Elektronska bilanca v organski kemiji. Gradivo "Redoks reakcije v organski kemiji" za pripravo na izpit (GIA) iz kemije (11. razred) na temo. Reakcija acetilena z amoniakovo raztopino srebrovega oksida

Fizične lastnosti

Benzen in njegovi najbližji homologi so brezbarvne tekočine s specifičnim vonjem. Aromatski ogljikovodiki so lažji od vode in se v njej ne raztopijo, zlahka pa se raztopijo v organskih topilih - alkoholu, etru, acetonu.

Benzen in njegovi homologi so sami po sebi dobra topila za številne organske snovi. Vse arene gorijo z dimljenim plamenom zaradi visoke vsebnosti ogljika v njihovih molekulah.

Fizikalne lastnosti nekaterih arenov so predstavljene v tabeli.

Tabela. Fizikalne lastnosti nekaterih aren

Benzen - nizko vrelišče ( tkip= 80,1 °C), brezbarvna tekočina, netopna v vodi

Pozor! Benzen - strup, deluje na ledvice, spremeni formulo krvi (pri dolgotrajni izpostavljenosti), lahko poruši strukturo kromosomov.

Večina aromatski ogljikovodiki smrtno nevaren, strupen.

Pridobivanje arenov (benzena in njegovih homologov)

V laboratoriju

1. Fuzija soli benzojske kisline s trdnimi alkalijami

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

natrijev benzoat

2. Wurtz-Fittingova reakcija: (tukaj je G halogen)

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

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

V industriji

• izoliran iz nafte in premoga s frakcijsko destilacijo, reformiranjem;
• iz premogovega katrana in koksarniškega plina

1. Dehidrociklizacija alkanov z več kot 6 ogljikovimi atomi:

C 6 H 14 t , kat→C 6 H 6 + 4H 2

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

3C 2 H2 600°C, Zakon. premog→ C 6 H 6

3. Dehidrogenacija cikloheksan in njegovi homologi:

Sovjetski akademik Nikolaj Dmitrijevič Zelinski je ugotovil, da benzen nastane iz cikloheksana (dehidrogenacija cikloalkanov

C 6 H 12 t, mačka→C 6 H 6 + 3H 2

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

metilcikloheksanetoluen

4. Alkiliranje benzena(pridobivanje homologov benzena) – r Friedel-Crafts.

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

kloroetan etilbenzen

Kemijske lastnosti arenov

jaz. OKSIDACIJSKE REAKCIJE

1. Zgorevanje (dimni plamen):

2C 6 H 6 + 15 O 2 t→12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. Benzen v normalnih pogojih ne razbarva bromove vode in vodne raztopine kalijevega permanganata

3. Homologe benzena oksidiramo s kalijevim permanganatom (razbarvamo kalijev permanganat):

A) v kislem okolju do benzojske kisline

Pod delovanjem kalijevega permanganata in drugih močnih oksidantov na homologe benzena pride do oksidacije stranskih verig. Ne glede na to, kako kompleksna je veriga substituenta, se uniči, z izjemo a -ogljikovega atoma, ki se oksidira v karboksilno skupino.

Homologi benzena z eno stransko verigo dajejo benzojsko kislino:

Homologi, ki vsebujejo dve stranski verigi, dajejo dibazične kisline:

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

Poenostavljeno :

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

B) v nevtralnem in rahlo alkalnem do soli benzojske kisline

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

II. ADICIJSKE REAKCIJE (težji od alkenov)

1. Halogeniranje

C6H6 + 3Cl2 h ν → C 6 H 6 Cl 6 (heksaklorocikloheksan - heksakloran)

2. Hidrogeniranje

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

3. Polimerizacija

III. SUBSTITUCIJSKE REAKCIJE – ionski mehanizem (lažji od alkanov)

1. Halogeniranje -

a ) benzen

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

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

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

b) homologi benzena pri obsevanju ali segrevanju

Po kemijskih lastnostih so alkilni radikali podobni alkanom. Atome vodika v njih zamenjajo halogeni s prostim radikalskim mehanizmom. Zato v odsotnosti katalizatorja segrevanje ali UV obsevanje povzroči radikalno substitucijsko reakcijo v stranski verigi. Vpliv benzenskega obroča na alkilne substituente vodi do dejstva, da vodikov atom je vedno nadomeščen pri ogljikovem atomu, ki je neposredno vezan na benzenov obroč (a-ogljikov atom).

1) C6H5-CH3 + Cl2 h ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

c) homologi benzena v prisotnosti katalizatorja

C6H5-CH3 + Cl2 AlCl 3 → (mešanica orta, par derivatov) +HCl

2. Nitriranje (z dušikovo kislino)

C6H6 + HO-NO2 t, H2SO4→C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O

nitrobenzen - vonj mandelj!

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

Uporaba benzena in njegovih homologov

Benzen C 6 H 6 je dobro topilo. Benzen kot dodatek izboljša kakovost motornega goriva. Služi kot surovina za proizvodnjo številnih aromatskih organskih spojin - nitrobenzena C 6 H 5 NO 2 (topilo, iz njega se pridobiva anilin), klorobenzena C 6 H 5 Cl, fenola C 6 H 5 OH, stirena itd.

Toluen C 6 H 5 -CH 3 - topilo, ki se uporablja pri izdelavi barvil, zdravil in eksplozivov (trotil (tol) ali 2,4,6-trinitrotoluen TNT).

ksilen C6H4(CH3)2. Tehnični ksilen je zmes treh izomerov ( orto-, meta- in par-ksileni) - se uporablja kot topilo in začetni produkt za sintezo številnih organskih spojin.

izopropilbenzen C 6 H 5 -CH (CH 3) 2 služi za pridobivanje fenola in acetona.

Klorovi derivati ​​benzena uporabljajo za varstvo rastlin. Tako je produkt substitucije atomov H v benzenu z atomi klora heksaklorobenzen C 6 Cl 6 - fungicid; uporabljamo ga za suho zatiranje semen pšenice in rži proti trdi saži. Produkt dodajanja klora benzenu je heksaklorocikloheksan (heksakloran) C 6 H 6 Cl 6 - insekticid; uporablja se za zatiranje škodljivih žuželk. Te snovi se nanašajo na pesticide - kemična sredstva za boj proti mikroorganizmom, rastlinam in živalim.

Stiren C 6 H 5 - CH \u003d CH 2 zelo enostavno polimerizira, tvori polistiren in kopolimerizira z butadienom - stiren-butadienske gume.

VIDEO DOŽIVETJA

Redoks reakcije v organski kemiji so najbolj zanimive, ker. prehod iz enega oksidacijskega stanja v drugo je močno odvisen od prava izbira reagenta in reakcijskih pogojev. OVR se v obveznem predmetu kemije ne preučuje dovolj v celoti, v USE kontrolnih in merilnih materialov pa jih najdemo ne le v nalogah C1 in C2, temveč tudi v nalogah SZ, ki predstavljajo verigo transformacij organskih snovi.

Prenesi:

Predogled:

Za uporabo predogleda predstavitev si ustvarite račun ( račun) Google in se prijavite: https://accounts.google.com

Podnapisi diapozitivov:

REDOKS REAKCIJE V ORGANSKI KEMIJI

»Razmišljati je enostavno, delovati je težko in spremeniti misel v dejanje je najtežja stvar na svetu« I. Goethe Redoks reakcije v organski kemiji so najbolj zanimive, ker. selektivnost prehoda iz enega oksidacijskega stanja v drugo je močno odvisna od pravilne izbire reagenta in reakcijskih pogojev. Toda OVR ni v celoti preučen v obveznem predmetu kemije. Študenti naj bodo posebno pozorni na redoks procese, ki potekajo ob sodelovanju organskih snovi. To je posledica dejstva, da se redoks reakcije v kontrolnih in merilnih materialih USE nahajajo ne samo v nalogah C1 in C2, temveč tudi v nalogah SZ, ki predstavljajo verigo transformacij organskih snovi. V šolskih učbenikih je oksidant nad puščico pogosto napisan kot [O]. Zahteva za dokončanje takšnih nalog za USE je obvezna oznaka vseh izhodnih snovi in ​​reakcijskih produktov z razporeditvijo potrebnih koeficientov. Redoks reakcije so tradicionalno pomembne, hkrati pa študij v 10. razredu pri predmetu "Organska kemija" povzroča določene težave študentom.

C3. Naloge tega bloka preverjajo znanje organske kemije. V verigah pretvorb organskih snovi se pri veliki večini nalog srečujemo z OVR. Strokovnjak ima pravico dodeliti točko le, če je napisana enačba, in ne reakcijska shema, t.j. koeficienti so pravilni. Pri reakcijah, ki vključujejo anorganske oksidante (kalijev permanganat, kromove (VI) spojine, vodikov peroksid itd.), je to lahko težko narediti brez elektronske tehtnice.

Določanje oksidacijskega stanja atomov v molekulah organskih spojin PRAVILO: CO (atom) = število vezi z več atomi EO minus število vezi z manj atomi EO.

Sprememba stopnje oksidacije ogljikovih atomov v molekulah organskih spojin. Razred organskih spojin Stopnja oksidacije ogljikovega atoma -4 / -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 Alkani CH 4 CH 3 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 3 CH 3 | CH 3 -C H-CH 3 CH 3 | CH3-C-CH3 | CH 3 - - - - Alkeni - CH 2 \u003d CH 2 CH 3 -CH = CH 2 - - - - Alkini - - CH \u003d CH CH 3 -C \u003d 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 - - - Halogenalkani - - H 3 C-CH 2 - CI H 3 C - CH - CH 3 | CI CH 3 | H 3 C - C - CH 3 | CI - - - Aldehidi in ketoni - - - - H 3 C-CH \u003d O H 3 C-C OCH 3 - - Karboksilne kisline - - - - - - H 3 C-C OOH - Popolni oksidacijski produkti - - - - - - - CO 2

Nagnjenost organskih spojin k oksidaciji je povezana s prisotnostjo: večkratnih vezi (alkeni, alkini, alkadieni se zlahka oksidirajo); funkcionalne skupine, ki se zlahka oksidirajo (–OH, - CHO, - NH 2); aktivirane alkilne skupine, ki se nahajajo poleg več vezi ali benzenskega obroča (na primer, propen lahko oksidiramo v nenasičen akrolein aldehid, oksidacijo toluena v benzojsko kislino s kalijevim permanganatom v kislem okolju); prisotnost atomov vodika pri atomu ogljika, ki vsebuje funkcionalno skupino.

1. MEHKA OKSIDACIJA ORGANSKIH SPOJIN Za blago oksidacijo organskih spojin (alkoholov, aldehidov, nenasičenih spojin) se uporabljajo kromove (VI) spojine - kromov oksid (VI), CrO 3, kalijev dikromat K 2 С r 2 O 7 itd. Praviloma se oksidacija izvaja v kislem okolju, produkti redukcije so kromove (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 Ko alkohole oksidiramo s kalijevim dikromatom na hladnem, lahko oksidacijo ustavimo na stopnji tvorbe aldehida, pri segrevanju pa nastanejo karboksilne kisline: 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O

ALC EN + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 Diol Sol ogljikove kisline + karbonat Ogljikova kislina + CO 2 ALC EN + KMnO4 -2 KOH N 2SO4 2 karboksilne soli 2 karboksilne kisline Diol 2. Bistveno močnejši Oksidant je kalijev permanganat NEVTRE. NEVTRALNO

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 Sol karboksilne kisline + karbonat Ogljikova kislina + CO 2 ALK IN + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 2 karb. to-you 2 karboksilno to-you 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 COOK + 2MnO 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 Homologi benzena + KMnO4 KOH H 2SO4 benzojska kislina NEUT. Benzoat

Redoks lastnosti spojin, ki vsebujejo kisik. Oksidanti alkoholov so najpogosteje bakrov (II) oksid ali kalijev permanganat, aldehidi in ketoni pa se oksidirajo z bakrovim (II) hidroksidom, amonijevo raztopino srebrovega oksida in drugimi oksidanti.

OL + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 ALDEHID OL + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 keton OL + K MnO4 (eq) -1 KOH H 2SO4 NEVTRALNO Sol karboksilne kisline Sol karboksilne kisline Karboksilna kislina

Aldehid + KMnO4 KOH H 2SO4 Karboksilna kislina + Sol karboksilne kisline Sol karboksilne kisline Karboksilna kislina NEUT. 3CH 3 CHO + 2KMnO 4 \u003d CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O

Aldehidi so precej močni reducenti, zato jih zlahka oksidirajo različni oksidanti CH 3 CHO + 2OH  CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

Algoritem za izbiro koeficientov Ker v nalogi C3 pri sestavljanju enačb OVR ni treba pisati enačb elektronske bilance, je koeficiente priročno izbrati po metodi interlinearne bilance - poenostavljeni metodi elektronske bilance. ena. Shema OVR je v pripravi. Na primer, za oksidacijo toluena v benzojsko kislino z nakisano raztopino kalijevega permanganata je reakcijska shema naslednja: 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. atomi. S.o. atom ogljika se določi z zgornjo metodo. 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. Število elektronov, ki jih odda ogljikov atom (6), zapišemo kot koeficient pred formulo oksidanta (kalijevega permanganata): 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. Število elektronov, ki jih sprejme atom mangana (5), zapišemo kot koeficient pred formulo reducenta (toluena): 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. Najpomembnejši koeficienti so na mestu. Nadaljnji izbor ni težaven: 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

Primer testne naloge (C3) 1. Napiši reakcijske enačbe, s katerimi lahko izvedeš naslednje transformacije: 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. Reakcija Kucherova. Hg 2+, H + CH  CH + H 2 O  CH 3 CHO 2. Aldehidi zlahka oksidirajo v karboksilne kisline, vključno s tako močnim oksidantom, kot je kalijev permanganat v kislem okolju. 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. Za izvedbo naslednjega člena v verigi je treba snov X 2 oceniti z dveh položajev: prvič, nastane iz ocetne kisline v eni stopnji, in drugič, iz nje lahko dobimo metan. Ta snov je acetat alkalijske kovine. Zapišemo enačbi tretje in četrte reakcije. CH 3 COOH + NaOH  CH 3 COONa + H 2 O fuzija 4. CH 3 COONa + NaOH  CH 4 + Na 2 CO 3 5. Pogoji za naslednjo reakcijo (svetloba) jasno kažejo na njen radikalni značaj. Ob upoštevanju navedenega razmerja reagentov (ekvimolarno) zapišemo enačbo zadnje reakcije: h  CH 4 + Cl 2  CH 3 Cl + HCl

Spletna mesta simulatorjev: http://reshuege.ru/ (rešil bom USE) http://4ege.ru/himiya/4181-demoversiya-ege-po-himii-2014.html (USE portal) http://www .alleng. ru/edu/chem3.htm (Spletni izobraževalni viri - Kemija) http://ege.yandex.ru/ (spletni testi)

Sestavljanje enačb redoks reakcij z organskimi snovmi

AT V povezavi z uvedbo enotnega državnega izpita (USE) kot edine oblike zaključnega spričevala maturantov in prehodom srednje šole na specializirano izobraževanje je priprava srednješolcev na najbolj "drage" naloge v smislu točke dela "C" testa USE iz kemije postajajo vse pomembnejše. Kljub dejstvu, da se pet nalog dela "C" šteje za različne: kemijske lastnosti anorganskih snovi, verige transformacij organskih spojin, računske naloge, so vse do neke mere povezane z redoks reakcijami (ORR). Če obvladate osnovno znanje teorije OVR, potem je mogoče pravilno opraviti prvo in drugo nalogo v celoti, tretjo pa delno. Po našem mnenju je pomemben del uspeha pri uresničevanju dela »C« prav v tem. Izkušnje kažejo, da če se učenci pri študiju anorganske kemije dovolj dobro spoprimejo z nalogami pisanja OVR enačb, jim podobne naloge pri organski kemiji povzročajo velike težave. Zato skozi študij celotnega tečaja organske kemije v specializiranih razredih poskušamo pri srednješolcih razviti veščine sestavljanja enačb OVR.

Pri študiju primerjalne značilnosti anorganskih in organskih spojin študente seznanimo z uporabo oksidacijskega stanja (s.o.) (v organski kemiji predvsem ogljik) in kako ga določimo:

1) izračun povprečne s.d. ogljik v molekuli organske snovi;

2) opredelitev s.d. vsak atom ogljika.

Pojasnjujemo, v katerih primerih je bolje uporabiti eno ali drugo metodo.

Članek je bil objavljen s podporo podjetja "GEO-Engineering", ki na trgu predstavlja izdelke pod blagovno znamko "ProfKresla". Področje delovanja podjetja je proizvodnja, prodaja in montaža foteljev in stolov za različne dvorane. Visoka strokovnost zaposlenih in lastne proizvodne zmogljivosti nam omogočajo hitro in učinkovito izvedbo projektov katere koli zahtevnosti. Vsi izdelki pod blagovno znamko "ProfKresla", pa naj gre za gledališke stole, sedežne garniture za čakalnice ali stole za izobraževalne ustanove, odlikuje sodoben in ergonomski dizajn ter visoka odpornost proti obrabi, trdnost in udobje. Iz velike ponudbe izdelkov, predstavljenih v katalogu na spletnem mestu profkresla.ru, lahko vedno izberete modele, ki najbolj ustrezajo korporativnemu slogu, sprejetemu v vašem podjetju. Če imate še vedno težave z izbiro, so strokovnjaki podjetja vedno pripravljeni svetovati, pomagati določiti model in nato pripraviti projekt, opraviti vse potrebne meritve in namestitev na kraju samem.

p Pri preučevanju teme "Alkani" pokažemo, da so procesi oksidacije, zgorevanja, halogeniranja, nitriranja, dehidrogenacije in razgradnje redoks procesi. Pri pisanju enačb za reakcije gorenja in razgradnje organskih snovi je bolje uporabiti povprečno vrednost s.d. ogljik. Na primer:

Pozorni smo na prvo polovico elektronskega ravnotežja: pri ogljikovem atomu v delni vrednosti s.d. imenovalec je 4, zato izračunamo prenos elektronov s tem koeficientom.

V drugih primerih pri preučevanju teme "Alkani" določimo vrednosti s.d. vsak atom ogljika v spojini, pri tem pa učence opozoriti na zaporedje zamenjave vodikovih atomov pri primarnih, sekundarnih, terciarnih atomih ogljika:

Tako študente pripeljemo do zaključka, da na začetku poteka proces substitucije na terciarnih, nato na sekundarnih in nazadnje na primarnih atomih ogljika.

p Pri preučevanju teme "Alkeni" upoštevamo oksidacijske procese, odvisno od strukture alkena in reakcijskega medija.

Ko alkene oksidiramo s koncentrirano raztopino kalijevega permanganata KMnO 4 v kislem mediju (trda oksidacija), se - in - vezi zlomijo s tvorbo karboksilnih kislin, ketonov in ogljikovega monoksida (IV). Ta reakcija se uporablja za določanje položaja dvojne vezi.

Če je dvojna vez na koncu molekule (na primer v butenu-1), potem je eden od produktov oksidacije mravljinčna kislina, ki se zlahka oksidira v ogljikov dioksid in vodo:

Poudarjamo, da če v molekuli alkena atom ogljika pri dvojni vezi vsebuje dva substituenta ogljika (na primer v molekuli 2-metilbutena-2), potem med njegovo oksidacijo nastane keton, saj transformacija takega atoma v atom karboksilne skupine je nemogoče brez prekinitve vezi C–C, relativno stabilne pod temi pogoji:

Pojasnjujemo, da če je molekula alkena simetrična in je dvojna vez v sredini molekule, potem med oksidacijo nastane samo ena kislina:

Poročamo, da je značilnost oksidacije alkenov, pri kateri ogljikovi atomi v dvojni vezi vsebujejo dva ogljikova radikala, tvorba dveh ketonov:

Pri oksidaciji alkenov v nevtralnih ali rahlo alkalnih medijih srednješolce opozorimo na dejstvo, da v takšnih pogojih oksidacijo spremlja tvorba diolov (dihidričnih alkoholov), na te ogljikove atome pa so vezane hidroksilne skupine. med katerima je bila dvojna vez:

AT Na podoben način obravnavamo oksidacijo acetilena in njegovih homologov, odvisno od medija, v katerem proces poteka. Torej, pojasnjujemo, da v kislem okolju proces oksidacije spremlja tvorba karboksilnih kislin:

Reakcija se uporablja za določanje strukture alkinov z oksidacijskimi produkti:

V nevtralnih in rahlo alkalnih medijih oksidacijo acetilena spremlja tvorba ustreznih oksalatov (soli oksalne kisline), oksidacijo homologov pa spremlja prekinitev trojne vezi in tvorba soli karboksilnih kislin:

AT Vsa pravila so izdelana s študenti na posebnih primerih, kar vodi k boljši asimilaciji teoretičnega gradiva. Zato pri proučevanju oksidacije arenov v različna okolja učenci lahko samostojno sklepajo, da je v kislem okolju pričakovati nastanek kislin, v alkalnem okolju pa soli. Učitelj bo moral le pojasniti, kateri reakcijski produkti nastanejo glede na strukturo ustrezne arene.

Na primerih pokažemo, da homologi benzena z eno stransko verigo (ne glede na njeno dolžino) oksidirajo z močnim oksidantom v benzojsko kislino pri -ogljikovem atomu. Homologi benzena se pri segrevanju oksidirajo s kalijevim permanganatom v nevtralnem mediju, da nastanejo kalijeve soli aromatskih kislin.

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.

Poudarjamo, da če je v molekuli arena več stranskih verig, se v kislem mediju vsaka od njih oksidira na a-ogljikovem atomu v karboksilno skupino, kar povzroči nastanek polibazičnih aromatskih kislin:

p Pridobljene veščine pri sestavljanju enačb OVR za ogljikovodike omogočajo njihovo uporabo pri študiju razdelka "Spojine, ki vsebujejo kisik".

Torej, pri preučevanju teme "Alkoholi", učenci samostojno sestavijo enačbe za oksidacijo alkoholov z uporabo naslednjih pravil:

1) primarni alkoholi se oksidirajo v aldehide

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) sekundarni alkoholi se oksidirajo v ketone

3) za terciarne alkohole reakcija oksidacije ni tipična.

Za pripravo na izpit je priporočljivo, da učitelj poda dodatne informacije o teh lastnostih, kar bo nedvomno koristilo študentom.

Ko metanol oksidiramo z nakisano raztopino kalijevega permanganata ali kalijevega dikromata, nastane CO 2, primarni alkoholi med oksidacijo, odvisno od reakcijskih pogojev, lahko tvorijo ne le aldehide, ampak tudi kisline. Na primer, oksidacija etanola s kalijevim dikromatom na hladnem se konča s tvorbo ocetne kisline in pri segrevanju acetaldehida:

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

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

Učence ponovno spomnimo na vpliv okolja na produkte reakcij oksidacije alkohola, in sicer: vroča nevtralna raztopina KMnO 4 oksidira metanol v kalijev karbonat, preostale alkohole pa v soli ustreznih karboksilnih kislin:

Pri preučevanju teme "Aldehidi in ketoni" študente osredotočamo na dejstvo, da se aldehidi lažje oksidirajo kot alkoholi v ustrezne karboksilne kisline ne le pod delovanjem močnih oksidantov (kisik v zraku, nakisane raztopine KMnO 4 in K 2 Cr 2 O 7), vendar in pod vplivom šibkega (raztopina amoniaka srebrovega oksida ali bakrovega (II) hidroksida):

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

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

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

Posebno pozornost namenjamo oksidaciji metanala z amonijevo raztopino srebrovega oksida, saj v tem primeru nastane amonijev karbonat in ne mravljinčna kislina:

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

Kot kažejo naše dolgoletne izkušnje, predlagana metoda za poučevanje srednješolcev o pisanju OVR enačb z udeležbo organskih snovi povečuje njihovo končno USE rezultat pri kemiji za nekaj točk.

Redoks procesi že dolgo zanimajo kemike in celo alkimike. Med kemijskimi reakcijami, ki se dogajajo v naravi, vsakdanjem življenju in tehnologiji, je zelo veliko redoks reakcij: zgorevanje goriva, oksidacija hranil, tkivno dihanje, fotosinteza, kvarjenje. prehrambeni izdelki itd. V takih reakcijah lahko sodelujejo tako anorganske kot organske snovi. Če pa razdelki, posvečeni redoks reakcijam, zavzemajo pomembno mesto v šolskem pouku anorganske kemije, potem se temu vprašanju pri organski kemiji posveča premalo pozornosti.

Kaj so redoks procesi?

Vse kemične reakcije lahko razdelimo na dve vrsti. Prvi vključuje reakcije, ki potekajo brez spremembe oksidacijskega stanja atomov, ki sestavljajo reaktante.

Druga vrsta vključuje vse reakcije, ki se pojavijo s spremembo oksidacijskega stanja atomov, ki sestavljajo reaktante.

Reakcije, ki se pojavijo s spremembo oksidacijskega stanja atomov, ki sestavljajo reaktante, imenujemo redoks reakcije.

S sodobnega vidika je sprememba oksidacijskega stanja povezana z umikom ali gibanjem elektronov. Zato lahko poleg zgoraj navedenega podamo tudi takšno definicijo redoks reakcij: to so reakcije, pri katerih se elektroni prenašajo z enih atomov, molekul ali ionov na druge.

Razmislimo o glavnih določbah, povezanih s teorijo redoks reakcij.

1. Oksidacija je proces oddajanja elektrona atomu, molekuli ali ionu elektronov, medtem ko se oksidacijska stanja povečujejo.

2. Obnova je proces dodajanja elektronov atomu, molekuli ali ionu, medtem ko se oksidacijsko stanje zmanjša.

3. Atome, molekule ali ione, ki oddajajo elektrone, imenujemo reducenti. Med reakcijo se oksidirajo. Atome, molekule ali ione, ki sprejemajo elektrone, imenujemo oksidanti. Med reakcijo se obnovijo.

4. Oksidacijo vedno spremlja redukcija; redukcija je vedno povezana z oksidacijo, kar lahko izrazimo z enačbami.

Zato so redoks reakcije enotnost dveh nasprotnih procesov - oksidacije in redukcije. Pri teh reakcijah je število elektronov, ki jih odda redukcijsko sredstvo, enako številu elektronov, ki jih doda oksidacijsko sredstvo. V tem primeru, ne glede na to, ali elektroni prehajajo iz enega atoma v drugega v celoti ali se le delno pritegnejo k enemu od atomov, pogojno govorimo le o vračanju in pritrjevanju elektronov.

Redoks reakcije organskih snovi so najpomembnejša lastnost, ki združuje te snovi. Nagnjenost organskih spojin k oksidaciji je povezana s prisotnostjo več vezi, funkcionalnih skupin, vodikovih atomov pri ogljikovem atomu, ki vsebuje funkcionalno skupino.

Uporaba koncepta "oksidacijskega stanja" (CO) v organski kemiji je zelo omejena in se izvaja predvsem pri oblikovanju enačb za redoks reakcije. Vendar ob upoštevanju, da je bolj ali manj konstantna sestava reakcijskih produktov možna le s popolno oksidacijo (zgorevanjem) organskih snovi, izgine smotrnost urejanja koeficientov v reakcijah nepopolne oksidacije. Zato se običajno omejijo na izdelavo sheme za transformacije organskih spojin.

Zdi se nam pomembno navesti vrednost CO ogljikovega atoma pri preučevanju celotne lastnosti organskih spojin. Sistematizacija informacij o oksidantih, vzpostavljanje razmerja med strukturo organskih snovi in ​​njihovim CO bo pomagalo učiti študente:

Izberite laboratorijske in industrijske oksidante;

Poiščite odvisnost redoks sposobnosti organske snovi od njene strukture;

Vzpostavite razmerje med razredom organskih snovi in ​​oksidantom zahtevane moči, agregatnega stanja in mehanizma delovanja;

Predvidite reakcijske pogoje in pričakovane produkte oksidacije.

Določanje oksidacijskega stanja atomov v organskih snoveh

Oksidacijsko stanje katerega koli atoma ogljika v organski snovi je enako algebrski vsoti vseh njegovih vezi z več elektronegativnimi elementi (Cl, O, S, N itd.), upoštevanih z znakom "+", in vezi z vodikovimi atomi (ali drugim bolj elektropozitivnim elementom), upoštevanim z znakom "-". V tem primeru vezi s sosednjimi ogljikovimi atomi niso upoštevane.

Določimo oksidacijska stanja ogljikovih atomov v molekulah nasičenega ogljikovodika propana in etanol alkohola:

Zaporedno oksidacijo organskih snovi lahko predstavimo kot naslednjo verigo transformacij:

Nasičen ogljikovodik Nenasičen ogljikovodik Alkohol Aldehid (keton) Karboksilna kislina CO + HO.

Genetska povezava med razredi organskih spojin je tu predstavljena kot niz redoks reakcij, ki zagotavljajo prehod iz enega razreda organskih spojin v drugega. Dopolnjujejo ga produkti popolne oksidacije (zgorevanja) katerega koli od predstavnikov razredov organskih spojin.

Aplikacija . Tabela številka 1.

Spremembe CO na ogljikovih atomih v molekuli ogljika v molekulah organskih spojin so prikazane v tabeli. Iz podatkov tabele je razvidno, da se pri prehodu iz enega razreda organskih spojin v drugega in povečanju stopnje razvejanosti ogljikovega skeleta molekul spojine znotraj ločenega razreda stopnja oksidacije ogljikovega atoma, ki je odgovoren za redukcijsko sposobnost, poveča. sestavljenih sprememb. Organske snovi, katerih molekule vsebujejo ogljikove atome z najvišjimi (- in +) vrednostmi CO (-4, -3, +2, +3), vstopijo v popolno reakcijo oksidacije in gorenja, vendar so odporne na blage in srednje močni oksidanti. Snovi, katerih molekule vsebujejo ogljikove atome v CO -1; 0; +1, zlahka oksidirajo, njihove redukcijske sposobnosti so blizu, zato lahko njihovo nepopolno oksidacijo dosežemo z uporabo enega od znanih oksidantov nizke in srednje jakosti. Te snovi imajo lahko dvojno naravo, saj delujejo kot oksidacijsko sredstvo, tako kot je to značilno za anorganske snovi.

Oksidacija in redukcija organskih snovi

Povečana nagnjenost organskih spojin k oksidaciji je posledica prisotnosti snovi v molekuli:

• atomi vodika pri atomu ogljika, ki vsebuje funkcionalno skupino.

Primerjajmo primarne, sekundarne in terciarne alkohole glede reaktivnosti na oksidacijo:

Primarni in sekundarni alkoholi z vodikovimi atomi pri ogljikovem atomu, ki nosi funkcionalno skupino; zlahka oksidirajo: prvi v aldehide, drugi v ketone. Hkrati se ohrani struktura ogljikovega skeleta začetnega alkohola. Terciarni alkoholi, v molekulah katerih ni atoma vodika pri atomu ogljika, ki vsebuje skupino OH, v normalnih pogojih ne oksidirajo. V težkih pogojih (pod delovanjem močnih oksidantov in pri visokih temperaturah) se lahko oksidirajo v mešanico nizkomolekularnih karboksilnih kislin, t.j. uničenje ogljikovega skeleta.

Obstajata dva pristopa k določanju oksidacijskih stanj elementov v organskih snoveh.

1. Izračunaj srednja stopnja oksidacija ogljikovega atoma v molekuli organske spojine, kot je propan.

Ta pristop je upravičen, če se med reakcijo (zgorevanje, popolna razgradnja) uničijo vse kemične vezi v organski snovi.

Upoštevajte, da so formalno tako izračunana frakcijska oksidacijska stanja lahko tudi v primeru anorganskih snovi. Na primer, v spojini KO (kalijev superoksid) je oksidacijsko stanje kisika -1/2.

2. Določite stopnjo oksidacije vsakega ogljikovega atoma, na primer v butanu.

V tem primeru je oksidacijsko stanje katerega koli ogljikovega atoma v organski spojini enako algebrski vsoti števila vseh vezi z atomi bolj elektronegativnih elementov, štetih z znakom "+", in števila vezi z vodikovimi atomi (ali drug bolj elektropozitiven element), šteto z znakom "-". V tem primeru se vezi z ogljikovimi atomi ne upoštevajo.

Kot najenostavnejši primer določimo oksidacijsko stanje ogljika v molekuli metanola.

Atom ogljika je vezan na tri atome vodika (te vezi upoštevamo z znakom "-"), ena vez je z atomom kisika (upoštevamo ga z znakom "+"). Dobimo:

Tako je oksidacijsko stanje ogljika v metanolu -2.

Izračunana stopnja oksidacije ogljika je sicer pogojna vrednost, vendar kaže na naravo premika elektronske gostote v molekuli, njena sprememba kot posledica reakcije pa kaže na tekoči redoks proces.

Razmislite o verigi transformacij snovi:

Pri katalitičnem dehidrogeniranju etana nastane etilen; produkt hidratacije etilena je etanol; njegova oksidacija bo privedla do etanala, nato pa do ocetna kislina; Ko gori, proizvaja ogljikov dioksid in vodo.

Določimo oksidacijska stanja posameznega ogljikovega atoma v molekulah naštetih snovi.

Vidimo lahko, da se med vsako od teh transformacij stopnja oksidacije enega od ogljikovih atomov nenehno spreminja. V smeri od etana do ogljikovega monoksida (IV) se poveča stopnja oksidacije ogljikovega atoma.

Kljub dejstvu, da med kakršnimi koli redoks reakcijami pride do oksidacije in redukcije, jih razvrščamo glede na to, kaj se zgodi neposredno z organsko spojino (če je oksidirana, govorimo o oksidacijskem procesu, če je reducirana, je redukcijski postopek).

Torej, pri reakciji etanola s kalijevim permanganatom bo etanol oksidiran, kalijev permanganat pa reduciran. Reakcijo imenujemo oksidacija etanola.

Sestavljanje redoks enačb

Za sestavljanje enačb redoks reakcij uporabljamo tako metodo elektronskega ravnovesja kot metodo polovične reakcije (elektron-ionska metoda). Razmislite o nekaj primerih redoks reakcij, ki vključujejo organske snovi.

1. Zgorevanje n-butana.

Reakcijska shema izgleda takole:

Sestavimo popolno enačbo kemijske reakcije z ravnotežno metodo.

Povprečna vrednost oksidacijskega stanja ogljika v n-butanu:

Oksidacijsko stanje ogljika v ogljikovem monoksidu (IV) je +4.

Naredimo diagram elektronskega ravnotežja:

Ob upoštevanju najdenih koeficientov bo enačba za kemijsko reakcijo zgorevanja n-butana videti takole:

Koeficiente za to enačbo je mogoče najti tudi z drugo metodo, ki je bila že omenjena. Ko smo izračunali oksidacijska stanja vsakega od ogljikovih atomov, vidimo, da se razlikujejo:

V tem primeru bo shema elektronske bilance videti takole:

Ker se med zgorevanjem n-butana v njegovih molekulah uničijo vse kemične vezi, potem v ta primer prvi pristop je povsem upravičen, še posebej, ker je diagram elektronskega ravnotežja, sestavljen z drugo metodo, nekoliko bolj zapleten.

2. Reakcija oksidacije etilena z raztopino kalijevega permanganata v nevtralnem mediju na hladnem (Wagnerjeva reakcija).

Z metodo elektronske tehtnice uredimo koeficiente v enačbi reakcije.

Celotna enačba za kemično reakcijo bi izgledala takole:

Za določitev koeficientov lahko uporabite tudi metodo polovičnih reakcij. Etilen se v tej reakciji oksidira v etilen glikol, permanganatni ioni pa se reducirajo v manganov dioksid.

Sheme ustreznih polovičnih reakcij:

Skupna elektron-ionska enačba:

3. Oksidacijske reakcije kalijevega permanganata glukoze v kislem mediju.

A. Metoda elektronske tehtnice.

Prva možnost

Druga možnost

Izračunajmo oksidacijska stanja vsakega od ogljikovih atomov v molekuli glukoze:

Shema elektronske bilance postane bolj zapletena v primerjavi s prejšnjimi primeri:

B. Metoda polovične reakcije je v tem primeru naslednja:

Skupna ionska enačba:

Molekulska enačba za reakcijo glukoze s kalijevim permanganatom:

V organski kemiji je primerno uporabiti definicijo oksidacije kot povečanje vsebnosti kisika ali zmanjšanje vsebnosti vodika. Okrevanje je nato opredeljeno kot zmanjšanje vsebnosti kisika ali povečanje vsebnosti vodika. S to definicijo lahko zaporedno oksidacijo organskih snovi predstavimo z naslednjo shemo:

Praksa kaže, da izbira koeficientov pri oksidacijskih reakcijah organskih snovi povzroča določene težave, saj imamo opravka z zelo nenavadnimi oksidacijskimi stanji.Nekateri študenti zaradi pomanjkanja izkušenj še naprej identificirajo oksidacijsko stanje z valenco in kot rezultat, nepravilno določanje oksidacijskega stanja ogljika v organskih spojinah. Valenca ogljika v teh spojinah je vedno štiri, stopnja oksidacije pa lahko zavzame različne vrednosti (od -3 do +4, vključno z delnimi vrednostmi). Nenavaden trenutek pri oksidaciji organskih snovi je ničelna stopnja oksidacije ogljikovega atoma v nekaterih kompleksnih spojinah. Če premagate psihološko oviro, sestavljanje takih enačb ni težko, na primer:

Oksidacijsko stanje ogljikovega atoma v saharozi je nič. Ponovno napišemo reakcijsko shemo, ki označuje oksidacijska stanja atomov, ki jih spreminjajo:

Sestavimo elektronske enačbe in poiščemo koeficiente za oksidant in reducent ter produkte njune oksidacije in redukcije:

Dobljene koeficiente nadomestimo v reakcijsko shemo:

Ostale koeficiente izberemo v naslednjem zaporedju: K SO , H SO , HO Končna enačba izgleda takole:

Številne visokošolske ustanove vključujejo v vstopnice za sprejemne izpite naloge o izbiri koeficientov v enačbah OVR z elektronsko metodo (metoda polovične reakcije). Če šola tej metodi posveča vsaj nekaj pozornosti, je to predvsem pri oksidaciji anorganskih snovi. Poskusimo uporabiti metodo polovične reakcije za zgornji primer oksidacije saharoze s kalijevim permanganatom v kislem mediju.

Prva prednost te metode je, da ni treba takoj ugibati in zapisovati produktov reakcije. Med enačbo jih je dokaj enostavno določiti. Oksidacijsko sredstvo v kislem okolju najbolj v celoti pokaže svoje oksidacijske lastnosti, na primer anion MnO se spremeni v kation Mn, zlahka oksidirani organski se oksidirajo v CO.

V molekularni obliki pretvorbe saharoze zapišemo:

Na levi strani manjka 13 atomov kisika, da odpravimo to protislovje, dodamo 13 molekul H O. CH

2. Kartsova A.A., Levkin A.N. Redoks reakcije v organski kemiji // Kemija v šoli. - 2004. - št. 2. - Str.55-61.

3. Khomchenko G.P., Savostyanova K.I. Redoks reakcije: Priročnik za študente. M.-: Razsvetljenje, 1980.

4. Sharafutdinov V. Redoks reakcije v organski kemiji // Bashkortostan ukytyusyhy. - 2002. - št. 5. - Str.79 -81.

Pri redoks reakcijah organske snovi pogosteje kažejo lastnosti reducentov, medtem ko so sami oksidirani. Enostavnost oksidacije organskih spojin je odvisna od razpoložljivosti elektronov pri interakciji z oksidacijskim sredstvom. Vsi znani dejavniki, ki povzročajo povečanje elektronske gostote v molekulah organskih spojin (na primer pozitivni induktivni in mezomerni učinki), bodo povečali njihovo sposobnost oksidacije in obratno.

Nagnjenost organskih spojin k oksidaciji se povečuje z njihovo rastjo nukleofilnost, kar ustreza naslednjim vrsticam:

Rast nukleofilnosti v seriji

Razmislite redoks reakcije predstavniki najpomembnejših razredov organska snov z nekaterimi anorganskimi oksidanti.

Oksidacija alkenov

Z blago oksidacijo se alkeni pretvorijo v glikole (dihidrične alkohole). Reducirni atomi v teh reakcijah so ogljikovi atomi, povezani z dvojno vezjo.

Reakcija z raztopino kalijevega permanganata poteka v nevtralnem ali rahlo alkalnem mediju na naslednji način:

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

V težjih pogojih oksidacija povzroči prekinitev ogljikove verige na dvojni vezi in nastanek dveh kislin (v močno alkalnem mediju dve soli) ali kisline in ogljikovega dioksida (v močno alkalnem mediju sol in 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 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

Kalijev dikromat v mediju žveplove kisline oksidira alkene podobno kot pri reakcijah 1 in 2.

Pri oksidaciji alkenov, pri katerih ogljikovi atomi v dvojni vezi vsebujejo dva ogljikova radikala, nastaneta dva ketona:

Alkinska oksidacija

Alkini oksidirajo v nekoliko strožjih pogojih kot alkeni, zato običajno oksidirajo s trojno vezjo, ki prekine ogljikovo verigo. Tako kot v primeru alkenov so tu redukcijski atomi ogljikovi atomi, povezani z večkratno vezjo. Kot rezultat reakcij nastanejo kisline in ogljikov dioksid. Oksidacijo lahko izvedemo s permanganatom ali kalijevim dikromatom v kislem okolju, na primer:

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 lahko oksidiramo s kalijevim permanganatom v nevtralnem mediju do kalijevega oksalata:

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

V kislem okolju gre oksidacija v oksalno kislino ali ogljikov dioksid:

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 homologov benzena

Benzen ne oksidira niti v precej težkih pogojih. Homologe benzena lahko oksidiramo z raztopino kalijevega permanganata v nevtralnem mediju v kalijev benzoat:

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

Oksidacija homologov benzena z dikromatom ali kalijevim permanganatom v kislem mediju povzroči nastanek benzojske kisline.

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

Neposredni produkti oksidacije primarnih alkoholov so aldehidi, sekundarnih pa ketoni.

Aldehidi, ki nastanejo pri oksidaciji alkoholov, se zlahka oksidirajo v kisline, zato aldehide iz primarnih alkoholov dobimo z oksidacijo s kalijevim dikromatom v kislem mediju pri vrelišču aldehida. Pri izhlapevanju aldehidi nimajo časa za oksidacijo.

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

S presežkom oksidanta (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) v katerem koli mediju se primarni alkoholi oksidirajo v karboksilne kisline ali njihove soli, sekundarni alkoholi pa v ketone.

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

Pri teh pogojih se terciarni alkoholi ne oksidirajo, metilni alkohol pa oksidira v ogljikov dioksid.

Dihidrični alkohol, etilen glikol HOCH 2 -CH 2 OH, se pri segrevanju v kislem mediju z raztopino KMnO 4 ali K 2 Cr 2 O 7 zlahka oksidira v oksalno kislino, v nevtralnem pa v kalijev oksalat.

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

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

Oksidacija aldehidov in ketonov

Aldehidi so precej močna redukcijska sredstva, zato jih zlahka oksidirajo različni oksidanti, na primer: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH, Cu (OH) 2. Vse reakcije potekajo pri segrevanju:

3CH 3 CHO + 2KMnO 4 → 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 + 2KMnO 4 + 3KOH → CH 3 COOK + 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 srebrnega zrcala

Z amoniakovo raztopino srebrovega oksida se aldehidi oksidirajo v karboksilne kisline, ki dajejo amonijeve soli v raztopini amoniaka (reakcija »srebrnega ogledala«):

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

Mravljinčni aldehid (formaldehid) se praviloma oksidira v ogljikov dioksid:

5HCOH + 4KMnO 4 (koča) + 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 v težkih pogojih oksidirajo z močnimi oksidanti z vrzeljo C-C povezave in dajte mešanice kislin:

karboksilne kisline. Med kislinami imata močne redukcijske lastnosti mravljinčna in oksalna kislina, ki oksidirata v ogljikov dioksid.

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

HCOOH + Cl 2 \u003d CO 2 + 2HCl

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

Mravljinčna kislina, Poleg tega kislinske lastnosti, kaže tudi nekatere lastnosti aldehidov, zlasti zmanjšanje. Nato se oksidira v ogljikov dioksid. Na primer:

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

Pri segrevanju z močnimi dehidracijskimi sredstvi (H2SO4 (konc.) ali P4O10) razpade:

HCOOH →(t)CO + H2O

Katalitska oksidacija alkanov:

Katalitska oksidacija alkenov:

Oksidacija fenola: