4.5.b. Oxidativ klyvning av alkener

Under oxidation av alkener med en alkalisk vattenlösning av kaliumpermanganat vid upphettning eller med en lösning av KMnO 4 i vattenhaltig svavelsyra, samt under oxidation av alkener med en lösning av krom(VI)oxid CrO 3 i ättiksyra eller kaliumdikromat och svavelsyra genomgår den initialt bildade glykolen oxidativ nedbrytning. Slutresultatet är splittringen av kolskelettet vid platsen för dubbelbindningen och bildandet av ketoner och/eller karboxylsyror som slutprodukter, beroende på substituenterna på dubbelbindningen. Om båda kolatomerna vid dubbelbindningen endast innehåller en alkylgrupp, kommer slutprodukten av uttömmande oxidation att vara en blandning av karboxylsyror, den tetrasubstituerade alkenen vid dubbelbindningen oxideras till två ketoner. Enkelsubstituerade alkener med en terminal dubbelbindning klyvs till karboxylsyra och koldioxid.

På grund av de låga utbytena av karboxylsyror och ketoner har reaktionerna av uttömmande oxidation av alkener i den klassiska versionen inte funnit bred tillämpning och användes tidigare huvudsakligen för att bestämma strukturen av den ursprungliga alkenen från produkterna av destruktiv oxidation. För närvarande utförs oxidationen av alkener (R-CH=CH-R och R-CH=CH 2) till karboxylsyror (RCOOH) med kaliumpermanganat eller dikromat under betingelser för fasöverföringskatalys. Utbytena av karboxylsyror i detta fall överstiger 90 %.

4.5.c. Ozonolys av alkener

Reaktionen av alkener med ozon är den viktigaste metoden för oxidativ klyvning av alkener vid dubbelbindningen. Under många decennier fungerade denna reaktion som huvudmetoden för att bestämma strukturen för det ursprungliga kolvätet och fann även tillämpning vid syntesen av olika karbonylföreningar. Reaktionen av alken med ozon utförs genom att en ström av ~5% blandning av ozon och syre förs in i en lösning av alken i metylenklorid eller etylacetat vid -80 0 -100 0 C. Slutet av reaktionen kontrolleras av ett test för fritt ozon med kaliumjodid. Mekanismen för denna märkliga och komplexa reaktion har etablerats främst tack vare R. Kriges arbete. Den första produkten av den 1,3-dipolära cykloadditionen till dubbelbindningen är den så kallade molozoniden (1,2,3-trioxolan). Denna addukt är instabil och sönderdelas sedan spontant med ringöppning och bildning av normal ozonid (1,2,4-trioxolan) som slutprodukt.

Det är nu allmänt accepterat att omvandlingen av molozonid till vanlig ozonid sker genom splittrings-rekombinationsmekanismen. Mollozonid genomgår spontan öppning av den instabila 1,2,3-trioxolanringen med bildning av en karbonylförening och en bipolär jon, som sedan reagerar med varandra också enligt det 1,3-dipolära cykloadditionsschemat.

Ovanstående schema för omarrangemang av molozonid till normal ozonid bekräftas av det faktum att om en annan karbonylförening är närvarande som en "interceptor" av den bipolära jonen i reaktionsblandningen före den fullständiga bildningen av ozoniden, då den så kallade " blandad ozonid" bildas. Till exempel vid ozonisering cis-stilben i närvaro av bensaldehyd märkt med 18O-isotopen, märkningen är en del av etern, och inte peroxidbryggan av ozoniden:

Detta resultat stämmer väl överens med bildandet av en blandad ozonid vid rekombination av en bipolär jon med märkt bensaldehyd:

Ozonider är mycket instabila föreningar som sönderfaller explosivt. De är inte isolerade individuellt, utan delas under verkan av en mängd olika regenter. Det är nödvändigt att skilja mellan reduktiv och oxidativ klyvning. Under hydrolys spjälkas ozonider långsamt till karbonylföreningar och väteperoxid. Väteperoxid oxiderar aldehyder till karboxylsyror. Detta är den så kallade oxidativa nedbrytningen av ozonider:

Under den oxidativa nedbrytningen av ozonider bildas således karboxylsyror och (eller) ketoner, beroende på strukturen hos den initiala alkenen. Luftsyre, väteperoxid, persyror eller silverhydroxid kan användas som oxidationsmedel. Oftast i syntetisk praktik används väteperoxid i ättik- eller myrsyra, såväl som väteperoxid i ett alkaliskt medium, för detta ändamål.

I praktiken används metoden för oxidativ nedbrytning av ozonider huvudsakligen för att erhålla karboxylsyror.

Viktigare är den reduktiva klyvningen av ozonider. De vanligaste reduktionsmedlen är zink och ättiksyra, trifenylfosfin eller dimetylsulfid. I detta fall är slutprodukterna av ozonolys aldehyder eller ketoner, beroende på strukturen av utgångsalkenen.

Av ovanstående exempel kan man se att en tetrasubstituerad alken vid en dubbelbindning bildar två ketoner under ozonolys och efterföljande reduktiv sönderdelning av ozoniden, medan en tri-substituerad alken ger en keton och en aldehyd. En disubstituerad symmetrisk alken bildar två aldehyder under ozonolys, och alkener med en terminal bindning bildar en aldehyd och formaldehyd.

En intressant modifiering av ozonolys är metoden där natriumborhydrid används som ozonidreducerande medel. I detta fall är de slutliga reaktionsprodukterna primära eller sekundära alkoholer som bildas under reduktionen av aldehyder respektive xtoner.

Ozonolys av alkener är en komplex, tidskrävande och explosiv process som kräver användning av specialutrustning. Av denna anledning har andra metoder utvecklats för oxidativ klyvning av alkener till karbonylföreningar och karboxylsyror, som framgångsrikt ersätter ozonolysreaktionen i syntetisk praktik.

En av de moderna preparativa metoderna för oxidativ destruktion av alkener föreslogs 1955 av R. Lemieux. Denna metod är baserad på hydroxylering av alkener med kaliumpermanganat, följt av klyvning av vicinal glykol med natriumperjodat NaIO 4 vid pH ~ 7 8. Periodat i sig interagerar inte med alken. Produkterna av denna tvåstegs oxidativa klyvning är ketoner eller karboxylsyror, eftersom aldehyder också oxideras till karboxylsyror under dessa förhållanden. I Lemieux-metoden uppstår inte det mödosamma problemet att separera en av reaktionsprodukterna, mangandioxid, eftersom både dioxid och manganat återigen oxideras med perjodat till en permanganatjon. Detta tillåter endast katalytiska mängder av kaliumpermanganat att användas. Nedan finns några typiska exempel på oxidativ klyvning av alkener med Lemieux-metoden.

Citronellol, en alkohol som ingår i rosenolja, geranium- och citronoljor, oxideras med en blandning av kaliumpermanganat och natriumperjodat i vattenhaltig aceton vid 5 10 0 C till 6-hydroxi-4-metylhexankarboxylsyra med ett kvantitativt utbyte.

En annan variant av denna metod använder katalytiska mängder osmiumtetroxid istället för kaliumpermanganat (Lemieux & Johnson 1956). En speciell fördel med kombinationen av OsO 4 och NaIO 4 är att den tillåter att oxidationen stoppas vid aldehydstadiet. Osmiumtetroxid adderas till dubbelbindningen av alkenen för att bilda osmat, som oxideras av natriumperjodat till karbonylföreningar med regenerering av osmiumtetroxid.

Istället för osmiumtetroxid kan även ruteniumtetroxid RuO 4 användas. Lemieux-Johnsons oxidativa nedbrytning av alkener leder till samma produkter som ozonolys med reduktiv klyvning av ozonider.

I termer som är karakteristiska för modern organisk kemi betyder detta att kombinationen av OsO 4 -NaIO 4 är syntetisk motsvarighet ozonolys av alkener följt av reduktiv klyvning. På liknande sätt är oxidationen av alkener med en blandning av permanganat och perjodat den syntetiska ekvivalenten av ozonolys med oxidativ nedbrytning av ozonider.

Oxidationen av alkener är alltså inte bara en uppsättning av preparativa metoder för framställning av alkoholer, epoxider, dioler, aldehyder, ketoner och karboxylsyror; det är också ett av de möjliga sätten att fastställa strukturen för utgångsalkenen. Så, enligt resultatet av den oxidativa nedbrytningen av alkenen, kan man bestämma positionen för dubbelbindningen i molekylen, medan det stereokemiska resultatet syn- eller anti- hydroxylering av en alken gör det möjligt att dra en slutsats om dess geometri.

Beskrivning av presentationen REDOX-REAKTIONER MED ORGANISKA ÄMNEN på objektglas

REDOX-REAKTIONER MED DELTAGANDE AV ORGANISKA ÄMNEN Kochuleva L.R., Kemilärare, Lyceum nr 9, Orenburg

Inom organisk kemi definieras oxidation som en process där, som ett resultat av omvandlingen av en funktionell grupp, en förening övergår från en kategori till en högre: alkenalkoholaldehyd (keton) karboxylsyra. De flesta oxidationsreaktioner involverar införandet av en syreatom i molekylen eller bildandet av en dubbelbindning med en redan existerande syreatom på grund av förlusten av väteatomer.

OXIDERINGSMEDEL För oxidation av organiska ämnen används vanligtvis föreningar av övergångsmetaller, syre, ozon, peroxider och föreningar av svavel, selen, jod, kväve och andra. Av oxidationsmedel baserade på övergångsmetaller används främst krom (VI) och mangan (VII), (VI) och (IV) föreningar. De vanligaste kromföreningarna (VI) är en lösning av kaliumdikromat K 2 Cr 2 O 7 i svavelsyra, en lösning av kromtrioxid Cr. O 3 i utspädd svavelsyra.

Oxidationsmedel Under oxidation av organiska ämnen reduceras krom (VI) i vilket medium som helst till krom (III), men oxidation i ett alkaliskt medium inom organisk kemi har ingen praktisk tillämpning. Kaliumpermanganat KMn. O 4 i olika miljöer uppvisar olika oxiderande egenskaper, medan styrkan hos oxidationsmedlet ökar i en sur miljö. Kaliummanganat K 2 Mn. O 4 och mangan (IV) oxid Mn. O 2 uppvisar oxiderande egenskaper endast i en sur miljö

ALKENER Beroende på oxidationsmedlets natur och reaktionsbetingelserna bildas olika produkter: tvåvärda alkoholer, aldehyder, ketoner, karboxylsyror När de oxideras med en vattenlösning av KMn. O 4 vid rumstemperatur bryts π-bindningen och tvåvärda alkoholer bildas (Wagner-reaktion): Missfärgning av kaliumpermanganatlösningen - en kvalitativ reaktion för en multipelbindning

ALKENER Oxidation av alkener med en koncentrerad lösning av kaliumpermanganat KMn. O 4 eller kaliumdikromat K 2 Cr 2 O 7 i ett surt medium åtföljs av en bristning av inte bara π-, utan även σ-bindningar. Reaktionsprodukter - karboxylsyror och ketoner (beroende på strukturen av alken) Använda denna reaktion , kan produkterna från alkenoxidation bestämmas positionen för dubbelbindningen i dess molekyl:

ALKENES 5 CH 3 -CH \u003d CH-CH 3 +8 KMn. O4 +12 H2SO4 → 10 CH3COOH +8 Mn. SO 4+4 K2 SO 4+12 H2O5 CH3 –CH=CH-CH2-CH3 +8 KMn. O4 +12 H2SO4 → 5 CH3COOH +5 CH3CH2COOH +8 Mn. SO4+4K2SO4+12 H2O CH3-CH2-CH \u003d CH2+2 KMn. O4 +3 H2SO4 → CH3CH2COOH + CO2 +2 Mn. SO4 + K2SO4 +4 H2O

ALKENER Förgrenade alkener som innehåller en kolväteradikal vid kolatomen ansluten med en dubbelbindning bildar en blandning av karboxylsyra och keton vid oxidation:

ALKENES 5 CH 3 -CH \u003d C-CH 3 + 6 KMn. O 4 + 9 H 2 SO 4 → │ CH 3 5 CH 3 COOH + 5 O \u003d C-CH 3 + 6 Mn. SO 4 + 3 K 2 SO 4+ │ CH 3 9 H 2 O

ALKENER Förgrenade alkener som innehåller kolväteradikaler vid båda kolatomerna förbundna med en dubbelbindning bildar en blandning av ketoner vid oxidation:

ALKENER 5 CH3-C=C-CH3 + 4 KMn. O4 +6 H2SO4 → │ │ CH3 10 O \u003d C-CH3 + 4 Mn. SO4 + 2 K2SO4 + 6 H2O │ CH

ALKENER Som ett resultat av den katalytiska oxidationen av alkener med atmosfäriskt syre erhålls epoxider: Under svåra förhållanden, vid förbränning i luft, brinner alkener, liksom andra kolväten, för att bilda koldioxid och vatten: C 2 H 4 + 3 O 2 → 2 CO2 + 2 H2O

ALKADIENES CH 2 =CH−CH=CH 2 Det finns två terminala dubbelbindningar i den oxiderade molekylen, därför bildas två molekyler koldioxid. Kolskelettet är inte grenat, därför bildas karboxylgrupper CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2 + 4 KMn när de andra och 3:e kolatomerna oxideras. O4 + 6 H2SO4 → 2 CO2 + HCOO-COOH + 4 Mn. SO4 +2 K2SO4 + 8 H2O

ALKYNER Alkyner oxideras lätt av kaliumpermanganat och kaliumdikromat vid platsen för en multipelbindning När alkyner behandlas med en vattenlösning av KMn. O 4 blir det missfärgat (kvalitativ reaktion på en multipelbindning) När acetylen reagerar med en vattenlösning av kaliumpermanganat bildas ett salt av oxalsyra (kaliumoxalat):

ALKYNER Acetylen kan oxideras med kaliumpermanganat i neutralt medium till kaliumoxalat: 3 CH≡CH +8 KMn. O 4 → 3 KOOC–COOK +8 Mn. O 2 +2 KOH +2 H 2 O I sur miljö går oxidationen till oxalsyra eller koldioxid: 5 CH≡CH +8 KMn. O4 +12 H2SO4 → 5 HOOC - COOH + 8 Mn. SO4+4K2SO4+12 H2O CH≡CH + 2 KMn. O 4 +3 H 2 SO 4 \u003d 2 CO 2 + 2 Mn. SO4 + 4 H2O + K2SO

ALKYNER Oxidation med kaliumpermanganater i ett surt medium vid upphettning åtföljs av ett brott i kolkedjan på platsen för trippelbindningen och leder till bildning av syror: Oxidation av alkyner som innehåller en trippelbindning vid den extrema kolatomen åtföljs under dessa tillstånd genom bildning av karboxylsyra och CO 2:

ALKYNER CH 3 C≡CCH 2 CH 3 + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 → CH 3 COOH + CH 3 CH 2 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 3 H 2 O 3 CH 3 C≡CH+4 K 2 Cr 2 O 7 +16 H 2 SO 4 → CH 3 COOH+3 CO 2++ 4 Cr 2(SO 4)3 + 4 K 2 SO 4 +16 H 2 O CH 3C≡CH+8KMn. O 4+11 KOH →CH 3 COOK + K 2 CO 3 + 8 K 2 Mn. O4 +6 H2O

Cykloalkaner och cykloalkener Under inverkan av starka oxidationsmedel (KMn. O 4 , K 2 Cr 2 O 7 etc.) bildar cykloalkaner och cykloalkener tvåbasiska karboxylsyror med samma antal kolatomer: 5 C 6 H 12 + 8 KMn . O 4 + 12 H 2 SO 4 → 5 HOOC (CH 2) 4 COOH + 4 K 2 SO 4 + 8 Mn. SO4 +12 H2O

ARENER Bensen Beständig mot oxidationsmedel vid rumstemperatur Reagerar inte med vattenlösningar av kaliumpermanganat, kaliumdikromat och andra oxidationsmedel. Kan oxideras med ozon för att bilda dialdehyd:

ARENER Bensenhomologer Oxiderar relativt lätt. Sidokedjan genomgår oxidation, i toluen - metylgruppen. Milda oxidationsmedel (Mn. O 2) oxiderar metylgruppen till aldehydgruppen: C 6 H 5 CH 3+2 Mn. O2+H2SO4→C6H5CHO+2 Mn. SO 4+3 H2O

ARENA Starkare oxidationsmedel - KMn. O 4 i ett surt medium eller en kromblandning oxiderar vid upphettning metylgruppen till en karboxylgrupp: I ett neutralt eller svagt alkaliskt medium bildas inte bensoesyra i sig, utan dess salt, kaliumbensoat:

ARENE I surt medium 5 C 6 H 5 CH 3 +6 KMn. O4 +9 H2SO4 → 5 C6H5COOH + 6 Mn. SO 4 +3 K 2 SO 4 + 14 H 2 O I neutral miljö C 6 H 5 CH 3 +2 KMn. O 4 \u003d C 6 H 5 COOK + 2 Mn. O 2 + KOH + H 2 O I en alkalisk miljö C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4 KMn. O 4 \u003d C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2 H 2 O + 4 Mn. O2 + KOH

ARENER Under inverkan av starka oxidationsmedel (KMn. O 4 i ett surt medium eller en kromblandning) oxideras sidokedjorna oavsett struktur: kolatomen direkt bunden till bensenringen till en karboxylgrupp, det återstående kolet atomer i sidokedjan till CO 2 Oxidation av någon homolog bensen med en sidokedja under inverkan av KMn. O 4 i en sur miljö eller en kromblandning leder till bildning av bensoesyra:

ARENER Bensenhomologer som innehåller flera sidokedjor bildar motsvarande flerbasiska aromatiska syror vid oxidation:

ARENER I ett neutralt eller svagt alkaliskt medium ger oxidation med kaliumpermanganat ett karboxylsyrasalt och kaliumkarbonat:

ARENA 5 C6H5-C2H5 + 12 KMn. O4 + 18 H2SO4 -> 5 C6H5-COOH + 5 CO2 + 12 Mn. SO4 + 6 K2SO4 + 28 H2O C6H5-C2H5 +4 KMn. O4 → C6H5-COOK + K2CO3 + KOH +4 Mn. O2+2 H2O5 C6H5-CH (CH3)2 + 18 KMn. O4 + 27 H2SO4 ---> 5 C6H5-COOH + 10 CO2 + 18 Mn. SO4 + 9 K2SO4 + 42 H2O5 CH3-C6H4-CH3 +12 KMn. O4 +18 H2SO4 → 5 C6H4 (COOH)2 +12 Mn. SO4 +6 K2SO4 + 28 H2O CH3-C6H4-CH3 + 4 KMn. O4 → C6H4(COOK)2+4 Mn. O2+2 KOH + 2 H2O

STYREN Oxidation av styren (vinylbensen) med en lösning av kaliumpermanganat i ett surt och neutralt medium: 3 C 6 H 5 -CH═CH 2 + 2 KMn. O4 + 4 H2O → 3 C6H5-CH-CH2 + 2 Mn. O 2 + 2 KOH ı ı OH OH Oxidation med ett starkt oxidationsmedel – kaliumpermanganat i ett surt medium – resulterar i fullständig klyvning av dubbelbindningen och bildning av koldioxid och bensoesyra, lösningen blir färglös. C6H5-CH═CH2 + 2 KMn. O4 + 3 H2SO4 → C6H5-COOH + CO2 + K2SO4 + 2 Mn. SO4 +4 H2O

ALKOHOLER De mest lämpliga oxidationsmedlen för primära och sekundära alkoholer är: KMn. O4-kromblandning. Primära alkoholer, förutom metanol, oxideras till aldehyder eller karboxylsyror:

ALKOHOLER Metanol oxideras till CO 2: Etanol under inverkan av Cl 2 oxideras till acetaldehyd: Sekundära alkoholer oxideras till ketoner:

ALKOHOLER Tvåvärd alkohol, etylenglykol HOCH 2 -CH 2 OH, vid upphettning i surt medium med en lösning av KMn. O 4 eller K 2 Cr 2 O 7 oxideras lätt till oxalsyra och i neutral till kaliumoxalat. 5 CH2 (OH) - CH2 (OH) + 8 KMn. O4 +12 H2SO4 → 5 HOOC - COOH + 8 Mn. SO4 +4 K2SO4 +22 H2O3 CH2 (OH) - CH2 (OH) + 8 KMn. O 4 → 3 KOOC–COOK +8 Mn. O2+2 KOH +8 H2O

FENOLER De oxideras lätt på grund av närvaron av en hydroxogrupp kopplad till bensenringen. Fenol oxideras av väteperoxid i närvaro av en katalysator till diatomisk fenolpyrokatekol, medan det oxideras med en kromblandning till para-bensokinon:

ALDEHYDER OCH KETONER Aldehyder oxideras lätt, medan aldehydgruppen oxideras till en karboxylgrupp: 3 CH 3 CHO + 2 KMn. O 4 + 3 H 2 O → 2 CH 3 COOK + CH 3 COOH + 2 Mn. O 2 + H 2 O 3 CH 3 CH \u003d O + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 \u003d 3 CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7 H 2 O Metanal oxideras till CO 2:

ALDEHYDER OCH KETONER Kvalitativa reaktioner på aldehyder: oxidation med koppar(II)hydroxid "silverspegel"-reaktion Salt, inte syra!

ALDEHYDER OCH KETONER Ketoner oxideras med svårighet, svaga oxidationsmedel verkar inte på dem. Under inverkan av starka oxidationsmedel bryts C-C-bindningar på båda sidor av karbonylgruppen för att bilda en blandning av syror (eller ketoner) med ett mindre antal av kolatomer än i den ursprungliga föreningen:

ALDEHYDER OCH KETONER I fallet med en asymmetrisk ketonstruktur utförs oxidationen övervägande från sidan av den mindre hydrerade kolatomen vid karbonylgruppen (Popov-Wagner-regeln) Baserat på ketonens oxidationsprodukter kan dess struktur vara Etablerade:

MYRSYRA Bland de mättade enbasiska syrorna är det bara myrsyra som lätt oxideras. Detta beror på det faktum att i myrsyra, förutom karboxylgruppen, även en aldehydgrupp kan isoleras. 5 NUN + 2 KMn. O4 + 3 H2SO4 → 2 Mn. SO 4 + K 2 SO 4 + 5 CO 2 + 8 H 2 O Myrsyra reagerar med en ammoniaklösning av silveroxid och koppar(II)hydroxid HCOOH + 2OH → 2 Ag + (NH 4) 2 CO 3 + 2 NH 3 + H 2 O HCOOH + 2 Cu(OH) 2 CO 2 + Cu 2 O↓+ 3 H 2 O Dessutom oxideras myrsyra av klor: HCOOH + Cl 2 → CO 2 + 2 HCl

OMÄTTAD KOLOXYROR Oxideras lätt med en vattenlösning av KMn. O 4 i ett svagt alkaliskt medium med bildning av dihydroxisyror och deras salter: I ett surt medium bryts kolskelettet vid platsen för C=C-dubbelbindningen med bildandet av en blandning av syror:

OXALSYRA Oxideras lätt av KMn. O 4 i en sur miljö vid upphettning till CO 2 (permanganatometry-metod): Vid upphettning genomgår den dekarboxylering (disproportioneringsreaktion): I närvaro av koncentrerad H 2 SO 4, vid upphettning, blir oxalsyra och dess salter (oxalater) oproportionerliga:

Vi skriver ner reaktionsekvationerna: 1) CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 2) 3) 4) 5) 16,32% (36,68%, 23,82%) Pt, till X 3 X 2 Pt, till. KMn. O4 KOH X 4 heptan KOH, till bensen. X 1 Fe, HCl. HNO3H2SO4CH3 + 4 H2CH3 + 6 KMn. O 4 + 7 KOHCOOK + 6 K 2 Mn. O 4 + 5 H 2 O COOK + KOH+ K 2 CO 3 till NO 2 + H 2 O+ HNO 3 H 2 SO 4 N H 3 C l + 3 Fe C l 2 + 2 H 2 ON O 2 + 3 F e + 7 H C l

18. Redoxreaktioner (fortsättning 2)

18.9. OVR som involverar organiska ämnen

I OVR är organiska ämnen med oorganiska organiska ämnen oftast reduktionsmedel. Så när organiskt material brinner för mycket syre, bildas alltid koldioxid och vatten. Reaktioner är svårare när mindre aktiva oxidationsmedel används. I detta avsnitt beaktas endast reaktionerna från representanter för de viktigaste klasserna av organiska ämnen med vissa oorganiska oxidationsmedel.

Alkenes. Med mild oxidation omvandlas alkener till glykoler (tvåvärda alkoholer). De reducerande atomerna i dessa reaktioner är kolatomer kopplade med en dubbelbindning.

Reaktionen med en lösning av kaliumpermanganat fortskrider i ett neutralt eller svagt alkaliskt medium enligt följande:

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

Under svårare förhållanden leder oxidation till att kolkedjan bryts vid dubbelbindningen och att två syror (i ett starkt alkaliskt medium, två salter) eller en syra och koldioxid (i ett starkt alkaliskt medium, ett salt och ett karbonat):

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

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

3) CH 3 CH \u003d CHCH 2 CH 3 + 6KMnO 4 + 10KOH CH 3 COOK + C 2 H 5 COOK + 6H 2 O + 6K 2 MnO 4 (uppvärmning)

4) CH 3 CH \u003d CH 2 + 10KMnO 4 + 13KOH CH 3 COOK + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4 (uppvärmning)

Kaliumdikromat i ett svavelsyramedium oxiderar alkener på samma sätt som reaktionerna 1 och 2.

Alkynes. Alkyner börjar oxidera under något svårare förhållanden än alkener, så de oxiderar vanligtvis med trippelbindningen som bryter kolkedjan. Liksom i fallet med alkaner är de reducerande atomerna här kolatomer kopplade i detta fall med en trippelbindning. Som ett resultat av reaktionerna bildas syror och koldioxid. Oxidation kan utföras med permanganat eller kaliumdikromat i en sur miljö, till exempel:

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

Ibland är det möjligt att isolera mellanliggande oxidationsprodukter. Beroende på placeringen av trippelbindningen i molekylen är dessa antingen diketoner (R 1 –CO–CO–R 2) eller aldoketoner (R–CO–CHO).

Acetylen kan oxideras med kaliumpermanganat i ett lätt alkaliskt medium till kaliumoxalat:

3C 2 H 2 + 8KMnO 4 \u003d 3K 2 C 2 O 4 + 2H 2 O + 8MnO 2 + 2KOH

I en sur miljö går oxidationen till koldioxid:

C 2 H 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 \u003d 2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4

Bensenhomologer. Bensenhomologer kan oxideras med en lösning av kaliumpermanganat i ett neutralt medium till kaliumbensoat:

C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 \u003d C 6 H 5 COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O (vid kokning)

C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4 \u003d C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH (vid uppvärmning)

Oxidation av dessa ämnen med dikromat eller kaliumpermanganat i en sur miljö leder till bildning av bensoesyra.

Alkoholer. De direkta produkterna av oxidationen av primära alkoholer är aldehyder, medan de av sekundära alkoholer är ketoner.

De aldehyder som bildas under oxidationen av alkoholer oxideras lätt till syror, därför erhålls aldehyder från primära alkoholer genom oxidation med kaliumdikromat i ett surt medium vid aldehydens kokpunkt. Avdunstar, aldehyder hinner inte oxidera.

3C 2 H 5 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 (uppvärmning)

Med ett överskott av ett oxidationsmedel (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) i vilket medium som helst, oxideras primära alkoholer till karboxylsyror eller deras salter och sekundära alkoholer till ketoner. Tertiära alkoholer oxideras inte under dessa förhållanden, men metylalkohol oxideras till koldioxid. Alla reaktioner sker vid upphettning.

Tvåvärd alkohol, etylenglykol HOCH 2 -CH 2 OH, när den upphettas i surt medium med en lösning av KMnO 4 eller K 2 Cr 2 O 7, oxideras lätt till koldioxid och vatten, men ibland är det möjligt att isolera mellanprodukter (HOCH2-COOH, HOOC-COOH, etc.).

Aldehyder. Aldehyder är ganska starka reduktionsmedel och oxideras därför lätt av olika oxidationsmedel, till exempel: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH. Alla reaktioner äger rum vid upphettning:

3CH 3 CHO + 2KMnO 4 \u003d CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O
3CH 3 CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 = 3CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
CH 3 CHO + 2OH \u003d CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

Formaldehyd med ett överskott av oxidationsmedel oxideras till koldioxid.

18.10. Jämförelse av redoxaktiviteten hos olika ämnen

Av definitionerna av begreppen "oxiderande atom" och "reducerande atom" följer att atomer i det högsta oxidationstillståndet endast har oxiderande egenskaper. Tvärtom, endast reducerande egenskaper innehas av atomer i det lägsta oxidationstillståndet. Atomer i mellanliggande oxidationstillstånd kan vara både oxiderande och reduktionsmedel.

Men baserat endast på graden av oxidation är det omöjligt att entydigt bedöma ämnens redoxegenskaper. Som ett exempel, betrakta kopplingarna mellan elementen i VA-gruppen. Kväve(V)- och antimon(V)-föreningar är mer eller mindre starka oxidationsmedel, vismut(V)-föreningar är mycket starka oxidationsmedel och fosfor(V)-föreningar har praktiskt taget inga oxiderande egenskaper. I detta och andra liknande fall spelar det roll hur mycket ett givet oxidationstillstånd är karakteristiskt för ett givet grundämne, det vill säga hur stabila föreningar som innehåller atomer av ett givet grundämne i detta oxidationstillstånd är.

Varje OVR fortsätter i riktning mot bildandet av ett svagare oxidationsmedel och ett svagare reduktionsmedel. I det allmänna fallet kan möjligheten för vilken OVR som helst, såväl som vilken annan reaktion som helst, bestämmas av tecknet på förändringen i Gibbs-energin. Dessutom, för att kvantifiera ämnens redoxaktivitet, används de elektrokemiska egenskaperna hos oxidationsmedel och reduktionsmedel (standardpotentialer för redoxpar). Baserat på dessa kvantitativa egenskaper är det möjligt att bygga serier av redoxaktivitet av olika ämnen. Serien av metallspänningar som du känner till är uppbyggd på detta sätt. Denna serie gör det möjligt att jämföra reduktionsegenskaperna hos metaller i vattenlösningar under standardförhållanden ( Med= 1 mol/l, T= 298,15 K), såväl som de oxiderande egenskaperna hos enkla akvatationer. Om joner (oxidationsmedel) placeras i den översta raden i denna serie, och metallatomer (reduktionsmedel) placeras i den nedre raden, kommer den vänstra sidan av denna serie (upp till väte) att se ut så här:

I den här serien ökar jonernas oxiderande egenskaper (översta linjen) från vänster till höger, medan metallernas reducerande egenskaper (nedre raden) tvärtom ökar från höger till vänster.

Med hänsyn till skillnaderna i redoxaktivitet i olika medier är det möjligt att konstruera liknande serier för oxidationsmedel. Så för reaktioner i ett surt medium (pH = 0) erhålls en "fortsättning" av en serie metallaktivitet i riktning mot att förbättra de oxiderande egenskaperna

Liksom i aktivitetsserien av metaller ökar i denna serie de oxiderande egenskaperna hos oxidationsmedel (övre raden) från vänster till höger. Men med hjälp av denna serie är det möjligt att jämföra reducerande verkan hos reducerande medel (nedre raden) endast om deras oxiderade form sammanfaller med den som anges i den översta raden; i detta fall förstärks den från höger till vänster.

Låt oss titta på några exempel. För att ta reda på om denna redox är möjlig kommer vi att använda den allmänna regeln som bestämmer redoxreaktionernas riktning (reaktioner fortskrider i riktning mot bildandet av ett svagare oxidationsmedel och ett svagare reduktionsmedel).

1. Kan magnesium reducera kobolt från en CoSO 4-lösning?
Magnesium är ett starkare reduktionsmedel än kobolt, och Co 2 -joner är starkare oxidationsmedel än Mg 2 -joner, därför är det möjligt.
2. Kan en lösning av FeCl 3 oxidera koppar till CuCl 2 i en sur miljö?
Eftersom Fe 3B-joner är starkare oxidationsmedel än Cu 2-joner, och koppar är ett starkare reduktionsmedel än Fe 2-joner, är det möjligt.
3. Är det möjligt att, genom att blåsa syre genom en lösning av FeCl 2 surgjort med saltsyra, få en lösning av FeCl 3?
Det verkar inte, eftersom syre i vår serie är till vänster om Fe 3-joner och är ett svagare oxidationsmedel än dessa joner. Men i en vattenlösning reduceras syre nästan aldrig till H 2 O 2, i detta fall reduceras det till H 2 O och upptar en plats mellan Br 2 och MnO 2. Därför är en sådan reaktion möjlig, men den går ganska långsamt (varför?).
4. Är det möjligt att oxidera H 2 O 2 i en sur miljö med kaliumpermanganat?
I detta fall är H 2 O 2 ett reduktionsmedel och reduktionsmedlet är starkare än Mn 2B-joner, och MnO 4-joner är oxidationsmedel starkare än syre som bildas av peroxid. Därför är det möjligt.

En liknande serie konstruerad för OVR i ett alkaliskt medium ser ut så här:

Till skillnad från "syra"-serien kan denna serie inte användas tillsammans med metallaktivitetsserien.

Elektronjonbalansmetod (halvreaktionsmetod), intermolekylär OVR, intramolekylär OVR, OVR-dismutation (disproportionering, självoxidation-självläkning), OVR-växling, passivering.

1. Använd metoden för elektron-jonbalans och gör upp ekvationerna för reaktionerna som uppstår när en lösning av a) H 2 S (S, mer exakt, S 8 ) tillsätts till en lösning av kaliumpermanganat surgjort med svavelsyra; b) KHS; c) K2S; d) H2SO3; e) KHS03; e) K2SO3; g) HNO2; g) KNO2; i) KI (I2); j) FeS04; k) C2H5OH (CH3COOH); l) CH3CHO; m) (COOH)2(CO2); n) K2C2O4. Här och nedan, vid behov, anges oxidationsprodukter inom parentes.
2. Gör upp ekvationerna för reaktionerna som uppstår när följande gaser passerar genom en lösning av kaliumpermanganat surgjort med svavelsyra: a) C 2 H 2 (CO 2 ); b) C2H4 (CO2); c) C3H4 (propyn) (CO2 och CH3COOH); d) C3H6; e) CH4; e) HCHO.
3. Detsamma, men reduktionsmedelslösningen tillsätts till den neutrala kaliumpermanganatlösningen: a) KHS; b) K2S; c) KHS03; d) K2SO3; e) KNO2; e) KI.
4. Samma men kaliumhydroxidlösning tillsattes tidigare till kaliumpermanganatlösningen: a) K2S (K2SO4); b) K2SO3; c) KNO2; d) KI (KIO3).
5. Gör ekvationer för följande reaktioner som inträffar i lösning: a) KMnO 4 + H 2 S ...;
   b) KMnO4 + HCl ...;
   c) KMnO4 + HBr ...;
   d) KMnO 4 + HI ...
6. Skriv följande OVR-ekvationer för mangandioxid:
7. Lösningar av följande ämnen tillsätts till en lösning av kaliumdikromat surgjort med svavelsyra: a) KHS; b) K2S; c) HNO2; d) KNO2; e) KI; e) FeS04; g) CH3CH2CHO; i) H2SO3; j) KHS03; k) K 2 SO 3. Skriv ekvationerna för de pågående reaktionerna.
8. Samma, men följande gaser leds genom lösningen: a) H 2 S; b) SO2.
9. Lösningar av a) K2S (K2SO4) sätts till en kaliumkromatlösning innehållande kaliumhydroxid; b) K2SO3; c) KNO2; d) KI (KIO3). Skriv ekvationerna för de pågående reaktionerna.
10. En lösning av kaliumhydroxid sattes till en lösning av krom(III)klorid tills den initialt bildade fällningen var upplöst, och sedan tillsattes bromvatten. Skriv ekvationerna för de pågående reaktionerna.
11. Samma, men i det sista steget, tillsattes en lösning av kaliumpersulfat K 2 S 2 O 8, som reducerades under reaktionen till sulfat.
12. Skriv ekvationerna för de reaktioner som sker i lösningen:

a) CrCl2 + FeCl3; b) CrS04 + FeCl3; c) CrS04 + H2SO4 + O2;

d) CrS04 + H2SO4 + MnO2; e) CrSO4 + H2SO4 + KMnO4.

13. Skriv ekvationer för de reaktioner som sker mellan fast kromtrioxid och följande ämnen: a) C; b) CO; c) S (S02); d) H2S; e) NH3; e) C2H5OH (CO2 och H2O); g) CH3COCH3.
14. Gör upp ekvationerna för de reaktioner som uppstår när följande ämnen tillsätts till koncentrerad salpetersyra: a) S (H 2 SO 4 ); b) P4 ((HPO3)4); c) grafit; d) Se; e) I2 (HIO3); e) Ag; g) Cu; i) Pb; j) KF; k) FeO; l) FeS; m) MgO; o) MgS; p) Fe(OH)2; c) P2O3; m) As2O3 (H3AsO4); y) As 2S3; f) Fe(NO3)2; x) P4O10; c) Cu2S.
15. Samma, men med passage av följande gaser: a) CO; b) H2S; c) N2O; d) NH3; e) NEJ; e) H2Se; g) HI.
16. Reaktionerna kommer att fortgå på samma sätt eller annorlunda i följande fall: a) en bit magnesium placerades i ett högt provrör till två tredjedelar fyllt med koncentrerad salpetersyra; b) placerades en droppe koncentrerad salpetersyra på ytan av en magnesiumplatta? Skriv reaktionsekvationer.
17. Vad är skillnaden mellan reaktionen av koncentrerad salpetersyra med vätesulfidsyra och med gasformigt svavelväte? Skriv reaktionsekvationer.
18. Kommer OVR att fortsätta på samma sätt när vattenfri kristallin natriumsulfid och dess 0,1 M lösning tillsätts till en koncentrerad lösning av salpetersyra?
19. En blandning av följande substanser behandlades med koncentrerad salpetersyra: Cu, Fe, Zn, Si och Cr. Skriv ekvationerna för de pågående reaktionerna.
20. Gör upp ekvationerna för de reaktioner som uppstår när följande ämnen tillsätts till utspädd salpetersyra: a) I 2 ; b) Mg; c) Al; d) Fe; e) FeO; f) FeS; g) Fe (OH)2; i) Fe(OH)3; j) MnS; k) Cu2S; l) CuS; m) CuO; n) Na2Scr; p) Na2Sp; c) P4O10.
21. Vilka processer kommer att ske när a) ammoniak, b) vätesulfid, c) koldioxid passerar genom en utspädd lösning av salpetersyra?
22. Gör upp ekvationerna för de reaktioner som uppstår när följande ämnen tillsätts till koncentrerad svavelsyra: a) Ag; b) Cu; c) grafit; d) HCOOH; e) C6H12O6; f) NaCl cr; g) C2H5OH.
23. När svavelväte leds genom kall koncentrerad svavelsyra bildas S och SO 2, varmkoncentrerad H 2 SO 4 oxiderar svavel till SO 2. Skriv reaktionsekvationer. Hur kommer reaktionen att fortgå mellan varmkoncentrerad H 2 SO 4 och vätesulfid?
24. Varför erhålls väteklorid genom att behandla kristallin natriumklorid med koncentrerad svavelsyra, medan vätebromid och vätejod inte erhålls på detta sätt?
25. Gör upp ekvationerna för de reaktioner som sker under växelverkan mellan utspädd svavelsyra och a) Zn, b) Al, c) Fe, d) krom i frånvaro av syre, e) krom i luft.
26. Gör de reaktionsekvationer som kännetecknar redoxegenskaperna hos väteperoxid:

I vilken av dessa reaktioner är väteperoxid ett oxidationsmedel och i vilket är det ett reduktionsmedel?

27. Vilka reaktioner uppstår när följande ämnen upphettas: a) (NH 4) 2 CrO 4; b) NaN03; c) CaC03; d) Al(NO3)3; e) Pb(NO3)3; f) AgN03; g) Hg (NO3)2; i) Cu(NO3)2; j) CuO; l) NaClO4; 1) Ca(ClO4)2; m) Fe(NO3)2; n) PCl5; p) MnCl4; c) H2C2O4; m) LiN03; s) HgO; f) Ca(NO3)2; x) Fe(OH)3; c) CuCl2; h) KCI03; w) KCI02; w) CrO3?
28. När heta lösningar av ammoniumklorid och kaliumnitrat dräneras uppstår en reaktion, åtföljd av gasutveckling. Skriv en ekvation för denna reaktion.
29. Gör upp ekvationerna för de reaktioner som uppstår när a) klor leds genom en kall lösning av natriumhydroxid, b) bromånga. Samma, men genom en het lösning.
30. När det interagerar med en varm koncentrerad lösning av kaliumhydroxid, genomgår selen dismutation till närmaste stabila oxidationstillstånd (–II och +IV). Skriv en ekvation för denna OVR.
31. Under samma förhållanden genomgår svavel en liknande dismutation, men överskottet av svavel reagerar med sulfitjoner för att bilda tiosulfatjoner S 2 O 3 2. Skriv ekvationerna för de pågående reaktionerna. ;
32. Gör upp ekvationerna för elektrolysreaktionerna för a) en kopparnitratlösning med en silveranod, b) en blynitratlösning med en kopparanod.

Erfarenhet 1. Oxiderande egenskaper hos kaliumpermanganat i en sur miljö. Till 3-4 droppar av en lösning av kaliumpermanganat tillsätt en lika stor volym av en utspädd lösning av svavelsyra och sedan en lösning av natriumsulfit tills missfärgning. Skriv en ekvation för reaktionen. Erfarenhet 2.Oxiderande egenskaper hos kaliumpermanganat i ett neutralt medium. Tillsätt 5-6 droppar natriumsulfitlösning till 3-4 droppar kaliumpermanganatlösning. Vilket ämne isolerades i form av en fällning? Erfarenhet 3. Oxiderande egenskaper hos kaliumpermanganat i ett alkaliskt medium. Tillsätt 10 droppar koncentrerad natriumhydroxidlösning och 2 droppar natriumsulfitlösning till 3-4 droppar kaliumpermanganatlösning. Lösningen ska bli grön. Erfarenhet 4. Oxiderande egenskaper hos kaliumdikromat i en sur miljö. Surgör 6 droppar kaliumdikromatlösning med 4 droppar utspädd svavelsyralösning och tillsätt natriumsulfitlösning tills färgen på blandningen ändras. Erfarenhet 5. Oxiderande egenskaper hos utspädd svavelsyra. Placera ett zinkgranulat i det ena provröret och en bit koppartejp i det andra. Tillsätt 8-10 droppar utspädd svavelsyralösning till båda rören. Jämför vad som händer. UPPLEVELSE I ETT FLÄKTSKÅP! Erfarenhet 6. Oxiderande egenskaper hos koncentrerad svavelsyra. Liknar experiment 5, men tillsätt koncentrerad svavelsyralösning. En minut efter starten av utsläppet av gasformiga reaktionsprodukter, sätt in remsor av filterpapper fuktade med lösningar av kaliumpermanganat och kopparsulfat i provrören. Förklara vad som händer. UPPLEVELSE I ETT FLÄKTSKÅP! Erfarenhet 7. Oxiderande egenskaper hos utspädd salpetersyra. Liknar experiment 5, men tillsätt en utspädd salpetersyralösning. Observera färgförändringen hos de gasformiga reaktionsprodukterna. UPPLEVELSE I ETT FLÄKTSKÅP! Erfarenhet 8. Oxiderande egenskaper hos koncentrerad salpetersyra. Placera en bit koppartejp i ett provrör och tillsätt 10 droppar koncentrerad salpetersyralösning. Värm försiktigt tills metallen är helt upplöst. UPPLEVELSE I ETT FLÄKTSKÅP! Erfarenhet 9. Oxiderande egenskaper hos kaliumnitrit. Till 5-6 droppar av en lösning av kaliumnitrit tillsätt en lika stor volym av en utspädd lösning av svavelsyra och 5 droppar av en lösning av kaliumjodid. Vilka ämnen bildas? Erfarenhet 10. Reducerande egenskaper hos kaliumnitrit. Till 5-6 droppar av en lösning av kaliumpermanganat tillsätt en lika stor volym av en utspädd lösning av svavelsyra och en lösning av kaliumnitrit tills blandningen är helt missfärgad. Erfarenhet 11.Termisk nedbrytning av kopparnitrat. Placera en mikrospatel av kopparnitrattrihydrat i ett provrör, fixera den i ett ställ och värm den försiktigt med öppen låga. Observera uttorkning och efterföljande saltnedbrytning. UPPLEVELSE I ETT FLÄKTSKÅP! Erfarenhet 12.Termisk nedbrytning av blynitrat. Utför på samma sätt som experiment 11, placera blynitrat i ett provrör. UPPLEVELSE I ETT FLÄKTSKÅP! Vad är skillnaden mellan de processer som sker under nedbrytningen av dessa salter?

Rita upp ekvationer av redoxreaktioner som involverar organiska ämnen

I I samband med införandet av Unified State Examination (USE) som enda form av slutcertifiering av gymnasieutexaminerade och gymnasieskolans övergång till specialiserad utbildning förbereddes gymnasieeleverna för de "dyraste" uppgifterna m.t.t. punkterna i del "C" i USE-testet i kemi blir allt viktigare. Trots det faktum att de fem uppgifterna i del "C" anses olika: de kemiska egenskaperna hos oorganiska ämnen, kedjorna av omvandlingar av organiska föreningar, beräkningsuppgifter, är alla till viss del relaterade till redoxreaktioner (ORR). Om den grundläggande kunskapen om OVR-teorin bemästras, är det möjligt att korrekt slutföra den första och andra uppgiften i sin helhet och den tredje - delvis. Enligt vår mening ligger en betydande del av framgången i genomförandet av del "C" just i detta. Erfarenheten visar att om eleverna, när de studerar oorganisk kemi, klarar uppgifterna att skriva OVR-ekvationer tillräckligt bra, så orsakar liknande uppgifter inom organisk kemi stora svårigheter för dem. Därför försöker vi under hela studiet av hela kursen i organisk kemi i specialiserade klasser att utveckla färdigheterna för att sammanställa OVR-ekvationer hos gymnasieelever.

När vi studerar de jämförande egenskaperna hos oorganiska och organiska föreningar introducerar vi eleverna till användningen av oxidationstillståndet (s.o.) (i organisk kemi, främst kol) och metoder för att bestämma det:

1) beräkning av medeltalet s.d. kol i en molekyl av organiskt material;

2) definition av s.d. varje kolatom.

Vi klargör i vilka fall det är bättre att använda en eller annan metod.

Artikeln publicerades med stöd av företaget "GEO-Engineering", som presenterar produkter på marknaden under varumärket "ProfKresla". Företagets verksamhetsområde är tillverkning, försäljning och montering av fåtöljer och stolar till olika hallar. Medarbetarnas höga professionalism och våra egna produktionsanläggningar gör att vi snabbt och effektivt kan genomföra projekt av vilken komplexitet som helst. Alla produkter under varumärket ProfKresla, oavsett om det är teaterstolar, sittplatser för väntrum eller stolar för utbildningsinstitutioner, utmärks av en modern och ergonomisk design, samt hög slitstyrka, styrka och komfort. Från det enorma utbudet av produkter som presenteras i katalogen på webbplatsen profkresla.ru kan du alltid välja modeller som bäst passar den företagsstil som antagits i ditt företag. Om du fortfarande har svårigheter med valet, är företagets specialister alltid redo att ge råd, hjälpa till att bestämma modellen och sedan förbereda ett projekt, göra alla nödvändiga mätningar och installation på plats.

P När vi studerar ämnet "Alkaner" visar vi att processerna för oxidation, förbränning, halogenering, nitrering, dehydrering och nedbrytning är redoxprocesser. När man skriver ekvationerna för reaktionerna vid förbränning och nedbrytning av organiska ämnen är det bättre att använda medelvärdet av s.d. kol. Till exempel:

Vi uppmärksammar den första hälften av den elektroniska balansen: vid kolatomen i bråkvärdet av s.d. nämnaren är 4, så vi beräknar överföringen av elektroner med hjälp av denna koefficient.

I andra fall, när vi studerar ämnet "Alkaner", bestämmer vi värdena för s.d. varje kolatom i föreningen, samtidigt som eleverna uppmärksammas på sekvensen av substitution av väteatomer vid primära, sekundära, tertiära kolatomer:

Således leder vi eleverna till slutsatsen att i början sker substitutionsprocessen vid de tertiära, sedan vid de sekundära och sist av allt, vid de primära kolatomerna.

P När vi studerar ämnet "Alkener" överväger vi oxidationsprocesser beroende på strukturen hos alkenen och reaktionsmediet.

När alkener oxideras med en koncentrerad lösning av kaliumpermanganat KMnO 4 i ett surt medium (hård oxidation), bryts - och - bindningar med bildning av karboxylsyror, ketoner och kolmonoxid (IV). Denna reaktion används för att bestämma positionen för dubbelbindningen.

Om dubbelbindningen är i änden av molekylen (till exempel i buten-1), är en av oxidationsprodukterna myrsyra, som lätt oxideras till koldioxid och vatten:

Vi betonar att om kolatomen vid dubbelbindningen i alkenmolekylen innehåller två kolsubstituenter (till exempel i molekylen 2-metylbuten-2), så bildas en keton under dess oxidation, eftersom omvandlingen av en sådan atom in i en atom i karboxylgruppen är omöjligt utan att bryta C-C-bindningen, relativt stabil under dessa förhållanden:

Vi klargör att om alkenmolekylen är symmetrisk och dubbelbindningen finns i mitten av molekylen, så bildas endast en syra under oxidation:

Vi rapporterar att ett kännetecken för oxidationen av alkener, där kolatomerna i dubbelbindningen innehåller två kolradikaler, är bildandet av två ketoner:

Med tanke på oxidationen av alkener i neutrala eller svagt alkaliska medier fokuserar vi gymnasieelevers uppmärksamhet på det faktum att under sådana förhållanden åtföljs oxidation av bildandet av dioler (tvåvärda alkoholer) och hydroxylgrupper är bundna till dessa kolatomer mellan vilken det fanns en dubbelbindning:

I På liknande sätt betraktar vi oxidationen av acetylen och dess homologer, beroende på i vilket medium processen äger rum. Så vi klargör att i en sur miljö åtföljs oxidationsprocessen av bildandet av karboxylsyror:

Reaktionen används för att bestämma strukturen av alkyner genom oxidationsprodukter:

I neutrala och lätt alkaliska medier åtföljs oxidationen av acetylen av bildningen av motsvarande oxalater (salter av oxalsyra), och oxidationen av homologer åtföljs av brytningen av trippelbindningen och bildningen av salter av karboxylsyror:

I Alla regler utarbetas tillsammans med eleverna på specifika exempel, vilket leder till en bättre assimilering av teoretiskt material. När man studerar oxidation av arener i olika medier kan eleverna därför självständigt göra antaganden om att man i ett surt medium bör förvänta sig bildning av syror, och i ett alkaliskt medium, salter. Läraren behöver bara klargöra vilka reaktionsprodukter som bildas beroende på strukturen på motsvarande arena.

Vi visar med exempel att bensenhomologer med en sidokedja (oavsett dess längd) oxideras av ett starkt oxidationsmedel till bensoesyra vid -kolatomen. Bensenhomologer, när de upphettas, oxideras av kaliumpermanganat i ett neutralt medium för att bilda kaliumsalter av aromatiska syror.

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.

Vi betonar att om det finns flera sidokedjor i en arenmolekyl, så oxideras var och en av dem i ett surt medium vid en a-kolatom till en karboxylgrupp, vilket resulterar i bildandet av flerbasiska aromatiska syror:

P De förvärvade färdigheterna i att sammanställa OVR-ekvationer för kolväten gör att de kan användas i studien av avsnittet "Syrehaltiga föreningar".

Så när de studerar ämnet "Alkoholer", komponerar eleverna självständigt ekvationerna för oxidation av alkoholer med hjälp av följande regler:

1) primära alkoholer oxideras till aldehyder

3CH3-CH2OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 \u003d 3CH3-CHO + K2SO4 + Cr2 (SO4)3 + 7H2O;

2) sekundära alkoholer oxideras till ketoner

3) för tertiära alkoholer är oxidationsreaktionen inte typisk.

För att förbereda sig för provet är det lämpligt att läraren ger ytterligare information om dessa egenskaper, vilket utan tvekan kommer att vara användbart för studenter.

När metanol oxideras med en surgjord lösning av kaliumpermanganat eller kaliumdikromat bildas CO 2, primära alkoholer under oxidation, beroende på reaktionsförhållandena, kan inte bara bilda aldehyder, utan även syror. Till exempel slutar oxidationen av etanol med kaliumdikromat i kylan med bildandet av ättiksyra och vid upphettning acetaldehyd:

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,

3CH3-CH2OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 3CH3-CHO + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O.

Låt oss återigen påminna eleverna om miljöns inverkan på produkterna av alkoholoxidationsreaktioner, nämligen: en het neutral lösning av KMnO 4 oxiderar metanol till kaliumkarbonat och de återstående alkoholerna till salter av motsvarande karboxylsyror:

När vi studerar ämnet "Aldehyder och ketoner", fokuserar vi elevernas uppmärksamhet på det faktum att aldehyder lättare oxideras än alkoholer till motsvarande karboxylsyror, inte bara under inverkan av starka oxidationsmedel (luftsyre, surgjorda lösningar av KMnO 4 och K 2 Cr 2 O 7), men och under påverkan av svag (ammoniaklösning av silveroxid eller koppar(II)hydroxid):

5CH3-CHO + 2KMnO4 + 3H2SO4 \u003d 5CH3-COOH + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O,

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,

CH3-CHO + 2OH CH3-COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O.

Vi ägnar särskild uppmärksamhet åt oxidation av metanal med en ammoniaklösning av silveroxid, eftersom i detta fall bildas ammoniumkarbonat och inte myrsyra:

HCHO + 4OH \u003d (NH4)2CO3 + 4Ag + 6NH3 + 2H2O.

Som vår långa erfarenhet visar, ökar den föreslagna metoden att lära gymnasieelever hur man skriver OVR-ekvationer med deltagande av organiska ämnen deras slutliga ANVÄNDNINGSresultat i kemi med flera poäng.

Välj huvudkolkedjan i molekylen. För det första måste det vara längst. För det andra, om det finns två eller flera kedjor av samma längd, väljs den mest grenade från dem. Till exempel, i en molekyl finns det 2 kedjor med samma antal (7) C-atomer (markerade i färg):

I fall (a) har kedjan 1 substituent och i fall (b) har den 2. Därför bör alternativ (b) väljas.

1. Numrera kolatomerna i huvudkedjan så att C-atomerna associerade med substituenterna får lägsta möjliga antal. Därför börjar numreringen från slutet av kedjan närmast grenen. Till exempel:

Namnge alla radikaler (substituenter), anger framför siffrorna som anger deras plats i huvudkedjan. Om det finns flera identiska substituenter, skrivs för var och en av dem ett nummer (plats) åtskilda av ett kommatecken, och deras antal indikeras med prefix di-, tre-, tetra-, penta- etc. (Till exempel, 2,2-dimetyl eller 2,3,3,5-tetrametyl).

Namnen på alla substituenter är ordnade i alfabetisk ordning (enligt de senaste IUPAC-reglerna).

Nämn huvudkedjan av kolatomer, d.v.s. motsvarande normalalkan.

Således, i namnet på en grenad alkan, är roten + suffix namnet på en normal alkan (grekisk siffra + suffix "an"), prefix är nummer och namn på kolväteradikaler. Exempel på namnkonstruktion:

Chem. St. alkanerSprickbildning av alkaner. Sprickning är en process för termisk nedbrytning av kolväten, som är baserad på reaktionerna av att dela kolkedjan av stora molekyler med bildning av föreningar med en kortare kedja. Isomerisering av alkaner Alkaner med normal struktur under inverkan av katalysatorer och vid upphettning kan omvandlas till grenade alkaner utan att förändra molekylernas sammansättning, d.v.s. gå in i isomeriseringsreaktioner. Dessa reaktioner involverar alkaner vars molekyler innehåller minst 4 kolatomer. Till exempel sker isomeriseringen av n-pentan till isopentan (2-metylbutan) vid 100°C i närvaro av en aluminiumkloridkatalysator:

Utgångsmaterialet och produkten från isomeriseringsreaktionen har samma molekylformler och är strukturella isomerer (kolskelettisomerism).

Dehydrering av alkaner

När alkaner värms upp i närvaro av katalysatorer (Pt, Pd, Ni, Fe, Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3, ZnO), deras katalytiska dehydrering– splittring av väteatomer på grund av brytning av C-H-bindningar.

Strukturen hos dehydreringsprodukterna beror på reaktionsbetingelserna och längden på huvudkedjan i startalkanmolekylen.

1. Lägre alkaner som innehåller från 2 till 4 kolatomer i kedjan, när de värms upp över en Ni-katalysator, spjälkar väte från angränsande kolatomer och förvandlas till alkener:

Tillsammans med buten-2 denna reaktion producerar buten-1 CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3. I närvaro av en Cr 2 O 3 /Al 2 O 3-katalysator vid 450-650 С från n-butan tas också emot butadien-1,3 CH2=CH-CH=CH2.

2. Alkaner som innehåller mer än 4 kolatomer i huvudkedjan används för att erhålla cyklisk anslutningar. Samtidigt händer det dehydrocyklisering- dehydreringsreaktion, som leder till att kedjan sluts till en stabil cykel.

Om huvudkedjan i en alkanmolekyl innehåller 5 (men inte fler) kolatomer ( n-pentan och dess alkylderivat), sedan när de värms upp över en Pt-katalysator, spjälkas väteatomer från kolkedjans terminala atomer och en femledad cykel bildas (cyklopentan eller dess derivat):

Alkaner med en huvudkedja på 6 eller fler kolatomer ingår också i dehydrocykliseringsreaktionen, men bildar alltid en 6-ledad cykel (cyklohexan och dess derivat). Under reaktionsbetingelserna genomgår denna cykel ytterligare dehydrering och förvandlas till en energimässigt stabilare bensencykel av ett aromatiskt kolväte (aren). Till exempel:

Dessa reaktioner ligger bakom processen reformera– bearbetning av petroleumprodukter för att erhålla arenor ( aromatisering mättade kolväten) och väte. omvandling n- alkaner i arenor leder till förbättrat slagmotstånd hos bensin.