Elektroninis balansas organinėje chemijoje. „Redokso reakcijos organinėje chemijoje“ medžiaga, skirta pasirengti chemijos egzaminui (GIA) (11 klasė) tema. Acetileno reakcija su sidabro oksido amoniako tirpalu

Fizinės savybės

Benzenas ir artimiausi jo homologai yra bespalviai specifinio kvapo skysčiai. Aromatiniai angliavandeniliai yra lengvesni už vandenį ir jame netirpsta, tačiau lengvai tirpsta organiniuose tirpikliuose – alkoholyje, eteryje, acetone.

Benzenas ir jo homologai patys yra geri daugelio organinių medžiagų tirpikliai. Visos arenos dega dūmine liepsna dėl didelio anglies kiekio jų molekulėse.

Kai kurių arenų fizinės savybės pateiktos lentelėje.

Lentelė. Kai kurių arenų fizinės savybės

Benzenas - žemos virimo temperatūros ( tkip= 80,1°C), bespalvis skystis, netirpus vandenyje

Dėmesio! Benzenas - nuodai, veikia inkstus, keičia kraujo formulę (ilgai veikiant), gali sutrikdyti chromosomų struktūrą.

Dauguma aromatiniai angliavandeniliai pavojingas gyvybei, toksiškas.

Arenų (benzeno ir jo homologų) gavimas

Laboratorijoje

1. Benzenkarboksirūgšties druskų suliejimas su kietais šarmais

C 6 H 5 -COONa + NaOH t → C 6 H 6 + Na 2 CO 3

natrio benzoatas

2. Wurtz-Fitting reakcija: (čia G yra halogenas)

Nuo 6H 5 -G+2Na + R-G →C 6 H 5 - R + 2 NaG

NUO 6 H5-Cl + 2Na + CH3-Cl → C6H5-CH3 + 2NaCl

Pramonėje

• išskirta iš naftos ir anglies frakciniu distiliavimu, riformingu;
• iš akmens anglių deguto ir kokso krosnių dujų

1. Alkanų dehidrociklizavimas turintys daugiau nei 6 anglies atomus:

C6H14 t , kat→C6H6 + 4H2

2. Acetileno trimerinimas(tik benzenui) – R. Zelinskis:

3С 2 H2 600°C, Aktas. anglis→C 6 H 6

3. Dehidrogenavimas cikloheksanas ir jo homologai:

Sovietų akademikas Nikolajus Dmitrijevičius Zelinskis nustatė, kad benzenas susidaro iš cikloheksano (cikloalkanų dehidrinimas).

C6H12 t, katė→C6H6 + 3H2

C6H11-CH3 t , kat→C6H5-CH3 + 3H2

metilcikloheksantoluenas

4. Benzeno alkilinimas(benzeno homologų gavimas) – r Friedelis-Craftsas.

C6H6 + C2H5-Cl t, AlCl3→C 6 H 5 -C 2 H 5 + HCl

chloretanas etilbenzenas

Cheminės arenų savybės

aš. OKSIDAVIMO REAKCIJOS

1. Degimas (dūminė liepsna):

2C6H6 + 15O2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. Benzenas normaliomis sąlygomis nepanaikina bromo vandens ir vandeninio kalio permanganato tirpalo spalvos

3. Benzeno homologai oksiduojami kalio permanganatu (pakeičia kalio permanganato spalvą):

A) rūgščioje aplinkoje į benzenkarboksirūgštį

Veikiant kalio permanganatui ir kitiems stipriems oksidatoriams benzeno homologus, šoninės grandinės oksiduojasi. Kad ir kokia sudėtinga būtų pakaito grandinė, ji sunaikinama, išskyrus a-anglies atomą, kuris oksiduojamas į karboksilo grupę.

Benzeno homologai su viena šonine grandine suteikia benzenkarboksirūgštį:

Homologai, turintys dvi šonines grandines, suteikia dvibazines rūgštis:

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

5C6H5-CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 → 5C6H5COOH + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 14H2O

Supaprastinta :

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

B) neutralioje ir silpnai šarminėje iki benzenkarboksirūgšties druskų

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

II. PAPILDOMOS REAKCIJOS (kietesnis nei alkenai)

1. Halogeninimas

C6H6 + 3Cl2 h ν → C 6 H 6 Cl 6 (heksachlorcikloheksanas - heksachloranas)

2. Hidrinimas

C6H6 + 3H2 t , PtarbaNi→C 6 H 12 (cikloheksanas)

3. Polimerizacija

III. PAKEITIMO REAKCIJOS – joninis mechanizmas (lengvesnis už alkanus)

1. Halogeninimas –

a ) benzenas

C 6 H 6 + Cl 2 AlCl 3 → C 6 H 5 -Cl + HCl (chlorbenzenas)

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

C6H6 + Br2 t, FeCl3→ C6H5-Br + HBr( brombenzenas)

b) benzeno homologai švitinant arba kaitinant

Pagal chemines savybes alkilo radikalai yra panašūs į alkanus. Vandenilio atomai juose laisvųjų radikalų mechanizmu pakeičiami halogenais. Todėl, kai nėra katalizatoriaus, kaitinimas arba UV spinduliavimas sukelia radikalų pakeitimo reakciją šoninėje grandinėje. Benzeno žiedo įtaka alkilo pakaitams lemia tai, kad vandenilio atomas visada pakeičiamas anglies atome, tiesiogiai prijungtame prie benzeno žiedo (a-anglies atomas).

1) C6H5-CH3 + Cl2 h ν → C6H5-CH2-Cl + HCl

c) benzeno homologai, esant katalizatoriui

C6H5-CH3 + Cl2 AlCl 3 → (ortos mišinys, darinių pora) +HCl

2. Nitravimas (azoto rūgštimi)

C 6 H 6 + HO-NO 2 t, H2SO4→C6H5-NO2 + H2O

nitrobenzenas - kvapas migdolų!

2,4,6-trinitrotoluenas (tolis, trotilas)

Benzeno ir jo homologų naudojimas

Benzenas C 6 H 6 yra geras tirpiklis. Benzenas kaip priedas gerina variklių degalų kokybę. Jis tarnauja kaip žaliava gaminant daugelį aromatinių organinių junginių – nitrobenzeno C 6 H 5 NO 2 (iš jo gaunamas tirpiklis, anilinas), chlorbenzeno C 6 H 5 Cl, fenolio C 6 H 5 OH, stireno ir kt.

Toluenas C 6 H 5 -CH 3 – tirpiklis, naudojamas dažų, vaistų ir sprogstamųjų medžiagų gamyboje (trotilas (tol), arba 2,4,6-trinitrotoluenas TNT).

Ksilenas C6H4(CH3)2. Techninis ksilenas yra trijų izomerų mišinys ( orto-, meta- ir pora-ksilenai) - naudojamas kaip tirpiklis ir pradinis daugelio organinių junginių sintezės produktas.

Izopropilbenzenas C 6 H 5 -CH (CH 3) 2 naudojamas fenoliui ir acetonui gauti.

Benzeno chloro dariniai naudojami augalų apsaugai. Taigi, H atomų pakeitimo benzene chloro atomais produktas yra heksachlorbenzenas C 6 Cl 6 - fungicidas; Jis naudojamas sausam kviečių ir rugių beicavimui nuo kietųjų dūmų. Chloro pridėjimo prie benzeno produktas yra heksachlorcikloheksanas (heksachloranas) C 6 H 6 Cl 6 - insekticidas; jis naudojamas kovojant su kenksmingais vabzdžiais. Šios medžiagos reiškia pesticidus – chemines priemones kovojant su mikroorganizmais, augalais ir gyvūnais.

Stirolas C 6 H 5 - CH \u003d CH 2 polimerizuojasi labai lengvai, sudarydamas polistireną ir kopolimerizuodamas su butadieno - stireno-butadieno kaučiukais.

VAIZDO PATIRTIS

Redokso reakcijos organinėje chemijoje kelia didžiausią susidomėjimą, nes. perėjimas iš vienos oksidacijos būsenos į kitą labai priklauso nuo teisingas pasirinkimas reagentas ir reakcijos sąlygos. OVR nepakankamai ištirtas privalomame chemijos kurse, tačiau USE kontrolės ir matavimo medžiagose jos randamos ne tik C1 ir C2, bet ir SZ užduotyse, reprezentuojančiose organinių medžiagų virsmų grandinę.

Parsisiųsti:

Peržiūra:

Norėdami naudoti pristatymų peržiūrą, susikurkite paskyrą ( sąskaitą) Google ir prisijunkite: https://accounts.google.com

Skaidrių antraštės:

REDOKSO REAKCIJOS ORGANINĖJE CHEMIJOJE

„Mąstyti lengva, veikti – sunku, o paversti mintį veiksmu – pats sunkiausias dalykas pasaulyje“ I. Goethe's Redox reakcijos organinėje chemijoje kelia didžiausią susidomėjimą, nes. perėjimo iš vienos oksidacijos būsenos į kitą selektyvumas labai priklauso nuo teisingo reagento pasirinkimo ir reakcijos sąlygų. Tačiau OVR nėra visiškai ištirtas privalomame chemijos kurse. Mokiniai turėtų atkreipti ypatingą dėmesį į redokso procesus, vykstančius dalyvaujant organinėms medžiagoms. Taip yra dėl to, kad redokso reakcijos USE valdymo ir matavimo medžiagose aptinkamos ne tik C1 ir C2, bet ir SZ užduotyse, reprezentuojančiose organinių medžiagų virsmų grandinę. Mokykliniuose vadovėliuose oksidatorius dažnai virš rodyklės rašomas [O]. Reikalavimas atlikti tokias USE užduotis yra privalomas visų pradinių medžiagų ir reakcijos produktų žymėjimas su reikiamų koeficientų išdėstymu. Tradiciškai svarbios yra redokso reakcijos, o tuo pačiu mokymasis 10 klasėje, kurse „Organinė chemija“, mokiniams sukelia tam tikrų sunkumų.

C3. Šio bloko užduotys tikrina organinės chemijos žinias Organinių medžiagų virsmų grandinėse didžiojoje daugumoje užduočių susiduriama su OVR. Ekspertas turi teisę skirti balą tik tuo atveju, jei parašyta lygtis, o ne reakcijos schema, t.y. koeficientai yra teisingi. Reakcijose, kuriose dalyvauja neorganiniai oksidatoriai (kalio permanganatas, chromo (VI) junginiai, vandenilio peroksidas ir kt.), tai gali būti sunku atlikti be elektroninio balanso.

Organinių junginių molekulių atomų oksidacijos laipsnio nustatymas TAISYKLĖ: CO (atomas) = ​​jungčių, turinčių daugiau EO atomų, skaičius atėmus jungčių su mažiau EO atomų skaičių.

Organinių junginių molekulių anglies atomų oksidacijos laipsnio pokytis. Organinių junginių klasė Anglies atomo oksidacijos laipsnis -4 / -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 Alkanai CH 4 CH 3 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 3 CH 3 | CH 3 -CH-CH 3 CH 3 | CH3-C-CH3 | CH 3 - - - - Alkenai - CH 2 \u003d CH 2 CH 3 -CH \u003d CH 2 - - - - Alkinai - - CH \u003d CH CH 3 -C \u003d CH - - - - Alkoholiai _ _ H 3 C -CH 2 - OH H 3 C-CH-CH 3 | OH CH 3 | H 3 C - C - CH 3 | OH - - - Halogenalkanai - - H 3 C-CH 2 - CI H 3 C - CH - CH 3 | CI CH 3 | H 3 C - C - CH 3 | CI - - - Aldehidai ir ketonai - - - - H 3 C-CH \u003d O H 3 C-C OCH 3 - - Karboksirūgštys - - - - - - H 3 C-C OOH - Pilni oksidacijos produktai - - - - - - - CO 2

Organinių junginių polinkis oksiduotis siejamas su: daugybinėmis jungtimis (lengvai oksiduojasi alkenai, alkinai, alkadienai); funkcinės grupės, kurios gali būti lengvai oksiduojamos (–OH, - CHO, - NH 2); aktyvuotos alkilo grupės, esančios greta kelių jungčių arba benzeno žiedo (pavyzdžiui, propenas gali būti oksiduojamas iki nesočiojo akroleino aldehido, tolueno oksidacija į benzenkarboksirūgštį su kalio permanganatu rūgščioje aplinkoje); vandenilio atomų buvimas prie anglies atomo, kuriame yra funkcinė grupė.

1. MINKŠTASIS ORGANINIŲ JUNGINIŲ OKSIDAVIMAS Lengvam organinių junginių (alkoholių, aldehidų, nesočiųjų junginių) oksidavimui naudojami chromo (VI) junginiai - chromo oksidas (VI), CrO 3, kalio dichromatas K 2 С r 2 O 7 ir kt. Paprastai oksidacija atliekama rūgščioje aplinkoje, redukcijos produktai yra chromo (III) druskos, pvz.: 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 Šaltyje alkoholius oksiduojant kalio dichromatu, oksidacija gali būti sustabdyta aldehido susidarymo stadijoje, tačiau kaitinant susidaro karboksirūgštys: 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O

ALC EN + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 Diolis Anglies rūgšties druska + karbonatas Anglies rūgštis + CO 2 ALC EN + KMnO4 -2 KOH N 2SO4 2 karboksirūgštys 2 karboksirūgštys Diolis 2. Žymiai stipresnis Oksidatorius yra kalio permanganatas NEUTRE. NEUTRALUS

C 2 H 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 \u003d 2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4 ALA IN + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 Karboksirūgšties druska + karbonatas ALK IN + CO 2 + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 2 karb. jums 2 karboksirūgštis jums 5CH 3 C = CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 = 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8 MnSO 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 COOK + 2 + KOH + H 2 O C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4  C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH Benzeno homologai + KMnO4 KOH H 2SO4 benzenkarboksirūgštis NEUT. Benzoatas

Deguonies turinčių junginių redoksinės savybės Alkoholių oksidatoriai dažniausiai yra vario (II) oksidas arba kalio permanganatas, o aldehidai ir ketonai oksiduojami vario (II) hidroksidu, sidabro oksido amoniako tirpalu ir kitomis oksiduojančiomis medžiagomis.

OL + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 ALDEHIDAS OL + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 ketonas OL + K MnO4 (ekv.) -1 KOH H 2SO4 NEUTRALUS Karboksirūgšties druska Karboksirūgšties druska Karboksilo rūgštis

Aldehidas + KMnO4 KOH H 2SO4 Karboksilo rūgštis + karboksirūgšties druska Karboksirūgšties druska Karboksilo rūgštis NEUT. 3CH 3 CHO + 2KMnO 4 \u003d CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2 MnO 2 + H 2 O

Aldehidai yra gana stiprūs reduktoriai, todėl lengvai oksiduojami įvairiais oksidatoriais CH 3 CHO + 2OH  CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

Koeficientų parinkimo algoritmas Kadangi C3 užduotyje, sudarant OVR lygtis, nereikia rašyti elektroninių balansų lygčių, patogu koeficientus parinkti tarptiesiniu balanso metodu – supaprastintu elektroninio balanso metodu. vienas . Rengiama OVR schema. Pavyzdžiui, oksiduojant tolueną į benzenkarboksirūgštį parūgštintu kalio permanganato tirpalu, reakcijos schema yra tokia: 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. D.d. atomai. S.o. anglies atomas nustatomas aukščiau nurodytu metodu. 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. Skaičius anglies atomo atiduoti elektronai (6) rašomi kaip koeficientas prieš oksidatoriaus (kalio permanganato) formulę: 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. Mangano atomo priimtų elektronų skaičius (5) rašomas koeficientu prieš formulę reduktorius (toluenas): 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. Svarbiausi koeficientai yra vietoje. Tolesnis pasirinkimas nesudėtingas: 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

Testo užduoties pavyzdys (C3) 1. Parašykite reakcijų lygtis, su kuriomis galite atlikti šias transformacijas: 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. Kučerovo reakcija. Hg 2+, H + CH  CH + H 2 O  CH 3 CHO 2. Aldehidai rūgščioje aplinkoje lengvai oksiduojasi į karboksirūgštis, įskaitant tokį stiprų oksidatorių kaip kalio permanganatas. 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 H + 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. Norint atlikti kitą grandinės grandį, reikia medžiagą X 2 įvertinti iš dviejų pozicijų: pirma, ji susidaro iš acto rūgšties vienoje stadijoje, antra, iš jos galima gauti metano. Ši medžiaga yra šarminio metalo acetatas. Užrašomos trečiosios ir ketvirtosios reakcijos lygtys. CH 3 COOH + NaOH  CH 3 COONa + H 2 O susiliejimas 4. CH 3 COONa + NaOH  CH 4 + Na 2 CO 3 5. Kitos reakcijos sąlygos (šviesa) aiškiai rodo jos radikalumą. Atsižvelgiant į nurodytą reagentų santykį (ekvimolinį), rašoma paskutinės reakcijos lygtis: h  CH 4 + Cl 2  CH 3 Cl + HCl

Simuliatoriaus svetainės: http://reshuege.ru/ (Aš išspręsiu USE) http://4ege.ru/himiya/4181-demoversiya-ege-po-himii-2014.html (USE portalas) http://www .alleng. ru/edu/chem3.htm (Interneto mokomieji ištekliai – chemija) http://ege.yandex.ru/ (testai internete)

Redokso reakcijų, kuriose dalyvauja organinės medžiagos, lygčių sudarymas

ATĮvedus vieningą valstybinį egzaminą (US), kaip vienintelę vidurinių mokyklų absolventų baigiamojo atestavimo formą, ir perėjus aukštajai mokyklai prie specializuoto išsilavinimo, aukštųjų mokyklų studentų paruošimas atlikti „brangiausias“ užduotis. USE testo chemijos C dalies punktai tampa vis svarbesni. Nepaisant to, kad penkios „C“ dalies užduotys yra skirtingos: neorganinių medžiagų cheminės savybės, organinių junginių virsmų grandinės, skaičiavimo užduotys, visi jie tam tikru mastu yra susiję su redokso reakcijomis (ORR). Įsigijus pagrindines OVR teorijos žinias, galima teisingai atlikti pirmąją ir antrąją užduotis visiškai, o trečiąją – iš dalies. Mūsų nuomone, didelė dalis sėkmės įgyvendinant „C“ dalį slypi būtent tai. Patirtis rodo, kad jei studijuodami neorganinę chemiją studentai pakankamai gerai susidoroja su OVR lygčių rašymo užduotimis, tai panašios organinės chemijos užduotys jiems sukelia didelių sunkumų. Todėl per visą organinės chemijos kursą specializuotose klasėse stengiamės ugdyti aukštųjų mokyklų studentų OVR lygčių sudarymo įgūdžius.

Studijuojant lyginamąsias charakteristikas neorganinių ir organinių junginių, supažindiname studentus su oksidacijos būsenos (s.o.) (organinėje chemijoje, pirmiausia anglies) naudojimu ir kaip ją nustatyti:

1) vidutinio s.d. anglis organinės medžiagos molekulėje;

2) s.d apibrėžimas. kiekvienas anglies atomas.

Aiškinamės, kokiais atvejais geriau naudoti vieną ar kitą būdą.

Straipsnis publikuotas remiant įmonei „GEO-Engineering“, kuri rinkoje pristato produktus prekės ženklu „ProfKresla“. Įmonės veiklos sritis – fotelių ir kėdžių įvairioms salėms gamyba, pardavimas ir montavimas. Aukštas darbuotojų profesionalumas ir nuosavos gamybos patalpos leidžia greitai ir efektyviai įgyvendinti bet kokio sudėtingumo projektus. Visi „ProfKresla“ prekės ženklo produktai, nesvarbu, ar tai teatro kėdės, sėdimos vietos laukimo salėms ar kėdės švietimo įstaigų, išsiskiria šiuolaikišku ir ergonomišku dizainu, taip pat dideliu atsparumu dilimui, tvirtumu ir komfortu. Iš didžiulio produktų asortimento, pateikto profkresla.ru svetainės kataloge, visada galite pasirinkti modelius, kurie geriausiai atitinka jūsų įmonėje priimtą firminį stilių. Jei vis tiek kyla sunkumų dėl pasirinkimo, tuomet įmonės specialistai visada pasiruošę patarti, padėti nustatyti modelį, o vėliau parengti projektą, atlikti visus reikiamus matavimus ir montavimą vietoje.

P Nagrinėdami temą „Alkanai“ parodome, kad oksidacijos, degimo, halogeninimo, nitrinimo, dehidrogenavimo, skilimo procesai yra redokso procesai. Rašant organinių medžiagų degimo ir skilimo reakcijų lygtis, geriau naudoti vidutinę s.d reikšmę. anglies. Pavyzdžiui:

Atkreipiame dėmesį į pirmąją elektroninio balanso pusę: ties anglies atomu trupmeninėje s.d. vardiklis yra 4, todėl elektronų perdavimą skaičiuojame naudodami šį koeficientą.

Kitais atvejais, studijuodami temą „Alkanai“, nustatome s.d. kiekvienas junginio anglies atomas, atkreipiant studentų dėmesį į vandenilio atomų pakeitimo pirminiuose, antriniuose, tretiniuose anglies atomuose seką:

Taigi darome studentus prie išvados, kad pradžioje pakeitimo procesas vyksta tretiniame, po to antriniame ir, visų pirma, pirminiuose anglies atomuose.

P Nagrinėdami temą „Alkenai“, atsižvelgiame į oksidacijos procesus, priklausančius nuo alkeno struktūros ir reakcijos terpės.

Kai alkenai oksiduojami koncentruotu kalio permanganato KMnO 4 tirpalu rūgštinėje terpėje (kieta oksidacija), - ir - ryšiai nutrūksta, susidaro karboksirūgštys, ketonai ir anglies monoksidas (IV). Ši reakcija naudojama dvigubos jungties padėčiai nustatyti.

Jei dviguba jungtis yra molekulės gale (pavyzdžiui, butene-1), tada vienas iš oksidacijos produktų yra skruzdžių rūgštis, kuri lengvai oksiduojasi į anglies dioksidą ir vandenį:

Pabrėžiame, kad jei alkeno molekulėje prie dvigubos jungties anglies atomas turi du anglies pakaitus (pavyzdžiui, 2-metilbuteno-2 molekulėje), tai jo oksidacijos metu susidaro ketonas, nes toks atomas virsta. Patekimas į karboksilo grupės atomą neįmanomas nenutraukus C-C jungties, santykinai stabilus tokiomis sąlygomis:

Paaiškiname, kad jei alkeno molekulė yra simetriška, o dviguba jungtis yra molekulės viduryje, tada oksidacijos metu susidaro tik viena rūgštis:

Pranešame, kad alkenų, kurių anglies atomai dviguboje jungtyje yra du anglies radikalai, oksidacijos ypatybė yra dviejų ketonų susidarymas:

Atsižvelgdami į alkenų oksidaciją neutralioje arba silpnai šarminėje terpėje, atkreipiame aukštųjų mokyklų moksleivių dėmesį į tai, kad tokiomis sąlygomis oksidaciją lydi diolių (dihidroalkoholių) susidarymas, o prie tų anglies atomų prisijungia hidroksilo grupės. tarp kurių buvo dvigubas ryšys:

AT Panašiai nagrinėjame acetileno ir jo homologų oksidaciją, priklausomai nuo terpės, kurioje vyksta procesas. Taigi, paaiškiname, kad rūgštinėje aplinkoje oksidacijos procesą lydi karboksirūgščių susidarymas:

Reakcija naudojama alkinų struktūrai nustatyti pagal oksidacijos produktus:

Neutralioje ir silpnai šarminėje terpėje acetileno oksidaciją lydi atitinkamų oksalatų (oksalo rūgšties druskų) susidarymas, o homologų oksidaciją lydi trigubos jungties nutrūkimas ir karboksirūgščių druskų susidarymas:

AT Visos taisyklės yra parengtos su studentais pagal konkrečius pavyzdžius, o tai leidžia geriau įsisavinti teorinę medžiagą. Todėl tiriant arenų oksidaciją įvairios aplinkos mokiniai gali savarankiškai daryti prielaidas, kad rūgščioje aplinkoje reikėtų tikėtis rūgščių susidarymo, o šarminėje – druskų. Mokytojas turės tik išsiaiškinti, kokie reakcijos produktai susidaro priklausomai nuo atitinkamos arenos struktūros.

Pavyzdžiais parodome, kad benzeno homologai su viena šonine grandine (nepriklausomai nuo jos ilgio) yra oksiduojami stipriu oksidatoriumi į benzenkarboksirūgštį prie -anglies atomo. Benzeno homologai, kaitinami, neutralioje terpėje oksiduojami kalio permanganatu, kad susidarytų aromatinių rūgščių kalio druskos.

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

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

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

Pabrėžiame, kad jei areno molekulėje yra kelios šoninės grandinės, tai rūgščioje terpėje kiekviena iš jų prie a-anglies atomo oksiduojasi į karboksilo grupę, todėl susidaro daugiabazės aromatinės rūgštys:

PĮgyti angliavandenilių OVR lygčių sudarymo įgūdžiai leidžia jas panaudoti studijuojant skyrių „Deguonies turintys junginiai“.

Taigi, studijuodami temą „Alkoholiai“, studentai savarankiškai sudaro alkoholių oksidacijos lygtis, vadovaudamiesi šiomis taisyklėmis:

1) pirminiai alkoholiai oksiduojami iki aldehidų

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

2) antriniai alkoholiai oksiduojami į ketonus

3) tretiniams alkoholiams oksidacijos reakcija nebūdinga.

Norint pasiruošti egzaminui, mokytojui patartina apie šias savybes suteikti papildomos informacijos, kuri neabejotinai bus naudinga mokiniams.

Metanolį oksiduojant parūgštintu kalio permanganato arba kalio dichromato tirpalu, susidaro CO 2, pirminiai alkoholiai oksidacijos metu, priklausomai nuo reakcijos sąlygų, gali sudaryti ne tik aldehidus, bet ir rūgštis. Pavyzdžiui, etanolio oksidacija kalio dichromatu šaltuoju būdu baigiasi acto rūgšties susidarymu, o kaitinant - acetaldehidu:

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 + 11 H 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.

Dar kartą priminkime mokiniams apie aplinkos įtaką alkoholio oksidacijos reakcijų produktams, būtent: karštas neutralus KMnO 4 tirpalas oksiduoja metanolį į kalio karbonatą, o likusieji alkoholiai – į atitinkamų karboksirūgščių druskas:

Nagrinėdami temą „Aldehidai ir ketonai“ atkreipiame studentų dėmesį į tai, kad aldehidai lengviau nei alkoholiai oksiduojasi į atitinkamas karboksirūgštis ne tik veikiant stiprioms oksiduojančioms medžiagoms (oro deguonis, parūgštinti KMnO 4 tirpalai ir kt. K 2 Cr 2 O 7), bet veikiant silpnam (amoniako sidabro oksido arba vario (II) hidroksido tirpalas):

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,

CH 3 -CHO + 2OH CH 3 -COONH 4 + 2Ag + 3NH3 + H 2 O.

Ypatingą dėmesį skiriame metanalio oksidacijai sidabro oksido amoniako tirpalu, nes šiuo atveju susidaro amonio karbonatas, o ne skruzdžių rūgštis:

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

Kaip rodo mūsų ilgametė patirtis, siūlomas metodas mokyti aukštųjų mokyklų studentus, kaip rašyti OVR lygtis, dalyvaujant organinėms medžiagoms, padidina jų galutinį rezultatą. NAUDOKITE rezultatą chemijoje už kelis taškus.

Redokso procesai jau seniai domino chemikus ir net alchemikus. Tarp gamtoje, kasdieniame gyvenime ir technologijose vykstančių cheminių reakcijų labai daug yra redokso reakcijų: kuro degimas, maistinių medžiagų oksidacija, audinių kvėpavimas, fotosintezė, gedimas. maisto produktai ir tt Tokiose reakcijose gali dalyvauti ir neorganinės, ir organinės medžiagos. Tačiau jei neorganinės chemijos mokykliniame kurse reikšmingą vietą užima skyriai, skirti redokso reakcijoms, tai organinės chemijos kursuose šiam klausimui skiriama nepakankamai dėmesio.

Kas yra redokso procesai?

Visas chemines reakcijas galima suskirstyti į dvi rūšis. Pirmoji apima reakcijas, kurios vyksta nekeičiant atomų, sudarančių reagentus, oksidacijos būsenos.

Antrasis tipas apima visas reakcijas, kurios vyksta pasikeitus atomų, sudarančių reagentus, oksidacijos būsenai.

Reakcijos, atsirandančios pasikeitus atomų, sudarančių reagentus, oksidacijos būsenai, vadinamos redokso reakcijomis.

Šiuolaikiniu požiūriu oksidacijos būsenos pasikeitimas yra susijęs su elektronų pasitraukimu arba judėjimu. Todėl kartu su tuo, kas išdėstyta aukščiau, galima pateikti ir tokį redokso reakcijų apibrėžimą: tai reakcijos, kurių metu elektronai pereina iš vienų atomų, molekulių ar jonų į kitus.

Panagrinėkime pagrindines nuostatas, susijusias su redokso reakcijų teorija.

1. Oksidacija – tai procesas, kai atomas, molekulė ar elektronų jonas atiduoda elektroną, o oksidacijos būsenos didėja.

2. Atkūrimas – tai elektronų pridėjimo prie atomo, molekulės ar jono procesas, o oksidacijos laipsnis mažėja.

3. Atomai, molekulės arba jonai, kurie atiduoda elektronus, vadinami reduktoriais. Reakcijos metu jie oksiduojasi. Atomai, molekulės ar jonai, kurie priima elektronus, vadinami oksidatoriais. Reakcijos metu jie atkuriami.

4. Oksidaciją visada lydi redukcija; redukcija visada siejama su oksidacija, kurią galima išreikšti lygtimis.

Todėl redokso reakcijos yra dviejų priešingų procesų – oksidacijos ir redukcijos – vienybė. Šiose reakcijose redukuojančio agento atiduotų elektronų skaičius yra lygus oksidatoriaus pridėtų elektronų skaičiui. Šiuo atveju, nepriklausomai nuo to, ar elektronai visiškai pereina iš vieno atomo į kitą, ar tik iš dalies yra traukiami prie vieno iš atomų, sąlyginai kalbame tik apie elektronų sugrįžimą ir prisijungimą.

Organinių medžiagų redoksinės reakcijos yra svarbiausia šias medžiagas jungianti savybė. Organinių junginių polinkis oksiduotis yra susijęs su kelių jungčių, funkcinių grupių, vandenilio atomų buvimu prie anglies atomo, kuriame yra funkcinė grupė.

„Oksidacijos būsenos“ (CO) sąvokos vartojimas organinėje chemijoje yra labai ribotas ir pirmiausia įgyvendinamas formuojant redokso reakcijų lygtis. Tačiau atsižvelgiant į tai, kad daugiau ar mažiau pastovi reakcijos produktų sudėtis įmanoma tik visiškai oksiduojant (sudegus) organinėms medžiagoms, neišsamios oksidacijos reakcijose koeficientų išdėstymo tikslingumas išnyksta. Dėl šios priežasties jie dažniausiai apsiriboja organinių junginių transformacijų schemos parengimu.

Tiriant organinių junginių savybių visumą, mums atrodo svarbu nurodyti anglies atomo CO reikšmę. Informacijos apie oksidatorius sisteminimas, organinių medžiagų struktūros ir jų CO santykio nustatymas padės mokinius išmokyti:

Pasirinkti laboratorinius ir pramoninius oksidatorius;

Raskite organinės medžiagos redokso gebėjimo priklausomybę nuo jos struktūros;

Nustatyti ryšį tarp organinių medžiagų klasės ir reikiamo stiprumo, agregacijos būsenos ir veikimo mechanizmo oksiduojančio agento;

Numatykite reakcijos sąlygas ir numatomus oksidacijos produktus.

Organinių medžiagų atomų oksidacijos laipsnio nustatymas

Bet kurio anglies atomo oksidacijos laipsnis organinėje medžiagoje yra lygus visų jo ryšių su daugiau elektroneigiamų elementų (Cl, O, S, N ir kt.) algebrinei sumai, į kurią atsižvelgiama su „+“ ženklu, ir ryšiais. su vandenilio atomais (ar kitu labiau elektropozityviu elementu ), atsižvelgiama su „-“ ženklu. Šiuo atveju neatsižvelgiama į ryšius su kaimyniniais anglies atomais.

Nustatykime anglies atomų oksidacijos būsenas sočiųjų angliavandenilių propano ir etanolio alkoholio molekulėse:

Nuosekli organinių medžiagų oksidacija gali būti pavaizduota tokia transformacijų grandine:

Sotieji angliavandeniliai Nesotieji angliavandeniliai Alkoholis Aldehidas (ketonas) Karboksilo rūgštis CO + HO.

Genetinis ryšys tarp organinių junginių klasių čia pateikiamas kaip redokso reakcijų serija, užtikrinanti perėjimą iš vienos organinių junginių klasės į kitą. Jį užbaigia bet kurio organinių junginių klasių atstovo visiškos oksidacijos (degimo) produktai.

Taikymas . 1 lentelė.

CO pokyčiai anglies atomuose anglies molekulėje organinių junginių molekulėse parodyti lentelėje. Iš lentelės duomenų matyti, kad pereinant iš vienos organinių junginių klasės į kitą ir didinant junginių molekulių anglies skeleto šakojimosi laipsnį atskiroje klasėje, anglies atomo, atsakingo už redukcijos gebėjimą, oksidacijos laipsnis. junginio pokyčių. Organinės medžiagos, kurių molekulėse yra anglies atomų, kurių didžiausios (- ir +) CO vertės (-4, -3, +2, +3), patenka į visišką oksidacijos-degimo reakciją, tačiau yra atsparios švelniems ir. vidutinio stiprumo oksidatoriai. Medžiagos, kurių molekulėse yra anglies atomų CO -1; 0; +1, lengvai oksiduojasi, jų redukcijos galimybės yra artimos, todėl nepilną jų oksidaciją galima pasiekti naudojant vieną iš žinomų mažo ir vidutinio stiprumo oksidatorių. Šios medžiagos gali turėti dvigubą pobūdį, veikti kaip oksidatorius, kaip ir neorganinėms medžiagoms.

Organinių medžiagų oksidacija ir redukcija

Padidėjęs organinių junginių polinkis oksiduotis atsiranda dėl to, kad molekulėje yra medžiagų:

• vandenilio atomai prie anglies atomo, kuriame yra funkcinė grupė.

Palyginkime pirminius, antrinius ir tretinius alkoholius pagal reaktyvumą oksidacijai:

Pirminiai ir antriniai alkoholiai, turintys vandenilio atomus prie anglies atomo, turinčio funkcinę grupę; lengvai oksiduojasi: pirmieji į aldehidus, antrieji į ketonus. Tuo pačiu metu išsaugoma pradinio alkoholio anglies skeleto struktūra. Tretiniai alkoholiai, kurių molekulėse prie anglies atomo, kuriame yra OH grupė, nėra vandenilio atomo, normaliomis sąlygomis nesioksiduoja. Atšiauriomis sąlygomis (veikiant stiprioms oksiduojančioms medžiagoms ir aukštoje temperatūroje) jie gali būti oksiduojami iki mažos molekulinės masės karboksirūgščių mišinio, t.y. anglies skeleto sunaikinimas.

Yra du būdai nustatyti elementų oksidacijos būsenas organinėse medžiagose.

1. Apskaičiuokite vidurinis laipsnis anglies atomo oksidacija organinio junginio molekulėje, pavyzdžiui, propanas.

Šis metodas yra pateisinamas, jei reakcijos metu (degimas, visiškas skilimas) sunaikinami visi cheminiai ryšiai organinėje medžiagoje.

Atkreipkite dėmesį, kad formaliai tokiu būdu apskaičiuotos dalinės oksidacijos būsenos gali būti ir neorganinių medžiagų atveju. Pavyzdžiui, junginio KO (kalio superoksido) deguonies oksidacijos būsena yra -1/2.

2. Nustatykite kiekvieno anglies atomo oksidacijos laipsnį, pavyzdžiui, butane.

Šiuo atveju bet kurio anglies atomo oksidacijos laipsnis organiniame junginyje yra lygus visų ryšių su daugiau elektronneigiamų elementų atomais skaičių, skaičiuojant su „+“ ženklu, ir ryšių su vandenilio atomais skaičiaus algebrinei sumai. (arba kitas elektropozityvesnis elementas), skaičiuojamas su „-“ ženklu . Šiuo atveju neatsižvelgiama į ryšius su anglies atomais.

Kaip paprasčiausią pavyzdį, nustatykime anglies oksidacijos būseną metanolio molekulėje.

Anglies atomas yra prijungtas prie trijų vandenilio atomų (į šiuos ryšius atsižvelgiama su „-“ ženklu), vienas ryšys yra su deguonies atomu (į jį atsižvelgiama su „+“ ženklu). Mes gauname:

Taigi, anglies oksidacijos laipsnis metanolyje yra -2.

Apskaičiuotas anglies oksidacijos laipsnis, nors ir sąlyginė reikšmė, tačiau rodo elektronų tankio poslinkio molekulėje pobūdį, o jo pokytis dėl reakcijos rodo vykstantį redokso procesą.

Apsvarstykite medžiagų transformacijų grandinę:

Kataliziškai dehidrogenuojant etaną gaunamas etilenas; etileno hidratacijos produktas yra etanolis; jo oksidacija sukels etanalą, o paskui į acto rūgštis; Degdamas jis gamina anglies dioksidą ir vandenį.

Nustatykime kiekvieno anglies atomo oksidacijos laipsnius išvardytų medžiagų molekulėse.

Matyti, kad kiekvienos iš šių transformacijų metu vieno iš anglies atomų oksidacijos laipsnis nuolat kinta. Nuo etano iki anglies monoksido (IV) didėja anglies atomo oksidacijos laipsnis.

Nepaisant to, kad bet kokių redokso reakcijų metu vyksta ir oksidacija, ir redukcija, jos skirstomos pagal tai, kas vyksta tiesiogiai su organiniu junginiu (jei jis oksiduojamas, kalbama apie oksidacijos procesą, jei redukuojama, tai yra mažinimo procesas).

Taigi, etanoliui reaguojant su kalio permanganatu, etanolis bus oksiduojamas, o kalio permanganatas sumažės. Reakcija vadinama etanolio oksidacija.

Redokso lygčių sudarymas

Redokso reakcijų lygtims sudaryti naudojamas ir elektronų balanso metodas, ir pusinės reakcijos metodas (elektronų jonų metodas). Apsvarstykite kelis redokso reakcijų, susijusių su organinėmis medžiagomis, pavyzdžius.

1. N-butano deginimas.

Reakcijos schema atrodo taip:

Sudarykime pilną cheminės reakcijos lygtį balansiniu metodu.

Vidutinė anglies oksidacijos laipsnio n-butane vertė:

Anglies oksidacijos laipsnis anglies monokside (IV) yra +4.

Padarykime elektroninę balanso diagramą:

Atsižvelgiant į rastus koeficientus, n-butano degimo cheminės reakcijos lygtis atrodys taip:

Šios lygties koeficientus taip pat galima rasti kitu, jau minėtu metodu. Apskaičiavę kiekvieno anglies atomo oksidacijos būsenas, matome, kad jos skiriasi:

Tokiu atveju elektroninio balanso schema atrodys taip:

Kadangi degant n-butanui jo molekulėse sunaikinami visi cheminiai ryšiai, Ši byla pirmasis metodas yra gana pagrįstas, juolab kad antruoju metodu sudaryta elektroninė balanso diagrama yra šiek tiek sudėtingesnė.

2. Etileno oksidacijos reakcija su kalio permanganato tirpalu neutralioje terpėje šaltyje (Vagnerio reakcija).

Sudėkime koeficientus reakcijos lygtyje elektroninio balanso metodu.

Visa cheminės reakcijos lygtis atrodytų taip:

Norėdami nustatyti koeficientus, taip pat galite naudoti pusinių reakcijų metodą. Šioje reakcijoje etilenas oksiduojamas iki etilenglikolio, o permanganato jonai redukuojami, kad susidarytų mangano dioksidas.

Atitinkamų pusinių reakcijų schemos:

Bendra elektronų jonų lygtis:

3. Kalio permanganato gliukozės oksidacijos reakcijos rūgščioje terpėje.

A. Elektroninio balanso metodas.

Pirmas variantas

Antras variantas

Apskaičiuokime kiekvieno anglies atomo oksidacijos būseną gliukozės molekulėje:

Elektroninio balanso schema tampa sudėtingesnė, palyginti su ankstesniais pavyzdžiais:

B. Pusinės reakcijos metodas šiuo atveju yra toks:

Bendra joninė lygtis:

Gliukozės ir kalio permanganato reakcijos molekulinė lygtis:

Organinėje chemijoje oksidacijos apibrėžimą tikslinga vartoti kaip deguonies kiekio padidėjimą arba vandenilio kiekio sumažėjimą. Tada atkūrimas apibrėžiamas kaip deguonies kiekio sumažėjimas arba vandenilio kiekio padidėjimas. Pagal šį apibrėžimą nuoseklią organinių medžiagų oksidaciją galima pavaizduoti pagal šią schemą:

Praktika rodo, kad organinių medžiagų oksidacijos reakcijų koeficientų parinkimas sukelia tam tikrų sunkumų, nes tenka susidurti su labai neįprastomis oksidacijos būsenomis.Kai kurie studentai dėl patirties stokos oksidacijos būseną toliau identifikuoja su valentingumu ir kaip rezultatas, neteisingai nustatyti anglies oksidacijos laipsnį organiniuose junginiuose. Anglies valentingumas šiuose junginiuose visada yra keturi, o oksidacijos laipsnis gali būti įvairių verčių (nuo -3 iki +4, įskaitant trupmenines vertes). Neįprastas organinių medžiagų oksidacijos momentas yra nulinis anglies atomo oksidacijos laipsnis kai kuriuose sudėtinguose junginiuose. Jei įveiksite psichologinį barjerą, sudaryti tokias lygtis nėra sunku, pavyzdžiui:

Sacharozės anglies atomo oksidacijos būsena yra lygi nuliui. Perrašome reakcijos schemą, nurodydami jas keičiančių atomų oksidacijos būsenas:

Sudarome elektronines lygtis ir randame oksidatoriaus ir reduktorius bei jų oksidacijos ir redukcijos produktų koeficientus:

Gautus koeficientus pakeičiame reakcijos schemoje:

Likusius koeficientus parenkame tokia seka: K SO , H SO , HO. Galutinė lygtis atrodo taip:

Daugelis aukštųjų mokyklų į stojamųjų egzaminų bilietus įtraukia užduotis dėl koeficientų parinkimo OVR lygtyse elektroniniu metodu (pusės reakcijos metodas). Jei mokykla bent kiek dėmesio skiria šiam metodui, tai daugiausia neorganinių medžiagų oksidacija. Pabandykime taikyti pusinės reakcijos metodą aukščiau pateiktam sacharozės oksidacijos kalio permanganatu rūgščioje terpėje pavyzdžiu.

Pirmasis šio metodo privalumas yra tai, kad nereikia iš karto spėlioti ir užrašyti reakcijos produktų. Juos gana lengva nustatyti lygties eigoje. Oksidatorius rūgščioje aplinkoje labiausiai išreiškia savo oksidacines savybes, pavyzdžiui, MnO anijonas virsta Mn katijonu, lengvai oksiduojasi organiniai oksiduojasi iki CO.

Sacharozės transformacijos molekuline forma rašome:

Kairėje pusėje trūksta 13 deguonies atomų, kad pašalintume šį prieštaravimą, pridedame 13 H O molekulių. CH

2. Kartsova A.A., Levkin A.N. Redokso reakcijos organinėje chemijoje // Chemija mokykloje. - 2004. - Nr.2. - P.55-61.

3. Khomchenko G.P., Savostyanova K.I. Redokso reakcijos: vadovas studentams. M.-: Švietimas, 1980 m.

4. Šarafutdinovas V. Redokso reakcijos organinėje chemijoje // Baškirijos ukytyusyhy. - 2002. - Nr.5. - P.79 -81.

Redokso reakcijose organinės medžiagos dažniau pasižymi redukuojančių agentų savybėmis, o patys oksiduojasi. Organinių junginių oksidacijos paprastumas priklauso nuo elektronų prieinamumo sąveikaujant su oksiduojančiu agentu. Visi žinomi veiksniai, sukeliantys elektronų tankio padidėjimą organinių junginių molekulėse (pavyzdžiui, teigiamas indukcinis ir mezomerinis poveikis), padidins jų gebėjimą oksiduotis ir atvirkščiai.

Organinių junginių polinkis oksiduotis didėja jiems augant nukleofiliškumas, kuris atitinka šias eilutes:

Nukleofiliškumo augimas serijoje

Apsvarstykite redokso reakcijos svarbiausių klasių atstovai organinės medžiagos su kai kuriais neorganiniais oksidatoriais.

Alkenų oksidacija

Dėl švelnios oksidacijos alkenai paverčiami glikoliais (dvihidrosiais alkoholiais). Redukuojantys atomai šiose reakcijose yra anglies atomai, sujungti dviguba jungtimi.

Reakcija su kalio permanganato tirpalu neutralioje arba silpnai šarminėje terpėje vyksta taip:

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

Esant sunkesnėms sąlygoms, oksiduojantis nutrūksta anglies grandinė ties dviguba jungtimi ir susidaro dvi rūgštys (stipriai šarminėje terpėje dvi druskos) arba rūgštis ir anglies dioksidas (stipriai šarminėje terpėje druska ir anglies dioksidas). karbonatas):

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

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

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

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

Kalio dichromatas sieros rūgšties terpėje oksiduoja alkenus panašiai kaip 1 ir 2 reakcijose.

Oksiduojant alkenus, kurių anglies atomai dviguboje jungtyje turi du anglies radikalus, susidaro du ketonai:

Alkino oksidacija

Alkinai oksiduojasi šiek tiek sunkesnėmis sąlygomis nei alkenai, todėl dažniausiai oksiduojasi trigubai ryšiai nutraukiant anglies grandinę. Kaip ir alkenų atveju, redukuojantys atomai čia yra anglies atomai, sujungti daugybine jungtimi. Dėl reakcijų susidaro rūgštys ir anglies dioksidas. Oksidacija gali būti atliekama permanganatu arba kalio dichromatu rūgščioje aplinkoje, pavyzdžiui:

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

Acetilenas gali būti oksiduojamas kalio permanganatu neutralioje terpėje iki kalio oksalato:

3CH≡CH +8KMnO4 → 3KOOC –COOK +8MnO2 +2KOH +2H2O

Rūgščioje aplinkoje oksidacija pereina į oksalo rūgštį arba anglies dioksidą:

5CH≡CH + 8KMnO4 + 12H 2 SO 4 → 5HOOC -COOH + 8 MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O
CH≡CH + 2KMnO4 + 3H 2 SO 4 → 2CO 2 + 2 MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4

Benzeno homologų oksidacija

Benzenas nesioksiduoja net ir gana atšiauriomis sąlygomis. Benzeno homologai gali būti oksiduojami kalio permanganato tirpalu neutralioje terpėje iki kalio benzoato:

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

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

Oksiduojant benzeno homologus dichromatu arba kalio permanganatu rūgštinėje terpėje susidaro benzenkarboksirūgštis.

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

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

Alkoholio oksidacija

Tiesioginiai pirminių alkoholių oksidacijos produktai yra aldehidai, o antrinių – ketonai.

Oksiduojant alkoholius susidarę aldehidai lengvai oksiduojasi į rūgštis, todėl aldehidai iš pirminių alkoholių gaunami oksiduojant kalio dichromatu rūgščioje terpėje aldehido virimo temperatūroje. Išgaruojant aldehidai nespėja oksiduotis.

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

Esant oksidatoriaus (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) pertekliui bet kurioje terpėje, pirminiai alkoholiai oksiduojami į karboksirūgštis arba jų druskas, o antriniai - į ketonus.

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

Tretiniai alkoholiai tokiomis sąlygomis nėra oksiduojami, tačiau metilo alkoholis oksiduojamas iki anglies dioksido.

Dvihidrosis alkoholis, etilenglikolis HOCH 2 -CH 2 OH, kaitinant rūgštinėje terpėje su KMnO 4 arba K 2 Cr 2 O 7 tirpalu, lengvai oksiduojasi iki oksalo rūgšties, o neutralioje – į kalio oksalatą.

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

3CH 2 (OH) - CH 2 (OH) + 8KMnO4 → 3KOOC -COOK + 8MnO2 + 2KOH + 8H 2O

Aldehidų ir ketonų oksidacija

Aldehidai yra gana stiprūs reduktoriai, todėl juos lengvai oksiduoja įvairūs oksidatoriai, pvz.: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH, Cu (OH) 2. Visos reakcijos vyksta kaitinant:

3CH 3 CHO + 2 KMnO 4 → CH 3 COOH + 2 CH 3 COOK + 2 MnO 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 COOK + 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O

5CH 3 CHO + 2KMnO4 + 3H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O

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

sidabrinio veidrodžio reakcija

Sidabro oksido amoniako tirpalu aldehidai oksiduojami į karboksirūgštis, kurios amoniako tirpale sudaro amonio druskas („sidabro veidrodžio“ reakcija):

CH 3 CH \u003d O + 2OH → CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

CH 3 -CH \u003d O + 2Cu (OH) 2 → CH 3 COOH + Cu 2 O + 2H 2 O

Skruzdžių aldehidas (formaldehidas) paprastai oksiduojamas į anglies dioksidą:

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

3CH 2O + 2K 2Cr 2O 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

Ketonus sunkiomis sąlygomis oksiduoja stiprūs oksidatoriai su tarpeliu C-C jungtys ir duoti rūgščių mišinius:

karboksirūgštys. Iš rūgščių stiprias redukuojančias savybes turi skruzdžių ir oksalo rūgštys, kurios oksiduojasi iki anglies dioksido.

HCOOH + HgCl 2 \u003d CO 2 + Hg + 2HCl

HCOOH + Cl 2 \u003d CO 2 + 2HCl

HOOC-COOH + Cl 2 \u003d 2CO 2 + 2HCl

Skruzdžių rūgštis, Be to rūgščių savybių, taip pat pasižymi kai kuriomis aldehidų savybėmis, ypač redukuojamomis. Tada jis oksiduojamas iki anglies dioksido. Pavyzdžiui:

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

Kaitinamas su stipriomis dehidratuojančiomis medžiagomis (H2SO4 (konc.) arba P4O10), jis suyra:

HCOOH →(t)CO + H2O

Katalizinė alkanų oksidacija:

Katalizinė alkenų oksidacija:

Fenolio oksidacija: