Paglalarawan ng pagtatanghal REDOX REACTIONS INVOLVING ORGANIC SUBSTANCES on slides

REDOX REACTIONS WITH THE PARTICIPATION OF ORGANIC SUBSTANCES Kochuleva L.R., Chemistry teacher, Lyceum No. 9, Orenburg

Sa organikong kimika, ang oksihenasyon ay tinukoy bilang isang proseso kung saan, bilang resulta ng pagbabago ng isang functional na grupo, ang isang tambalan ay pumasa mula sa isang kategorya patungo sa mas mataas na isa: alkene alcohol aldehyde (ketone) carboxylic acid. Karamihan sa mga reaksyon ng oksihenasyon ay kinabibilangan ng pagpasok ng isang atom ng oxygen sa molekula o ang pagbuo ng isang dobleng bono na may umiiral nang atom ng oxygen dahil sa pagkawala ng mga atomo ng hydrogen.

MGA OXIDIZERS Para sa oksihenasyon ng mga organikong sangkap, kadalasang ginagamit ang mga compound ng transition metal, oxygen, ozone, peroxide, at compound ng sulfur, selenium, yodo, nitrogen, at iba pa. Sa mga ahente ng oxidizing batay sa mga metal na transisyon, ang mga chromium (VI) at manganese (VII), (VI) at (IV) na mga compound ay pangunahing ginagamit. Ang pinakakaraniwang chromium (VI) compound ay isang solusyon ng potassium dichromate K 2 Cr 2 O 7 sa sulfuric acid, isang solusyon ng chromium trioxide Cr. O 3 sa dilute sulfuric acid.

MGA OXIDIZERS Sa panahon ng oksihenasyon ng mga organikong sangkap, ang chromium (VI) sa anumang medium ay nababawasan sa chromium (III), gayunpaman, ang oksihenasyon sa isang alkaline na medium sa organikong kimika ay hindi nakakahanap ng praktikal na aplikasyon. Potassium permanganate KMn. Ang O 4 sa iba't ibang mga kapaligiran ay nagpapakita ng iba't ibang mga katangian ng pag-oxidizing, habang ang lakas ng ahente ng oxidizing ay tumataas sa isang acidic na kapaligiran. Potassium manganate K 2 Mn. O 4 at manganese (IV) oxide Mn. Ang O 2 ay nagpapakita ng mga katangian ng oxidizing lamang sa isang acidic na kapaligiran

ALKENES Depende sa likas na katangian ng oxidizing agent at sa mga kondisyon ng reaksyon, ang iba't ibang mga produkto ay nabuo: dihydric alcohols, aldehydes, ketones, carboxylic acids Kapag na-oxidized sa isang may tubig na solusyon ng KMn. O 4 sa temperatura ng silid, ang π-bond break at dihydric alcohols ay nabuo (Wagner reaction): Pagdidilim ng kulay ng potassium permanganate solution - isang qualitative reaction para sa isang multiple bond

ALKENES Oxidation ng mga alkenes na may puro solusyon ng potassium permanganate KMn. Ang O 4 o potassium dichromate K 2 Cr 2 O 7 sa isang acidic na daluyan ay sinamahan ng isang rupture ng hindi lamang π-, kundi pati na rin σ-bond Mga produkto ng reaksyon - carboxylic acid at ketones (depende sa istraktura ng alkene) Gamit ang reaksyong ito , ang mga produkto ng alkene oxidation ay maaaring matukoy ang posisyon ng double bond sa molekula nito:

ALKENES 5 CH 3 -CH \u003d CH-CH 3 +8 KMn. O 4 +12 H 2 SO 4 → 10 CH 3 COOH +8 Mn. SO 4+4 K 2 SO 4+12 H 2 O 5 CH 3 –CH=CH-CH 2 -CH 3 +8 KMn. O 4 +12 H 2 SO 4 → 5 CH 3 COOH +5 CH 3 CH 2 COOH +8 Mn. SO 4 +4 K 2 SO 4 +12 H 2 O CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH 2 +2 KMn. O 4 +3 H 2 SO 4 → CH 3 CH 2 COOH + CO 2 +2 Mn. SO 4 + K 2 SO 4 +4 H 2 O

ALKENES Ang mga branched alkenes na naglalaman ng hydrocarbon radical sa carbon atom na konektado ng double bond, kapag na-oxidize ay bumubuo ng pinaghalong carboxylic acid at ketone:

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

ALKENES Ang mga branched alkenes na naglalaman ng mga hydrocarbon radical sa parehong carbon atoms na konektado ng double bond ay bumubuo ng pinaghalong mga ketone sa panahon ng oksihenasyon:

ALKENES 5 CH 3 -C=C-CH 3 + 4 KMn. O 4 +6 H 2 SO 4 → │ │ CH 3 10 O \u003d C-CH 3 + 4 Mn. SO 4 + 2 K 2 SO 4 + 6 H 2 O │ CH

ALKENES Bilang resulta ng catalytic oxidation ng alkenes na may atmospheric oxygen, ang mga epoxide ay nakukuha: Sa malupit na mga kondisyon, kapag sinunog sa hangin, ang mga alkenes, tulad ng iba pang hydrocarbons, ay nasusunog upang bumuo ng carbon dioxide at tubig: C 2 H 4 + 3 O 2 → 2 CO 2 + 2 H 2 O

ALKADIENES CH 2 =CH−CH=CH 2 Mayroong dalawang terminal na double bond sa oxidized molecule, samakatuwid, dalawang molekula ng carbon dioxide ang nabuo. Ang carbon skeleton ay hindi branched, samakatuwid, kapag ang 2nd at 3rd carbon atoms ay na-oxidized, ang mga carboxyl group CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2 + 4 KMn ay nabuo. O 4 + 6 H 2 SO 4 → 2 CO 2 + HCOO−COOH + 4 Mn. SO 4 +2 K 2 SO 4 + 8 H 2 O

ALKYNES Ang mga alkynes ay madaling na-oxidize ng potassium permanganate at potassium dichromate sa lugar ng isang multiple bond Kapag ang mga alkynes ay ginagamot sa isang may tubig na solusyon ng KMn. O 4 ito ay nagiging kupas (kuwalitatibong reaksyon sa maraming bono) Kapag ang acetylene ay tumutugon sa isang may tubig na solusyon ng potassium permanganate, isang asin ng oxalic acid (potassium oxalate) ay nabuo:

Ang ALKYNES Acetylene ay maaaring ma-oxidize ng potassium permanganate sa isang neutral na medium hanggang potassium oxalate: 3 CH≡CH +8 KMn. O 4 → 3 KOOC–COOK +8 Mn. O 2 +2 KOH +2 H 2 O Sa isang acidic na kapaligiran, ang oksihenasyon ay napupunta sa oxalic acid o carbon dioxide: 5 CH≡CH +8 KMn. O 4 +12 H 2 SO 4 → 5 HOOC - COOH + 8 Mn. SO 4 +4 K 2 SO 4 +12 H 2 O CH≡CH + 2 KMn. O 4 +3 H 2 SO 4 \u003d 2 CO 2 + 2 Mn. SO 4 + 4 H 2 O + K 2 SO

ALKYNES Ang oksihenasyon na may potassium permanganate sa isang acidic medium kapag pinainit ay sinamahan ng pagkasira ng carbon chain sa site ng triple bond at humahantong sa pagbuo ng mga acid: Ang oxidation ng mga alkynes na naglalaman ng triple bond sa extreme carbon atom ay sinamahan sa ilalim ang mga kondisyong ito sa pamamagitan ng pagbuo ng carboxylic acid at CO 2:

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

CYCLOALKANE AT CYCLOALKENES Sa ilalim ng pagkilos ng malalakas na oxidizing agent (KMn. O 4, K 2 Cr 2 O 7, atbp.), ang mga cycloalkanes at cycloalkenes ay bumubuo ng mga dibasic carboxylic acid na may parehong bilang ng mga carbon atoms: 5 C 6 H 12 + 8 KMn . O 4 + 12 H 2 SO 4 → 5 HOOC (CH 2) 4 COOH + 4 K 2 SO 4 + 8 Mn. SO 4 +12 H 2 O

ARENES Benzene Lumalaban sa mga ahente ng pag-oxidize sa temperatura ng silid Hindi tumutugon sa mga may tubig na solusyon ng potassium permanganate, potassium dichromate at iba pang mga ahente ng oxidizing Maaaring ma-oxidize sa ozone upang bumuo ng dialdehyde:

Ang ARENES Benzene homologues ay medyo madaling mag-oxidize. Ang side chain ay sumasailalim sa oksihenasyon, sa toluene - ang methyl group. Ang mga banayad na ahente ng oxidizing (Mn. O 2) ay nag-oxidize sa methyl group sa aldehyde group: C 6 H 5 CH 3+2 Mn. O 2+H 2 SO 4→C 6 H 5 CHO+2 Mn. SO 4+3 H 2 O

ARENA Mas malakas na oxidizer - KMn. Ang O 4 sa isang acidic medium o isang chromium mixture, kapag pinainit, ay nag-oxidize ng methyl group sa isang carboxyl group: Sa isang neutral o bahagyang alkaline na medium, hindi benzoic acid mismo ang nabuo, ngunit ang asin nito, potassium benzoate:

ARENE Sa acid medium 5 C 6 H 5 CH 3 +6 KMn. O 4 +9 H 2 SO 4 → 5 C 6 H 5 COOH + 6 Mn. SO 4 +3 K 2 SO 4 + 14 H 2 O Sa isang neutral na kapaligiran C 6 H 5 CH 3 +2 KMn. O 4 \u003d C 6 H 5 COOK + 2 Mn. O 2 + KOH + H 2 O Sa isang alkaline na kapaligiran C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4 KMn. O 4 \u003d C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2 H 2 O + 4 Mn. O2 + KOH

ARENES Sa ilalim ng pagkilos ng mga malakas na ahente ng oxidizing (KMn. O 4 sa isang acid medium o isang chromium mixture), ang mga side chain ay na-oxidized anuman ang istraktura: ang carbon atom ay direktang nakakabit sa benzene ring sa isang carboxyl group, ang natitirang carbon atoms sa side chain sa CO 2 Oxidation ng anumang homologue benzene na may isang side chain sa ilalim ng aksyon ng KMn. Ang O 4 sa isang acidic na kapaligiran o isang chromium mixture ay humahantong sa pagbuo ng benzoic acid:

Ang mga homologue ng ARENES Benzene na naglalaman ng ilang mga side chain ay bumubuo ng kaukulang polybasic aromatic acid sa panahon ng oksihenasyon:

ARENES Sa isang neutral o bahagyang alkaline na medium, ang oksihenasyon na may potassium permanganate ay gumagawa ng isang carboxylic acid salt at potassium carbonate:

ARENA 5 C 6 H 5 -C 2 H 5 + 12 KMn. O 4 + 18 H 2 SO 4 -> 5 C 6 H 5 -COOH + 5 CO 2 + 12 Mn. SO 4 + 6 K 2 SO 4 + 28 H 2 O C 6 H 5 -C 2 H 5 +4 KMn. O 4 → C 6 H 5 -COOK + K 2 CO 3 + KOH +4 Mn. O 2 +2 H 2 O 5 C 6 H 5 -CH (CH 3) 2 + 18 KMn. O 4 + 27 H 2 SO 4 ---> 5 C 6 H 5 -COOH + 10 CO 2 + 18 Mn. SO 4 + 9 K 2 SO 4 + 42 H 2 O 5 CH 3 -C 6 H 4 -CH 3 +12 KMn. O 4 +18 H 2 SO 4 → 5 C 6 H 4 (COOH) 2 +12 Mn. SO 4 +6 K 2 SO 4 + 28 H 2 O CH 3 -C 6 H 4 -CH 3 + 4 KMn. O 4 → C 6 H 4(LUTO)2 +4 Mn. O 2 +2 KOH + 2 H 2 O

STYRENE Oxidation ng styrene (vinylbenzene) na may solusyon ng potassium permanganate sa isang acidic at neutral na medium: 3 C 6 H 5 -CH═CH 2 + 2 KMn. O 4 + 4 H 2 O → 3 C 6 H 5 -CH -CH 2 + 2 Mn. O 2 + 2 KOH ı ı OH OH Ang oxidation na may malakas na oxidizing agent—potassium permanganate sa acidic medium—ay nagreresulta sa kumpletong pagkasira ng double bond at pagbuo ng carbon dioxide at benzoic acid; ang solusyon ay nagiging walang kulay. C 6 H 5 -CH═CH 2 + 2 KMn. O 4 + 3 H 2 SO 4 → C 6 H 5 -COOH + CO 2 + K 2 SO 4 + 2 Mn. SO 4 +4 H 2 O

ALCOHOLS Ang pinaka-angkop na oxidizing agent para sa pangunahin at pangalawang alkohol ay: KMn. O 4 chromium mixture. Ang mga pangunahing alkohol, maliban sa methanol, ay na-oxidized sa aldehydes o carboxylic acid:

ALCOHOLS Ang methanol ay na-oxidize sa CO 2: Ang ethanol sa ilalim ng pagkilos ng Cl 2 ay na-oxidized sa acetaldehyde: Ang mga pangalawang alcohol ay na-oxidize sa mga ketone:

ALCOHOLS Dihydric alcohol, ethylene glycol HOCH 2 -CH 2 OH, kapag pinainit sa acidic medium na may solusyon na KMn. Ang O 4 o K 2 Cr 2 O 7 ay madaling na-oxidize sa oxalic acid, at sa neutral sa potassium oxalate. 5 CH 2 (OH) - CH 2 (OH) + 8 KMn. O 4 +12 H 2 SO 4 → 5 HOOC - COOH + 8 Mn. SO 4 +4 K 2 SO 4 +22 H 2 O 3 CH 2 (OH) - CH 2 (OH) + 8 KMn. O 4 → 3 KOOC–COOK +8 Mn. O 2 +2 KOH +8 H 2 O

PHENOLS Madali silang na-oxidize dahil sa pagkakaroon ng hydroxo group na konektado sa benzene ring. Ang phenol ay na-oxidize ng hydrogen peroxide sa pagkakaroon ng catalyst sa diatomic phenol pyrocatechol, at kapag na-oxidize sa isang chromium mixture, sa para-benzoquinone:

MGA ALDEHYDE AT KETONES Ang mga aldehydes ay madaling na-oxidize, habang ang grupong aldehyde ay na-oxidized sa isang pangkat ng carboxyl: 3 CH 3 CHO + 2 KMn. O 4 + 3 H 2 O → 2 CH 3 COOK + CH 3 COOH + 2 Mn. O 2 + H 2 O 3 CH 3 CH \u003d O + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 \u003d 3 CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7 H 2 O Ang methanal ay na-oxidized sa CO 2:

ALDEHYDES AT KETONES Mga qualitative reactions sa aldehydes: oxidation with copper (II) hydroxide "silver mirror" reaction Salt, hindi acid!

ALDEHYDES AT KETONES Ang mga ketone ay na-oxidize nang may kahirapan, ang mahinang oxidizing agents ay hindi kumikilos sa kanila. Sa ilalim ng pagkilos ng malalakas na oxidizing agent, ang mga C-C bond ay nasisira sa magkabilang panig ng carbonyl group upang bumuo ng pinaghalong acids (o ketones) na may mas maliit na bilang ng mga carbon atom kaysa sa orihinal na tambalan:

ALDEHYDES AT KETONES Sa kaso ng isang asymmetric ketone structure, ang oksihenasyon ay kadalasang isinasagawa mula sa gilid ng hindi gaanong hydrogenated na carbon atom sa carbonyl group (Popov-Wagner rule). Batay sa mga produkto ng oksihenasyon ng ketone, ang istraktura nito ay maaaring itinatag:

FORMIC ACID Sa mga saturated monobasic acid, ang formic acid lamang ang madaling ma-oxidize. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa formic acid, bilang karagdagan sa carboxyl group, ang isang aldehyde group ay maaari ding ihiwalay. 5 NUN + 2 KMn. O 4 + 3 H 2 SO 4 → 2 Mn. SO 4 + K 2 SO 4 + 5 CO 2 + 8 H 2 O Ang formic acid ay tumutugon sa isang ammonia solution ng silver oxide at copper (II) hydroxide HCOOH + 2OH → 2 Ag + (NH 4) 2 CO 3 + 2 NH 3 + H 2 O HCOOH + 2 Cu(OH) 2 CO 2 + Cu 2 O↓+ 3 H 2 O Bilang karagdagan, ang formic acid ay na-oxidized ng chlorine: HCOOH + Cl 2 → CO 2 + 2 HCl

UNSATURATED CARBOXIC ACIDS Madaling na-oxidize sa isang may tubig na solusyon ng KMn. O 4 sa isang mahinang alkaline na daluyan na may pagbuo ng mga dihydroxy acid at kanilang mga asin: Sa isang acidic na daluyan, ang carbon skeleton ay nasira sa lugar ng C=C double bond na may pagbuo ng pinaghalong mga acid:

OXALIC ACID Madaling na-oxidize ng KMn. O 4 sa isang acidic na kapaligiran kapag pinainit hanggang CO 2 (paraang permanganatometry): Kapag pinainit, ito ay sumasailalim sa decarboxylation (disproportionation reaction): Sa pagkakaroon ng concentrated H 2 SO 4, kapag pinainit, ang oxalic acid at ang mga asing-gamot nito (oxalates) ay hindi katimbang:

Isinulat namin ang mga equation ng reaksyon: 1) CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 2) 3) 4) 5) 16.32% (36.68%, 23.82%) Pt, hanggang X 3 X 2 Pt, hanggang. KMn. O 4 KOH X 4 heptane KOH, hanggang benzene. X 1 Fe, HCl. HNO 3 H 2 SO 4 CH 3 + 4 H 2 CH 3 + 6 KMn. O 4 + 7 KOHCOOK + 6 K 2 Mn. O 4 + 5 H 2 O COOK + KOH+ K 2 CO 3 hanggang NO 2 + H 2 O+ HNO 3 H 2 SO 4 N H 3 C l + 3 F e C l 2 + 2 H 2 ON O 2 + 3 F e + 7 H C l

Sa mga reaksiyong redox, mga organikong sangkap mas madalas na nagpapakita ng mga katangian ng pagbabawas ng mga ahente, habang sila mismo ay na-oxidized. Ang kadalian ng oksihenasyon ng mga organikong compound ay nakasalalay sa pagkakaroon ng mga electron kapag nakikipag-ugnayan sa isang ahente ng oxidizing. Ang lahat ng kilalang salik na nagdudulot ng pagtaas sa density ng elektron sa mga molekula ng mga organikong compound (halimbawa, mga positibong inductive at mesomeric effect) ay tataas ang kanilang kakayahang mag-oxidize at vice versa.

Ang pagkahilig ng mga organikong compound na mag-oxidize ay tumataas sa paglaki ng mga ito nucleophilicity, na tumutugma sa mga sumusunod na row:

Ang paglago ng nucleophilicity sa serye

Isipin mo mga reaksyon ng redox mga kinatawan ng pinakamahalagang klase organikong bagay na may ilang inorganikong oxidizing agent.

Alkene oksihenasyon

Sa banayad na oksihenasyon, ang mga alkenes ay na-convert sa glycols (dihydric alcohols). Ang pagbabawas ng mga atomo sa mga reaksyong ito ay mga carbon atom na nakaugnay sa pamamagitan ng isang dobleng bono.

Ang reaksyon sa isang solusyon ng potassium permanganate ay nagpapatuloy sa isang neutral o bahagyang alkaline na daluyan tulad ng sumusunod:

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

Sa ilalim ng mas malubhang mga kondisyon, ang oksihenasyon ay humahantong sa pagkasira ng carbon chain sa double bond at pagbuo ng dalawang acids (sa isang malakas na alkaline medium, dalawang salts) o isang acid at carbon dioxide (sa isang strongly alkaline medium, isang asin at isang carbonate):

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

Ang potassium dichromate sa isang sulfuric acid medium ay nag-oxidize ng mga alkenes na katulad ng mga reaksyon 1 at 2.

Sa panahon ng oksihenasyon ng mga alkenes, kung saan ang mga carbon atom sa double bond ay naglalaman ng dalawang carbon radical, dalawang ketone ang nabuo:

Oksihenasyon ng alkyne

Ang mga alkynes ay nag-o-oxidize sa ilalim ng bahagyang mas malubhang mga kondisyon kaysa sa mga alkenes, kaya kadalasan sila ay nag-o-oxidize sa triple bond na sinisira ang carbon chain. Tulad ng sa kaso ng mga alkenes, ang pagbabawas ng mga atom dito ay mga carbon atom na nakaugnay sa pamamagitan ng maraming bono. Bilang resulta ng mga reaksyon, nabuo ang mga acid at carbon dioxide. Maaaring isagawa ang oksihenasyon gamit ang permanganate o potassium dichromate sa isang acidic na kapaligiran, halimbawa:

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

Ang acetylene ay maaaring ma-oxidize ng potassium permanganate sa isang neutral na medium hanggang potassium oxalate:

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

Sa isang acidic na kapaligiran, ang oksihenasyon ay napupunta sa oxalic acid o carbon dioxide:

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

Oxidation ng benzene homologues

Ang Benzene ay hindi nag-oxidize kahit na sa ilalim ng medyo malupit na mga kondisyon. Ang mga Benzene homologue ay maaaring ma-oxidized sa isang solusyon ng potassium permanganate sa isang neutral na daluyan sa potassium benzoate:

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

Ang oksihenasyon ng benzene homologues na may dichromate o potassium permanganate sa isang acid medium ay humahantong sa pagbuo ng benzoic acid.

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

Oksihenasyon ng alkohol

Ang mga direktang produkto ng oksihenasyon ng mga pangunahing alkohol ay aldehydes, habang ang mga pangalawang alkohol ay mga ketone.

Ang mga aldehydes na nabuo sa panahon ng oksihenasyon ng mga alkohol ay madaling na-oxidized sa mga acid; samakatuwid, ang mga aldehydes mula sa mga pangunahing alkohol ay nakuha sa pamamagitan ng oksihenasyon na may potassium dichromate sa isang acid medium sa kumukulo na punto ng aldehyde. Ang pagsingaw, ang mga aldehydes ay walang oras upang mag-oxidize.

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 labis na ahente ng oxidizing (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) sa anumang medium, ang mga pangunahing alkohol ay na-oxidize sa mga carboxylic acid o kanilang mga asin, at ang mga pangalawang alkohol sa mga 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

Ang mga tertiary alcohol ay hindi na-oxidized sa ilalim ng mga kundisyong ito, ngunit ang methyl alcohol ay na-oxidized sa carbon dioxide.

Ang dihydric alcohol, ethylene glycol HOCH 2 -CH 2 OH, kapag pinainit sa isang acidic na medium na may solusyon ng KMnO 4 o K 2 Cr 2 O 7, ay madaling na-oxidized sa oxalic acid, at sa neutral sa potassium oxalate.

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

Oxidation ng aldehydes at ketones

Ang mga aldehydes ay medyo malakas na mga ahente ng pagbabawas, at samakatuwid ay madaling na-oxidize ng iba't ibang mga ahente ng oxidizing, halimbawa: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH, Cu (OH) 2. Ang lahat ng mga reaksyon ay nagaganap kapag pinainit:

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

silver mirror reaction

Sa isang ammonia solution ng silver oxide, ang mga aldehydes ay na-oxidize sa mga carboxylic acid, na nagbibigay ng mga ammonium salts sa isang ammonia solution ("silver mirror" na reaksyon):

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

Ang formic aldehyde (formaldehyde) ay na-oxidized, bilang panuntunan, sa carbon dioxide:

5HCOH + 4KMnO 4 (kubo) + 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

Ang mga ketone ay na-oxidize sa ilalim ng malalang mga kondisyon sa pamamagitan ng malakas na mga ahente ng oxidizing na may pagkasira ng mga C-C bond at nagbibigay ng mga pinaghalong acid:

mga carboxylic acid. Kabilang sa mga acid, ang formic at oxalic acid ay may malakas na pagbabawas ng mga katangian, na na-oxidized sa carbon dioxide.

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

HCOOH + Cl 2 \u003d CO 2 + 2HCl

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

Formic acid, bilang karagdagan sa mga acidic na katangian, ay nagpapakita rin ng ilang mga katangian ng aldehydes, sa partikular, pagbabawas. Pagkatapos ay na-oxidize ito sa carbon dioxide. Halimbawa:

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

Kapag pinainit ng malakas na dehydrating agent (H2SO4 (conc.) o P4O10) ito ay nabubulok:

HCOOH →(t)CO + H2O

Catalytic oxidation ng alkanes:

Catalytic oxidation ng alkenes:

Phenol oxidation:

Ang mga proseso ng redox ay matagal nang interesado sa mga chemist at maging sa mga alchemist. Kabilang sa mga reaksiyong kemikal na nangyayari sa kalikasan, pang-araw-araw na buhay at teknolohiya, marami ang mga reaksiyong redox: pagkasunog ng gasolina, nutrient oxidation, tissue respiration, photosynthesis, pagkasira ng pagkain, atbp. Parehong inorganic at organic substance ay maaaring lumahok sa mga naturang reaksyon. Gayunpaman, kung ang mga seksyon na nakatuon sa mga reaksyon ng redox ay sumasakop ng isang makabuluhang lugar sa kurso ng paaralan ng hindi organikong kimika, kung gayon ang hindi sapat na pansin ay binabayaran sa isyung ito sa kurso ng organikong kimika.

Ano ang mga proseso ng redox?

Ang lahat ng mga reaksiyong kemikal ay maaaring nahahati sa dalawang uri. Kasama sa una ang mga reaksyon na nagpapatuloy nang hindi binabago ang estado ng oksihenasyon ng mga atomo na bumubuo sa mga reactant.

Ang pangalawang uri ay kinabibilangan ng lahat ng mga reaksyon na nagaganap sa isang pagbabago sa estado ng oksihenasyon ng mga atomo na bumubuo sa mga reactant.

Ang mga reaksyong nagaganap sa pagbabago sa estado ng oksihenasyon ng mga atomo na bumubuo sa mga reaksyon ay tinatawag na mga reaksyong redox.

Mula sa modernong pananaw, ang pagbabago sa estado ng oksihenasyon ay nauugnay sa pag-alis o paggalaw ng mga electron. Samakatuwid, kasama ang nasa itaas, maaari ding magbigay ng ganoong kahulugan ng mga reaksiyong redox: ito ay mga reaksyon kung saan ang mga electron ay naglilipat mula sa isang atomo, molekula o ion patungo sa iba.

Isaalang-alang natin ang mga pangunahing probisyon na may kaugnayan sa teorya ng redox reactions.

1. Ang oksihenasyon ay ang proseso ng pagbibigay ng isang elektron sa pamamagitan ng isang atom, molekula o ion ng mga electron, habang ang mga estado ng oksihenasyon ay tumataas.

2. Ang pagbawi ay ang proseso ng pagdaragdag ng mga electron sa isang atom, molekula o ion, habang bumababa ang estado ng oksihenasyon.

3. Ang mga atomo, molekula o ion na nag-aabuloy ng mga electron ay tinatawag na mga ahente ng pagbabawas. Sa panahon ng reaksyon, sila ay na-oxidized. Ang mga atomo, molekula o ion na tumatanggap ng mga electron ay tinatawag na oxidizing agent. Sa panahon ng reaksyon, sila ay naibalik.

4. Ang oksihenasyon ay palaging sinasamahan ng pagbawas; Ang pagbabawas ay palaging nauugnay sa oksihenasyon, na maaaring ipahayag sa pamamagitan ng mga equation.

Samakatuwid, ang mga reaksyon ng redox ay isang pagkakaisa ng dalawang magkasalungat na proseso - oksihenasyon at pagbabawas. Sa mga reaksyong ito, ang bilang ng mga electron na naibigay ng reducing agent ay katumbas ng bilang ng mga electron na idinagdag ng oxidizing agent. Sa kasong ito, hindi alintana kung ang mga electron ay ganap na pumasa mula sa isang atom patungo sa isa pa o bahagyang iginuhit lamang sa isa sa mga atomo, may kondisyon kaming nagsasalita lamang ng pagbabalik at pagkakabit ng mga electron.

Ang mga reaksyon ng redox ng mga organikong sangkap ay ang pinakamahalagang pag-aari na pinagsasama ang mga sangkap na ito. Ang pagkahilig ng mga organikong compound na mag-oxidize ay nauugnay sa pagkakaroon ng maramihang mga bono, functional group, hydrogen atoms sa carbon atom na naglalaman ng functional group.

Ang paggamit ng konsepto ng "estado ng oksihenasyon" (CO) sa organikong kimika ay napakalimitado at natanto, una sa lahat, sa pagbabalangkas ng mga equation para sa mga reaksiyong redox. Gayunpaman, isinasaalang-alang na ang isang higit pa o hindi gaanong pare-pareho na komposisyon ng mga produkto ng reaksyon ay posible lamang sa kumpletong oksihenasyon (pagkasunog) ng mga organikong sangkap, nawawala ang kahusayan ng pag-aayos ng mga koepisyent sa mga reaksyon ng hindi kumpletong oksihenasyon. Para sa kadahilanang ito, karaniwan nilang kinukulong ang kanilang mga sarili sa pagguhit ng isang pamamaraan para sa mga pagbabagong-anyo ng mga organikong compound.

Tila mahalaga sa amin na ipahiwatig ang halaga ng CO ng carbon atom sa pag-aaral ng kabuuan ng mga katangian ng mga organikong compound. Ang sistematisasyon ng impormasyon tungkol sa mga ahente ng oxidizing, ang pagtatatag ng ugnayan sa pagitan ng istruktura ng mga organikong sangkap at ng kanilang CO ay makakatulong sa pagtuturo sa mga mag-aaral:

Pumili ng mga laboratoryo at pang-industriya na oxidizer;

Hanapin ang pagtitiwala ng kakayahan ng redox ng organikong bagay sa istraktura nito;

Magtatag ng isang relasyon sa pagitan ng isang klase ng mga organikong sangkap at isang ahente ng oxidizing ng kinakailangang lakas, estado ng pagsasama-sama at mekanismo ng pagkilos;

Hulaan ang mga kondisyon ng reaksyon at inaasahang mga produkto ng oksihenasyon.

Pagpapasiya ng estado ng oksihenasyon ng mga atomo sa mga organikong sangkap

Ang estado ng oksihenasyon ng anumang carbon atom sa organikong bagay ay katumbas ng algebraic na kabuuan ng lahat ng mga bono nito na may mas maraming electronegative na elemento (Cl, O, S, N, atbp.), na isinasaalang-alang sa tanda na "+", at mga bono na may hydrogen atoms (o isa pang mas electropositive na elemento ), na isinasaalang-alang gamit ang "-" sign. Sa kasong ito, ang mga bono sa mga kalapit na carbon atom ay hindi isinasaalang-alang.

Alamin natin ang mga estado ng oksihenasyon ng mga carbon atom sa mga molekula ng saturated hydrocarbon propane at ethanol alcohol:

Ang sunud-sunod na oksihenasyon ng mga organikong sangkap ay maaaring kinakatawan bilang ang sumusunod na kadena ng mga pagbabagong-anyo:

Saturated hydrocarbon Unsaturated hydrocarbon Alcohol Aldehyde (ketone) Carboxylic acid CO + HO.

Ang genetic link sa pagitan ng mga klase ng mga organikong compound ay ipinakita dito bilang isang serye ng mga redox na reaksyon na nagsisiguro ng paglipat mula sa isang klase ng mga organikong compound patungo sa isa pa. Ito ay nakumpleto ng mga produkto ng kumpletong oksihenasyon (pagkasunog) ng alinman sa mga kinatawan ng mga klase ng mga organikong compound.

Apendise . Numero ng talahanayan 1.

Ang mga pagbabago sa CO sa mga atomo ng carbon sa isang molekula ng carbon sa mga molekula ng mga organikong compound ay ipinapakita sa talahanayan. Makikita mula sa data ng talahanayan na kapag lumipat mula sa isang klase ng mga organikong compound patungo sa isa pa at tumataas ang antas ng pagsasanga ng carbon skeleton ng mga compound molecule sa loob ng isang hiwalay na klase, ang antas ng oksihenasyon ng carbon atom na responsable para sa pagbabawas ng kakayahan. ng mga pagbabago sa tambalan. Ang mga organikong sangkap, ang mga molekula kung saan naglalaman ng mga carbon atom na may pinakamataas na (- at +) na mga halaga ng CO (-4, -3, +2, +3), ay pumapasok sa isang kumpletong reaksyon ng pagsunog ng oksihenasyon, ngunit lumalaban sa banayad at mga oxidizer na may katamtamang lakas. Mga sangkap na ang mga molekula ay naglalaman ng mga carbon atom sa CO -1; 0; +1, ay madaling ma-oxidized, ang kanilang mga kakayahan sa pagbabawas ay malapit, kaya ang kanilang hindi kumpletong oksihenasyon ay maaaring makamit sa pamamagitan ng paggamit ng isa sa mga kilalang oxidizing agent na mababa at katamtamang lakas. Ang mga sangkap na ito ay maaaring magpakita ng dalawahang kalikasan, na kumikilos bilang isang ahente ng oxidizing, tulad ng likas na ito sa mga di-organikong sangkap.

Oksihenasyon at pagbabawas ng mga organikong sangkap

Ang tumaas na pagkahilig ng mga organikong compound na mag-oxidize ay dahil sa pagkakaroon ng mga sangkap sa molekula:

• hydrogen atoms sa carbon atom na naglalaman ng functional group.

Ihambing natin ang pangunahin, pangalawa at tertiary na alkohol sa mga tuntunin ng pagiging aktibo sa oksihenasyon:

Pangunahin at pangalawang alkohol na mayroong mga atomo ng hydrogen sa atom ng carbon na nagdadala ng functional group; madaling oxidized: ang dating sa aldehydes, ang huli sa ketones. Kasabay nito, ang istraktura ng carbon skeleton ng paunang alkohol ay napanatili. Ang mga tertiary alcohol, sa mga molekula kung saan walang hydrogen atom sa carbon atom na naglalaman ng OH group, ay hindi nag-oxidize sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Sa ilalim ng malupit na mga kondisyon (sa ilalim ng pagkilos ng malakas na oxidizing agent at sa mataas na temperatura), maaari silang ma-oxidized sa isang halo ng mababang molekular na timbang na mga carboxylic acid, i.e. pagkasira ng carbon skeleton.

Mayroong dalawang mga diskarte sa pagtukoy ng mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento sa mga organikong sangkap.

1. Kalkulahin ang average na estado ng oksihenasyon ng isang carbon atom sa isang molekula ng isang organic compound, tulad ng propane.

Ang pamamaraang ito ay makatwiran kung ang lahat ng mga bono ng kemikal sa organikong bagay ay nawasak sa panahon ng reaksyon (pagkasunog, kumpletong pagkabulok).

Tandaan na, pormal, ang fractional oxidation states na kinakalkula sa ganitong paraan ay maaari ding maging sa kaso ng mga inorganic na substance. Halimbawa, sa compound KO (potassium superoxide), ang estado ng oksihenasyon ng oxygen ay -1/2.

2. Tukuyin ang antas ng oksihenasyon ng bawat carbon atom, halimbawa sa butane.

Sa kasong ito, ang estado ng oksihenasyon ng anumang carbon atom sa isang organikong tambalan ay katumbas ng algebraic na kabuuan ng mga bilang ng lahat ng mga bono na may mga atomo ng mas maraming electronegative na elemento, na binibilang na may tanda na "+", at ang bilang ng mga bono na may mga atomo ng hydrogen. (o isa pang mas electropositive na elemento), binibilang na may “-” sign . Sa kasong ito, ang mga bono na may mga carbon atom ay hindi isinasaalang-alang.

Bilang pinakasimpleng halimbawa, tukuyin natin ang estado ng oksihenasyon ng carbon sa isang molekula ng methanol.

Ang carbon atom ay nakagapos sa tatlong hydrogen atoms (ang mga bono na ito ay isinasaalang-alang sa "-" sign), isang bono ay sa oxygen atom (ito ay isinasaalang-alang sa "+" sign). Nakukuha namin:

Kaya, ang estado ng oksihenasyon ng carbon sa methanol ay -2.

Ang kinakalkula na antas ng oksihenasyon ng carbon, bagaman isang kondisyon na halaga, ngunit ito ay nagpapahiwatig ng likas na katangian ng paglilipat sa density ng elektron sa molekula, at ang pagbabago nito bilang isang resulta ng reaksyon ay nagpapahiwatig ng isang patuloy na proseso ng redox.

Isaalang-alang ang kadena ng mga pagbabagong-anyo ng mga sangkap:

Ang catalytic dehydrogenation ng ethane ay gumagawa ng ethylene; ang produkto ng ethylene hydration ay ethanol; ang oksihenasyon nito ay hahantong sa ethanal at pagkatapos ay sa acetic acid; Kapag nasusunog, gumagawa ito ng carbon dioxide at tubig.

Tukuyin natin ang mga estado ng oksihenasyon ng bawat carbon atom sa mga molekula ng mga nakalistang sangkap.

Makikita na sa bawat isa sa mga pagbabagong ito, ang antas ng oksihenasyon ng isa sa mga carbon atom ay patuloy na nagbabago. Sa direksyon mula sa ethane hanggang sa carbon monoxide (IV) mayroong pagtaas sa antas ng oksihenasyon ng carbon atom.

Sa kabila ng katotohanan na sa kurso ng anumang mga reaksyon ng redox ay nangyayari ang parehong oksihenasyon at pagbabawas, inuri sila depende sa kung ano ang direktang nangyayari sa organic compound (kung ito ay na-oxidized, nagsasalita sila ng isang proseso ng oksihenasyon, kung ito ay nabawasan, ito ay isang proseso ng pagbabawas).

Kaya, sa reaksyon ng ethanol na may potassium permanganate, ang ethanol ay ma-oxidized, at ang potassium permanganate ay mababawasan. Ang reaksyon ay tinatawag na oksihenasyon ng ethanol.

Pagguhit ng redox equation

Upang i-compile ang mga equation ng redox reactions, ang parehong electron balance method at ang half-reaction method (electron-ion method) ay ginagamit. Isaalang-alang ang ilang mga halimbawa ng mga reaksiyong redox na kinasasangkutan ng mga organikong sangkap.

1. Pagkasunog ng n-butane.

Ang scheme ng reaksyon ay ganito ang hitsura:

Gumawa tayo ng kumpletong equation ng isang kemikal na reaksyon sa pamamagitan ng paraan ng balanse.

Ang average na halaga ng estado ng oksihenasyon ng carbon sa n-butane:

Ang estado ng oksihenasyon ng carbon sa carbon monoxide (IV) ay +4.

Gumawa tayo ng electronic balance diagram:

Isinasaalang-alang ang mga nahanap na coefficient, ang equation para sa kemikal na reaksyon ng n-butane combustion ay magiging ganito:

Ang mga coefficient para sa equation na ito ay maaari ding matagpuan ng isa pang paraan, na nabanggit na. Ang pagkakaroon ng pagkalkula ng mga estado ng oksihenasyon ng bawat isa sa mga atomo ng carbon, nakikita natin na naiiba ang mga ito:

Sa kasong ito, ang electronic balance scheme ay magiging ganito:

Dahil ang lahat ng mga bono ng kemikal sa mga molekula nito ay nawasak sa panahon ng pagkasunog ng n-butane, sa kasong ito ang unang diskarte ay lubos na makatwiran, lalo na dahil ang electronic balance scheme na pinagsama-sama ng pangalawang pamamaraan ay medyo mas kumplikado.

2. Ang reaksyon ng ethylene oxidation na may solusyon ng potassium permanganate sa isang neutral na daluyan sa malamig (Wagner reaction).

Ayusin natin ang mga coefficient sa reaction equation gamit ang electron balance method.

Ang kumpletong equation para sa isang kemikal na reaksyon ay magiging ganito:

Upang matukoy ang mga coefficient, maaari mo ring gamitin ang paraan ng kalahating reaksyon. Ang ethylene ay na-oxidized sa reaksyong ito sa ethylene glycol, at ang mga permanganate ions ay nababawasan upang bumuo ng manganese dioxide.

Mga scheme ng kaukulang kalahating reaksyon:

Ang kabuuang electron-ion equation:

3. Mga reaksyon ng oksihenasyon ng potassium permanganate glucose sa isang acidic na medium.

A. Pamamaraan ng elektronikong balanse.

Unang pagpipilian

Pangalawang opsyon

Kalkulahin natin ang mga estado ng oksihenasyon ng bawat isa sa mga carbon atom sa molekula ng glucose:

Ang electronic balance scheme ay nagiging mas kumplikado kumpara sa mga nakaraang halimbawa:

B. Ang paraan ng kalahating reaksyon sa kasong ito ay ang mga sumusunod:

Kabuuang ionic equation:

Molecular equation para sa reaksyon ng glucose na may potassium permanganate:

Sa organikong kimika, angkop na gamitin ang kahulugan ng oksihenasyon bilang pagtaas ng nilalaman ng oxygen o pagbaba sa nilalaman ng hydrogen. Ang pagbawi ay tinukoy bilang isang pagbaba sa nilalaman ng oxygen o isang pagtaas sa nilalaman ng hydrogen. Sa kahulugan na ito, ang sunud-sunod na oksihenasyon ng mga organikong sangkap ay maaaring katawanin ng sumusunod na pamamaraan:

Ipinapakita ng pagsasanay na ang pagpili ng mga koepisyent sa mga reaksyon ng oksihenasyon ng mga organikong sangkap ay nagdudulot ng ilang partikular na kahirapan, dahil ang isang tao ay kailangang harapin ang mga hindi pangkaraniwang kalagayan ng oksihenasyon. resulta, maling matukoy ang estado ng oksihenasyon ng carbon sa mga organikong compound. Ang valency ng carbon sa mga compound na ito ay palaging apat, at ang antas ng oksihenasyon ay maaaring tumagal sa iba't ibang mga halaga (mula -3 hanggang +4, kabilang ang mga fractional na halaga). Ang isang hindi pangkaraniwang sandali sa oksihenasyon ng mga organikong sangkap ay ang zero na antas ng oksihenasyon ng carbon atom sa ilang mga kumplikadong compound. Kung nalampasan mo ang sikolohikal na hadlang, ang pagsasama-sama ng mga naturang equation ay hindi mahirap, halimbawa:

Ang estado ng oksihenasyon ng carbon atom sa sucrose ay zero. Isinulat namin muli ang scheme ng reaksyon na nagpapahiwatig ng mga estado ng oksihenasyon ng mga atom na nagbabago sa kanila:

Binubuo namin ang mga electronic equation at hinahanap ang mga coefficient para sa oxidizing agent at reducing agent at ang mga produkto ng kanilang oxidation at reduction:

Pinapalitan namin ang nakuha na mga coefficient sa scheme ng reaksyon:

Pinipili namin ang natitirang mga coefficient sa sumusunod na pagkakasunud-sunod: K SO , H SO , HO. Ang huling equation ay ganito ang hitsura:

Maraming mga institusyong mas mataas na edukasyon ang kasama sa mga tiket para sa mga gawain sa pagsusulit sa pasukan sa pagpili ng mga coefficient sa mga equation ng OVR sa pamamagitan ng elektronikong pamamaraan (paraan ng kalahating reaksyon). Kung ang paaralan ay nagbabayad ng hindi bababa sa ilang pansin sa pamamaraang ito, ito ay higit sa lahat sa oksihenasyon ng mga inorganic na sangkap. Subukan nating ilapat ang paraan ng kalahating reaksyon para sa halimbawa sa itaas ng oksihenasyon ng sucrose na may potassium permanganate sa isang acidic na daluyan.

Ang unang bentahe ng pamamaraang ito ay hindi na kailangang agad na hulaan at isulat ang mga produkto ng reaksyon. Ang mga ito ay medyo madaling matukoy sa kurso ng equation. Ang isang ahente ng oxidizing sa isang acidic na kapaligiran ay lubos na nagpapakita ng mga katangian ng pag-oxidize nito, halimbawa, ang MnO anion ay nagiging isang Mn cation, ang mga madaling na-oxidized na mga organic ay na-oxidized sa CO.

Sumulat kami sa molekular na anyo ng pagbabagong-anyo ng sucrose:

Sa kaliwang bahagi, 13 oxygen atoms ang nawawala, upang maalis ang kontradiksyon na ito, nagdagdag kami ng 13 HO molekula.

2. Kartsova A.A., Levkin A.N. Redox reactions sa organic chemistry // Chemistry sa paaralan. - 2004. - No. 2. - P.55-61.

3. Khomchenko G.P., Savostyanova K.I. Mga reaksyon ng redox: Isang gabay para sa mga mag-aaral. M.-: Enlightenment, 1980.

4. Sharafutdinov V. Redox reaksyon sa organic chemistry // Bashkortostan ukytyusyhy. - 2002. - No. 5. - P.79 -81.

Ang mga reaksyon ng redox sa organikong kimika ay ang pinakamalaking interes, dahil. ang paglipat mula sa isang estado ng oksihenasyon patungo sa isa pa ay lubos na nakasalalay sa tamang pagpili ng reagent at ang mga kondisyon ng reaksyon. Ang OVR ay hindi ganap na pinag-aralan sa sapilitang kurso ng kimika, ngunit sa USE control at pagsukat ng mga materyales ay matatagpuan hindi lamang sa mga gawain C1 at C2, kundi pati na rin sa mga gawain SZ, na kumakatawan sa isang kadena ng mga pagbabagong-anyo ng mga organikong sangkap.

I-download:

Preview:

Upang gamitin ang preview ng mga presentasyon, lumikha ng isang Google account (account) at mag-sign in: https://accounts.google.com

Mga slide caption:

REDOX REACTIONS SA ORGANIC CHEMISTRY

"Madali ang pag-iisip, mahirap kumilos, at ang gawing aksyon ang isang pag-iisip ay ang pinakamahirap na bagay sa mundo" I. Ang mga reaksyon ng Goethe Redox sa organikong kimika ay ang pinakamalaking interes, dahil. ang pagpili ng paglipat mula sa isang estado ng oksihenasyon patungo sa isa pa ay lubos na nakasalalay sa tamang pagpili ng reagent at ang mga kondisyon ng reaksyon. Ngunit ang OVR ay hindi ganap na pinag-aralan sa sapilitang kurso ng kimika. Dapat bigyang-pansin ng mga mag-aaral ang mga proseso ng redox na nagaganap sa pakikilahok ng mga organikong sangkap. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga redox na reaksyon sa USE control at pagsukat ng mga materyales ay matatagpuan hindi lamang sa mga gawain C1 at C2, kundi pati na rin sa mga gawain SZ, na kumakatawan sa isang kadena ng mga pagbabagong-anyo ng mga organikong sangkap. Sa mga aklat-aralin sa paaralan, ang ahente ng oxidizing ay madalas na nakasulat sa itaas ng arrow bilang [O]. Ang kinakailangan para sa pagkumpleto ng naturang mga takdang-aralin para sa USE ay ang ipinag-uutos na pagtatalaga ng lahat ng panimulang sangkap at mga produkto ng reaksyon na may pagsasaayos ng mga kinakailangang coefficient. Ang mga reaksyon ng redox ay tradisyonal na mahalaga, at sa parehong oras, ang pag-aaral sa ika-10 baitang, sa kursong "Organic Chemistry", ay nagdudulot ng ilang mga paghihirap para sa mga mag-aaral.

C3. Ang mga gawain ng bloke na ito ay sumusubok sa kaalaman sa organikong kimika Sa mga kadena ng pagbabago ng mga organikong sangkap, sa karamihan ng mga gawain, ang mga OVR ay nakatagpo. Ang eksperto ay may karapatang magbigay ng isang punto lamang kung ang equation ay nakasulat, at hindi ang scheme ng reaksyon, i.e. tama ang mga coefficient. Sa mga reaksyong kinasasangkutan ng mga inorganic na oxidant (potassium permanganate, chromium (VI) compounds, hydrogen peroxide, atbp.), mahirap itong gawin, nang walang electronic balance.

Pagpapasiya ng estado ng oksihenasyon ng mga atomo sa mga molekula ng mga organikong compound PANUNTUNAN: CO (atom) = ang bilang ng mga bono na may mas maraming EO atoms na binawasan ang bilang ng mga bono na may mas kaunting EO atoms.

Pagbabago sa antas ng oksihenasyon ng mga atomo ng carbon sa mga molekula ng mga organikong compound. Klase ng mga organikong compound Ang antas ng oksihenasyon ng carbon atom -4 / -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 Alkanes CH 4 CH 3 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 3 CH 3 | C H 3 -C H-CH 3 CH 3 | C H 3 -C -CH 3 | CH 3 - - - - Alkenes - CH 2 \u003d CH 2 CH 3 -CH \u003d CH 2 - - - - Alkynes - - CH \u003d CH CH 3 -C \u003d CH - - - - Mga Alkohol _ _ H 3 C -CH 2 - OH H 3 C-C H-CH 3 | OH CH 3 | H 3 C - C - CH 3 | OH - - - Halogenalkanes - - H 3 C-CH 2 - CI H 3 C - C H - CH 3 | CI CH 3 | H 3 C - C - CH 3 | CI - - - Aldehydes at ketones - - - - H 3 C-CH \u003d O H 3 C-C OCH 3 - - Carboxylic acids - - - - - - H 3 C-C OOH - Mga kumpletong produkto ng oksihenasyon - - - - - - - CO 2

Ang pagkahilig ng mga organikong compound na mag-oxidize ay nauugnay sa pagkakaroon ng: maramihang mga bono (alkenes, alkynes, alkadienes ay madaling oxidized); functional group na madaling ma-oxidize (–OH, - CHO, - NH 2); activated alkyl group na matatagpuan sa tabi ng maramihang mga bono o isang benzene ring (halimbawa, ang propene ay maaaring ma-oxidized sa unsaturated acrolein aldehyde, oksihenasyon ng toluene sa benzoic acid na may potassium permanganate sa isang acidic na kapaligiran); ang pagkakaroon ng hydrogen atoms sa carbon atom na naglalaman ng functional group.

1. SOFT OXIDATION NG ORGANIC COMPOUNDS Para sa banayad na oksihenasyon ng mga organic compound (alcohols, aldehydes, unsaturated compounds), chromium (VI) compounds ay ginagamit - chromium oxide (VI), CrO 3, potassium dichromate K 2 С r 2 O 7, atbp Bilang isang patakaran, ang oksihenasyon ay isinasagawa sa isang acidic na kapaligiran, ang mga produktong pagbabawas ay chromium (III) na mga asing-gamot, halimbawa: 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 Kapag ang mga alkohol ay na-oxidized na may dichromate potassium sa malamig, ang oksihenasyon ay maaaring ihinto sa yugto ng pagbuo ng aldehyde, ngunit kapag pinainit, ang mga carboxylic acid ay nabuo: 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O

ALC EN + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 Diol Carbonic acid salt + carbonate Carbonic acid + CO 2 ALC EN + KMnO4 -2 KOH N 2SO4 2 carboxylic salts 2 carboxylic acids Diol 2. Mas malakas Ang oxidizing agent ay potassium permanganate NEUTRE. NEUTRAL

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 Asin ng carboxylic acid + carbonate Carbonic acid + CO 2 ALK IN + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 2 carb. sa-iyo 2 carboxylic sa-iyo 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 + 2Mn 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 Benzene homologs + KMnO4 KOH H 2SO4 benzoic acid NEUT. Benzoate

Mga katangian ng redox ng mga compound na naglalaman ng oxygen Ang mga oxidizing alcohol ay kadalasang copper (II) oxide o potassium permanganate, at mga oxidizing agent para sa aldehydes at ketones - copper (II) hydroxide, ammonia solution ng silver oxide at iba pang oxidizing agent

OL + KMnO4 -1 KOH H 2SO4 ALDEHYDE OL + KMnO4 -2 KOH H 2SO4 ketone OL + K MnO4 (eq) -1 KOH H 2SO4 NEUTRAL Carboxylic acid salt Carboxylic acid salt Carboxylic acid

Aldehyde + KMnO4 KOH H 2SO4 Carboxylic acid + Carboxylic acid salt Carboxylic acid salt Carboxylic acid NEUT. 3CH 3 CHO + 2KMnO 4 \u003d CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O

Ang mga aldehydes ay medyo malakas na reducing agent, at samakatuwid ay madaling na-oxidize ng iba't ibang oxidizing agent CH 3 CHO + 2OH  CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

Algorithm para sa pagpili ng mga coefficient Dahil sa gawain C3, kapag kino-compile ang mga equation ng OVR, hindi kinakailangang isulat ang mga equation ng electronic na balanse, ito ay maginhawa upang piliin ang mga coefficient sa pamamagitan ng interlinear na paraan ng balanse - isang pinasimple na paraan ng electronic na balanse . isa. Isang OVR scheme ang ginagawa. Halimbawa, para sa oksihenasyon ng toluene sa benzoic acid na may acidified na solusyon ng potassium permanganate, ang scheme ng reaksyon ay ang mga sumusunod: 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. Ang d.d. mga atomo. S.o. ang carbon atom ay tinutukoy ng pamamaraan sa itaas. 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. Numero Ang mga electron na naibigay ng carbon atom (6) ay nakasulat bilang isang koepisyent sa harap ng formula ng oxidizing agent (potassium permanganate): 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. Ang bilang ng mga electron na tinatanggap ng manganese atom (5) ay nakasulat bilang isang koepisyent sa harap ng formula ng reducing agent (toluene): 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. Ang pinakamahalagang coefficient ay nasa lugar. Ang karagdagang pagpili ay hindi mahirap: 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

Isang halimbawa ng isang pagsubok na gawain (C3) 1. Isulat ang mga equation ng reaksyon kung saan maaari mong isagawa ang mga sumusunod na pagbabagong-anyo: Hg 2+, H + KMnO 4, H + C l 2 (equimol.), h  C 2 H 2  X 1  CH 3 COOH  X 2  CH 4  X 3 1. Kucherov reaction. Hg 2+, H + CH  CH + H 2 O  CH 3 CHO 2. Ang mga aldehydes ay madaling na-oxidize sa mga carboxylic acid, kabilang ang isang malakas na ahente ng oxidizing bilang potassium permanganate sa isang acidic na kapaligiran. 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. Upang maisagawa ang susunod na link sa chain, kinakailangang suriin ang substance X 2 mula sa dalawang posisyon: una, ito ay nabuo mula sa acetic acid sa isang yugto, at pangalawa, ang methane ay maaaring makuha mula dito. Ang sangkap na ito ay isang alkali metal acetate. Ang mga equation ng ikatlo at ikaapat na reaksyon ay isinulat. CH 3 COOH + NaOH  CH 3 COONa + H 2 O fusion 4. CH 3 COONa + NaOH  CH 4 + Na 2 CO 3 5. Ang mga kondisyon para sa susunod na reaksyon (liwanag) ay malinaw na nagpapahiwatig ng radikal na katangian nito. Isinasaalang-alang ang ipinahiwatig na ratio ng mga reagents (equimolar), ang equation ng huling reaksyon ay nakasulat: h  CH 4 + Cl 2  CH 3 Cl + HCl

Mga site ng simulator: http://reshuege.ru/ (I-solve ko ang USE) http://4ege.ru/himiya/4181-demoversiya-ege-po-himii-2014.html (USE portal) http://www .alleng. ru/edu/chem3.htm (Internet educational resources - Chemistry) http://ege.yandex.ru/ (online na mga pagsubok)

Ang mga alkynes (kung hindi man acetylenic hydrocarbons) ay mga hydrocarbon na naglalaman ng triple bond sa pagitan ng mga carbon atom, na may pangkalahatang formula na CnH2n-2. Ang mga carbon atom sa triple bond ay nasa estado ng sp - hybridization.

Reaksyon ng acetylene sa bromine water

Ang molekula ng acetylene ay naglalaman ng isang triple bond, sinisira ito ng bromine at sumasali sa acetylene. Ang terabromomethane ay nabuo. Ang bromine ay natupok sa pagbuo ng tetrabromoethane. Bromine water (dilaw) - discolors.

Ang reaksyong ito ay nagpapatuloy sa mas mababang rate kaysa sa serye ng ethylene hydrocarbons. Ang reaksyon ay nagpapatuloy din sa mga hakbang:

HC ≡ CH + Br 2 → CHBr = CHBr + Br 2 → CHBr 2 - CHBr 2

acetylene → 1,2-dibromoethane → 1,1,2,2-tetrabromoethane

Ang dekolorisasyon ng bromine na tubig ay nagpapatunay sa hindi pagkatusok ng acetylene.

Ang reaksyon ng acetylene na may solusyon ng potassium permanganate

Sa isang solusyon ng potassium permanganate, ang acetylene ay na-oxidized, at ang molekula ay nasira sa site ng triple bond, ang solusyon ay mabilis na nagiging walang kulay.

3HC ≡ CH + 10KMnO 4 + 2H 2 O → 6CO 2 + 10KOH + 10MnO 2

Ang reaksyong ito ay isang qualitative reaction para sa double at triple bond.

Ang reaksyon ng acetylene na may ammonia solution ng silver oxide

Kung ang acetylene ay dumaan sa isang ammonia solution ng silver oxide, ang mga atomo ng hydrogen sa molekula ng acetylene ay madaling mapapalitan ng mga metal, dahil mayroon silang mataas na kadaliang kumilos. Sa eksperimentong ito, ang mga atomo ng hydrogen ay pinapalitan ng mga atomo ng pilak. Ang pilak acetylenide ay nabuo - isang dilaw na namuo (paputok).

CH ≡ CH + OH → AgC≡CAg↓ + NH 3 + H 2 O

Ang reaksyong ito ay isang qualitative na reaksyon para sa isang triple bond.