ALKENY  [olefiny]

  cecha charakterystyczna: podwójne wiązanie węgiel - węgiel

 wzór ogólny:
szereg homologiczny:

• Wiązanie podwójne; 

• Nierównocenność obu par elektronowych tworzących wiązanie; (jedno wiązanie jest typu sigma - ma charakter wiązania pojedynczego w alkanach - jest trwałe; drugie wiązanie typu pi - wiązanie nietrwałe, dlatego alkeny łatwo ulegają reakcjom chemicznym)

 Właściwości fizyczne etenu:

• gaz, bezbarwny, bezwonny, o gęstości mniejszej od gęstości powietrza, 

• nierozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w innych rozpuszczalnikach organicznych. (np. w heksanie)

 Właściwości chemiczne etylenu i innych alkenów:

1) ulegają reakcjom addycji do wiązania podwójnego.
A) przyłączanie bromu lub chloru

B) addycja cząsteczek chlorowodoru lub bromowodoru

C) addycja wody do wiązania podwójnego

Reguła Markownikowa - atom wodoru przyłącza się do atomu węgla o niższej rzędowości 
                                       (związanego z mniejszą liczbą atomów węgla).

Otrzymywanie alkenów: (reakcje eliminacji)

1. Reakcja eliminacji wody zachodząca w obecności tlenku glinu jako katalizatora.  (dehydratacja)

2. Ogrzewanie chlorowcopochodnej alkanu z alkoholowym roztworem zasady potasowej

3. Reakcja z cynkiem

4. Przemysłowe: na drodze krakowania wyższych alkanów

^{ALKANY - węglowodory parafinowe (parafiny)} 

I-rzędowy

II-rzędowy

III-rzędowy

IV-rzędowy

 

Wzór ogólny:
Szereg homologiczny:		Grupa związków o podobnej budowie i właściwościach, których cząsteczki różnią się o jedną lub więcej grup -CH2
Przykłady:
Właściwości fizyczne metanu: gaz, bezbarwny, bezwonny, lżejszy dwukrotnie od powietrza, nierozpuszczalny w wodzie
Właściwości fizyczne innych alkanów: nierozpuszczalne w wodzie, rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych C1 - C4 - gazy C5 - C17 - ciecze C18 - ... - ciała stałe
Występowanie metanu: jest składnikiem gazu ziemnego występuje z ropą naftową i złożami węgla kamiennego tworzy się w przyrodzie w wyniku rozkładu szczątków organicznych (stąd nazwa gaz błotny)
Właściwości chemiczne: 1. Reakcja spalania alkanów [w zależności od ilości użytego tlenu można uzyskać różne produkty] Spalanie całkowite:      Półspalanie:                 Spalanie niecałkowite:
2. Reakcja podstawienia (substytucji) atomu wodoru atomem fluorowca zachodząca w obecności światła
Mechanizm tej reakcji można wyjaśnić tworzeniem rodników. Wolne rodniki - bardzo aktywne atomy lub grupy atomów charakteryzujące się obecnością niesparowanego elektronu.
3. Metan jest związkiem biernym chemicznie - nie reaguje z roztworem nadmanganianu potasu  i z wodą bromową. Jest odporny na działanie większości odczynników chemicznych.
Rzędowość atomów węgla:  - liczba atomów węgla związanych z rozpatrywanym atomem węgla
Otrzymywanie alkanów: 1. Destylacja ropy naftowej 2. Reakcja Wurtza - działanie metalicznym sodem na fluorowcopochodne alkanów w wyniku których powstaje łańcuch węglowodorowy będący produktem złączenia się obu grup alkilowych. (reakcja dobudowy łańcucha) 3. Elektroliza wodnych roztworów soli kwasów karboksylowych (synteza Kolbego).      W jej wyniku na anodzie następuje dekarboksylacja (uwolnienie cząsteczki CO2) 4. Uwodornienie węglowodorów nienasyconych.   5. Ogrzewanie octanu sodu z wodorotlenkiem sodu   6. Reakcja węgliku glinu z kwasem solnym

chemia organiczna

ALKINY

 chemcecha charakterystyczna:  potrójne wiązanie węgiel - węgiel

 wzór ogólny:
szereg homologiczny

 właściwości fizyczne acetylenu:

         gaz

         bezbarwny

         bezwonny

         lżejszy od powietrza

         nie rozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w innych rozpuszczalnikach organicznych; 

         ze względu na to że w podwyższonej temperaturze zachodzi wybuchowy rozkład acetylenu przechowuje 
          się go po rozpuszczeniu w acetonie

 właściwości chemiczne acetylenu i innych alkinów:

1) ulegają reakcjom addycji do wiązania potrójnego aż do całkowitego wysycenia wiązania.

a) przyłączanie bromu lub chloru

b) addycja cząsteczek chlorowodoru lub bromowodoru

c) addycja wody do wiązania podwójnego (otrzymywanie aldehydów i ketonów

2. Reakcja uwodornienia

3. Reakcje polimeryzacji
a) reakcja acetylenu z kwasem octowy

b) reakcja dimeryzacji acetylenu (łączenie dwóch cząsteczek)

c) otrzymywanie PCV

 4. Odbarwia wodę bromową i roztwór nadmanganianu potasu

5. Spala się w tlenie w bardzo wysokiej temperaturze (około 3000 stopni). Reakcja ta ma zastosowanie w palnikach acetylenowo tlenowych do cięcia i spawania metali.

  Otrzymywanie acetylenu:
1. Na skalę przemysłową przez pirolizę metanu (temperatura łuku elektrycznego)

2. Na skalę przemysłową z węgliku wapnia (karbidu)

Otrzymywanie alkinów:

 

1. Dehydrohalogenacja difluorowcoalkanów (od pochodnej alkanu mającej dwa atomy fluorowca na sąsiednich atomach węgla są odrywane dwie cząsteczki fluorowcowodoru)

2. Dehalogenacja (oderwanie czterech atomów fluorowca od tetrahalogenków)

FLUOROWCOPOCHODNE WĘGLOWODORÓW

Reakcje charakterystyczne:

1) reakcje podstawienia nukleofilowego atomu fluorowca

a) z wodnymi roztworami wodorotlenków litowców  (produktem reakcji jest alkohol)

b) z amoniakiem  (produktem reakcji jest amina)

c) z wodą   (produktem reakcji jest alkohol)

 

Reakcje podstawienia nukleofilowego w fluorowcopochodnych aromatycznych zachodzą bardzo trudno

 

2) reakcja eliminacji cząsteczki fluorowcowodoru (tylko dla alkilowych)

3) reakcja eliminacji cząsteczki fluorowca (zachodzi dla difluorowcopochodnych alkilowych zawierających atomy fluorowca związane z sąsiadującymi atomami węgla)

Otrzymywanie

 I. Fluorowcopochodne alkilowe

1) podstawienie atomu wodoru fluorowcem w alkanach (reakcja z chlorem, bromem w obecności  światła)

2) addycja (przyłączenie) fluorowcowodorów do alkenów

Reguła Markownikowa - podstawnik przyłącza się do atomu węgla związanego z mniejszą liczbą

atomów wodoru czyli atomu węgla o mniejszej rzędowości

3) addycja (przyłączenie) cząsteczek fluorowców do alkenów - otrzymywanie difluorowcopochodnych

4) podstawienie grupy hydroksylowej w alkoholach

II. Fluorowcopochodne alkenylowe

1) addycja fluorowcowodorów do alkinów                                                 

2) eliminacja cząsteczki fluorowcowodoru z odpowiednich difluorowcoalkanów

III. Fluorowcopochodne arylowe

1) podstawienie atomu wodoru fluorowcem  

Zastosowanie:

 

• Produkty chlorowania metanu:

• Freony - fluorowe pochodne alkanów

• ciecze chłodnicze i rozpuszczalniki.: CFCl₃ - freon 11; CF₂Cl₂ - freon 12; C₂F₃Cl₃ - freon 113

          

• Fluorowcopochodne alkenów

• Teflon - politetrafluoroetylen   (-CF₂-CF₂-)_n

 

• Chlorowcopochodne alkanów:

 

CCl₄ ; tetrachlorometan (tetrachlorek węgla); stosowany jako rozpuszczalnik tłuszczów

 

CHBrCl - CF₃  ; 2-bromo-2-chloro-1,1,1-trifluoroetan (halaton); środek do znieczulania ogólnego

 

CHI₃ ;Trijodometan (jodoform); żółta krystaliczna substancja, właściwości antyseptyczne - używany jako zasypka do ran powierzchniowych

 

CHCl₂ - CHCl₂ ; Tetrachloroetan ; środek przeciwpasożytniczy dla psów, rozpuszczalnik organiczny, może powodować uszkodzenie wątroby

 

CHCl₃ ; Trichlorometan (chloroform); ciecz o charakterystycznym zapachu, używany dawniej do znieczulenia, działał toksycznie na serce i wątrobę i dlatego został wycofany. Pod wpływem wilgoci, światła rozpada się na trujący fosgen i chlorowodór.

 

• Parafina: mieszanina stałych węglowodorów (C₁₆-C₄₈)

 

chemia organiczna

ALKOHOLE  JEDNOWODOROTLENOWE   -   MONOHYDROKSYLOWE

  Szereg homologiczny:

  Przykłady:

Właściwości fizyczne alkoholi:

1. Stan skupienia
C1 - C10 ciecze
> C10 ciała stałe
2. Rozpuszczalność w wodzie
C1 - C3 mieszają się z wodą w każdym stosunku
C4 - C5 dobrze rozpuszczalne w wodzie
> C10 nie rozpuszczają się w wodzie 
Rozpuszczalność alkoholi zmniejsza się wraz ze wzrostem długości niepolarnego łańcucha

3. Są stosowane jako rozpuszczalniki organiczne
4. Ich gęstość ~~0,8 g/cm³ 

udowa cząsteczki etanolu:

Silna polaryzacja wiązań w kierunku atomu tlenu (wiązania kowalencyjne silnie polarne).
Wiązania te są podatne na rozerwanie albo przez oderwanie protonu lub całej grupy OH.

Reaktywność chemiczna alkoholi:

a) Łatwość rozerwania wiązania tlen - wodór  (maleje od alkoholi I-rzędowych do III-rzędowych) 

b) Łatwość rozerwania wiązania węgiel tlen  (maleje od alkoholi III-rzędowych do I-rzędowych)

Właściwości chemiczne:

1) tworzenie alkoholanów w reakcji z aktywnymi metalami (litowcami lub berylowcami)

powstała sól ulega w wodzie hydrolizie zasadowej

2) podstawienie grupy hydroksylowej atomem fluorowca w reakcji z kwasami fluorowcowodorowymi.

3) reakcja eliminacji wody prowadząca do alkenów.

4) reakcja utleniania alkoholi pierwszorzędowych do aldehydów i drugorzędowych do ketonów.

 5) reakcja estryfikacji z kasami karboksylowymi i nieorganicznymi.

Otrzymywanie:

a) hydroliza fluorowcopochodnych alkilowych.

b) addycja wody do alkenów.

c) hydroliza estrów

 D) redukcja aldehydów do alkoholi I-rzędowych

E) redukcja ketonów do alkoholi II-rzędowych

ALDEHYDY

wzór ogólny
końcówka nazwy systematycznej -al

  właściwości redukujące

Ujawniają się w reakcjach utleniania do kwasów karboksylowych
a) próba Tollensa (próba lustra srebrowego)

b) próba Trommera - ogrzewanie z zasadowym roztworem wodorotlenku miedzi II.

 reakcja uwodornienia
-reakcja redukcji 
do alkoholi

Produktami reakcji uwodornienia aldehydów są alkohole I-rzędowe.

reakcja przyłączania 
wody

Przyłączają wodę tworząc nietrwałe wodziany.

reakcja z alkoholem

Reakcja z alkoholami prowadząca do powstania acetali i półacetali.

ogólnie

otrzymywanie

A) Utlenianie alkoholi I-rzędowych

B) Odwodornienie alkoholi I-rzędowych

C) Utlenianie alkenów powietrzem (proces Hackera)

D) Uwodnienie acetylenu (Reakcja Kuczerowa)

właściwości 
fizyczne:

Stan skupienia:
C1 - występuje w stanie gazowym >C2 - w stanie ciekłym
Charakterystyczny zapach:
C1 - C7 - mają nieprzyjemny zapach >C8 - mają przyjemny zapach

zastosowanie 
i przykłady

Stosowane do wyrobu esencji zapachowych (z wyjątkiem trujących mrówkowego i octowego)

odróżnienie od ketonów

chemia organiczna

KETONY

wzór ogólny  
końcówka nazwy systematycznej -on

 właściwości redukujące

Nie wykazują właściwości redukujących
Nie ulegają próbom Tollensa i Trommera

reakcja uwodornienia
-reakcja redukcji 
do alkoholi

Produktami reakcji uwodornienia ketonów są alkohole II-rzędowe.

reakcja przyłączania 
wody

Przyłączają wodę tworząc nietrwałe wodziany.

reakcja z alkoholem

Reakcja z alkoholami prowadząca do powstania ketali i półketali.

ogólnie

otrzymywanie

A) Utlenianie alkoholi II-rzędowych

B) Odwodornienie alkoholi II-rzędowych

C) Uwodnienie propynu (Reakcja Kuczerowa)

właściwości 
fizyczne:

-ciecze
-lotne
-rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych (dobre rozpuszczalniki organiczne)
-mała zdolność do krystalizacji 

zastosowanie 
i przykłady

 

organiczna

KWASY KARBOKSYLOWE

wzór ogólny:

szereg homologiczny:

inne:

Budowa cząsteczek:

W grupie karboksylowej wys.. zjawisko mezomerii (elektrony podwójnego wiązania nie mają ściśle określonego położenia) . Chmura elektronów jest rozmieszczona równomiernie wokół całej grupy COO^- . W wyniku stabilizacji rezonansowej istnieje tendencja do odszczepiania protonu.

właściwości fizyczne kwasu octowego

• ciecz o ostrym zapachu, żrąca

• rozpuszczalna w wodzie I większości rozpuszczalników organicznych

• krzepnie w temp 17 C, wrze w temp 118 C.

• ma anomalnie wysoką temp wrzenia w stosunku do swej masy cząsteczkowej
  [temp. wrzenia związku zależy od siły oddziaływań między jego cząsteczkami w fazie ciekłej]
  Wysoką temp wrzenia i topnienia tłumaczy się istnieniem silnych wiązań wodorowych między cząsteczkami kwasu octowego. Wiązania te istnieją nie tylko w fazie ciekłej ale nawet w fazie gazowej.

właściwości fizyczne innych kwasów:

a) rozpuszczalność

• C1-C4 dobrze rozpuszczalne w wodzie

• C5-C12 rozpuszczają się w alkoholu

• >C13 dobrze rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych

b) stan skupienia

• C1-C8 ciecze

• >C9 ciała stałe

c) łatwo krystalizują 
d) są mało lotne

reakcje charakterystyczne:

1) Jest słabym kwasem. Reaguje z metalami, tlenkami metali i wodorotlenkami metali tworząc sole.

a) + metal

b) + tlenek metalu

c) + wodorotlenek metalu

2) Kwasy karboksylowe są silniejsze od kwasu węglowego i wypierają go z jego soli.

3) Reakcja estryfikacji

4) Reakcje z amoniakiem prowadzące do amidów I-rzędowych

5) Reakcje uwodornienia (redukcji) do aldehydów a następnie alkoholi.

6) Reakcje bromowania 

7) Reakcje z nadtlenkiem wodoru

8) Reakcje dekarboksylacji - w których grupa karboksylowa zostaje zastąpiona atomem wodoru.

Otrzymywanie

1) Utlenianie aldehydów lub alkoholi I-rzędowych

 Przykłady:

2) Hydroliza estrów - (reakcja odwrotna do reakcji estryfikacji)

3) Hydroliza amidów w środowisku kwasowym

KWAS MRÓWKOWY

Jest słabym kwasem, mocniejszym od wszystkich innych kwasów z szeregu homologicznego
Ze względu na obecność grupy aldehydowej jako jedyny kwas ma właściwości redukujące (ulega próbie Tollensa i Trommera) analogicznie do aldehydów, a ze względu na obecność grupy karboksylowej wykazuje właściwości kwasów karboksylowych. 

Próba Tollensa (równanie uproszczone)

Próba lustra srebrowego stosowana do złocenia bombek choinkowych, luster i wkładów do termosów

ESTRY KWASÓW KARBOKSYLOWYCH

wzór ogólny:

 Estry są pochodnymi kwasów karboksylowych w których zamiast atomu wodoru grupy karboksylowej znajduje się grupa alkilowa lub arylowa

przykłady:

otrzymywanie:

• Reakcja estryfikacji - reakcja kwasu karboksylowego z alkoholem lub fenolem w obecności środowisku kwasowym

przykłady:

 Reakcja estryfikacji jest przykładem reakcji kondensacji.
Reakcja kondensacji - proces w którym z dwóch cząsteczek reagentów organizacja powstaje cząsteczka produktu złożona z fragmentów cząsteczek obu reagentów oraz cząsteczka prostego produktu ubocznego, najczęściej wody.

Aby ustalić z którego z substratów pochodzi atom tlenu w cząsteczce wody wykorzystano metodę atomów znaczonych.
Zastąpiono atom tlenu w cząsteczce alkoholu jego izotopem radioaktywnym. 
Stwierdzono że znalazł się on w cząsteczce estru a nie wody. Atom tlenu w cząsteczce wody pochodzi więc z kwasu.

 właściwości fizyczne estrów:

• ciecze

• trudno rozpuszczalne w wodzie

• o gęstości mniejszej od gęstości wody

• przyjemny zapach 

• estry niższych i średnich kwasów karboksylowych oraz niższych i średnich alkoholi są nazywane olejkami eterycznymi (występują w owocach lub kwiatach i nadają im charakterystyczny zapach).

Olfaktologia - nauka zajmująca się zapachami.

reakcje charakterystyczne:

1. Reakcja kwasowej hydrolizy estrów - reakcja odwrotna do reakcji estryfikacji

2. Reakcja hydrolizy zasadowej pod wpływem jonów OH^- - reakcja zmydlania

przykłady:

Zastosowanie:

• rozpowszechnione w przyrodzie (nadają zapach olejkom roślinnym i owocom)

• estry kwasów karboksylowych o długich łańcuchach to woski (wchodzą w skład wosku pszczelego i stanowią powłokę liści)

• są stosowane do wyrobu esencji zapachowych, rozpuszczalników i farb (np rozpuszczalnik nitro to mieszanina octanów propylu, butylu i pentylu)

Kwas acetylosalicylowy (Polopiryna, Aspirin) - jest od 1899 r. Lekiem przeciwbólowym, przeciwgorączkowym, przeciwzapalnym, przeciwzakrzepowym.

 

26 | Strona

---