Fizička svojstva

Benzen i njegovi najbliži homolozi su bezbojne tečnosti sa specifičnim mirisom. Aromatični ugljovodonici su lakši od vode i ne rastvaraju se u njoj, ali su lako rastvorljivi u organskim rastvaračima - alkoholu, eteru, acetonu.

Benzen i njegovi homolozi su sami po sebi dobri rastvarači za mnoge organska materija. Sve arene gore dimnim plamenom zbog visokog sadržaja ugljika u njihovim molekulima.

Fizička svojstva nekih arena prikazana su u tabeli.

Table. Fizička svojstva nekih arena

Ime	Formula	t°.pl., °C	t°.b.p., °C
Benzen	C6H6	5,5	80,1
toluen (metilbenzen)	C 6 H 5 CH 3	95,0	110,6
Etilbenzen	C 6 H 5 C 2 H 5	95,0	136,2
ksilen (dimetilbenzen)	C 6 H 4 (CH 3) 2
orto-		25,18	144,41
meta-		47,87	139,10
par-		13,26	138,35
Propilbenzen	C 6 H 5 (CH 2) 2 CH 3	99,0	159,20
kumen (izopropilbenzen)	C 6 H 5 CH(CH 3) 2	96,0	152,39
stiren (vinilbenzen)	C 6 H 5 CH=CH 2	30,6	145,2

Benzen – slabo ključanje ( tbale= 80,1°C), bezbojna tečnost, nerastvorljiva u vodi

Pažnja! Benzen – otrov, utiče na bubrege, menja formulu krvi (kod dužeg izlaganja), može poremetiti strukturu hromozoma.

Većina aromatičnih ugljikovodika je opasna po život i toksična.

Priprema arena (benzen i njegovi homolozi)

U laboratoriji

1. Fuzija soli benzojeve kiseline sa čvrstim alkalijama

C6H5-COONa + NaOH t → C 6 H 6 + Na 2 CO 3

natrijum benzoat

2. Wurtz-Fitting reakcija: (ovdje je G halogen)

C 6H 5 -G + 2N / A + R-G →C 6 H 5 - R + 2 N / AG

WITH 6 H 5 -Cl + 2Na + CH 3 -Cl → C 6 H 5 -CH 3 + 2NaCl

U industriji

izolirani iz nafte i uglja frakcijskom destilacijom i reformingom;
od katrana ugljena i koksnog gasa

1. Dehidrociklizacija alkana sa više od 6 atoma ugljika:

C6H14 t , kat→C 6 H 6 + 4H 2

2. Trimerizacija acetilena(samo za benzen) – R. Zelinsky:

3S 2 H 2 600°C, Act. ugalj→C 6 H 6

3. Dehidrogenacija cikloheksan i njegovi homolozi:

Sovjetski akademik Nikolaj Dmitrijevič Zelinski ustanovio je da benzen nastaje iz cikloheksana (dehidrogenacija cikloalkana

C6H12 t, kat→C 6 H 6 + 3H 2

C6H11-CH3 t , kat→C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2

metilcikloheksantoluen

4. Alkilacija benzena(priprema homologa benzena) – r Friedel-Crafts.

C 6 H 6 + C 2 H 5 -Cl t, AlCl3→C 6 H 5 -C 2 H 5 + HCl

hloroetan etilbenzen

Hemijska svojstva arena

I. REAKCIJE OKSIDACIJE

1. Sagorijevanje (dimeći plamen):

2C6H6 + 15O2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. U normalnim uslovima, benzen ne menja boju brom vode i vodenog rastvora kalijum permanganata

3. Homolozi benzena su oksidirani kalijum permanganatom (promjeni boje kalijum permanganata):

A) u kiseloj sredini do benzojeve kiseline

Kada su homolozi benzena izloženi kalijevom permanganatu i drugim jakim oksidantima, bočni lanci se oksidiraju. Bez obzira na to koliko je složen lanac supstituenta, on je uništen, osim atoma a-ugljika, koji se oksidira u karboksilnu grupu.

Homolozi benzena sa jednim bočnim lancem daju benzojevu kiselinu:

Homolozi koji sadrže dva bočna lanca daju dvobazne kiseline:

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

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

Pojednostavljeno :

C6H5-CH3+3O KMnO4→C 6 H 5 COOH + H 2 O

B) u neutralnim i slabo alkalnim solima do benzojeve kiseline

C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COO K + K OH + 2MnO 2 + H 2 O

II. REAKCIJE ADICIJE (tvrđe od alkena)

1. Halogenacija

C 6 H 6 +3Cl 2 h ν → C 6 H 6 Cl 6 (heksaklorocikloheksan - heksahloran)

2. Hidrogenacija

C6H6 + 3H2 t , PtiliNi→C 6 H 12 (cikloheksan)

3. Polimerizacija

III. REAKCIJE ZAMJENE – jonski mehanizam (lakši od alkana)

1. Halogenacija -

a ) benzen

C6H6+Cl2 AlCl 3 → C 6 H 5 -Cl + HCl (klorobenzen)

C6H6 + 6Cl2 t ,AlCl3→C 6 Cl 6 + 6HCl( heksahlorobenzen)

C 6 H 6 + Br 2 t,FeCl3→ C 6 H 5 -Br + HBr( bromobenzen)

b) homolozi benzena nakon zračenja ili zagrijavanja

Hemijska svojstva alkil radikala su slična alkanima. Atomi vodika u njima su zamijenjeni halogenom mehanizmom slobodnih radikala. Stoga, u odsustvu katalizatora, nakon zagrijavanja ili UV zračenja, dolazi do radikalne supstitucijske reakcije u bočnom lancu. Utjecaj benzenskog prstena na alkil supstituente dovodi do toga da Atom vodonika je uvijek zamijenjen na atomu ugljika koji je direktno vezan za benzenski prsten (a-atom ugljika).

1) C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 h ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

c) homolozi benzena u prisustvu katalizatora

C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 AlCl 3 → (orta mješavina, par derivata) +HCl

2. Nitracija (sa azotnom kiselinom)

C 6 H 6 + HO-NO 2 t, H2SO4→C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O

nitrobenzen - miris bademi!

C 6 H 5 -CH 3 + 3HO-NO 2 t, H2SO4→ WITH H 3 -C 6 H 2 (NO 2) 3 + 3H 2 O

2,4,6-trinitrotoluen (tol, TNT)

Primjena benzena i njegovih homologa

Benzen C 6 H 6 je dobar rastvarač. Benzen kao aditiv poboljšava kvalitet motornog goriva. Služi kao sirovina za proizvodnju mnogih aromatičnih organska jedinjenja– nitrobenzen C 6 H 5 NO 2 (rastvarač iz kojeg se dobija anilin), hlorobenzen C 6 H 5 Cl, fenol C 6 H 5 OH, stiren itd.

Toluen C 6 H 5 –CH 3 – rastvarač, koji se koristi u proizvodnji boja, medicinskih i eksplozivnih sredstava (TNT (TNT), ili 2,4,6-trinitrotoluen TNT).

Ksileni C6H4(CH3)2. Tehnički ksilen je mješavina tri izomera ( ortho-, meta- I par-ksileni) – koristi se kao rastvarač i polazni proizvod za sintezu mnogih organskih jedinjenja.

izopropilbenzen C 6 H 5 –CH(CH 3) 2 se koristi za proizvodnju fenola i acetona.

Hlorirani derivati benzena koristi se za zaštitu bilja. Dakle, proizvod zamjene H atoma u benzenu atomima hlora je heksahlorobenzen C 6 Cl 6 - fungicid; koristi se za suvo tretiranje sjemena pšenice i raži protiv smuti. Produkt dodavanja hlora benzenu je heksahlorocikloheksan (heksahloran) C 6 H 6 Cl 6 - insekticid; koristi se za suzbijanje štetnih insekata. Spomenute supstance su klasifikovane kao pesticidi - hemikalije borba protiv mikroorganizama, biljaka i životinja.

Stiren C 6 H 5 – CH = CH 2 vrlo lako polimerizira, formirajući polistiren, a pri kopolimerizaciji sa butadienom stiren-butadienske gume.

VIDEO ISKUSTVA

U redoks reakcijama organske supstancečešće ispoljavaju svojstva redukcionih agenasa, a sami se oksidiraju. Lakoća oksidacije organskih jedinjenja zavisi od dostupnosti elektrona u interakciji sa oksidacionim agensom. Svi poznati faktori koji uzrokuju povećanje elektronske gustine u molekulima organskih jedinjenja (na primjer, pozitivni induktivni i mezomerni efekti) povećat će njihovu sposobnost oksidacije i obrnuto.

Sklonost organskih jedinjenja oksidaciji se povećava sa njihovom nukleofilnost, što odgovara sljedećim redovima:

Povećanje nukleofilnosti u seriji

Hajde da razmotrimo oksidativno- reakcije redukcije predstavnici najvažnijih klasa organska materija sa nekim neorganskim oksidantima.

Oksidacija alkena

Tokom blage oksidacije, alkeni se pretvaraju u glikole (dihidrične alkohole). Redukcioni atomi u ovim reakcijama su atomi ugljika povezani dvostrukom vezom.

Reakcija s otopinom kalijevog permanganata odvija se u neutralnom ili blago alkalnom mediju na sljedeći način:

3C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

U težim uslovima, oksidacija dovodi do pucanja ugljikovog lanca na dvostrukoj vezi i stvaranja dvije kiseline (u jako alkalnoj sredini - dvije soli) ili kiseline i ugljičnog dioksida (u jako alkalnoj sredini - soli i 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

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

3) CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 10KOH → CH 3 KUVANJE + C 2 H 5 KUVANJE + 6H 2 O + 8K 2 MnO 4

4) CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 13KOH → CH 3 KUVATI + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4

Kalijev dihromat u mediju sumporne kiseline oksidira alkene slično reakcijama 1 i 2.

Prilikom oksidacije alkena, u kojoj atomi ugljika na dvostrukoj vezi sadrže dva ugljikova radikala, nastaju dva ketona:

Alkinska oksidacija

Alkini oksidiraju pod nešto težim uvjetima od alkena, tako da obično oksidiraju razbijanjem ugljičnog lanca na trostrukoj vezi. Kao iu slučaju alkena, redukcijski atomi ovdje su atomi ugljika povezani višestrukom vezom. Kao rezultat reakcija nastaju kiseline i ugljični dioksid. Oksidacija se može provesti kalijevim permanganatom ili dikromatom u kiseloj sredini, na primjer:

5CH 3 C≡CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O

Acetilen se može oksidirati kalijum permanganatom u neutralnom okruženju u kalijev oksalat:

3CH≡CH +8KMnO 4 → 3KOOC –KUVANJE +8MnO 2 +2KOH +2H 2 O

U kiseloj sredini, oksidacija se nastavlja do oksalne kiseline ili ugljičnog dioksida:

5CH≡CH +8KMnO 4 +12H 2 SO 4 → 5HOOC –COOH +8MnSO 4 +4K 2 SO 4 +12H 2 O
CH≡CH + 2KMnO 4 +3H 2 SO 4 → 2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4

Oksidacija homologa benzena

Benzen ne oksidira čak ni pod prilično teškim uslovima. Homolozi benzena mogu se oksidirati otopinom kalijevog permanganata u neutralnom okruženju u kalij benzoat:

C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 KUVATI + 2MnO 2 + KOH + H 2 O

C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4 → C 6 H 5 KUVANJE + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH

Oksidacija homologa benzena s kalij-dihromatom ili permanganatom u kiseloj sredini dovodi do stvaranja benzojeve kiseline.

5C 6 H 5 CH 3 +6KMnO 4 +9 H 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

Oksidacija alkohola

Direktni produkt oksidacije primarnih alkohola su aldehidi, a produkti oksidacije sekundarnih alkohola su ketoni.

Aldehidi koji nastaju oksidacijom alkohola lako se oksidiraju u kiseline, pa se aldehidi iz primarnih alkohola dobijaju oksidacijom kalijum dihromatom u kiseloj sredini na tački ključanja aldehida. Kada aldehidi ispare, nemaju vremena za oksidaciju.

3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O

Sa viškom oksidacionog sredstva (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) u bilo kojoj sredini, primarni alkoholi se oksidiraju do karboksilne kiseline ili njihove soli, a sekundarne - do ketona.

5C 2 H 5 OH + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O

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

Tercijarni alkoholi ne oksidiraju pod ovim uvjetima, ali metil alkohol se oksidira u ugljični dioksid.

Dihidrični alkohol, etilen glikol HOCH 2 –CH 2 OH, kada se zagrije u kiseloj sredini sa rastvorom KMnO 4 ili K 2 Cr 2 O 7, lako se oksidira u oksalnu kiselinu, au neutralnom okruženju u kalijum oksalat.

5CH 2 (OH) – CH 2 (OH) + 8KMnO 4 +12H 2 SO 4 → 5HOOC –COOH +8MnSO 4 +4K 2 SO 4 +22N 2 O

3CH 2 (OH) – CH 2 (OH) + 8KMnO 4 → 3KOOC – KUVANJE +8MnO 2 +2KOH +8H 2 O

Oksidacija aldehida i ketona

Aldehidi su prilično jaki redukcioni agensi, pa se stoga lako oksidiraju raznim oksidantima, na primjer: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH, Cu(OH) 2. Sve reakcije se dešavaju kada se zagreju:

3CH 3 CHO + 2KMnO 4 → CH 3 COOH + 2CH 3 KUVANJE + 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 + 2KMnO 4 + 3KOH → CH 3 KUVATI + 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O

5CH 3 CHO + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O

CH 3 CHO + Br 2 + 3NaOH → CH 3 COONa + 2NaBr + 2H 2 O

reakcija "srebrnog ogledala".

S amonijačnom otopinom srebrnog oksida, aldehidi se oksidiraju u karboksilne kiseline, koje u otopini amonijaka daju amonijeve soli (reakcija "srebrnog ogledala"):

CH 3 CH=O + 2OH → CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

CH 3 –CH=O + 2Cu(OH) 2 → CH 3 COOH + Cu 2 O + 2H 2 O

Mravlja aldehid (formaldehid) se obično oksidira u ugljični dioksid:

5HCOH + 4KMnO4 (koliba) + 6H 2 SO 4 → 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 5CO 2 + 11H 2 O

3CH 2 O + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 → 3CO 2 +2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O

HCHO + 4OH → (NH 4) 2 CO 3 + 4Ag↓ + 2H 2 O + 6NH 3

HCOH + 4Cu(OH) 2 → CO 2 + 2Cu 2 O↓+ 5H 2 O

Ketoni se oksidiraju u teškim uvjetima jakim oksidacijskim agensima s rupturom C-C konekcije i daju smjesu kiselina:

Karboksilne kiseline. Među kiselinama, mravlje i oksalne kiseline imaju snažna redukcijska svojstva, koja oksidiraju u ugljični dioksid.

HCOOH + HgCl 2 =CO 2 + Hg + 2HCl

HCOOH+ Cl 2 = CO 2 +2HCl

HOOC-COOH+ Cl 2 =2CO2 +2HCl

Mravlja kiselina, osim kisela svojstva, takođe pokazuje neka svojstva aldehida, posebno redukciona svojstva. Istovremeno se oksidira u ugljični dioksid. Na primjer:

2KMnO4 + 5HCOOH + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5CO2 + 8H2O

Kada se zagrije jakim sredstvima za odvodnjavanje (H2SO4 (konc.) ili P4O10) razlaže se:

HCOOH →(t)CO + H2O

Katalitička oksidacija alkana:

Katalitička oksidacija alkena:

Oksidacija fenola:

18. Redox reakcije (nastavak 2)

18.9. OVR koji uključuje organske supstance

U ORR organskih supstanci sa neorganskim supstancama, organske supstance su najčešće redukcioni agensi. Dakle, kada organska tvar sagorijeva u višku kisika, uvijek nastaju ugljični dioksid i voda. Reakcije su složenije kada se koriste manje aktivni oksidanti. U ovom dijelu razmatraju se samo reakcije predstavnika najvažnijih klasa organskih tvari s nekim neorganskim oksidantima.

Alkenes. Tokom blage oksidacije, alkeni se pretvaraju u glikole (dihidrične alkohole). Redukcioni atomi u ovim reakcijama su atomi ugljika povezani dvostrukom vezom.

Reakcija s otopinom kalijevog permanganata odvija se u neutralnom ili blago alkalnom mediju na sljedeći način:

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

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 (grijanje)

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 (grijanje)

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

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

Kalijev dihromat u mediju sumporne kiseline oksidira alkene slično reakcijama 1 i 2.

Alkine. Alkini počinju oksidirati pod nešto težim uvjetima od alkena, tako da obično oksidiraju razbijanjem ugljičnog lanca na trostrukoj vezi. Kao iu slučaju alkana, redukcijski atomi ovdje su atomi ugljika, u ovom slučaju povezani trostrukom vezom. Kao rezultat reakcija nastaju kiseline i ugljični dioksid. Oksidacija se može provesti kalijevim permanganatom ili dikromatom u kiseloj sredini, na primjer:

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

Ponekad je moguće izolovati međuprodukte oksidacije. U zavisnosti od položaja trostruke veze u molekulu, to su ili diketoni (R 1 –CO–CO–R 2) ili aldoketoni (R–CO–CHO).

Acetilen se može oksidirati kalijum permanganatom u blago alkalnom mediju u kalijev oksalat:

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

U kiseloj sredini, oksidacija se nastavlja do ugljičnog dioksida:

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

Homolozi benzena. Homolozi benzena mogu se oksidirati otopinom kalijevog permanganata u neutralnom okruženju u kalij benzoat:

C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 = C 6 H 5 KUVATI + 2MnO 2 + KOH + H 2 O (pri ključanju)

C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4 = C 6 H 5 KUVATI + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH (kada se zagrije)

Oksidacija ovih supstanci sa kalijevim dihromatom ili permanganatom u kiseloj sredini dovodi do stvaranja benzojeve kiseline.

Alkoholi. Direktni produkt oksidacije primarnih alkohola su aldehidi, a produkti oksidacije sekundarnih alkohola su ketoni.

3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 = 3CH 3 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O (grijanje)

Uz višak oksidacionog sredstva (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) u bilo kojoj sredini, primarni alkoholi se oksidiraju u karboksilne kiseline ili njihove soli, a sekundarni alkoholi oksidiraju u ketone. Tercijarni alkoholi ne oksidiraju pod ovim uvjetima, ali metil alkohol se oksidira u ugljični dioksid. Sve reakcije nastaju kada se zagreju.

Dihidrični alkohol, etilen glikol HOCH 2 –CH 2 OH, kada se zagrije u kiseloj sredini s otopinom KMnO 4 ili K 2 Cr 2 O 7, lako se oksidira u ugljični dioksid i vodu, ali ponekad je moguće izolovati međuproizvode (HOCH 2 –COOH, HOOC– COOH, itd.).

Aldehidi. Aldehidi su prilično jaki redukcioni agensi, pa se lako oksidiraju raznim oksidantima, na primjer: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH. Sve reakcije se dešavaju kada se zagreju:

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

Formaldehid s viškom oksidirajućeg sredstva oksidira se u ugljični dioksid.

18.10. Poređenje redoks aktivnosti različitih supstanci

Iz definicija pojmova “oksidirajući atom” i “reducirajući atom” proizlazi da atomi u najvišem oksidacionom stanju imaju samo oksidirajuća svojstva. Naprotiv, atomi u najnižem oksidacionom stanju imaju samo redukciona svojstva. Atomi u srednjim oksidacionim stanjima mogu biti i oksidanti i redukcioni agensi.

Istovremeno, samo na osnovu stepena oksidacije, nemoguće je nedvosmisleno procijeniti redoks svojstva tvari. Kao primjer, razmotrite veze elemenata VA grupe. Jedinjenja dušika(V) i antimona(V) su manje ili više jaki oksidanti, jedinjenja bizmuta(V) su vrlo jaka oksidacijska sredstva, a jedinjenja fosfora(V) praktično nemaju oksidirajuća svojstva. U ovom i drugim sličnim slučajevima bitno je koliko je dato oksidaciono stanje karakteristično za dati element, odnosno koliko su stabilna jedinjenja koja sadrže atome datog elementa u tom oksidacionom stanju.

Svaka redoks reakcija se odvija u pravcu stvaranja slabijeg oksidacionog agensa i slabijeg redukcionog sredstva. U opštem slučaju, mogućnost pojave bilo koje ORR, kao i bilo koje druge reakcije, može se odrediti predznakom promjene Gibbsove energije. Osim toga, za kvantificiranje redoks aktivnosti supstanci koriste se elektrohemijske karakteristike oksidacijskih sredstava i redukcijskih sredstava (standardni potencijali redoks parova). Na osnovu ovih kvantitativnih karakteristika moguće je konstruisati niz redoks aktivnosti različitih supstanci. Serija metalnih naprezanja koja vam je poznata je konstruisana upravo na ovaj način. Ova serija omogućava poređenje redukcionih svojstava metala u vodenim rastvorima pod standardnim uslovima ( With= 1 mol/l, T= 298,15 K), kao i oksidaciona svojstva jednostavnih akvakacija. Ako stavite ione (oksidirajuće agense) u gornji red ovog reda, a atome metala (reduktore) u donji red, tada će lijeva strana ovog reda (prije vodonika) izgledati ovako:

U ovoj seriji, oksidaciona svojstva jona (gornja linija) rastu s lijeva na desno, a redukcijska svojstva metala (donja linija), naprotiv, s desna na lijevo.

Uzimajući u obzir razlike u redoks aktivnosti u različitim sredinama, moguće je konstruisati slične serije za oksidacione agense. Tako se za reakcije u kiseloj sredini (pH = 0) dobija „nastavak“ niza aktivnosti metala u pravcu povećanja oksidativnih svojstava.

Kao iu seriji aktivnosti metala, i u ovoj seriji oksidacijska svojstva oksidacijskih sredstava (gornja linija) rastu s lijeva na desno. Ali, koristeći ovu seriju, moguće je uporediti redukcijsku aktivnost redukcionih agenasa (donja linija) samo ako se njihov oksidirani oblik poklapa sa onim prikazanim u gornjoj liniji; u ovom slučaju se pojačava s desna na lijevo.

Pogledajmo nekoliko primjera. Da bismo saznali da li je ovaj ORR moguć, koristit ćemo se općim pravilom koje određuje smjer redoks reakcija (reakcije se odvijaju u smjeru stvaranja slabijeg oksidacijskog agensa i slabijeg reducira).

1. Da li je moguće reducirati kobalt iz otopine CoSO 4 magnezijem?
Magnezijum je jači redukcioni agens od kobalta, a ioni Co 2 su jači oksidacioni agensi od Mg 2 iona, stoga je moguće.
2. Da li je moguće oksidirati bakar u CuCl 2 u kiseloj sredini sa rastvorom FeCl 3?
Budući da su ioni Fe 3B jači oksidanti od Cu 2 iona, a bakar je jači redukcioni agens od iona Fe 2, moguće je.
3. Da li je moguće dobiti rastvor FeCl 3 duvanjem kiseonika kroz rastvor FeCl 2 zakiseljen hlorovodoničnom kiselinom?
Čini se da nije, jer se u našoj seriji kisik nalazi lijevo od Fe 3 iona i slabije je oksidacijsko sredstvo od ovih jona. Ali unutra vodeni rastvor kiseonik se skoro nikada ne redukuje u H 2 O 2 , u ovom slučaju se redukuje u H 2 O i odvija se između Br 2 i MnO 2 . Stoga je takva reakcija moguća, iako se odvija prilično sporo (zašto?).
4. Da li je moguće oksidirati H 2 O 2 u kiseloj sredini sa kalijum permanganatom?
U ovom slučaju, H 2 O 2 je redukcijski agens i jači reduktor od Mn 2B iona, a ioni MnO 4 su jači oksidacijski agensi od kisika koji nastaje iz peroksida. Stoga je moguće.

Slična serija konstruirana za ORR u alkalnom mediju je kako slijedi:

Za razliku od serije "kiselina", ova serija se ne može koristiti zajedno sa serijom aktivnosti metala.

Metoda ravnoteže elektrona-jona (metoda polureakcije), intermolekularni ORR, intramolekularni ORR, dismutacijski ORR (disproporcionalnost, samooksidacija-samoredukcija), ORR komutacija, pasivacija.

Metodom ravnoteže elektron-jona sastaviti jednadžbe za reakcije koje nastaju kada se a) rastvor H 2 S (S, tačnije S 8 ) doda rastvoru kalijum permanganata zakiseljenog sumpornom kiselinom; b) KHS; c) K 2 S; d) H 2 SO 3; e) KHSO 3; e) K 2 SO 3; e) HNO 2; g) KNO 2; i) KI (I 2 ); j) FeSO 4; l) C 2 H 5 OH (CH 3 COOH); m) CH 3 CHO; n) (COOH) 2 (CO 2 ); n) K 2 C 2 O 4 . Ovdje i ispod, gdje je potrebno, proizvodi oksidacije su navedeni u vitičastim zagradama.
Zapišite jednadžbe za reakcije koje nastaju kada se sljedeći plinovi propuštaju kroz rastvor kalijum permanganata zakiseljenog sumpornom kiselinom: a) C 2 H 2 (CO 2 ); b) C 2 H 4 (CO 2 ); c) C 3 H 4 (propin) (CO 2 i CH 3 COOH); d) C 3 H 6; e) CH 4; e) HCHO.
Isto, ali rastvor redukcionog sredstva dodaje se neutralnom rastvoru kalijum permanganata: a) KHS; b) K 2 S; c) KHSO 3; d) K 2 SO 3; e) KNO 2; e) KI.
Isto, ali se rastvoru kalijum permanganata prethodno dodaje rastvor kalijum hidroksida: a) K 2 S (K 2 SO 4 ); b) K 2 SO 3; c) KNO 2; d) KI (KIO 3).
Zapišite jednačine za sljedeće reakcije koje se odvijaju u otopini: a) KMnO 4 + H 2 S ...;
b) KMnO 4 + HCl ...;
c) KMnO 4 + HBr ...;
d) KMnO 4 + HI ...
Napravite sljedeće jednačine za ORR mangan dioksida:
U rastvor kalijum dihromata zakiseljenog sumpornom kiselinom dodani su rastvori sledećih supstanci: a) KHS; b) K 2 S; c) HNO 2; d) KNO 2; e) KI; f) FeSO 4; g) CH 3 CH 2 CHO; i) H 2 SO 3; j) KHSO 3; k) K 2 SO 3. Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju.
Isto, ali kroz rastvor prolaze sledeći gasovi: a) H 2 S; b) SO 2.
Rešenja a) K 2 S (K 2 SO 4 ); b) K 2 SO 3; c) KNO 2; d) KI (KIO 3). Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju.
U rastvor hrom(III) hlorida dodavan je rastvor kalijum hidroksida dok se prvobitno formirani talog nije rastvorio, a zatim je dodavana bromna voda. Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju.
Isto, ali dalje posljednja faza dodat je rastvor kalijum peroksodisulfata K 2 S 2 O 8 koji je tokom reakcije redukovan u sulfat.
Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju u otopini:

a) CrCl 2 + FeCl 3; b) CrSO 4 + FeCl 3; c) CrSO 4 + H 2 SO 4 + O 2;

d) CrSO 4 + H 2 SO 4 + MnO 2; e) CrSO 4 + H 2 SO 4 + KMnO 4.

Zapišite jednačine za reakcije koje se odvijaju između čvrstog krom trioksida i sljedećih supstanci: a) C; b) CO; c) S (SO 2 ); d) H 2 S; e) NH 3; e) C 2 H 5 OH (CO 2 i H 2 O); g) CH 3 COCH 3 .
Zapišite jednačine za reakcije koje nastaju kada se koncentrovanoj dušičnoj kiselini dodaju sljedeće tvari: a) S (H 2 SO 4 ); b) P 4 ((HPO 3) 4 ); c) grafit; d) Se; e) I 2 (HIO 3); f) Ag; g) Cu; i) Pb; j) KF; l) FeO; m) FeS; m) MgO; n) MgS; p) Fe(OH) 2; c) P 2 O 3; t) As 2 O 3 (H 3 AsO 4 ); y) Kao 2 S 3 ; f) Fe(NO 3) 2; x) P 4 O 10; v) Cu 2 S.
Isto, ali pri propuštanju sledećih gasova: a) CO; b) H 2 S; c) N 2 O; d) NH 3; e) NE; f) H 2 Se; g) HI.
Reakcije će se odvijati isto ili drugačije u sljedećim slučajevima: a) komadić magnezija stavljen je u visoku epruvetu do dvije trećine napunjenu koncentrovanom dušičnom kiselinom; b) kap koncentriranog azotne kiseline? Zapišite jednadžbe reakcija.
Koja je razlika između reakcije koncentrirane dušične kiseline sa sumporovodičnom kiselinom i s plinovitim sumporovodikom? Zapišite jednadžbe reakcija.
Hoće li se ORR odvijati na isti način kada se bezvodni kristalni natrijum sulfid i njegov 0,1 M rastvor dodaju u koncentriranu otopinu dušične kiseline?
Koncentrovanom azotnom kiselinom tretirana je mješavina sljedećih supstanci: Cu, Fe, Zn, Si i Cr. Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju.
Zapišite jednačine za reakcije koje nastaju kada se razrijeđenoj dušičnoj kiselini dodaju sljedeće tvari: a) I 2 ; b) Mg; c) Al; d) Fe; e) FeO; f) FeS; g) Fe(OH) 2; i) Fe(OH) 3 ; j) MnS; l) Cu 2 S; l) CuS; m) CuO; n) Na 2 S cr; p) Na 2 S p; c) P 4 O 10 .
Koji će se procesi dogoditi kada a) amonijak, b) sumporovodik, c) ugljični dioksid prođu kroz razrijeđenu otopinu dušične kiseline?
Zapišite jednadžbe za reakcije koje se javljaju kada se dodaju koncentrovanom sumporna kiselina sledeće supstance: a) Ag; b) Cu; c) grafit; d) HCOOH; e) C 6 H 12 O 6; f) NaCl cr; g) C 2 H 5 OH.
Kada se vodonik sulfid propušta kroz hladnu koncentriranu sumpornu kiselinu, nastaju S i SO 2, vrući koncentrirani H 2 SO 4 oksidira sumpor u SO 2. Zapišite jednadžbe reakcija. Kako će se odvijati reakcija između vruće koncentrovane H 2 SO 4 i vodonik sulfida?
Zašto se hlorovodonik dobija tretiranjem kristalnog natrijum hlorida koncentriranom sumpornom kiselinom, a bromovodonik i jodid vodonik se ne dobijaju ovom metodom?
Zapišite jednadžbe za reakcije koje nastaju pri interakciji razrijeđene sumporne kiseline sa a) Zn, b) Al, c) Fe, d) hromom u odsustvu kiseonika, e) hromom u vazduhu.
Zapišite reakcijske jednačine koje karakteriziraju redoks svojstva vodikovog peroksida:

U kojoj je od ovih reakcija vodikov peroksid oksidant, a u kojoj redukcijski agens?

Koje reakcije nastaju kada se zagrevaju sledeće supstance: a) (NH 4) 2 CrO 4; b) NaNO 3; c) CaCO 3; d) Al(NO 3) 3; e) Pb(NO 3) 3; f) AgNO 3; g) Hg(NO 3) 2; i) Cu(NO 3) 2; j) CuO; l) NaClO 4; m) Ca(ClO 4) 2; m) Fe(NO 3) 2; n) PCl 5; p) MnCl 4; c) H 2 C 2 O 4; r) LiNO 3; y) HgO; f) Ca(NO 3) 2; x) Fe(OH) 3; v) CuCl 2; h) KClO 3; w) KClO 2; y) CrO 3 ?
Kada se spoje vrući rastvori amonijum hlorida i kalijum nitrata, dolazi do reakcije praćene oslobađanjem gasa. Napišite jednačinu za ovu reakciju.
Zapišite jednadžbe za reakcije koje nastaju kada se a) hlor, b) pare broma propuštaju kroz hladni rastvor natrijum hidroksida. Isto, ali kroz vruću otopinu.
U interakciji sa vrućim koncentrisanim rastvorom kalijum hidroksida, selen se dismutira u najbliža stabilna oksidaciona stanja (–II i +IV). Napišite jednačinu za ovaj ORR.
Pod istim uslovima, sumpor je podvrgnut sličnoj dismutaciji, ali u ovom slučaju višak sumpora reaguje sa sulfitnim ionima da bi se formirali tiosulfatni joni S 2 O 3 2. Zapišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju. ;
Zapišite jednadžbe za reakcije elektrolize a) rastvora bakarnog nitrata sa srebrnom anodom, b) rastvora olovnog nitrata sa bakrenom anodom.

Iskustvo 1. Oksidativna svojstva kalijum permanganata u kiseloj sredini. U 3-4 kapi rastvora kalijum permanganata dodajte jednaku zapreminu razblaženog rastvora sumporne kiseline, a zatim rastvor natrijum sulfita dok ne promeni boju. Napišite jednačinu za reakciju.

Iskustvo 2.Oksidirajuća svojstva kalijum permanganata u neutralnom okruženju. Dodajte 5-6 kapi rastvora natrijum sulfita u 3-4 kapi rastvora kalijum permanganata. Koja se supstanca oslobodila kao talog?

Iskustvo 3. Oksidativna svojstva kalijum permanganata u alkalnoj sredini. U 3-4 kapi rastvora kalijum permanganata dodajte 10 kapi koncentrovanog rastvora natrijum hidroksida i 2 kapi rastvora natrijum sulfita. Otopina bi trebala postati zelena.

Iskustvo 4. Oksidativna svojstva kalijum dihromata u kiseloj sredini. Zakiseli 6 kapi rastvora kalij-dihromata sa četiri kapi razrijeđene otopine sumporne kiseline i dodaj otopinu natrijum-sulfita dok se boja smjese ne promijeni.

Iskustvo 5. Oksidirajuća svojstva razrijeđene sumporne kiseline. Stavite granulu cinka u jednu epruvetu, a komadić bakarne trake u drugu. Dodajte 8-10 kapi razrijeđene otopine sumporne kiseline u obje epruvete. Uporedite pojave koje se dešavaju. SPROVODITE EKSPERIMENT U KUCI ZA DIME!

Iskustvo 6. Oksidirajuća svojstva koncentrovane sumporne kiseline. Slično eksperimentu 5, ali dodajte koncentriranu otopinu sumporne kiseline. Minutu nakon početka oslobađanja plinovitih produkta reakcije u epruvete unesite trake filter papira navlažene otopinama kalijevog permanganata i bakar sulfata. Objasnite fenomene koji se javljaju. SPROVODITE EKSPERIMENT U KUCI ZA DIME!

Iskustvo 7. Oksidirajuća svojstva razrijeđene dušične kiseline. Slično eksperimentu 5, ali dodajte razrijeđenu otopinu dušične kiseline. Posmatrajte promjenu boje plinovitih produkta reakcije. SPROVODITE EKSPERIMENT U KUCI ZA DIME!

Iskustvo 8. Oksidirajuća svojstva koncentrirane dušične kiseline. Stavite komad bakrene trake u epruvetu i dodajte 10 kapi koncentrovanog rastvora azotne kiseline. Lagano zagrijte dok se metal potpuno ne otopi. SPROVODITE EKSPERIMENT U KUCI ZA DIME!

Iskustvo 9. Oksidirajuća svojstva kalijum nitrita. U 5-6 kapi rastvora kalijum nitrita dodajte jednaku zapreminu razblaženog rastvora sumporne kiseline i 5 kapi rastvora kalijum jodida. Koje supstance se formiraju?

Iskustvo 10. Redukciona svojstva kalijum nitrita. U 5-6 kapi rastvora kalijum permanganata dodajte jednaku zapreminu razblaženog rastvora sumporne kiseline i rastvora kalijum nitrita dok smesa potpuno ne promeni boju.

Iskustvo 11.Termička razgradnja bakrenog nitrata. Stavite jednu mikrolopaticu bakar nitrata trihidrata u epruvetu, pričvrstite je u postolje i lagano zagrijte na otvorenom plamenu. Posmatrajte dehidraciju i kasniju razgradnju soli. SPROVODITE EKSPERIMENT U KUCI ZA DIME!

Iskustvo 12.Termička razgradnja olovnog nitrata. Provedite isti postupak kao eksperiment 11, stavljajući olovni nitrat u epruvetu. SPROVODITE EKSPERIMENT U KUCI ZA DIME! Koja je razlika između procesa koji se javljaju prilikom razgradnje ovih soli?

Sastavljanje jednadžbi redoks reakcija koje uključuju organske supstance

IN veza sa uvođenjem završne certifikacije diplomiranih kao jedinog oblika srednja škola single državni ispit(USE) i prijelaz srednja škola Za specijalističku obuku, priprema srednjoškolaca za ispunjavanje bodovno „najskupljih“ zadataka iz dijela „C“ postaje sve važnija. Test za Jedinstveni državni ispit u hemiji. Iako se pet zadataka u dijelu C smatraju različitim: hemijska svojstva neorganske supstance, lanci transformacija organskih jedinjenja, računski problemi - svi su oni, u jednom ili drugom stepenu, vezani specifično za redoks reakcije (ORR). Ako ste savladali osnovna znanja o teoriji ODD-a, tada možete pravilno izvršiti prvi i drugi zadatak u potpunosti, a treći - djelomično. Po našem mišljenju, značajan dio uspjeha završetka dijela „C“ leži upravo u tome. Iskustvo pokazuje da ako se studenti tokom studija neorganske hemije dosta dobro snalaze sa zadacima pisanja OVR jednačina, onda slični zadaci na organska hemija stvaraju im velike poteškoće. Stoga, tokom čitavog studija organske hemije u specijalizovane časove Pokušavamo da razvijemo vještine srednjoškolaca u sastavljanju OVR jednačina.

Prilikom studiranja komparativne karakteristike anorganskih i organskih jedinjenja upoznajemo studente sa upotrebom oksidacionog stanja (s.o.) (u organskoj hemiji, prvenstveno ugljenika) i metodama za njegovo određivanje:

1) obračun prosječne s.o. ugljenik u molekulu organske materije;

2) definicija s.o. svaki atom ugljika.

Hajde da razjasnimo u kojim slučajevima je bolje koristiti jednu ili drugu metodu.

Članak je objavljen uz podršku kompanije GEO-Engineering koja na tržištu predstavlja proizvode pod brendom ProfKresla. Polje delatnosti preduzeća je proizvodnja, prodaja i montaža fotelja i stolica za različite sale. Visoka profesionalnost naših zaposlenika i vlastiti proizvodni kapaciteti omogućavaju nam brzu i efikasnu realizaciju projekata bilo koje složenosti. Svi proizvodi pod brendom "ProfKresla", bilo da se radi o pozorišnim stolicama, čekaonicama ili stolicama za obrazovne institucije, odlikuju se modernim i ergonomskim dizajnom, kao i visokom otpornošću na habanje, izdržljivošću i udobnošću. Iz ogromnog asortimana proizvoda predstavljenih u katalogu na web stranici profkresla.ru, uvijek možete odabrati modele koji najbolje odgovaraju korporativnom stilu usvojenom u vašoj kompaniji. Ako i dalje imate poteškoća s odabirom, stručnjaci kompanije su uvijek spremni dati savjet, pomoći vam da se odlučite za model, zatim pripremite projekat i izvršite sva potrebna mjerenja i montažu na licu mjesta.

P Proučavajući temu “Alkani” pokazujemo da procesi oksidacije, sagorijevanja, halogeniranja, nitriranja, dehidrogenacije i razlaganja spadaju u redoks procese. Prilikom pisanja jednadžbi za reakcije sagorijevanja i razgradnje organskih tvari bolje je koristiti prosječnu vrijednost d.o. ugljenik. Na primjer:

Obratite pažnju na prvo poluvreme elektronski balans: na atomu ugljika u frakcijskoj vrijednosti c.o. imenilac je 4, pa izračunavamo prenos elektrona koristeći ovaj koeficijent.

U ostalim slučajevima, prilikom proučavanja teme „Alkani“, utvrđujemo vrijednosti d.o. svaki atom ugljika u jedinjenju, skrećući pažnju učenika na redoslijed supstitucije atoma vodika kod primarnih, sekundarnih, tercijarnih atoma ugljika:

Dakle, dovodimo studente do zaključka da se prvo proces supstitucije odvija na tercijalnim atomima ugljika, zatim na sekundarnim atomima ugljika i, na kraju, na primarnim atomima ugljika.

P Prilikom proučavanja teme “Alkeni” razmatramo oksidacijske procese u zavisnosti od strukture alkena i reakcionog okruženja.

Kada se alkeni oksidiraju koncentrovanim rastvorom kalijum permanganata KMnO 4 u kiseloj sredini (tvrda oksidacija), - i - veze se raskidaju i formiraju karboksilne kiseline, ketone i ugljen monoksid (IV). Ova reakcija se koristi za određivanje položaja dvostruke veze.

Ako je dvostruka veza na kraju molekule (na primjer, u butenu-1), tada je jedan od proizvoda oksidacije mravlja kiselina, lako se oksidira u ugljični dioksid i vodu:

Naglašavamo da ako u molekuli alkena atom ugljika na dvostrukoj vezi sadrži dva ugljikova supstituenta (na primjer, u molekuli 2-metilbuten-2), tada se prilikom njegove oksidacije formira keton, budući da transformacija takvog atoma u atom karboksilne grupe nemoguće je bez prekida veze C–C, relativno stabilne pod ovim uslovima:

Pojašnjavamo da ako je molekula alkena simetrična i dvostruka veza se nalazi u sredini molekule, tada se tokom oksidacije formira samo jedna kiselina:

Obavještavamo vas da je karakteristika oksidacije alkena, u kojoj atomi ugljika na dvostrukoj vezi sadrže dva ugljikova radikala, stvaranje dva ketona:

Kada se razmatra oksidacija alkena u neutralnim ili slabo alkalnim medijima, pažnju srednjoškolaca usmjeravamo na činjenicu da u takvim uvjetima oksidaciju prati nastanak diola (dihidričnih alkohola), a tim atomima ugljika se dodaju hidroksilne grupe. između kojih je postojala dvostruka veza:

IN Na sličan način razmatramo oksidaciju acetilena i njegovih homologa, u zavisnosti od sredine u kojoj se proces odvija. Dakle, pojašnjavamo da je u kiseloj sredini proces oksidacije praćen stvaranjem karboksilnih kiselina:

Reakcija se koristi za određivanje strukture alkina na osnovu njihovih oksidacionih proizvoda:

U neutralnim i blago alkalnim sredinama, oksidacija acetilena je praćena stvaranjem odgovarajućih oksalata (soli oksalne kiseline), a oksidacija homologa je praćena kidanjem trostruke veze i stvaranjem soli karboksilne kiseline:

IN Sva pravila se uvježbavaju sa učenicima na konkretnim primjerima, što dovodi do boljeg usvajanja teorijskog materijala. Stoga, prilikom proučavanja oksidacije arena u različitim sredinama, studenti mogu samostalno napraviti pretpostavke da u kiseloj sredini treba očekivati nastanak kiselina, a u alkalnoj soli. Nastavnik će morati samo da razjasni koji se produkti reakcije formiraju ovisno o strukturi odgovarajuće arene.

Na primjerima pokazujemo da se homolozi benzena s jednim bočnim lancem (bez obzira na njegovu dužinu) oksidiraju jakim oksidantom u benzojevu kiselinu na atomu -ugljika. Kada se zagriju, homolozi benzena se oksidiraju kalijevim permanganatom u neutralnom okruženju kako bi se formirale kalijeve soli aromatičnih kiselina.

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 KUVATI + 2MnO 2 + KOH + H 2 O.

Naglašavamo da ako postoji nekoliko bočnih lanaca u molekuli arena, tada se u kiseloj sredini svaki od njih oksidira na a-ugljikovom atomu u karboksilnu grupu, što rezultira stvaranjem polibaznih aromatskih kiselina:

P Stečene vještine u sastavljanju ORR jednadžbi za ugljovodonike omogućavaju im da se koriste pri proučavanju odjeljka „Jedinjenja koja sadrže kisik“.

Dakle, prilikom proučavanja teme “Alkoholi” studenti samostalno sastavljaju jednačine za oksidaciju alkohola koristeći slijedeći pravila:

1) primarni alkoholi se oksidiraju u 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) sekundarni alkoholi se oksidiraju u ketone

3) reakcija oksidacije nije tipična za tercijarne alkohole.

Kako bi se pripremio za Jedinstveni državni ispit, preporučljivo je da nastavnik pruži dodatne informacije o ovim svojstvima, što će studentima nesumnjivo biti od koristi.

Kada se metanol oksidira zakiseljenim rastvorom kalijum permanganata ili kalijum dihromata, nastaje CO 2; primarni alkoholi tokom oksidacije, u zavisnosti od reakcionih uslova, mogu formirati ne samo aldehide, već i kiseline. Na primjer, oksidacija etanola s kalijevim dikromatom na hladnom završava se stvaranjem sirćetna kiselina, a kada se zagrije - acetaldehid:

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.

Podsjetimo ponovo studente na utjecaj okoline na produkte reakcija oksidacije alkohola, i to: vruća neutralna otopina KMnO 4 oksidira metanol u kalijev karbonat, a preostale alkohole u soli odgovarajućih karboksilnih kiselina:

Prilikom izučavanja teme „Aldehidi i ketoni“ pažnju učenika usmjeravamo na činjenicu da se aldehidi lakše oksidiraju od alkohola u odgovarajuće karboksilne kiseline ne samo pod utjecajem jakih oksidacijskih sredstava (kiseonik zraka, zakiseljene otopine KMnO 4 i K 2 Cr 2 O 7), ali i pod uticajem slabog (rastvor amonijaka srebrnog oksida ili bakar(II) hidroksida):

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.

Posebnu pažnju posvećujemo oksidaciji metanala sa amonijačnim rastvorom srebrnog oksida, jer u ovom slučaju nastaje amonijev karbonat, a ne mravlja kiselina:

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

Kao što pokazuje naše dugogodišnje iskustvo, predložena metodologija za podučavanje srednjoškolaca kako da sastave ORR jednadžbe koje uključuju organske tvari povećava njihovu konačnu Rezultat Jedinstvenog državnog ispita iz hemije za nekoliko poena.

Redox reakcije u organskoj hemiji su od najvećeg interesa jer prijelaz iz jednog oksidacijskog stanja u drugo jako ovisi o pravi izbor reagens i reakcioni uslovi. OVR se ne izučava u potpunosti u obaveznom predmetu hemije, već u kontroli i mjerenju Materijali za Jedinstveni državni ispit nalaze se ne samo u zadacima C1 i C2, već iu zadacima S3, koji predstavljaju lanac transformacija organskih supstanci.

Skinuti:

Pregled:

Da biste koristili preglede prezentacija, kreirajte Google račun i prijavite se na njega: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

REDOX REAKCIJE U ORGANSKOJ HEMIJI

“Misliti je lako, djelovati je teško, a pretvoriti misao u djelovanje je najteža stvar na svijetu” I. Goethe Reakcije oksidacije-redukcije u organskoj hemiji su od najvećeg interesa, jer Selektivnost prijelaza iz jednog oksidacijskog stanja u drugo jako ovisi o pravilnom izboru reagensa i reakcionih uvjeta. Ali OVR se ne proučava dovoljno u potpunosti u obaveznom kursu hemije. Učenici treba da obrate posebnu pažnju na redoks procese koji se odvijaju uz učešće organskih materija. To je zbog činjenice da se redoks reakcije u USE test materijalima nalaze ne samo u zadacima C1 i C2, već iu zadacima S3, koji predstavljaju lanac transformacija organskih tvari. IN školski udžbenicičesto je oksidaciono sredstvo napisano iznad strelice kao [O]. Uslov za ispunjavanje ovakvih zadataka na Jedinstvenom državnom ispitu je obavezno označavanje svih polaznih supstanci i produkta reakcije sa rasporedom potrebnih koeficijenata. Redox reakcije su tradicionalno važne, a istovremeno izučavanje predmeta „Organska hemija“ u 10. razredu stvara određene poteškoće kod učenika.

C3. Zadaci u ovom bloku testiraju znanje iz organske hemije.U lancima transformacije organskih supstanci, OVR se nalaze u velikoj većini zadataka. Stručnjak ima pravo da dodijeli bod samo ako je zapisana jednačina, a ne dijagram reakcije, tj. Koeficijenti su ispravno postavljeni. U reakcijama koje uključuju neorganske oksidacijske agense (kalijev permanganat, jedinjenja hroma (VI), vodikov peroksid, itd.), to može biti teško izvesti bez elektronske ravnoteže.

Određivanje oksidacionog stanja atoma u molekulima organskih jedinjenja PRAVILO: CO (atom) = broj veza sa više EO atoma minus broj veza sa manje EO atoma.

Promjene u oksidacijskom stanju atoma ugljika u molekulima organskih spojeva. Klasa organskih jedinjenja Oksidaciono stanje atoma ugljenika -4/-3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 Alkani CH 4 CH 3 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 3 CH 3 | C H 3 -C H-CH 3 CH 3 | CH 3 -C -CH 3 | CH 3 - - - - Alkeni - CH 2 =CH 2 CH 3 -CH=CH 2 - - - - Alkini - - CH=CH CH 3 -C=CH - - - - Alkoholi _ _ H 3 C-CH 2 - OH H 3 C-C H-CH 3 | OH CH 3 | H 3 C - C - CH 3 | OH - - - Haloalkani - - H 3 C-CH 2 - CI H 3 C - C H - CH 3 | CI CH 3 | H 3 C - C - CH 3 | CI - - - Aldehidi i ketoni - - - - H 3 C-CH =O H 3 C-C OCH 3 - - Karboksilne kiseline - - - - - - H 3 C-C OOH - Potpuni produkti oksidacije - - - - - - - CO 2

Sklonost organskih jedinjenja oksidaciji povezana je sa prisustvom: višestrukih veza (alkeni, alkini, alkadieni se lako oksidiraju); funkcionalne grupe, koji se lako oksidiraju (–OH, - CHO, - NH 2); aktivirane alkilne grupe koje se nalaze u blizini višestrukih veza ili benzenskog prstena (na primjer, propen se može oksidirati u nezasićeni aldehid akrolein, oksidacija toluena u benzojevu kiselinu s kalijevim permanganatom u kiseloj sredini); prisustvo atoma vodika na atomu ugljika koji sadrži funkcionalnu grupu.

1. MEKA OKSIDACIJA ORGANSKIH JEDINJENJA Za meku oksidaciju organskih jedinjenja (alkoholi, aldehidi, nezasićena jedinjenja) koriste se jedinjenja hroma (VI) - hrom (VI) oksid, CrO 3, kalijum dihromat K 2 C r 2 O 7, itd. Oksidacija se po pravilu vrši u kiseloj sredini, produkti redukcije su hromove (III) soli, na primer: 3CH 3 –CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 –COOH + 4K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 4H 2 O t 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 Prilikom oksidacije alkohola sa dihromat kalijumom na hladnom, oksidacija se može zaustaviti u fazi stvaranja aldehida, ali pri zagrevanju nastaju karboksilne kiseline: 3CH 3 –CH 2 OH+K 2 Cr 2 O 7 +4H 2 SO 4 →3CH 3 –C H O+K 2 SO 4 +Cr 2 (SO 4) 3 +7H 2 O

ALC EN + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 Diol So ugljične kiseline + karbonat Ugljena kiselina + CO 2 ALC EN + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 2 soli ugljične kiseline 2 ugljene kiseline Diol 2. Značajno jači oksidant je kalijum permanganat NEUTRA. NEUTRALNO

C 2 H 2 + 2KMnO 4 +3H 2 SO 4 =2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4 ALC IN + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 So ugljične kiseline + karbonat Ugljena kiselina + CO 2 ALK IN + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 2 soli ugljikohidrata. jedinjenja 2 jedinjenja ugljika 5CH 3 C = CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 = 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O

5C 6 H 5 -CH 3 +6 KMnO 4 + H 2 SO 4  5C 6 H 5 COOH + 6MnSO 4 + K 2 SO 4 + 14H 2 O C 6 H 5 CH 3 +2KMnO 4  C 6 H 5 KUVATI + 2 2 + KOH + H 2 O C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4  C 6 H 5 KUVATI + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH Homolozi benzena + KMnO4 KOH H 2SO4 benzojeva kiselina NEUTRALNA. Benzoat

Redoks svojstva jedinjenja koja sadrže kiseonik Oksidacioni agensi alkohola su najčešće bakar (II) oksid ili kalijum permanganat, a oksidanti aldehida i ketona su bakar (II) hidroksid, rastvor amonijaka srebrnog oksida i druga oksidaciona sredstva.

OL + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 ALDEHID OL + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 keton OL + K MnO4 (npr.) -1 KOH H 2SO4 NEUTER So karboksilne kiseline Sol karboksilne kiseline Karboksilna kiselina

Aldehid + KMnO4 KOH H 2SO4 Karboksilna kiselina + sol karboksilne kiseline Sol karboksilne kiseline karboksilna kiselina NEUTRALNA. 3CH 3 CHO + 2KMnO 4 = CH 3 COOH + 2CH 3 KUVATI + 2MnO 2 + H 2 O

Aldehidi su prilično jaki redukcioni agensi, pa se stoga lako oksidiraju raznim oksidantima CH 3 CHO + 2OH  CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

Algoritam za odabir koeficijenata Budući da u zadatku C3, prilikom sastavljanja OVR jednadžbi, nije potrebno pisati jednačine elektronske ravnoteže, zgodno je odabrati koeficijente metodom međulinearne ravnoteže – pojednostavljenom metodom elektronske ravnoteže. 1 . OVR šema je u izradi. Na primjer, za oksidaciju toluena u benzojevu kiselinu sa zakiseljenim rastvorom kalijum permanganata, shema reakcije je sljedeća: C 6 H 5 -CH 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4  C 6 H 5 -C OO H + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O 2. Naveden je d.o. atomi. S.o. atom ugljika se određuje prema gore navedenoj metodi. C 6 H 5 -C -3 H 3 + KMn +7 O 4 + H 2 SO 4  C 6 H 5 -C +3 OO H + K 2 SO 4 + Mn +2 SO 4 + H 2 O 3. Broj elektrona koje donira atom ugljika (6) zapisuje se kao koeficijent ispred formule oksidacionog sredstva (kalijev permanganat): C 6 H 5 -C -3 H 3 + 6 KMn +7 O 4 + H 2 SO 4  C 6 H 5 -C + 3 OO H + K 2 SO 4 + Mn +2 SO 4 + H 2 O 4. Broj elektrona koje prihvata atom mangana (5) zapisuje se kao koeficijent ispred formule za redukciono sredstvo (toluen): 5 C 6 H 5 -C -3 H 3 + 6 KMn +7 O 4 + H 2 SO 4  C 6 H 5 -C +3 OO H + K 2 SO 4 + Mn +2 SO 4 + H 2 O 5. Najvažniji koeficijenti su postavljeni. Dalji odabir nije težak: 5 C 6 H 5 -CH 3 + 6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4  5 C 6 H 5 -C OO H + 3 K 2 SO 4 + 6 MnSO 4 + 14 H 2 O

Primjer testnog zadatka (C3) 1. Napišite jednadžbe reakcija koje se mogu koristiti za izvođenje sljedećih transformacija: Hg 2+, H + KMnO 4, H + C l 2 (ekvimol.), h  C 2 H 2   X 1  CH 3 COOH  X 2  CH 4  X 3 1. Kučerovljeva reakcija. Hg 2+, H + CH  CH + H 2 O  CH 3 CHO 2. Aldehidi se lako oksidiraju u karboksilne kiseline, uključujući tako jak oksidant kao što je kalijum permanganat u kiseloj sredini. CH 3 CHO + KMnO 4 + H 2 SO 4  CH 3 COOH + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O CH 3 C +1 H O + KMn +7 O 4 + H 2 SO 4  CH 3 -C + 3 OO N + K 2 SO 4 + Mn +2 SO 4 + H 2 O 5 CH 3 CHO + 2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4  5 CH 3 COOH + K 2 SO 4 + 2 MnSO 4 + 3 H 2 O 3. Da bi se završila sljedeća karika u lancu, potrebno je procijeniti supstancu X 2 sa dvije pozicije: prvo, nastaje u jednoj fazi iz octene kiseline, a drugo, iz nje se može dobiti metan. Ova supstanca je acetat alkalni metal. Napisane su jednadžbe treće i četvrte reakcije. CH 3 COOH + NaOH  CH 3 COONa + H 2 O fuzija 4. CH 3 COONa + NaOH  CH 4 + Na 2 CO 3 5. Uslovi za sledeću reakciju (svetlost) jasno ukazuju na njenu radikalnu prirodu. Uzimajući u obzir naznačeni omjer reagenasa (ekvimolar), jednačina posljednje reakcije je zapisana: h  CH 4 + Cl 2  CH 3 Cl + HCl

Simulatorske stranice: http://reshuege.ru/ (riješit ću Jedinstveni državni ispit) http://4ege.ru/himiya/4181-demoversiya-ege-po-himii-2014.html (portal Ujedinjenog državnog ispita) http ://www.alleng.ru/edu/chem3.htm ( Obrazovni resursi Internet - Hemija) http://ege.yandex.ru/ (online testovi)