë karakterizohet nga hibridizimi sp i karbonit dyvalent; në këtë rast, dy elektrone të paçiftuara janë të vendosura në dy orbitale p, d.m.th., karbeni i trefishtë është një diradikal. Këndi H-C-H për metilenin teke, sipas të dhënave spektrale, është 102-105 0, kurse për metilenin e trefishtë ky kënd rritet në 135140 o. Kjo korrespondon me stabilitetin më të lartë të metilenit të trefishtë. Sipas llogaritjeve mekanike kuantike, metileni i trefishtë është me të vërtetë 10 kcal/mol më i qëndrueshëm se metileni i vetëm.

Zëvendësuesit, megjithatë, shkaktojnë një ndryshim në stabilitetin relativ të këtyre dy formave të karbeneve. Për dialkilkarbenet, forma e trefishtë është gjithashtu më e qëndrueshme se forma e vetme, por për dihalokarbenet : CHal 2 dhe karbene të tjera me zëvendësues që përmbajnë një palë të vetme elektronesh, gjendja bazë është e vetme. Këndi i lidhjes C1-C-C1 për diklorokarbenin, i barabartë me 106 o, është në përputhje të mirë me formën e vetme. Stabiliteti më i lartë i formës së vetme të dihalokarbeneve në krahasim me formën e trefishtë është me sa duket për shkak të stabilizimit të saj për shkak të çiftit të vetëm të elektroneve të heteroatomit.

Një stabilizim i tillë i formës së trefishtë të dihalokarbeneve është i pamundur. Sipas përllogaritjeve mekanike kuantike, energjia e tranzicionit njëshe-treshe për diklorokarbenin është 13,5 Kcal/mol.

A. Diklorokarbeni

Për të gjeneruar dihalokarbene, janë zhvilluar metoda të bazuara në reaksionin e eliminimit të halogjenit të hidrogjenit nga trihalometanet nën veprimin e bazave të forta. Kjo metodë ishte historikisht e para që gjeneroi karbenin e parë, diklorokarbenin, si një ndërmjetës (J. Hine 1950). Kur ndërveprohet me baza të forta nga kloroformi (pKa e kloroformit është ~ 16), bromoformi (pKa = 9) dhe trihalometane të tjera, formohet një anion i cili stabilizohet nga eliminimi i jonit halidi për të formuar dihalokarben. Nga reagimi i bazave të forta me kloroform, fitohet diklorokarbeni:

diklorokarbeni

Përbërjet e organolitit mund të përdoren gjithashtu si bazë në një mjedis aprotik indiferent. Më pas, nën -100 0 C, mund të zbulohet formimi i triklorometillitiumit si një ndërmjetës.

Duke përdorur baza të forta si RLi, karbenet mund të gjenerohen nga derivatet 1,1-dihalogjene

Vitet e fundit, për të gjeneruar dihalokarbene në vend të n-butillitium përdoret gjerësisht si bazë, bis(trimetilsilil)amidi i natriumit.

Kjo çliron një silazan kimikisht inert [bis(trimethylsilil)amid]. Bis(trimetilsilil)amidi i natriumit, ndryshe nga n-butillitium, mund të izolohet në një atmosferë inerte në formë të thatë. Në praktikë përdoren më shpesh solucionet e tij eterike, të cilat mund të ruhen në temperaturën e dhomës për një kohë të gjatë.

Diklorokarbeni gjithashtu mund të gjenerohet nga dekarboksilimi termik i trikloroacetatit të natriumit të thatë:

Një nga metodat moderne më të arritshme për gjenerimin e diklorokarbenit nga kloroformi nën veprimin e hidroksidit të natriumit në kushtet e katalizimit të transferimit të fazës do të diskutohet në detaje më vonë.

Diklorokarbeni kombinohet me alkenet për të dhënë diklorociklopropane. Shtimi ndodh në mënyrë stereospecifike - konfigurimi i alkenit origjinal ruhet në produktin e reagimit - ciklopropan:

(69)

ekstazë-2-buten ekstazë-1,2-dimetil-3,3-

diklorociklopropani

(70)

cis-2-buten qiMe-1,2-dimetil-3,3-

diklorociklopropani

(71)

7,7-diklorobicikloheptan

Kur reduktohen 1,1-dihalociklopropanet nën ndikimin e litiumit në mpem-alkool butil, zink në acid acetik ose natrium në amoniak të lëngshëm, të dy atomet halogjen zëvendësohen nga hidrogjeni. Kjo është një nga metodat e zakonshme për përgatitjen e derivateve të ciklopropanit.

bicikloheptani

p.sh. njëmbëdhjetë. Plotësoni reagimet:

(Z)-3-metil-2-penten metilencikloheksan

Përgjigju

B. Metileni

Metileni mund të merret nga dekompozimi i diazometanit. Diazometani është një substancë relativisht e paqëndrueshme që dekompozohet pas rrezatimit në azot dhe metilen.

(73)

diazometani

Metileni:CH2 gjatë fotolizës së diazometanit formohet në një formë të vetme më pak të qëndrueshme. Metileni i vetëm, në kushtet e reaksionit si rezultat i përplasjeve me molekulat e diazometanit ose të azotit, humbet shpejt energjinë dhe kthehet në një metilen trefish më të qëndrueshëm.

Karbeni i vetëm karakterizohet nga shtimi sinkron në lidhjen dyfishe të një alkeni me ruajtjen e plotë të gjeometrisë në lidhjen dyfishe (reaksioni i cikloaddimit). Shtimi i formës së vetme të karbenit në lidhjen e dyfishtë ndodh kështu në një mënyrë strikte stereospecifike.

Reagimi B. Simmons-Smith

Një metodë efikase dhe eksperimentalisht shumë e thjeshtë për shndërrimin e alkeneve në derivate të ciklopropanit bazohet në reagimin e alkeneve me jodur metilen dhe një aliazh zink-bakër. Ky reagim u zbulua në vitin 1958 nga Simmons dhe Smith dhe menjëherë fitoi popullaritet të gjerë në sintezën e derivateve të ciklopropanit. Lloji aktiv në këtë reagim nuk është një karbene : CH 2, dhe karbenoidi është jodidi i zinkut IZnCH 2 I, i formuar nga bashkëveprimi i jodidit metilen dhe një çifti zink-bakër.

diiodometani jodometilzinciodid

(Reagent Simmons-Smith)

(75)

Reagimi zhvillohet sipas mekanizmit të mëposhtëm:

Reaksioni Simmons-Smith është një metodë shumë e përshtatshme për shndërrimin e alkeneve në ciklopropane.

p.sh. 12. Plotësoni reagimet:

Përgjigju

(76)

metilenciklopentan spiroheptan

(77)

stiren ciklopropilbenzen

Në detyrat e kategorisë C3 të Provimit të Bashkuar të Shtetit, vështirësi të veçanta shkaktohen nga reaksionet e oksidimit të substancave organike me permanganat kaliumi KMnO 4 në një mjedis acid, të cilat ndodhin me ndërprerjen e zinxhirit të karbonit. Për shembull, reaksioni i oksidimit të propenit vazhdon sipas ekuacionit:

CH 3 – CH = CH 2 + KMnO4 + H 2 KËSHTU QË 4 → CH 3 COOH + CO 2 + MnSO 4 + K 2 KËSHTU QË 4 + H 2 O.

Për të caktuar koeficientët në ekuacionet komplekse të reaksioneve redoks si kjo, teknika standarde sugjeron krijimin e një ekuilibri elektronik, por pas një përpjekjeje tjetër bëhet e qartë se kjo nuk është e mjaftueshme. Rrënja e problemit këtu qëndron në faktin se koeficienti para oksiduesit, i marrë nga bilanci elektronik, duhet të zëvendësohet. Ky artikull ofron dy metoda që ju lejojnë të zgjidhni koeficientin e saktë përpara agjentit oksidues në mënyrë që përfundimisht të barazoni të gjithë elementët. Metoda e zëvendësimit për të zëvendësuar koeficientin para oksiduesit, është më i përshtatshëm për ata që janë në gjendje të numërojnë për një kohë të gjatë dhe me kujdes, pasi rregullimi i koeficientëve në këtë mënyrë mund të jetë i gjatë (në këtë shembull u deshën 4 përpjekje). Metoda e zëvendësimit përdoret në lidhje me metodën "TABELA", e cila gjithashtu diskutohet në detaje në këtë artikull. Metoda "algjebrike". ju lejon të zëvendësoni koeficientin para oksiduesit jo më pak thjesht dhe me besueshmëri, por shumë më shpejt KMnO4 Krahasuar me metodën e zëvendësimit, megjithatë, ajo ka një fushë zbatimi më të ngushtë. Metoda "algjebrike" mund të përdoret vetëm për të zëvendësuar koeficientin para agjentit oksidues KMnO4 në ekuacionet e reaksioneve të oksidimit të substancave organike që ndodhin me këputjen e vargut karbonik.

Shkarko:

Pamja paraprake:

Për të përdorur pamjen paraprake, krijoni një llogari Google dhe identifikohuni në të: https://accounts.google.com

Me temën: zhvillime metodologjike, prezantime dhe shënime

Rregullimi i koeficientëve në ekuacionet kimike

Mësuesi, duke qenë personazhi kryesor në organizimin e veprimtarisë njohëse të nxënësve, është vazhdimisht në kërkim të mënyrave për të përmirësuar efektivitetin e mësimdhënies. Organizimi i trajnimeve efektive...

Instituti Teknologjik Shtetëror i Shën Petersburgut

(Universiteti Teknik)

Departamenti i Kimisë Organike Fakulteti 4

Grupi 476

Puna e kursit

Oksidimi i alkeneve

Studenti………………………………………………………Rytina A.I.

Mësues………………………………... Piterskaya Yu.L.

Shën Petersburg

Prezantimi

1. Epooksidimi (reagimi i N.A. Prilezhaev, 1909)

2.Hidroksilimi

2.1anti-Hidroksilimi

2.2sin-Hidroksilimi

3. Ndarja oksidative e alkeneve

4.Ozonoliza

5. Oksidimi i alkeneve në prani të kripërave të paladiumit

konkluzioni

Lista e burimeve të përdorura

Prezantimi

Oksidimi është një nga transformimet më të rëndësishme dhe më të zakonshme të përbërjeve organike.

Oksidimi në kiminë organike i referohet proceseve që çojnë në varfërimin e një përbërësi në hidrogjen ose pasurimin e tij me oksigjen. Në këtë rast, elektronet hiqen nga molekula. Prandaj, reduktimi nënkupton ndarjen e një molekule oksigjeni nga një molekulë organike ose shtimin e hidrogjenit në të.

Në reaksionet redoks, agjentët oksidues janë komponime që kanë një afinitet të lartë për elektronet (elektrofile), dhe agjentët reduktues janë komponime që kanë një tendencë për të dhuruar elektrone (nukleofile). Lehtësia e oksidimit të një përbërjeje rritet me nukleofilicitetin e saj.

Gjatë oksidimit të përbërjeve organike, si rregull, nuk ka transferim të plotë të elektroneve dhe, në përputhje me rrethanat, nuk ka ndryshim në valencën e atomeve të karbonit. Prandaj, koncepti i gjendjes së oksidimit - ngarkesa e kushtëzuar e një atomi në një molekulë, e llogaritur bazuar në supozimin se molekula përbëhet vetëm nga jone - është vetëm e kushtëzuar, në natyrë formale.

Gjatë hartimit të ekuacioneve për reaksionet redoks, është e nevojshme të përcaktohet agjenti reduktues, agjenti oksidues dhe numri i elektroneve të dhëna dhe të marra. Si rregull, koeficientët zgjidhen duke përdorur metodën e bilancit elektron-jon (metoda e gjysmë-reaksionit).

Kjo metodë merr parasysh transferimin e elektroneve nga një atom ose jon në tjetrin, duke marrë parasysh natyrën e mediumit (acid, alkalik ose neutral) në të cilin ndodh reaksioni. Për të barazuar numrin e atomeve të oksigjenit dhe hidrogjenit, futen ose molekulat e ujit dhe protonet (nëse mjedisi është acid), ose molekulat e ujit dhe jonet hidroksid (nëse mjedisi është alkalin).

Kështu, gjatë shkrimit të gjysmëreaksioneve të reduktimit dhe oksidimit, duhet të vazhdohet nga përbërja e joneve realisht të pranishme në tretësirë. Substancat që shpërndahen dobët, janë pak të tretshme ose lëshohen në formën e një gazi duhet të shkruhen në formë molekulare.

Si shembull, merrni parasysh procesin e oksidimit të etilenit me një tretësirë ​​ujore të holluar të permanganatit të kaliumit (reaksioni Wagner). Gjatë këtij reagimi, etilen oksidohet në etilen glikol, dhe permanganati i kaliumit reduktohet në dioksid mangani. Dy hidroksile shtohen në lidhjen e dyfishtë:

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

Gjysmëreaksioni i reduktimit: MnO 4 ¯ + 2H 2 O + 3 e→ MnO 2 + 4OH ¯ 2

Gjysmëreaksioni i oksidimit: C 2 H 4 + 2OH − − 2 e → C2H6O23

Së fundi kemi në formë jonike:

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

Pasi kemi bërë reduktimet e nevojshme të termave të ngjashëm, e shkruajmë ekuacionin në formë molekulare:

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

Karakteristikat e disa agjentëve oksidues

Oksigjen

Oksigjeni i ajrit përdoret gjerësisht në proceset teknologjike, pasi është agjenti oksidues më i lirë. Por oksidimi nga oksigjeni atmosferik është i mbushur me vështirësi që lidhen me kontrollin e procesit, i cili ndodh në drejtime të ndryshme. Oksidimi zakonisht kryhet në temperaturë të lartë në prani të katalizatorëve.

Ozoni

Ozoni O 3 përdoret për të prodhuar aldehide dhe ketone nëse ato janë të vështira për t'u marrë me mjete të tjera. Më shpesh, ozoni përdoret për të përcaktuar strukturën e përbërjeve të pangopura. Ozoni prodhohet nga veprimi i një shkarkimi të qetë elektrik në oksigjen. Një nga avantazhet e rëndësishme të ozonimit, në krahasim me klorinimin, është mungesa e toksinave pas trajtimit.

Permanganat kaliumi

Permanganati i kaliumit është agjenti oksidues më i përdorur. Reagenti është i tretshëm në ujë (6.0% në 20ºС), si dhe në metanol, aceton dhe acid acetik. Për oksidim, zgjidhjet ujore (ndonjëherë aceton) të KMnO 4 përdoren në një mjedis neutral, acid ose alkalik. Kur kryhet procesi në një mjedis neutral, kripërat e magnezit dhe aluminit i shtohen masës së reaksionit ose dioksidi i karbonit kalohet për të neutralizuar hidroksidin e kaliumit të lëshuar gjatë reaksionit. Reaksioni i oksidimit të KMnO 4 në një mjedis acid më së shpeshti kryhet në prani të acidit sulfurik. Një mjedis alkalik gjatë oksidimit krijohet nga KOH i formuar gjatë reaksionit, ose fillimisht i shtohet masës së reaksionit. Në mjedise pak alkaline dhe neutrale, KMnO 4 oksidohet sipas ekuacionit:

KMnO4+ 3 e+ 2H 2 O = K + + MnO 2 + 4OH ¯

në një mjedis acid:

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

Permanganati i kaliumit përdoret për marrjen e 1,2-dioleve nga alkenet, në oksidimin e alkooleve primare, aldehideve dhe alkilareneve në acide karboksilike, si dhe për ndarjen oksiduese të skeletit të karbonit në lidhje të shumta.

Në praktikë, zakonisht përdoret një tepricë mjaft e madhe (më shumë se 100%) e KMnO 4. Kjo shpjegohet me faktin se në kushte normale KMnO 4 dekompozohet pjesërisht në dioksid mangani me çlirimin e O 2 . Zbërthehet në mënyrë shpërthyese me H 2 SO 4 të koncentruar kur nxehet në prani të agjentëve reduktues; shpërthyese janë edhe përzierjet e permanganatit të kaliumit me substanca organike.

Peracidet

Acidet peracetike dhe performike përgatiten duke reaguar 25-90% peroksid hidrogjeni me acidin karboksilik përkatës sipas reaksionit të mëposhtëm:

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

Në rastin e acidit acetik, ky ekuilibër vendoset relativisht ngadalë dhe për të përshpejtuar formimin e peracidit, acidi sulfurik zakonisht shtohet si katalizator. Acidi formik është mjaft i fortë në vetvete për të siguruar ekuilibër të shpejtë.

Acidi pertrifluoroacetik, i marrë në një përzierje me acidin trifluoroacetik nga reaksioni i anhidritit trifluoroacetik me 90% peroksid hidrogjeni, është një agjent oksidues edhe më i fortë. Acidi peracetik mund të përgatitet në mënyrë të ngjashme nga anhidridi acetik dhe peroksidi i hidrogjenit.

Veçanërisht popullor është i vështirë m-Acidi kloroperbenzoik, meqenëse është relativisht i sigurt për t'u trajtuar, është mjaft i qëndrueshëm dhe mund të ruhet për një kohë të gjatë.

Oksidimi ndodh për shkak të lëshimit të një atomi oksigjeni:

RCOOOH = RCOOH + [O]

Peracidet përdoren për të marrë epokside nga alkenet, si dhe laktone nga ketonet aliciklike.

Peroksid hidrogjeni

Peroksidi i hidrogjenit është një lëng pa ngjyrë që përzihet me ujë, etanol dhe eter dietil. Një tretësirë ​​prej 30% e H 2 O 2 quhet perhidrol. Ilaçi shumë i koncentruar mund të reagojë në mënyrë shpërthyese me substanca organike. Gjatë ruajtjes, dekompozohet në oksigjen dhe ujë. Stabiliteti i peroksidit të hidrogjenit rritet me hollimin. Për oksidim, përdoren zgjidhje ujore të përqendrimeve të ndryshme (nga 3 në 90%) në mjedise neutrale, acidike ose alkaline.

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

Nga veprimi i këtij reagjenti në komponimet karbonil α,β-të pangopura në një mjedis alkalik, fitohen aldehidet dhe ketonet përkatëse epoksi, dhe peracidet sintetizohen nga oksidimi i acideve karboksilike në një mjedis acid. Një tretësirë ​​30% e H 2 O 2 në acid acetik oksidon alkenet në 1,2-diol. Peroksidi i hidrogjenit përdoret: për prodhimin e peroksideve organike dhe inorganike, perborat dhe perkarbonat Na; si një agjent oksidues në karburantet e raketave; në prodhimin e epooksideve, hidrokinonit, pirokatekinit, etilenglikolit, glicerinës, përshpejtuesve të vullkanizimit të grupit të tiuramit etj.; për zbardhjen e vajrave, yndyrave, gëzofit, lëkurës, materialeve tekstile, letrës; për pastrimin e materialeve gjysmëpërçuese të germaniumit dhe silikonit; si dezinfektues për neutralizimin e ujërave të zeza shtëpiake dhe industriale; në mjekësi; si burim i O 2 në nëndetëse; H 2 O 2 është pjesë e reagentit të Fenton (Fe 2 + + H 2 O 2), i cili përdoret si burim i radikaleve të lira OH në sintezën organike.

Tetroksidet e rutenit dhe osmiumit

Tetroksidi i osmiumit OsO 4 është një pluhur i bardhë në të verdhë të zbehtë me një mp. 40.6ºС; t. bale 131.2ºС. Sublimohet tashmë në temperaturën e dhomës, i tretshëm në ujë (7,47 g në 100 ml në 25ºС), CCl 4 (250 g në 100 g tretës në 20ºС). Në prani të përbërjeve organike, bëhet e zezë për shkak të reduktimit në OsO 2.

RuO 4 është një prizëm i verdhë-artë me një mp. 25.4ºС, sublimon dukshëm në temperaturën e dhomës. Mesatarisht i tretshëm në ujë (2,03 g në 100 ml në 20ºС), shumë i tretshëm në CCl 4. Një agjent oksidues më i fortë se OsO4. Mbi 100ºС shpërthen. Ashtu si tetroksidi i osmiumit, ai është shumë toksik dhe i shtrenjtë.

Këta agjentë oksidues përdoren për oksidimin e alkeneve në α-glikole në kushte të buta.