Reacții ORV în exemplele de chimie organică. "Reacții redox în chimie organică" Material pentru pregătirea pentru examen (GIA) pentru chimie (gradul 11) pe acest subiect

Compilarea ecuațiilor privind reacțiile redox care implică substanțe organice

ÎN conexiuni cu introducerea ca singura formă a certificării finale a absolvenților de liceu ai celor unificați examen de stat. (Utilizare) și tranziție Școala superioară Pregătirea elevilor de liceu devine din ce în ce mai relevantă pentru pregătirea elevilor de liceu pentru a îndeplini cele mai "scumpe" părți ale părții "C" testați EGE. în chimie. În ciuda faptului că cinci sarcini de parte "C" sunt considerate diferite: Proprietăți chimice substanțe anorganice, lanțurile de conversie a compușilor organici, sarcini calculate, sunt toate într-un fel sau altul datorită reacțiilor redox (OSR). Dacă este învățată principala cunoaștere a teoriei OSR, atunci puteți efectua corect prima și a doua sarcină, iar al treilea este parțial. În opinia noastră, o parte semnificativă a succesului atunci când efectuează o parte "C" este tocmai în acest sens. Experiența arată că, dacă studiază chimia anorganică, elevii sunt bine de acord cu sarcinile de a scrie ecuațiile OSR, sarcinile similare pentru chimia organică îi determină dificultăți mari. Prin urmare, pe tot parcursul studiului întregului curs de chimie organică în clasele de profil, încercăm să formăm abilitățile compilării ecuațiilor OPR în liceu.

Când studiază caracteristici comparative Compuși anorganici și organici, introduc studenți folosind gradul de oxidare (C.O) (în chimia organică, în primul rând de carbon) și metodele de determinare a acesteia:

1) Calcularea mediului S.O. carbon în molecula de materie organică;

2) Definiția s.o. Fiecare atom de carbon.

Specificăm în ce cazuri este mai bine să utilizați unul sau altul.

Articolul a fost publicat cu sprijinul companiei "Geo-Engineering", reprezentând produsele de pe piață sub marca "Profkresla". Domeniul de aplicare al companiei - producția, vânzarea și instalarea de scaune și scaune pentru diferite săli. Profesionalismul ridicat al personalului și propriile instalații de producție vă permit să implementați rapid și eficient proiecte de orice grad de complexitate. Toate produsele aflate sub marca "Profkresla", sunt scaune tontrale, locuri pentru camere de așteptare sau scaune pentru institutii de invatamant, distinge designul modern și ergonomic, precum și rezistența la uzură ridicată, forța și confortul. Din gama imensă de produse prezentate în catalog pe site-ul Profkresla.ru, puteți alege întotdeauna modelele care sunt cele mai relevante pentru stilul corporativ adoptat în compania dvs. Dacă aveți în continuare dificultăți în alegerea, experții companiei sunt întotdeauna gata să dea sfaturi, să decidă asupra modelului, după care este de a pregăti proiectul, la fața locului pentru a produce toate măsurătorile și instalarea necesare.

P. Studiul subiectului "Alkana" arată că procesele de oxidare, combustie, halogenare, nitrare, deshidratare, descompunere se referă la procesele redox. La scrierea ecuațiilor reacțiilor de combustie și descompunerea substanțelor organice, este mai bine să se utilizeze valoarea medie a C.O. Carbon. De exemplu:

Atragem atenția la prima jumătate a echilibrului electronic: la atomul de carbon din valoarea fracțională a S.O. Numitorul este de 4, astfel încât calculul transmiterii de electroni se efectuează în conformitate cu acest coeficient.

În alte cazuri, atunci când studiați subiectul "Alkans", determinăm valorile S.O Fiecare atom de carbon din compus, care atrage atenția elevilor la secvența de înlocuire a atomilor de hidrogen în atomii de carbon primar, secundar, de carbon:

Astfel, rezumăm elevii în concluzia că procesul de substituție în terțiar, apoi în secundar și, ultima dată - în atomii primari de carbon.

P. Studiul subiectului "Alkenes" ia în considerare procesele de oxidare în funcție de structura de alchenet și de mediul de reacție.

Cu oxidarea alchenelor cu o soluție concentrată de permanganat de potasiu KMNO 4 într-un mediu acid (oxidare rigid), se produce o pauză - și - conexiuni la formă acizi carboxilici, cetone și oxid de carbon (IV). Această reacție este utilizată pentru a determina poziția legăturii duble.

Dacă legătura dublă este la capătul moleculei (de exemplu, la Bouthena-1), unul dintre produsele de oxidare este acidul formic, ușor oxidat la dioxidul de carbon și apă:

Subliniez că, dacă în molecula de alkin, atomul de carbon la o legătură dublă cuprinde doi substituenți de carbon (de exemplu, într-o moleculă de 2-metilbutene-2), atunci când este oxidare, formarea cetonă are loc, deoarece conversia a unui astfel de atom într-un atom al grupului carboxil este imposibil fără a rupe comunicarea C-C, relativ stabilă în aceste condiții:

Specificăm că dacă molecula de alkin este simetrică și legătura dublă este conținută în mijlocul moleculei, se formează doar un acid în timpul oxidării:

Vă informăm că caracteristica oxidării alkenilor în care atomii de carbon la o legătură dublă cuprind doi radicali de carbon, este formarea a două cetone:

Având în vedere oxidarea alchenilor în medii neutre sau slab alcaline, concentrarea atenției elevilor de liceu asupra faptului că, în astfel de condiții, oxidarea este însoțită de formarea diolilor (alcooli ductomici), iar grupările hidroxil sunt îmbinate cu atomii de carbon , între care a existat o dublă legătură:

ÎN În mod similar, luăm în considerare oxidarea acetilenă și a omologilor săi, în funcție de mediul înconjurător. Deci, specificăm că într-un mediu acid, procesul de oxidare este însoțit de formarea acizilor carboxilici:

Reacția este utilizată pentru a determina structura alcailor pe produsele de oxidare:

În medii neutre și cu alcalină redusă, oxidarea acetilenei este însoțită de formarea oxalatului adecvat (sărurile acidului oxalic), iar oxidarea omologilor este o defalcare a legăturilor triple și formarea de săruri de acid carboxilic:

ÎN Regulile CE sunt efectuate cu elevi pe exemple specifice, ceea ce duce la o mai bună absorbție a materialului teoretic. Prin urmare, atunci când studiați oxidarea arenei în diferite medii, elevii pot sugera în mod independent faptul că formarea acidă ar trebui să fie așteptată într-un mediu acid și în săruri alcaline. Profesorul va fi clarificat numai care sunt formate produse de reacție în funcție de structura arenei relevante.

Se afișează pe exemplele că gomotologii de benzen cu un lanț lateral (indiferent de lungimea sa) sunt oxidați de un agent de oxidare puternic la acidul benzoic prin atomul de carbon. Homologii de gomezol sunt oxidați prin permanganat de potasiu într-un mediu neutru pentru a forma săruri de potasiu ale acizilor aromatici.

5C6H5-CH3 + 6KMNO 4 + 9H2S04 \u003d 5 ° C 6H5 COOH + 6MNSO 4 + 3K2S0S04 + 14H20,

5C6H5-C2H5 + 12KMNO 4 + 18H2S04 \u003d 5c 6H5 COOH + 5CO 2 + 12MNSO 4 + 6K2S04 + 28H20,

C6H 5-CH3 + 2KMNO 4 \u003d C6H5 Cook + 2MNO 2 + KOH + H 2 O.

Subliniem că dacă există mai multe lanțuri laterale în moleculă, atunci într-un mediu acid, fiecare dintre ele este oxidat în conformitate cu atomul de carbon la grupul carboxil, ca rezultat al căruia se formează acizi aromatici polizați:

P. Abilitățile de omlinizare pentru a compila ecuațiile OSR pentru hidrocarburi vă permit să le utilizați atunci când studiați secțiunea "Compușii care conțin oxigen".

Astfel, atunci când studiați tema "alcool", elevii reprezintă în mod independent ecuațiile de oxidare a alcoolului folosind următoarele reguli:

1) alcoolii primari sunt oxidați la aldehide

3CH3-CH2OH + K2 CR2O7 + 4H2S04 \u003d 3CHO3 -CHO + K2S04 + CR2 (S04) 3 + 7H20;

2) alcoolii secundari sunt oxidați la cetone

3) Pentru alcooli terțiari, reacția de oxidare nu este caracteristică.

Pentru a se pregăti pentru Ege profesor Este recomandabil să se ofere informații suplimentare proprietăților specificate, ceea ce va fi, fără îndoială, util pentru studenți.

Cu oxidarea metanolului cu o soluție acidificată de permanganat de potasiu sau dicromat de potasiu, se formează CO 2, alcooli primari în timpul oxidării, în funcție de condițiile de reacție, pot forma nu numai aldehide, ci și acizi. De exemplu, oxidarea etanolului cu potasiu dicromat pe capete reci cu o centură de acid acetic și când este încălzit - acetaldehidă:

3CH3-CH2H + 2K2 CR2O7 + 8H2S04 \u003d 3CH3 -COOH + 2K2S04 + 2CR2 (SO 4) 3 + 11H20,

3CH3-CH2OH + K2C CR2O7 + 4H2S04 3CHO3 -CHO + K2S04 + CR2 (SO 4) 3 + 7h 2 O.

Am reamintim din nou elevul cu privire la efectul mediului pe produsele de reacții de oxidare a alcoolului, și anume: soluția neutră la cald KMNO4 oxidizează metanolul la carbonatul de potasiu și alcoolii rămași - la sărurile acizilor carboxilici corespunzători:

Atunci când studiază subiectul "aldehide și cetone", accentuează atenția elevilor asupra faptului că aldehidele sunt mai ușoare decât alcoolii, oxidați în acizii carboxilici adecvați nu numai sub acțiunea agenților oxidanți puternici (oxigen, soluții acidulate de KMNO 4 și K 2 CR2O7), dar sub influența slabă (soluție de amoniac de oxid de argint sau hidroxid de cupru (II)):

5CH3 -CHO + 2KMNO 4 + 3H2S04 \u003d 5CH3 -COOH + 2MNSO 4 + K2S04 + 3H20,

3CH3 -CHO + K2C CR2O7 + 4H2S04 \u003d 3CH3 -COOH + CR2 (SO 4) 3 + K2S04 + 4H20,

CH3 -CHO + 2OH CH3-COONOH 4 + 2AG + 3NH 3 + H 2 O.

O atenție deosebită este acordată oxidării metanului cu soluție de amoniac de oxid de argint, deoarece În acest caz, se formează carbonat de amoniu și nu acid formic:

HCHEX + 4OH \u003d (NH4) 2 CO 3 + 4AG + 6NH3 + 2H 2 O.

După cum arată mulți ani de experiență, metodologia propusă pentru învățarea elevilor de liceu pentru a compila ecuațiile Auro care implică substanțe organice crește finala lor rezultatul egei în chimie pentru mai multe puncte.

Reacțiile redox în chimia organică reprezintă cel mai mare interes, deoarece Trecerea de la un grad de oxidare la altul depinde foarte mult de alegerea potrivita Condiții de reacție și de reacție. Studiile OSR la un curs obligatoriu de chimie nu este suficient, dar în control și măsurare mATERIALE EME. Se găsește nu numai în sarcinile C1 și C2, ci și sarcinile NW reprezentând lanțul de conversie a substanțelor organice.

Descarca:

Previzualizare:

Pentru a vă bucura de prezentări de previzualizare, creați-vă un cont (cont) Google și conectați-vă la acesta: https://accounts.google.com

Semnături pentru diapozitive:

Reacțiile redox în chimia organică

"Gândiți-vă cu ușurință, este dificil de a acționa și întoarce ideea este cel mai dificil lucru din lume." I. Reacțiile Guete Oxidative și de restaurare în chimia organică sunt cel mai mare interes, deoarece Selectivitatea tranziției de la o diplomă de oxidare la altul depinde în mod puternic de alegerea corectă a reactivului și de condițiile de efectuare a reacțiilor. Dar OSR studiază la cursul obligatoriu de chimie nu este pe deplin pe deplin. O atenție deosebită trebuie acordată proceselor oxidative și de recuperare derivate din participarea substanțelor organice. Acest lucru se datorează faptului că reacțiile redox în materialele de control și de măsurare ale EGE se găsesc nu numai în sarcinile C1 și C2, ci și sarcinile NW reprezentând lanțul de conversie a substanțelor organice. În manualele școlare, oxidatorul este adesea înregistrat deasupra săgeții ca [O]. Cerința de a îndeplini aceste sarcini cu privire la utilizarea este desemnarea obligatorie a tuturor materiilor prime și a produselor de reacție cu amenajarea coeficienților necesari. Reacțiile redox sunt în mod tradițional importante și, în același timp, studiind în clasa a 10-a, în cursul "Chimia ecologică" provoacă anumite dificultăți în studenți.

C3. Sarcinile acestui bloc verifică cunoașterea chimiei organice în lanțurile de conversie a substanțelor organice în majoritatea covârșitoare a sarcinilor sunt ORV. Expertul are dreptul de a acumula scorul numai dacă ecuația este înregistrată și nu schema de reacție, adică Factorii sunt adevărați. În reacțiile care implică oxidanți anorganici (permanganat de potasiu, compuși de crom (VI), peroxid de hidrogen etc.) acest lucru nu este ușor, fără un echilibru electronic.

Determinarea gradului de oxidare a atomilor în moleculele de compus organic Regula: CO (atom) \u003d numărul de legături cu mai mulți atomi EO minus numărul de conexiuni cu atomii mai puțini.

Modificări ale gradului de oxidare a atomilor de carbon în moleculele combinate organice. Clasa de compuși organici Gradul de oxidare a atomului de carbon -4 / -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 alcani CH4CH3 -CH 3 CH3-CH2-CH3CH3 | C H3-CH-CH3CH 3 | C H 3-CCH 3 | CH3 - - - Alkenes - CH2 \u003d CH2CH3-CH \u003d CH2 - - - alci - - CH \u003d CH CH3 -C \u003d CH - - - - alcoolii _ _ H 3 C-CH2 - El H 3 CC H-CH 3 | Oh ch 3 | H 3 C - C - CH 3 | OH - - - - Halogens - - H3C-CH2 - CiH3C-C H - CH3 | CI CH 3 | H 3 C - C - CH 3 | CI-aldehide și cetone - - - - H3 C-CH \u003d O H3 C-C OH 3 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Tendința compușilor organici la oxidare este asociată cu prezența: conexiuni multiple (alchine, alci, alkadiennes sunt ușor oxidate); Grupuri funcționale capabile să fie ușor de oxidat (-OH, - SNO, - NH2); Grupările alchil activate situate adiacente legăturilor multiple sau inelului benzenic (de exemplu, propuse pot fi oxidate la acheroin de aldehidă ne prețioasă, oxidarea toluenului la potasiu permanganat de acid benzoic în un mediu acid); Prezența atomilor de hidrogen cu un atom de carbon care conține o grupare funcțională.

1. Se utilizează oxidarea compușilor organici pentru oxidarea moale a compușilor organici (alcooli, almeguri, compuși neclintiți) compuși de crom (VI) - oxid de crom (VI), CRO3, dicromat de potasiu la 2 s R207, etc. De regulă, oxidarea se efectuează într-un mediu acid, produsele de recuperare sunt sărurile de crom (III), de exemplu: 3CH3 -CHO + K2C CR207 + 4H2S04 → 3CH3 -COOH + 4K2S04 + CR2 (S04) 3 + 4H2 OT 3CH3CH2H + 2K2 CR2O7 + 8H2S0S04 → 3CH3 -COOH + 2K2S04 + 2CR2 (SO 4 ) 3 + 11H20 cu oxidarea alcoolilor prin potasiu dicromat pe oxidarea la rece poate fi oprită la stadiul de formare aldehidă, în timp ce acizii carboxilici încălziți sunt formați: 3CH3-CH2OH + K2C CR207 + 4H2S04 → 3CH3 -CHO + K2S0S04 + CR2 (SO 4) 3 + 7h 2 o

ALK EN + KMNO4 -1 KON H 2S04 Diol Salt Carbonova K-You + Carbonați carbon K-TA + CO 2 ALK EN + KMNO4 -2 KON H 2S04 2 Sărți Carbonovaya K-You 2 Carbon K-Ta Diol 2. Extrem de puternic Oxidantul este permanganat neuorizați de potasiu. Neutre.

C2H2 + 2KMNO 4 + 3H2S04 \u003d 2CO 2 + 2MNSO 4 + 4H2O + K2SO4 ALK IN + KMNO4 -1 KON H 2S04 SALT Carbonova K-you + Carbonat carbonat carbonovaya k-Ta + CO 2 Alk in + kmno4 -2 kon n 2S04 2 săruri carb. K-You 2 carbon K-You 5CH3C \u003d CH + 8KMNO 4 + 12H2S04 \u003d 5CH3 COOH + 5CO 2 + 8MNSO 4 + 4K2 SO 4 + 12H20 o

5C6H 5 -CH3 +6 KMNO 4 + H2S04  5C6H5C0OH + 6MNSO 4 + K2S004 + 14H2C6H5CH3 + 2KMNO 4  C6H5 Cook + 2MNO 2 + KOH + H2C6H5CH2CH3 + 4KMNO4  C6H5 Cook + K2C03 + 2H20 + 4MNO 2 + KOH2O + 4MNO 2 + KOH Benzol Homologi + KMNO4 KON H 2S04 Acid benzoic neutru. Benzoat.

Proprietățile redox ale compușilor care conțin oxigen de oxidanți de alcool sunt cel mai adesea oxidul de potasiu de cupru (II) sau de permanganat de agenți de aldehide și cetone - hidroxid de cupru (II), soluție de amoniac de oxid de argint și alți agenți de oxidare

OL + KMNO4 -1 KON H 2S04-aldehidă OL + KMNO4 -2 Kon H 2S04 Ketone OL + până la MNO4 (bile) -1 kon H 2S04 Acid carboxilic neutronic Sare carboxilic Acid carboxilic

Al Dyd + KMNO4 KON H 2S04 Acid carboxilic + sare de acid carboxilic Acid carboxilic Neutru. 3CH 3 CHO + 2KMNO 4 \u003d CH3 COOH + 2CH3 Cook + 2MNO 2 + H 2 O

Aldehidele sunt agenți de reducere destul de puternici și, prin urmare, ușor oxidați de diverși agenți de oxidare CH3 CHO + 2OH  CH3 COOONH 4 + 2AG + H20 + 3NH 3

Algoritmul de selecție Deoarece în sarcina C3 în pregătirea ecuațiilor OPR nu necesită scrierea ecuațiilor de echilibru electronic, selectați coeficienții convenabil prin metoda unui echilibru al substratului - o metodă simplificată de echilibru electronic. unu . O diagramă a OSR este întocmită. De exemplu, pentru oxidarea toluenului la acidul benzoic prin soluție acidulată de permanganat de potasiu, schema de reacție este după cum urmează: de la 6 H 5-CH3 + KMNO 4 + H2S04  C6H5-C OO H + K2S04 + MNSO 4 + H20 2. Indicați de la. Atomi. ASA DE. Atomul de carbon este determinat în conformitate cu metoda de mai sus. C6H5-C-3H3 + KMN +7O4 + H2S04  C6H5-C +3 OO H + K2S04 + Mn +2S04 + H20 3. Număr Electronii administrați de atomul de carbon (6) sunt scrise ca un coeficient în fața formulei oxidante (permanganat de potasiu): C6H5-C-3H3 + 6 KMN +7O4 + H2S04  C 6 H 5 -C + 3 OO H + K2S04 + Mn +2S04 + H20 4. Numărul de electroni adoptați de atomul de mangan (5) este scris ca un coeficient în fața formulei de agent reducător (toluen ): 5 S 6H5-C-3N3 + 6 KMN + 7 + H2S04  C6H5-C +3 OO H + K2S04 + Mn +2 SO 4 + H 2 O 5. Cei mai importanți coeficienți în loc. Selectarea ulterioară nu este de lucru: 5C6H 5-CH3 + 6 KMNO 4 + 9H2S04  5C6H5 -C OO H + 3 K2S04 + 6 MNSO 4 + 14 H20

Un exemplu de sarcină de testare (C3) 1. Scrieți ecuațiile de reacție cu care pot fi efectuate următoarele transformări: HG 2+, H + KMNO4, H + CI2 (Echimol), H  C2H2   x 1  CH 3 în curând  x 2  CH 4  x 3 1. Reacția lui Kucherov. HG 2+, H + CH  CH + H20  CH3 CHA 2.Lydes este ușor oxidat la acizii carboxilici, incluzând un astfel de agent de oxidare puternică ca o permanganat de potasiu într-un mediu acid. CH3 CHO + KMNO 4 + H2S04  CH3COH + K2S04 + MNSO 4 + H20 CH3C +1 N O + KMN +7O4 + H2S04  CH3-C + 3 oo H + K2S04 + MN +2S04 + H205CH3 CHO + 2 KMNO 4 + 3H2S04  5 CH3COH + K2S04 + 2 MNSO 4 + 3 H 2 o 3. Pentru implementarea legăturii lanțului următor, este necesar să se estimeze substanța X2 din două poziții: În primul rând, se formează într-o singură treaptă din acidul acetic, în al doilea rând, este posibil să se obțină metan. Această substanță este acetat alcaline Metal.. Sunt înregistrate ecuațiile celei de-a treia și a patra reacții. CH3 Coh + NaOH  CH3 COOONA + H2O Splice 4. CH3 COONA + NaOH  CH4 + Na2C03 5. Fluxul următoarei reacții (lumină) este indicat în mod unic de caracterul său radical . Având în vedere raportul specificat de reactivi (Equomolar), se înregistrează ecuația ultimei reacții: H  CH4 + CL 2  CH3CI + HCI

Site-uri Simulatoare: http://reshuege.ru/ (RTUM EGE) http://4ege.ru/himiya/4181-demoversiya-ep-po-himii-2014.html ( Ege Portal.) http://www.alleng.ru/edu/chem3.htm (Resurse Educaționale Internet - chimie) http://ege.yandex.ru/ (teste online)

Reacțiile redox care implică substanțe organice

Tendința compușilor organici la oxidare este asociată cu prezența obligațiuni multiple, grupări funcționale, atomi de hidrogen cu atom de carbon conținând un grup funcțional.

Oxidarea secvențială a substanțelor organice poate fi reprezentată ca următorul lanț de transformări:

Hidrocarburi saturate → hidrocarburi nesaturate → alcool → aldehidă (cetonă) → acid carboxilic → CO 2 + H20

Relația genetică dintre clasele compușilor organici pare să fie aici ca o serie de reacții redox care oferă tranziția de la o clasă de compuși organici la alta. Completează produsele sale de oxidare completă (combustie) a oricăruia dintre reprezentanții claselor de compuși organici.

Dependența de oxidare și capacitatea reductivă a materiei organice din structura sa:

Tendința crescută a compușilor organici la oxidare se datorează prezenței în molecula de substanțe:

conexiuni multiple (care este motivul pentru care alchenii, alcii, alcadinele sunt atât de ușor oxidate;
grupuri funcționale definiteCapabil să fie ușor de oxidat (--H, -OH (fenolic și alcool), - NH2;
grupări alchil activatelocalizate adiacente mai multor conexiuni. De exemplu, propanul poate fi oxidat la un oxigen de acherină aldehidă nespecificată în prezența vaporilor de apă pe catalizatorii de bismut-molibden.

H 2 C-CH-CH 3 → H 2 C-CH-Coh

Pe lângă oxidarea toluenului la potasiu permanganat de acid benzoic într-un mediu acid.

5C6H5CH3 + 6KMNO 4 + 9H2S04 → 5 ° C 6 H 5 COOH + 3K2 SO 4 + 6MNSO 4 + 14H20

prezența atomilor de hidrogen sub atomul de carbon care conține o grupare funcțională.

Un exemplu este reactivitatea în reacțiile de oxidare a alcoolilor primari, secundari și terțiari pentru reactivitatea de oxidare.

În ciuda faptului că, în timpul oricăror reacții de reacție de oxidare, apare atât oxidare, cât și recuperare, reacția este clasificată în funcție de ceea ce se întâmplă direct cu compusul organic (dacă este oxidat, spun despre procesul de oxidare, dacă este restabilit - despre procesul de recuperare) .

Astfel, în reacția etilenă cu permanganat etilenă de potasiu va fi oxidată, iar permanganat de potasiu este restabilit. Reacția se numește oxidarea etilenă.

Aplicarea conceptului de "grad de oxidare" (CO) în chimia organică este foarte limitată și este implementată în primul rând în pregătirea ecuațiilor de reacții redox. Cu toate acestea, având în vedere că compoziția mai mare sau mai puțin constantă a produselor de reacție este posibilă numai cu oxidare completă (ardere) a substanțelor organice, oportunitatea plasamentului coeficienților în reacțiile de oxidare incompletă dispare. Din acest motiv, este de obicei limitat la prepararea circuitului conversiei compușilor organici.

Atunci când studiază caracteristicile comparative ale compușilor anorganici și organici, am familiarizat gradul de oxidare (C.O) (în chimia organică, în special carbonul) și metodele de determinare a acesteia:

1) calculul mediului S.O. Carbon în molecula de materie organică:

-8/3 +1

Această abordare este justificată dacă toate reacțiile din substanța organică distrug toate chimie chimică (arderea, descompunerea completă).

2) definiția s.o. Fiecare atom de carbon:

În acest caz, gradul de oxidare a oricărui atom de carbon din compusul organic este egal cu suma algebrică a numărului tuturor legăturilor cu atomi de elemente mai electronegative, luate în considerare cu semnul "+" la atomul de carbon și Numărul de legături cu atomi de hidrogen (sau alt element mai electropozitiv) luat în considerare cu semnul "-" la atomul de carbon. În acest caz, nu sunt luate în considerare conexiunile cu atomii de carbon vecini.

Ca exemplu cel mai simplu, definim gradul de oxidare a carbonului în molecula de metanol.

Atomul de carbon este asociat cu trei atomi de hidrogen (aceste relații sunt luate în considerare cu semnul "-"), o legătură cu un atom de oxigen (este luată în considerare cu semnul "+"). Obținem: -3 + 1 \u003d -2. În ordine, gradul de oxidare a carbonului în metanol este -2.

Gradul calculat de oxidare a carbonului este, deși valoarea condiționată, dar indică natura deplasării densității electronice în moleculă și schimbarea acestuia ca rezultat al reacției indică un loc al unui proces de reducere a oxidării.

Specificăm în ce cazuri este mai bine să utilizați unul sau altul.

Procesele de oxidare, combustie, halogenare, frumos, dehidrogenare, descompunere se referă la procesele redox.

Când se deplasează de la o clasă de compuși organici la alta șicreșteți gradul de ramificare a scheletului de carbon Molecule de conectare în interiorul unei clase separate gradul de oxidare a atomului de carbon responsabil pentru capacitatea de restaurare a compusului este schimbat.

Substanțe organice în moleculele care conțin atomi de carbon cu maxim (- și +) valori ale S. (-4, -3, +2, +3), reacționează la oxidare completă, dar rezistent la efectele agenților de oxidare moale și a agenților oxidanți.

Substanțe din moleculele care conțin atomi de carbon în CO -1; 0; +1, oxidate cu ușurință, abilitățile lor de restaurare sunt aproape, poetul oxidării lor incomplete poate fi realizat în detrimentul uneia dintre cele cunoscute oxidanți mici și mediu. Aceste substanțe pot exercita natura duală, vorbind și ca agent de oxidareLa fel ca aceasta este substanțe anorganice inerente.

La scrierea ecuațiilor reacțiilor de combustie și descompunerea substanțelor organice, este mai bine să se utilizeze valoarea medie a C.O. Carbon.

De exemplu:

Face o ecuație completă reactie chimica Metoda de echilibru.

Valoarea medie a gradului de oxidare a carbonului în H-Bhutan:

Gradul de oxidare a carbonului în oxidul de carbon (IV) este +4.

Vom face o schemă de bilanț electronic:

Acordați atenție primei jumătăți a echilibrului electronic: la atomul de carbon din valoarea fracțională a C.O. Numitorul este de 4, astfel încât calculul transmiterii de electroni se efectuează în conformitate cu acest coeficient.

Acestea. Tranziția de la -2,5 la +4 corespunde tranziției 2.5 + 4 \u003d 6.5 unități. pentru că Sunt implicați 4 atomi de carbon, 6,5 · 4 \u003d 26 de electroni vor fi administrați atomii totali de carbon din Bhutan.

Având în vedere coeficienții găsiți, ecuația combustiei chimice a arderii n-butanului va arăta astfel:

Puteți utiliza metoda de determinare a încărcăturii totale a atomilor de carbon în moleculă:

(4 C.) -10 …… → (1 C.) +4, având în vedere că numărul de atomi la semn \u003d și după aceasta ar trebui să fie egal egal (4C.) -10 …… →[(1 C.) +4] · 4

În consecință, tranziția de la -10 la +16 este asociată cu o pierdere de 26 de electroni.

În alte cazuri, definim valorile C.O. Fiecare atom de carbon din compus, atrage atenția asupra secvenței de înlocuire a atomilor de hidrogen în atomii de carbon primar, secundar, de carbon:

Inițial, procesul de substituție în terțiar, apoi la secundar și, ultimul dintre toate - în atomii primari de carbon.

Alkens.

Procesele de oxidare depind de structura Alket și de mediul de reacție.

1. În oxidarea alchenilor cu o soluție concentrată de permanganat de potasiu KMNO 4 într-un mediu acid (oxidare tare) Există o ruptură de legături σ și π pentru a forma acizi carboxilici, cetone și oxid de carbon (IV). Această reacție este utilizată pentru a determina poziția legăturii duble.

a) Dacă legătura dublă este localizată la capătul moleculei (de exemplu, la Bouthen-1), atunci unul dintre produsele de oxidare este acid formic, ușor oxidat la dioxidul de carbon și apă:

b) Dacă în molecula de alkin, atomul de carbon cu o legătură dublă cuprinde doi substituenți de carbon (de exemplu, într-o moleculă de 2-metilbutene-2), atunci când este oxidare, formarea cetonei, T. K. Conversia unui astfel de atom într-un atom al grupării carboxil este imposibilă fără a rupe comunicarea C-C-C, relativ stabilă în aceste condiții:

c) Dacă molecula de alchene este simetrică și legătura dublă este conținută în mijlocul moleculei, atunci se formează un singur acid în timpul oxidării:

O caracteristică a oxidării alkenilor, în care atomii de carbon la o dublă legătură cuprind doi radicali de carbon, este formarea a două cetone:

2. Cu medii neutre sau slab alcaline, oxidarea este însoțită de formarea diolilor (alcooli ductomici) , în care grupările hidroxil sunt îmbinate cu atomi de carbon, între care există o legătură dublă:

În timpul acestei reacții, culoarea purpurie a soluției apoase KMNO 4 este decolorată. Astfel încât este folosit ca reacție de calitate pe Alkenes (Reacția Wagner).

3. Oxidarea alkenilor în prezența sărurilor de paladiu (procesul de aspirat) duce la educație aldehide și cetone:

2CH 2 \u003d CH2 + O 2 PDCL2 / H2O. → 2 CH3 -C-H

Homologii sunt oxidați la un atom de carbon mai puțin hidrogenat:

Sh3-CH2-CH \u003d CH2 + 1 / 2O 2 PDCL2 / H2O. → CH 3 - CH2 -C-CH 3

Alcina.

Oxidarea acetilenă și a omologilor săi curge în funcție de procesul de proces în care mediu.

dar) Într-un mediu acid, procesul de oxidare este însoțit de formarea acizilor carboxilici:

Reacția este utilizată pentru a determina structura alcailor pe produsele de oxidare:

Pentru acetylene:

1) Într-un mediu acid:

H-c≡c-h Kmno. 4, H. 2 ASA DE. 4 → HOOC-COOH (acid sorvelic)

3CH≡CH + 8KMNO 4 H. 2 O.→ 3KOOC Cook. Oxalat Potasiu. + 8MNO 2 ↓ + 2KOH + 2H 2 o

Arenă

(Benzen și omologii săi)

În oxidarea arenei într-un mediu acid, trebuie de așteptat o formare de acid și în săruri alcaline.

Homologii de gomezol cu \u200b\u200bun lanț lateral (indiferent de lungimea sa) sunt oxidați de un agent puternic de oxidare la acidul benzoic prin atomul de carbon. Homologii de gomezol sunt oxidați prin permanganat de potasiu într-un mediu neutru pentru a forma săruri de potasiu ale acizilor aromatici.

5C6H5-CH3 + 6KMNO 4 + 9H2S04 \u003d 5 ° C 6H5 COOH + 6MNSO 4 + 3K2S0S04 + 14H20,

5C6H5-C2H5 + 12KMNO 4 + 18H2S04 \u003d 5c 6H5 COOH + 5CO 2 + 12MNSO 4 + 6K2S04 + 28H20,

C6H 5-CH3 + 2KMNO 4 \u003d C6H5 Cook + 2MNO 2 + KOH + H 2 O.

1) Într-un mediu acid:

C 6H 5 -CH 2 -R Kmno. 4, H. 2 ASA DE. 4 → C 6 H 5 -COOH acid benzoic+ CO 2.

2) într-un mediu neutru sau alcalin:

C 6H 5 -CH 2 -R KMNO4, H2O / (OH)→ C 6 H 5 -Cook + CO 2

3) Oxidarea omologilor benzeni permanganați de potasiu sau bicromat de potasiu atunci când este încălzit:

C 6H 5 -CH 2 -R Kmno. 4, H. 2 ASA DE. 4, T. ˚ C.→ C 6 H 5 -COOH acid benzoic+ R-COOH

4) Oxidarea oxigenului de cumen în prezența unui catalizator (o metodă cumorolă pentru producerea fenolului):

C6H5CH (CH3) 2 O2, H2S04.→ C 6 H 5 -OH fenol + CH3 -C-CH 3 acetonă

5C6H5CH (CH3) 2 + 18 kmnO 4 + 27H2S04 → 5C6H5COH + 42H20 + 18MNSO 4 + 10CO 2 + K2S04

C6H5CH (CH3) 2 + 6H20 - 18C→ C6H5 COOH + 2CO 2 + 18H + | X 5.

MNO 4 - + 8H + + 5C→ Mn +2 + 4H 2 o | X 18.

Ar trebui să se acorde atenție atunci când oxidarea moale a potasiului de stiren permanganat KMNO 4 în mediu neutru sau ușor alcalinexistă un spațiu π-Milayy, glicolul este format (alcool ductomic). Ca rezultat al reacției, soluția vopsită de permanganat de potasiu este rapid descărcată și un precipitat brun al oxidului de mangan (IV) cade.

Oxidarea aceluiași oxidant puternic - Permanganat de potasiu într-un mediu acid - conduce la o pauză completă a legăturii duble și formarea de dioxid de carbon și acid benzoic, soluția este albită.

C6H 5 -CH MON 2 + 2 KMNO 4 + 3H2S04 → C6H5 -COOH + CO 2 + K2S04 + 2 MNSO 4 +4 H20

Alcool

Trebuie amintit că:

1) alcoolii primari sunt oxidați la aldehide:

3CH3-CH2OH + K2 CR2O7 + 4H2S04 \u003d 3CHO3 -CHO + K2S04 + CR2 (S04) 3 + 7H20;

2) Alcoolii secundari sunt oxidați la cetone:

3) Pentru alcooli terțiari, reacția de oxidare nu este caracteristică.

Alcooli terțiari, în moleculele din care nu există atom de hidrogen cu un atom de carbon care conține o grupare, nu este oxidat în condiții normale. În condiții dure (sub acțiunea agenților puternici de oxidare și la temperaturi ridicate), ele pot fi oxidate la un amestec de acizi carboxilici cu greutate moleculară mică, adică Se produce distrugerea scheletului de carbon.

Când metanolul este oxidat de soluția acidificată de permanganat de potasiu sau de dicromat de potasiu, se formează CO 2.

Alcooli primari Când se poate formula oxidare, în funcție de condițiile reacției, nu numai aldehide, dar și acizi.

De exemplu, oxidarea etanolului cu potasiu dicromat pe capete reci cu o centură de acid acetic și când este încălzit - acetaldehidă:

3CH3-CH2H + 2K2 CR2O7 + 8H2S04 \u003d 3CH3 -COOH + 2K2S04 + 2CR2 (SO 4) 3 + 11H20,

Dacă trei sau mai multe grupări HE sunt asociate cu atomii de carbon vecin, atunci cu oxidarea acidului de iod, atomii medii sau medii sunt transformați în acid formic

Oxidarea glicolilor permanganat de potasiu într-un mediu acid se extinde similar cu despicarea oxidativă a alchenilor și duce, de asemenea, la formarea acizilor sau a cetonelor în funcție de structura glicolului original.

Aldehide și cetone

Aldehidele sunt mai ușoare decât alcooli, oxidați în acizii carboxilici adecvați nu numai sub acțiunea oxidizatoarelor puternice (oxigenul aerian, soluțiile acidificate ale KMNO4 și K2C CR20), dar și sub acțiunea slabă (soluție de amoniac de argint oxid sau hidroxid de cupru (II)):

5CH3 -CHO + 2KMNO 4 + 3H2S04 \u003d 5CH3 -COOH + 2MNSO 4 + K2S04 + 3H20,

3CH3 -CHO + K2C CR2O7 + 4H2S04 \u003d 3CH3 -COOH + CR2 (SO 4) 3 + K2S04 + 4H20,

CH3-CHO + 2OH CH3-COOONH 4 + 2AG + 3NH 3 + H 2 O

Atentie speciala!!! Oxidarea metanului cu soluție de amoniac de oxid de argint duce la formarea de carbonat de amoniu și nu la acid formic:

HCH.DESPRE + 4OH \u003d (NH4) 2 CO 3 + 4AG + 6NH3 + 2H 2 O.

Pentru a compila ecuațiile reacțiilor de reducere a oxidării, se utilizează atât metoda balanței electronice, cât și metoda de jumătate de formare (metoda electronică-ion).

Pentru chimia organică, gradul de oxidare a atomului este important, iar compensarea densității de electroni, ca rezultat al căruia se află acuzațiile parțiale pe atomi, în nici un caz compatibil cu valorile gradelor de oxidare.

Multe universități includ în bilete pentru examinările de intrare ale sarcinii pentru selectarea coeficienților în ecuațiile OPR prin metoda ion-electronică (pe jumătate de formare). Dacă la școală și plătește cel puțin o atenție deosebită acestei metode, în principal în oxidarea substanțelor anorganice.

Să încercăm să aplicăm metoda de jumătate de formare pentru oxidarea potasiului pe zaharoză permananat într-un mediu acid.

Avantajul acestei metode este că nu este nevoie să ghiciți imediat și să înregistrați produse de reacție. Ele sunt destul de ușor de determinate în timpul ecuației. Oxidantul într-un mediu acid se manifestă cel mai mult proprietăți oxidative, De exemplu, un Anion MNO - se transformă într-o cation Mn 2+, compușii organici ușor oxidanți sunt oxidați la CO 2.

Noi scriem în forma moleculară a conversiei zaharozei:

În partea stângă există lipsa de 13 atomi de oxigen pentru a elimina această contradicție, adăugați 13 molecule H 2 O.

Partea stângă conține acum 48 atomi de hidrogen, sunt eliberați sub formă de N + Cationi:

Acum echivalează taxele totale din dreapta și la stânga:

Schema de semi-reacție este gata. Elaborarea celei de-a doua scheme de formare, de obicei, nu provoacă dificultăți:

Combinați ambele scheme:

Sarcina pentru lucrări independente:

Finalizați UHR și răspândiți coeficienții prin metoda de echilibru electronic sau prin jumătate de formare:

CH3-CH \u003d CH-CH3 + KMNO 4 + H2S04 →

CH3-CH \u003d CH-CH3 + KMNO 4 + H 2DESPRE →

(CH3) 2 C \u003d C-CH3 + KMNO 4 + H2S04 →

CH 3-CH2-CH \u003d CH2 + KMNO 4 + H 2S04 →

DINH 3-CH2-CHC-CH3 + KMNO 4 + H2S04 →

C6H 5 -CH 3 + KMNO 4 + H2O →

C6H5-C2H5 + KMNO 4 + H2S04 →

C. 6 H. 5 - Ch. 3 + Kmno. 4 + H. 2 ASA DE. 4 →

Notitele mele:

O atenție deosebită pentru studenți ar trebui să fie plătită comportamentului oxidantului - permanganat de potasiu KMNO 4 în diferite medii. Acest lucru se datorează faptului că reacțiile redox din Kima se găsesc nu numai în sarcinile C1 și C2. În sarcinile NW, reprezentând lanțul conversiei substanțelor organice, adesea ecuația oxidării de reducere. La școală, oxidatorul este adesea înregistrat deasupra săgeții ca [O]. Cerința de a îndeplini aceste sarcini cu privire la utilizarea este desemnarea obligatorie a tuturor materiilor prime și a produselor de remediere cu amenajarea coeficienților necesari.

Descrierea reacțiilor de oxidare-restaurare a prezentării care implică substanțe organice prin diapozitive

Reacții redox cu participarea substanțelor organice Kocholeva L. R., profesor de chimie Mobu "Lyceum nr. 9" din Orenburg

În chimia organică, oxidarea este definită ca un procedeu în care conexiunea grupului funcțional se transformă dintr-o categorie la mai mare: alcohit alcohit alcohit (cetonă) carboxilic. Cele mai multe reacții de oxidare includ introducerea unui atom de oxigen în moleculă sau formarea unei legături duble cu un atom de oxigen deja existent datorită pierderii atomilor de hidrogen.

Oxidificatoarele pentru oxidarea substanțelor organice utilizează în mod obișnuit compuși metalici de tranziție, oxigen, ozon, peroxizi și compuși de sulf, seleniu, iod, azot și altele. Din agenții de oxidare bazați pe metalul de tranziție, sunt utilizați în mod predominant compușii de crom (VI) și mangan (VII), (VI) și (iv). Cei mai frecvenți compuși de crom (VI) este o soluție de dicromat de potasiu K2 CR2O7 în acid sulfuric, o soluție de trioxid de crom cr. O 3 în acid sulfuric diluat.

Oxidificatoarele în oxidarea substanțelor organice crom (VI) în orice mediu sunt restabilite la crom (III), cu toate acestea, oxidarea într-un mediu alcalin în chimia organică nu găsește aplicație practică. Permanganate potasiu kmn. O 4 în medii diferite, diverse proprietăți oxidative arată, iar puterea oxidantului crește într-un mediu acid. CALINE MANGANAT K 2 MN. O 4 și oxidul de mangan (IV) Mn. O 2 prezintă proprietăți oxidative numai într-un mediu acid

Alkenes, în funcție de natura agentului de oxidare și de condițiile de reacție, se formează diferite produse: alcooli dioxid, aldehide, cetone, acizi carboxilici în timpul oxidării soluției apoase KMN. O 4 la temperatura camerei, există o ruptură de legături π și alcooli cu două suspensie (reacția Wagner) sunt formate: decolorarea soluției de permanganat de potasiu - răspunsul de înaltă calitate la comunicații multiple

Alkens Oxidarea alchenelor cu o soluție concentrată de potasiu permanganat KMN. O 4 sau dicromate de potasiu K2C CR2O7 într-un mediu acid este însoțit de o rupere a produselor de reacție a nu numai π-, dar și σ-legături - acizi carboxilici și cetone (în funcție de structura alchene) utilizând această reacție pe Produsele de oxidare alchene pot fi determinate poziția conexiunii duale în molecula sa:

Alkens 5 CH3-CH \u003d CH-CH 3 +8 KMN. O 4 +12 H2S04 → 10 CH3 COOH +8 Mn. SO 4 + 4 K2S04 + 12 H205 CH3-CH-CH 2-CH3 +8 KMN. O 4 +12 H2S04 → 5 CH3COH +5CH3CH2COH +8 Mn. SO 4 +4 K2S04 +12 H20 CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH2 +2 KMN. O 4 +3H2S04 → CH3CH2COH + CO 2 +2 MN. Astfel încât 4 + K2S0S04 +4 H20

Alkenes alchenes de structură ramificată care conține un radical hidrocarbonat la atomul de carbon conectat printr-o legătură dublă, un amestec de acid carboxilic și cetonă se formează în timpul oxidării:

Alkenes 5 CH3-CH \u003d C-CH 3 + 6 KMN. O 4 +9H2S04 → │ CH35CH3 COOH + 5 O \u003d C-CH3 + 6 MN. Astfel 4 + 3 K2S04 + │ CH3 9 H20 o

Alkenes alchenes de structură ramificată care conțin radicali de hidrocarburi în ambele atomi de carbon conectați printr-o legătură dublă, un amestec de cetone format în timpul oxidării:

Alkenes 5 CH3-C \u003d C-CH 3 + 4 KMN. O 4 +6H2S04 → │ │ CH3 10 O \u003d C-CH3 + 4 MN. Astfel 4 + 2 K2S04 + 6 H20 │ CH

Alkenes Ca urmare a oxidării catalitice a alcenărilor de oxigen de aer, se obțin epoxide: în condiții dure, în aer, alchenii ard, ca și alte hidrocarburi, arde cu formarea de dioxid de carbon și apă: C2H4 + 3 o 2 → 2 CO 2 + 2 H 2

Alkadienin CH2 \u003d CH-CH \u003d CH2 Într-o moleculă oxidată două legături duble terminale, prin urmare, se formează două molecule de dioxid de carbon. Scheletul de carbon nu este ramificat, astfel încât atunci când se formează atomii de carbon 2 - la și 3-la carbon, grupări carboxil CH2 \u003d CH-CH \u003d CH2 + 4 KMN. O 4 + 6 H2S04 → 2 CO 2 + NSOO-SOAM + 4 MN. Astfel 4 +2 K2S04 + 8 H 2

Alcina Alkina sunt ușor oxidate prin permanganat de potasiu și dicromat de potasiu la locul de comunicare multiplă sub acțiune pe Alkina soluție apoasă KMN. O 4 Se produce decolorarea sa (reacție de înaltă calitate la o legătură multiplă) în interacțiunea acetilenului cu o soluție apoasă de permanganat de potasiu, se formează sarea acidului oxalic (oxalatul de potasiu):

Alcina acetilena poate fi oxidată prin permanganat de potasiu într-un mediu neutru la oxalat de potasiu: 3 Ch≡Ch +8 kMN. O 4 → 3 kooc - Cook +8 Mn. O 2 +2 KON +2H20 Într-o oxidare acidă de oxidare se duce la acid oxalic sau dioxid de carbon: 5 Ch≡Ch +8 kMN. O 4 +12 H2S04 → 5 Hooc - COOH +8 Mn. Deci 4 +4 K2S04 +12 N 2 Despre Ch≡Ch + 2 KMN. O 4 +3H2S04 \u003d 2 CO 2 + 2 MN. Astfel încât 4 + 4 H 2 o + k 2 așa

Oxidarea alcina a permanganagatelor de potasiu într-un mediu acid în timpul încălzirii este însoțită de un spațiu de carbon la locul legăturii triple și conduce la formarea de acid: oxidarea alchinelor care conțin o legătură triplă față de atomul de carbon extreme este însoțită de acestea Condiții prin formarea de acid carboxilic și CO 2:

Alcina CH3CHCCH2CH3 + K2C CR2O7 + 4H2S04 → CH3COH + CH3CH2COH + CR2 (SO 4) 3 + K2S00 + 3 H20 3 CH3CHCH + 4 K2C CR2O7 +16H2S04 → CH3 COOH + 3 CO 2 ++ 4 CR2 (SO 4) 3 + 4 K2S04 +16 H 2 o CH 3 C2CH + 8 KMN. O 4 + 11 KOH → CH3 Cook + K2C03 + 8 K2 Mn. O 4 +6 H 2 o

Cicloalcani și cicloalcani sub acțiunea agenților puternici de oxidare (KMN. O4, K2C CR2O7 și colab.) Cicloalcani și cicloalkens formează acizi carboxilici cu două capete cu același număr de atomi de carbon: 5 C 6 H 12 + 8 KMN. O 4 + 12 H2S04 → 5 Hooc (CH2) 4 COOH + 4 K2S04 + 8 MN. Deci 4 +12 H20

Arena benzen rezistent la oxidanți la temperatura camerei nu reacționează cu soluții apoase de permanganat de potasiu, dicromat de potasiu și alți agenți oxidanți pot fi oxidați cu formarea Dialdehidei:

Arena Gomologi ai benzenului sunt oxidați relativ ușor. Oxidarea este supusă unui lanț lateral, în toluen - o grupare metil. Oxidanții moi (Mn 2) oxidați gruparea metil la gruparea aldehidă: C6H5CH3 + 2 MN. O 2 + H2S04 → C 6 H 5 CHO + 2 MN. Astfel 4 + 3 H20

Arena oxidizatoare mai puternică - KMN. O4 într-un mediu acid sau un amestec de crom, încălzirea este oxidată de o grupare metil la carboxil: într-un mediu neutru sau slab alcalin, se formează un acid benzoic, iar sarea sa - benzoat de potasiu:

Arena într-un mediu acid 5 S 6 H 5 CH 3 +6 KMN. O 4 +9H2S04 → 5 C6H5 SOAV + 6 MN. SO4 +3 K2S04 + 14H20 în mediu neutru C6H5CH3 +2 KMN. O 4 \u003d C6H5 Cook + 2 Mn. O 2 + KOH + H20 într-un mediu alcalin C6H5CH2CH3 + 4 KMN. O 4 \u003d C6H5 Cook + K2C03 + 2H20 + 4 MN. O 2 + koh

Arena sub acțiunea agenților puternici de oxidare (KMN. O4 într-un amestec de mediu acid sau crom) Lanțurile laterale sunt oxidate indiferent de structură: atomul de carbon direct legat de miezul benzenului, la grupul carboxil, atomii de carbon rămas în Lanț lateral - până la oxidarea CO 2 a oricărei homologue benzen cu un lanț lateral sub acțiunea KMN. O4 într-un amestec acid sau amestec de crom duce la formarea de acid benzoic:

Arena gomotologi ai benzenului conținând mai multe lanțuri laterale, pentru formarea de oxidare a acizilor aromatici cu mai multe axe:

Arena într-un mediu alcalin neutru sau slab în timpul oxidării Potasiu permanganat a format o sare de acid carboxilic și carbonat de potasiu:

Arena 5 C6H5-C2H 5 + 12 KMN. O 4 + 18H2S04 -\u003e 5 C6H5 -COOH + 5 CO 2 + 12 MN. SO 4 + 6 K2S04 + 28H2O C6H5-C2H5 +4 KMN. O 4 → C 6 H 5 -Cook + K2C03 + KON +4 Mn. O 2 +2H205 ° C 6H 5 -CH (CH3) 2 + 18 KMN. O 4 + 27H2S04 -\u003e 5 C6H5 -COOH + 10 CO 2 + 18 MN. SO 4 + 9 K2S04 + 42H2O5CH3-C6H 4 -CH 3 +12 KMN. O 4 +18 H2S04 → 5 C6H4 (COO) 2 +12 Mn. SO 4 + 6 K2S04 + 28H2O CH3-C 6 H 4-CH3 + 4 KMN. O 4 → C6H4 (Cook) 2 +4 Mn. O 2 +2 koh + 2 H20 o

STYREN OXIDAREA SOLUȚIEI STYRENE (vinilbenzen) de permanganat de potasiu într-un mediu acid și neutru: 3 C 6 H 5-CH12 + 2 KMN. O 4 + 4H20 → 3 C6H5 -CH-CH2 + 2 MN. O 2 + 2 KOH ı ı Oh Oh oxidare cu un agent puternic de oxidare - permanganat de potasiu într-un mediu acid - conduce la o pauză completă a legăturii duble și combinația de dioxid de carbon și acidul benzoic, soluția este albită. C 6 H 5 -CH MON 2 + 2 KMN. O 4 + 3H2S04 → C6H5 -COOH + CO 2 + K2S04 + 2 MN. Astfel 4 +4 h 2 o

Alcoolii sunt agenți de oxidare cei mai adecvați pentru alcooli primari și secundari: KMN. O 4, amestecul cromat. Alcooli primari, cu excepția metanolului, sunt oxidați la aldehide sau acizi carboxilici:

Alcoolii metanol este oxidat la CO 2: Etanolul sub acțiunea CI2 este oxidat la aldehidă acetic: alcoolii secundari sunt oxidați la cetone:

Alcoolii cu alcool dublu-spectaculos, etilen glicol hoch 2 -CH2OH, când este încălzit într-un mediu acid cu o soluție de kmn. O4 sau K2C CR2O7 este ușor oxidat la acidul oxalic și în neutru - la oxalat de potasiu. 5 CH2 (OH) - CH2 (OH) + 8 KMN. O 4 +12 H2S04 → 5 Hooc - COOH +8 Mn. SO 4 +4 K2S04 +22H2O3CH2 (OH) - CH2 (OH) + 8 KMN. O 4 → 3 kooc - Cook +8 Mn. O 2 +2 kon +8 H20

Fenolii sunt oxidați ușor datorită prezenței hidroxochroupului conectat la inelul de benolină fenol oxidizează peroxidul de hidrogen în prezența unui catalizator la un pirochetchin de fenol dioxid de dioxid, în timpul oxidării amestecului de crom - la perechea -benzochinonă:

Aldehidele și aldehidele cetonelor sunt ușor oxidate, în timp ce gruparea aldehidă este oxidată la carboxil: 3 CH3 CHO + 2 KMN. O 4 + 3H20 → 2 CH3 Cook + CH3COH + 2 MN. O 2 + H203CH3CH \u003d O + K2C CR2O7 + 4H2S04 \u003d 3 CH3COH + CR2 (SO 4) 3 + 7 H20 metanal oxidonează la CO 2:

Aldehide și cetone Reacții calitative la aldehide: oxidarea hidroxidului de cupru (II) Reacția sarei "oglindă de argint" și nu acid!

Aldehidele și cetonele sunt oxidate cu dificultate, oxidanții slabi pe ele nu acționează sub acțiunea oxidanților puternici, există o pauză de C - cu legături pe ambele părți ale grupului carbonil pentru a forma un amestec de acizi (sau cetone) cu a Numărul mai mic de atomi de carbon decât în \u200b\u200bconexiunea sursă:

Aldehidele și cetonele în cazul unei structuri asimetrice ale cetonei, oxidarea se efectuează în principal de un atom de carbon mai puțin hidrogenat în grupul carbonil (regula Popov - Wagner) pe produsele de oxidare a cetonei, este posibilă stabilirea structurii sale:

Acidul formic în rândul acizilor de monoxid marginal este ușor oxidat numai acid formic. Acest lucru se datorează faptului că în acidul formic, în plus față de grupul Carboxil, se poate distinge un grup aldehidic. 5 nson + 2 kmn. O 4 + 3 H 2S04 → 2 Mn. SO 4 + K2CO4 + 5 CO2 + 8H2O Acidul formic reacționează cu soluție de oxid de argint de amoniac și HcoOH + 2OH hidroxid (II) HCOOH + 2OH → 2 AG + (NH4) 2 CO 3 + 2 NH 3 + H20 HCOOH + 2 CU (OH) 2 CO 2 + CU2O ↓ + 3H2O În plus, acidul formic este oxidat de clor: NSON + CL 2 → CO 2 + 2 HCI

Acizii carboxilici neprevăzuți sunt ușor oxidați de o soluție apoasă de KMN. O 4 într-un mediu slab alcalin cu formarea de acizi dihidroxiexice și sărurile lor: într-un mediu acid, un schelet de carbon este rupt la un situs dublu de conectare C \u003d C cu formarea unui amestec de acizi:

Acidul sorrelic este ușor oxidat sub acțiunea KMN. O 4 într-un mediu acid când este încălzit la CO2 (metodatrometrometrei): când este încălzit este supus decarboxilării (reacția disproporției): în prezența H2S04 concentrată, atunci când acidul oxalic încălzit și sărurile sale (oxalați) sunt disproporționați:

Noi scriem ecuațiile de reacție: 1) CH3CH2CH2CH3 2) 3) 4) 5) 16, 32% (36, 68%, 23, 82%) pt, la x 3 x 2 pt, la . KMN. O 4 koh x 4 heptan koh, la benzen. X 1 Fe, HCI. HNO3H2S04 CH3 + 4 H 2 CH 3 + 6 KMN. O 4 + 7 KOHCOOK + 6 K2 MN. O 4 + 5H2O Cook + KOH + K2C03 până la NO2 + H20 + HNO3H2S04NH3C L + 3 F E C L 2 + 2 H 2 pe 2 + 3 F E + 7 HC L.

Procesele de oxidare și de recuperare au fost mult timp interesate de chimiști și chiar de alchimisti. Printre reacțiile chimice care apar în natură, viața de zi cu zi, un set imens sunt redox: arderea combustibilului, oxidarea nutrienților, respirația țesutului, fotosinteza, alimentele spanking etc. În astfel de reacții, atât substanțele anorganice, cât și organice pot participa la astfel de reacții. Cu toate acestea, dacă în anul școlar de chimie anorganică, secțiunile dedicate reacțiilor redox ocupă un loc semnificativ, atunci nu există suficientă atenție cursului de chimie organică.

Ce sunt procesele restaurative și oxidative?

Toate reacțiile chimice pot fi împărțite în două tipuri. Primul include reacții care curg fără a schimba gradul de oxidare a atomilor care fac parte din substanțele care reacționează.

Al doilea tip include toate reacțiile care merg cu o schimbare a gradului de oxidare a atomilor care fac parte din substanțele care reacționează.

Reacțiile care curg cu o schimbare în gradul de oxidare a atomilor incluși în substanțele reactive sunt numite redox.

Din punct de vedere modern, schimbarea gradului de oxidare este asociată cu tragerea sau în mișcare electronii. Prin urmare, împreună cu cele de mai sus, este posibil să se ofere o astfel de definiție a reacțiilor restaurative și oxidative: acestea sunt astfel de reacții în care tranziția electronilor de la un atomi, molecule sau ioni la cealaltă.

Luați în considerare principalele dispoziții referitoare la teoria reacțiilor redox.

1. Oxidarea se numește procesul de întoarcere de către un atom de electroni, o moleculă sau un ion de electroni, gradul de oxidare crește.

2. Recuperarea este procesul de conectare a electronilor printr-un atom, moleculă sau ion, gradul de oxidare scade.

3. Atomii, moleculele sau ionii care dau electroni sunt numiți agenți reducători. În timpul reacției, ele sunt oxidate. Atomii, moleculele sau ionii care atașează electroni sunt numiți agenți de oxidare. În timpul reacției, acestea sunt restaurate.

4. Oxidarea este întotdeauna însoțită de restaurare; Recuperarea este întotdeauna asociată cu oxidarea, care poate fi exprimată prin ecuații.

Prin urmare, reacțiile de reacție oxidativă sunt unitatea a două procese opuse - oxidarea și recuperarea. În aceste reacții, numărul de electroni administrat de agentul reducător este egal cu numărul de electroni conectați de agentul de oxidare. În același timp, indiferent dacă electronii sunt transmise de la un atom la altul complet sau doar întârziat parțial la unul dintre atomi, este convențional indicat la întoarcerea și adăugarea de electroni.

Reacțiile redox ale substanțelor organice sunt cea mai importantă proprietate care combină aceste substanțe. Tendința compușilor organici la oxidare este asociată cu prezența unor legături multiple, a grupărilor funcționale, a atomilor de hidrogen cu un atom de carbon care conține o grupare funcțională.

Se pare important să indice valoarea de la atomul de carbon atunci când studiază întregul set de proprietăți ale compușilor organici. Sistematizarea informațiilor despre oxidanți, stabilirea relației dintre structura substanțelor organice și acestea vor ajuta la predarea studenților:

Alegeți oxidanții de laborator și industrial;

Găsiți dependența capacității de oxidare și reducere a materiei organice din structura sa;

Stabiliți o legătură între clasa de substanțe organice și agentul de oxidare a forței dorite, starea agregată și mecanismul de acțiune;

Preziceți condițiile de reacție și produsele de oxidare preconizate.

Determinarea gradului de oxidare a atomilor în substanțele organice

Gradul de oxidare a oricărui atom de carbon din materia organică este egal cu suma algebrică a tuturor legăturilor sale cu mai multe elemente electronegative (CI, O, S, N etc.), luate în considerare cu semnul "+" și Obligațiuni cu atomi de hidrogen (sau alt element mai electric) au reprezentat semnul "-". În acest caz, nu sunt luate în considerare conexiunile cu atomii de carbon vecini.

Definim gradul de oxidare a atomilor de carbon în moleculele de hidrocarbură care limitează propanul și alcoolul de etanol:

Oxidarea secvențială a substanțelor organice poate fi reprezentată ca următorul lanț de transformări:

Hidrocarburi saturate hidrocarbonate alcool aldehidă (cetonă) CO + CO + H O. carboxilic

Aplicație. Numărul de tabel 1.

Modificările atomilor de carbon în molecula de carbon în moleculele de compus organic sunt prezentate în tabel. Din datele tabelului, se poate observa că în timpul tranziției de la o clasă de compuși organici la alta și creșterea gradului de ramificare a scheletului de carbon a moleculelor compușilor din interiorul unei clase separate, gradul de oxidare a atomului de carbon Responsabil pentru reducerea capacității de conectare se schimbă. Substanțe organice, în moleculele care conțin atomi de carbon cu valori maxime (și +) ale CO (-4, -3, +2, +3), reacționează la oxidare completă, dar rezistente la efectele moale Agenți de oxidare și agenți oxidanți. Substanțe din moleculele care conțin atomi de carbon în CO -1; 0; +1, oxidat cu ușurință, abilitățile de restaurare ale acestora sunt aproape, poetul oxidării lor incomplete poate fi realizat în detrimentul unuia dintre cele mai renumite agenți de oxidare de putere mică și medie. Aceste substanțe pot arăta o natură duală, vorbind și ca agent de oxidare, la fel ca substanțe anorganice inerente.

Oxidarea și restaurarea substanțelor organice

Tendința crescută a compușilor organici la oxidare se datorează prezenței în molecula de substanțe:

atomi de hidrogen cu atom de carbon conținând un grup funcțional.

Comparați alcoolii primari, secundari și terțiari asupra reactivității oxidare:

Alcooli primari și secundari având atomi de hidrogen cu atom de carbon care transportă o grupare funcțională; Oxioane cu ușurință: primul la aldehide, al doilea la cetone. În același timp, structura scheletului de carbon al alcoolului sursă este păstrat. Alcooli terțiari, în moleculele din care nu există atom de hidrogen cu un atom de carbon care conține o grupare, nu este oxidat în condiții normale. În condiții dure (sub acțiunea agenților puternici de oxidare și la temperaturi ridicate), ele pot fi oxidate la un amestec de acizi carboxilici cu greutate moleculară mică, adică Se produce distrugerea scheletului de carbon.

Există două abordări pentru determinarea gradelor de oxidare a elementelor în substanțele organice.

1. Calculați gradul mediu de oxidare a atomului de carbon în molecula compus organică, de exemplu propan.

Această abordare este justificată dacă toate legăturile chimice (combustie, descompunerea completă) sunt distruse în timpul reacției în materia organică.

Rețineți că gradele de oxidare fracționate formale calculate în acest mod pot fi, de asemenea, în cazul substanțelor anorganice. De exemplu, împreună cu KO (Superoxid de potasiu), gradul de oxidare a oxigenului este egal cu 1/2.

2. Determinați gradul de oxidare a fiecărui atom de carbon, de exemplu în Bhutan.

În acest caz, gradul de oxidare a oricărui atom de carbon din compusul organic este egal cu suma algebrică a numărului tuturor legăturilor cu atomi de mai multe elemente electronegative, luate în considerare cu semnul "+" și numărul de obligațiuni cu atomi de hidrogen (sau alt element mai electropozitiv), luați în considerare cu semnul "-". În acest caz, legăturile cu atomi de carbon nu sunt luate în considerare.

Ca exemplu cel mai simplu, definim gradul de oxidare a carbonului în molecula de metanol.

Astfel, gradul de oxidare a carbonului în metanol este -2.

Luați în considerare lanțul de transformări ale substanțelor:

Pentru dehidrogenarea catalitică etanul este etilenă; Produs de hidratare de etilenă - etanol; Oxidarea sa va duce la etannă și apoi la acid acetic; Cu arderea sa, se formează dioxid de carbon și apă.

Definim gradul de oxidare a fiecărui atom de carbon în moleculele acestor substanțe.

Se poate observa că, în cursul fiecăreia dintre aceste transformări, gradul de oxidare a unuia dintre atomii de carbon se schimbă în mod constant. În direcția etanului la oxidul de carbon (IV) există o creștere a gradului de oxidare a atomului de carbon.

În ciuda faptului că, în cadrul oricăror reacții de reacție de oxidare, reacțiile de oxidare și recuperare, acestea sunt clasificate în funcție de acest lucru, care este direct legat de compusul organic (dacă este oxidat, spun ei despre procesul de oxidare, dacă este restabilit - despre procesul de recuperare).

Astfel, în reacția etanolului cu permanganat etanolul de potasiu va fi oxidat, iar permanganatul de potasiu este restabilit. Reacția se numește oxidarea etanolului.

Compilarea ecuațiilor de reducere a oxidativului

Pentru a compila ecuațiile reacțiilor de oxidare-restaurare, se utilizează atât metoda balanței electronice, cât și metoda semi-resurse (metoda ionului electronic). Luați în considerare câteva exemple de reacții de oxidare-restaurare care implică substanțe organice.

1. Arderea lui H-Bhutan.

Schema de reacție are forma:

Să facem o ecuație completă de reacție chimică prin bilanț.

Valoarea medie a gradului de oxidare a carbonului în H-Bhutan:

Gradul de oxidare a carbonului în oxidul de carbon (IV) este +4.

Vom face o schemă de bilanț electronic:

Având în vedere coeficienții găsiți, ecuația combustiei chimice a arderii n-butanului va arăta astfel:

Coeficienții pentru această ecuație pot fi găsiți într-o altă metodă care a fost deja menționată. Calculul gradului de oxidare a fiecăruia dintre atomii de carbon, vedem că diferă:

În acest caz, diagrama balanței electronice va arăta astfel:

Deoarece toate legăturile chimice sunt distruse în moleculele sale în moleculele sale, în acest caz, prima abordare este pe deplin justificată, mai ales căci circuitul balanței electronice, compilat de al doilea mod, este oarecum mai complicat.

2. Reacția de oxidare a etilenă cu soluție de permanganat de potasiu în mediul neutru pe rece (reacția Wagner).

Am pus coeficienții în ecuația de reacție prin echilibrul electronic.

Ecuația completă a reacției chimice va arăta astfel:

Pentru a determina coeficienții, este posibil să se utilizeze metoda de jumătate de formare. Etilenul este oxidat în această reacție la etilen glicol, iar ionii permanganați sunt restaurați la formarea dioxidului de mangan.

Scheme ale semetozei respective:

Ecuația totală de electroni-ioni:

3. Reacția de oxidare a potasiului permanganat de glucoză într-un mediu acid.

A. Metoda balanței electronice.

Prima opțiune

A doua opțiune

Calculați gradele de oxidare a fiecăruia dintre atomii de carbon din molecula de glucoză:

Bilanțul electronic este comparat cu exemplele anterioare:

B. Metoda de jumătate de formare în acest caz arată astfel:

Ecuația totală a ionilor:

Moleculară de reacție la glucoză Potasiu permanganat:

În chimia organică este recomandabil să se utilizeze determinarea oxidării ca o creștere a conținutului de oxigen sau de reducere a conținutului de hidrogen. Reducerea în acest caz este definită ca o scădere a conținutului de oxigen sau o creștere a conținutului de hidrogen. Cu această definiție, oxidarea secvențială a substanțelor organice poate fi supusă la următoarea schemă:

Practica arată că selectarea coeficienților în reacțiile de oxidare a substanțelor organice determină anumite dificultăți, deoarece este necesar să se ocupe de grade de oxidare foarte neobișnuite. Unii studenți din cauza lipsei de experiență continuă să identifice gradul de oxidare cu valența și , ca rezultat, gradul de oxidare a carbonului este determinat incorect. În compușii organici. Valența carbonului în acești compuși este întotdeauna egală cu patru, iar gradul de oxidare poate lua valori diferite (de la -3 la +4, inclusiv valori fracționate). Un moment neobișnuit la oxidarea substanțelor organice este gradul zero de oxidare a atomului de carbon în unele compuși complexi. Dacă este depășită bariera psihologică, compilarea unor astfel de ecuații nu reprezintă complexitatea, de exemplu:

Gradul de oxidare a atomului de carbon din zaharoză este zero. Rescrieți schema de reacție care indică gradele de oxidare a atomilor care le schimbă:

Compilam ecuațiile electronice și găsim coeficienți în timpul agentului oxidant și reducător și a produselor de oxidare și recuperare:

Înlocuim coeficienții rezultați în schema de reacție:

Coeficienții rămași sunt selectați într-o astfel de secvență: K SO, H SO, H O. Ecuația finală are forma:

Multe universități includ bilete de bilete pentru examinări de admitere pentru selectarea coeficienților în ecuațiile ORP prin metoda electronică (prin jumătate de formare). Dacă la școală și plătește cel puțin o atenție deosebită acestei metode, în principal în oxidarea substanțelor anorganice. Să încercăm să aplicăm metoda de jumătate de formare pentru exemplul de mai sus al oxidării potasiului de zaharoză permanganat într-un mediu acid.

Primul avantaj al acestei metode este că nu este nevoie să ghiciți imediat și să înregistrați produse de reacție. Ele sunt destul de ușor de determinate în timpul ecuației. Agentul de oxidare într-un mediu acid manifestă cel mai mult proprietățile sale oxidative, de exemplu, un Anion MNO se transformă într-o cationie MN, oxidare cu ușurință oxidare organică la CO.

Noi scriem în forma moleculară a conversiei zaharozei:

În partea stângă există lipsa de 13 atomi de oxigen pentru a elimina această contradicție, adăugați 13 molecule H O. CH

2. Kartzova A.a, Levkin A. N. Redox Reacția în chimie organică // Chimie la școală. - 2004. - №2. - S.55-61.

3. HOMCHENKO G.P., Savostyanova K.I. Reacții redox: Manual pentru studenți. M.-: Iluminare, 1980.

4. SHARAFUTDINOV V. Reacții redox în chimie organică // greutăți de bashkortostan. - 2002. - №5. - S.79 -81.