MINISTERUL A CORNELIUT A IRINELDOICIN Chimie Manual pentru clasa a X -a ART grup editorial MINISTERUL A CORNELIUT A IRINELDOICIN Chimie Manual pentru clasa a X -a ART grup editorial Acest manual este proprietatea Ministerului Manualula fostaprobat prinOrdinul nr.3787 din 05.04.2005, nurma organizate de Ministerul esterealizatnconformitatecuprograma prinOrdinalministrului nr.4598 din31.08.2004 este distribuit gratuit elevilor. ACEST MANUAL A FOST FOLOSIT DE: AnulNumele elevului care aClasa Anul Starea manualului* 1 2 3 4 primit manualullaprimirela returnare * Starea manualulw se vamscne folosmd termenn:nou, bun, mgnJlt, detenorat Cadrele didactice vor controlanumele elevului este scriscorect. Pentru comenziadresa: Departamentului Difuzareal Grupului Editorial..&.t c.P. 37, O.P. 5,sector 5, teL021.224.17.65 021.224.01.30 0721.213.576 0744.300.870 e-mail:grupul_editorial_art@latinmail.com Seimportante reduceri. Elevii nu trebuie nici un felde pe manual. Copyright 2005 Toate drepturile asupra acestei editurii. Reproducerea sau a estenumai cuacordul prealabil scrisalediturii. Praf. gradulI Dr. FLORENTINA Prof. gradul I AURELlA STOICA Tehnoredactare: LUCIA OPRITOIU CLAUDIUISOPESCUL Grafica: realizare Conf.Dr. IRINEL ADRIANA BADEA autoriimanualului Fotografii: Praf. gradul I dmd. LUMINITA lRINEL DOICIN Praf. univ. Dr. LUMINITA Conf. Dr.IRINEL ADRIANA BADEA Coperta: MARJA "Benzenul ailui" TIparit la FED PRINT Descrierea CIP a Bibliotecii Nationale a Romniei Luminita Chimie:manualpentruclasaaX-alLuminita LuminitalrinelDoicin,Corneliu - : Art,2005 Bibliogr. ISBN 973-8485-83-5 1.Doicin, Luminita II. Corneliu 54(075.35) CUPRINS Capitolul 1.INTRODUCERENSTUDIULCHIMIEIORGANICE52.6.Petrolul Combustibili fosili surse de materii prime organice88 chimice6 Petrolul88 Tipuride catene deatomide carbon8 90 Structura lor organici9 probleme90 Clasificarea organici13 probleme.Teste16 Capitolul 3. ORGANICI91 3.1. Alcooli91 Capitolul 2.HIDROCARBURI17 Denumire91 Structura alcoolilor92 2.1. Alcani18 fizice92 Definitie, serie denumire18 Alcoolicu 94 Izomerie.Denumire19 Metanolul94 Structura alcanilor21 Etanolul95 fizice22 Glicerina97 chimice24 probleme. Teste99 Actiunea alcanilor asupramediului31 practice32 3.2. Acizi carboxilici100 probleme. Teste32 Acidulacetic100 Fermentatia 100 2.2. Alchene35 chimice101 serie denumire35 Acizi 107 Structura alchenelor37 uri 108 Izomerie38 108 fizice39 109 chimice39 110 Importanta a alchenelor50 saturate111 Mase pla'stice50 nesaturate112 probleme. Teste53 probleme.Teste115 2.3. Alchine55 Capitolul 4. ORGANICICU Definitie,serie denumire55 117 Structura alchinelor56 Izomerie57 4.1. organici cu 117 fizice57 Zaharide117 Etina(acetilena)58 Glucoza118 Metode de obtinere58 Zaharoza119 chimice58 Celuloza120 a acetilenei62 Amidonul121 probleme. Teste63 Proteine122 Clasificareaproteinelor123 2.4. Alcadiene65 Denaturarea proteinelor124 serie denumire65 chimicealealcadienelor cu 4.2.Esente. Arome. Parfumuri126 duble conjugate65 , Cauciuculnatural sintetic67 4.3.Medicamente. Droguri. Vitamine129 de copolimerizare68 probleme. Teste69 4.4.Fibre naturale, artificiale sintetice134 2.5. Arene71 4.5. naturali sintetici. Vopsele136 Structurabenzenului71 Clasificareahidrocarburilor aromatice74 probleme.Teste139 chimice75 eactiilanucleu75 probleme recapitulative141 Reactiilacatena 83 Aplicatiipractice ale unor hidrocarburi aromatice85 142 probleme.Teste86Teste finale de evaluare Rezultate la probleme teste143 Prieteni, CBinene-am nncercareaefea eJ(pEica {umeancare parcurgna aeschise ae Chimie! ...sau CBine venit! teoretice practice acumufate nc/:asaa IX-a,atitudinea efetot ceeace nou,n ca n aea ncercaaai un fa ntre6areaoa>c?, verifici rej{ectezi asuprafor,constituie6azapecare construimChimia pentru c/:asaa X-a.Pentru tine,efevu{ dinc/:asaa X-a,este o chimie Chimia:Manua{u{ acestate va ajuta: organice, fescrii formufefefe fizice chimice; efescoperi fenomene procese noi; verifici prineJ(perimentvafa6iEitateareguEifor afegifor, fe prin fogice pe efe afli ae unor materiafenoi sauaespre unorauzuafe,cu practiceefezi cuzi sauefeose6ite carepotaveaefecteimportante asupra mediu{ui pe caretre6uie apreciezi prin rezo{varea ae pro6feme teste. :Manua{u{ seefevifor careau n programo aechimie pe cefor careaufa pentru 2 ore pe o6{igatorii numai pentru din sunt marcate cusemnu{. fEfe pot fi parcurse ca eXjinaere ae efevi. Cuaomeniu{ stuaiat, parcurgn teXjefe imaginife aflate su6 sigfa lLILlLlLI. "Hestei{ustrat cu:imaginiafemofecufefor,moefefareaunor chimice,scheme,grafice fotografiioriginafe-aeautoarefeacestuimanua{n fa6oratoarefeefechimie nafarafor. nsprijinu{ efevifor profesorifor a fost o Cufegereefe pro6feme,cecuprinefe pro6feme testecarepascupasaemersu{ efefbcare verificarea cuprinsenmanua{ permitevaCuarea a Cufegerea pro6feme practice,propusesprea fi rea{izatenfa6oratoru{ precum pro6feme pentru concursuri Cuacesteinstrumenteae{ucru,fofositecupricepereaeprofesor cuinterescuriozitateae efevi,parcurgereamaterieiaeChimie pentruc/:asaa X-a,va ceremai efort se va facetemeinic,pentru prezent viitor. lrinef([)oicin,Comefiu - Capitolul] INTRODUCERE N STUDIUL CHIMIEI-ORGANICE Scurt istoric despre atelierelede pielea defabricarea beriinEgiptulantic(vezifig.1.1),desprefolosireaunorproduse minerale,vegetale animale deacumcincimiideani consemnatenprimafarmacopee precum despre folosireade fenicieniapurpuriidinmarine (vezi fig.1.2)pentru vopsireapnzei a stofelor, repere n specieiumane uneledintreprimele referitoarela legatedechimia LasecoluluialXVIII-leaau primele ale celeprovenitedinregnulvegetal animalau fostnumite organice (prinanalogie cufaptul sunt produsedeorganismevii),iarceledinregnulmineralaufost numite minerale sauanorganice Termenuldechimiea fostintrodus nanul1808 de J.J.BerzeliuscareIasociacufaptul toate organice sunt produse deorganismevii aularndullor o Teoria vitaleavea fien1828deF. celcareapentruprima nlaborator,prin uncompus organic: ureea. F. aobservat prin cloruriideamoniu, NH4CIasupra cianatului de argint, AgNCO secianat de amoniu,NH4 +NCO- deargint, AgCI: AgNCO+NH4CI----+NH4NCO+ AgCI; tOC NH4NCO ----+(NH2hCO ; uree Analizareziduuluialbcristalinformatprintransformareala caldacianatuluideamoniua n laborator este ureea,compusul organic existent n studiat intenslaaceavreme. Chimia estechimiahidrocarburilor doar din carbon hidrogen) a acestora. dezvoltareachimiei organice nRomniaeste de luiPetru Poni (1841-1925) referitoare lastudiul petroluluiromnesc,aleluiConstantinIstrati(1850-1918) L. Edeleanudesprechimia aromatici,aleluiCostinD. (1902-1970),ntemeietorul deChimie careaavutremarcabilendomeniul hidrocarburilor,al heterociclici,al lor naturali, precum nelucidareaunor mecanismedeFig.1.1. din dinEgiptul Antic. Fig.1.2.Melculde dincare seextrage purpura. H2N- C-NH2 II O uree F. (1800- 1882). 5 a. carbon hidrogen oxigen azot f1uor clor brom iod sulf fosfor Fig.1. 3. Reprezentarea prin sfere a principalelor elemente organogene. IIIIIIIIII -c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-IIIIIIIIII b. Fig. 1.4. sau catene deatomidecarbon: a. b. 6 OBIECTULCHIMIEIORGANICE Chimia arecaobiect:sintezade organici, stabilireastructuriiacestora,studierealorfizicechimice elucidareamecanismelor princareseproduc chimicelacare organ ici. ELEMENTEORGANOGENE organ icipot avea nmolecula lor nunumai atomi de carbon hidrogen, care sunt elementele principale, ci atomi de oxigen,0,azot,N,halogeni(F,CI ,Br,1),sulf,S,fosfor,P n unelecazuriatomisiionimetal ici. , Toateacesteelemente,carese n organici,suntnumiteelementeorganogene,celecare organici. n fig. 1.3. sunt atomii elementelor organogene prin sfere diferit colorate, cum apar n figurile prin care (prin modeledeschise compacte)imaginilemoleculelor organicidespre care vei nclasaa X-alachimie. LEGATURI CHIMICE. CATENE DE ATOMI DE CARBON n compus organiccelunatom decarbon.nanul1858Kekuleastabilit atomul decarbon este tetravalent, are n valen,ta 4 monoxidul de carbon,CO) covalente. Carbonul,6Care 1 S22S22p2. Structuraacarbonuluisescrie,folosindsimboluri Lewis:. C.fiecarepunct simbolizndunelectronde.' Pentru stabili configura,tia de octet, se poate considera unatomde carbon,Cpunencomuncei4 electroni de ai cuelectronidinultimulstrataialtoratomidecarbonsauai altorelemente;se perechideelectronicare ambilor atomi,ntre care sestabilesc astfel covalente. nanul1858Couperaatomiidecarbonau capacitatea dea se legaunii cu al,tii,asemeni zalelor unui deaformalan,turideatomi decarbon, numitecatene(vezifig. 1.4.).Pentruascrieformulelecatenelor deatomidecarbons-a marcato printrasareacteuneiliniu,tentresimbolurile atomilor decarbon. De exemplu: - unatomdecarbon octetulprinpunerean comuna electronde cucteunelectron de la4 atomidehidrogen,H(care astfel de dublet);semoleculademetan, CH4: .-Atij)H sausauH-y-HsauCH4; (8)HH Lewiscu (-)de - doiatomidecarbon punncomuncteunelectronde formndu-seo C-C, iar electronide ipunncomuncuelectronii unor atomidehidrogen: .. sauH:C:C:HsauH-C-C-HsauCH3-CH3; H H .......Lewisculiniute , (-) de se moleculadeetan,caresepoatescrien H3C-CH3 sauCHTCH3. ,. Scriecatenacarese prinlegareaa4 atomideCntreeiprin a. liberealeatomilordeCde atomideH.Scrieformulele: Lewis,cu de pentru compusulorganic. Rezultatelestudiilorexperimentaleau covalente simple dintre un atom de carbon 4 atomi de hidrogen suntidentice suntorientaten vrfurileunui tetraedru regulat (fig. 1.5) . Unghiuldintre C-Hestede10928'(muchiile unuitetraedruregulatfacntreeleununghide109).valoareare unghiuldintre adoiatomidecarbon prin Imaginileformulelor moleculelor care catenedeatomi deC atomideH)potfireprezentaten figurnd tetraedreimaginare(vezifig.1.6.a.)saumultmaisimplu, folosindbilepentruatomi tijepentru dintreei ,n modelecare valorileunghiurilor dintre (vezifig. 1.6. b.). nmodsimilarsepotscrie cavalentesimplentre atomul decarbon atomi sau grupedeatomi carepot pune ncomununelectron. Deexemplu: - formareade covalentesimple,antrecarbonCclor, CI : H . / -;-;" 'n =2; formula a lui A este (CH2h, C2H4 4 DETERMINAREAFORMULEISTRUCTURALE Formulele structurale(caelementnounraport cucelemoleculare) , modul de legare a atomi/or inFormula Formulaa unei chimice sepoate scrie nplannmaimultemoduri. Reprezentareaaformulelorstructuraleeste utiliznd:formuleLewis,formulencarese olinie pentruamarca (numiteformulede formulederestrnse(vezitabelul1.1). , 55 T T A R BU"-..,/' l e L T I U R R _ E I A I l Formula ! Formula Fig.1.12.Etapele stabilirii structurii organici. 11 a. ---b. :.---000o. A-' ro.. Fig.1.13. Modele ale moleculeide etan: fotografii alemodelelor; a.model deschis; b. modelcompact. a.b. Fig.1.14.Modele ale moleculeideetan;model : a.deschis; b. compact. a. Fig.1.15.Scrierea structurii moleculelor simple, n prin formulede a.pentru unatom decarbon; b. pentru catena cu 4 atomideC numaiprin simple,a. 12 ,. tabel: Formule deFormuleLewis Formule de restrnse HHHHH .... ...... H:g:g:g:g:g:H HHHHH H I/H H-C==C-C-C= C'H II HH O " CH:r C- CH2- C ==CH HHHH H:C::C:C:C:C:C::N HOHH nscriereaformulelormoleculelor organlclse folosesc frecvent formulederestrnse;elesevor numi ncapitolele formuledeFormula moduldeorientaren a chimice. construimodele alemoleculelor organicifolosindbilecolorate tije,din (vezifig.1.13).Imaginile moleculelororganicidespre carevei suntprezentatenacestmanual,ncuprinsula numeroase figuri,prinmodele deschise compacte (vezi fig.1.14). geometrialor moleculelepotavea formuledesau fiecare dintre eleputnd fisaturate, nesaturate sauaromatice. Pentru cercul dechimie Formulele moleculare plane se pot scrie nmod simplificat prin formulecondensatesimplificate(formulegraf1)caresunt realizateprinliniifrntesaumodele,ncarenusemaiscriu simbolurilepentruC H; deexemplu: CH3 - CH3 H3C - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 / Pentrustructuridemoleculesimple,n sepoate recurgelacemodelul tetraedric al atomului decarbon(formulede undelinia (-) atomilordecarbonaflatnplanulhrtiei,cea (- - -) atomii nspateleacestuia, respectiv (./ )atomii nplanuluihrtiei;deexemplu,(vezifig.1.15). 1Teoriagrafurilor,pebazaformulelorcondensatesimplificatepermitecalcularea unorparametriiaimoleculelor: interatomice,unghiuride energiide etc. IZOMERI Uneiformulemoleculareipot corespundemaimulte formule structurale. organicicareaun tip deatomi,dar ncare nu sunt n fel,senumesc izomeri mer-parte, nlimba O clasificare a izomerilor este nfig. 1.16. CLASIFICAREA COMPUSILOR ORGANICI , organiciinclud nun mic de deatomi,carelereactivitatea,faptcepermite clasificarea caracterizarea lor mai Acestea sunt numite grupe Identificareagrupelorntr-un compuschimic permite se luichimice. esteunatom sau o deatomi care prin santr-o iacesteia fizice chimicespecifice. Grupelepot fi : - omogene: duble:C=Ctriple:C=C; - eterogene:atomi specifici (de exemplu: -CI,-Br,-1),grupe de atomi(deexemplu:-OH,-COOH)sauioniorganici. Clasificarea organici sefacendegrupele pecarele n Dinpunct devedere al lor, organicisempartnhidrocarburi functionali aiacestora. nfig.1.17 sunt date cteva dintre grupele pecare leveintlnin organicicevor fi nclasaa X-a. saturatenesaturate a. I Z O M EDe R I-MIi b. 1 2 Fig.1.16. Izomeri. a.Clasificarea izomerilor; b.Exemple de izomeride formuleimoleculare C2H60icorespund 2izomeri de l-alcool ; 2-eter. aromatice HH IIH-C=C-H H-C-C-H II HH R-X (X =-F,-CI , -Br,-1) R-O-HR-O-R o

R, C-O 'HR/-aldehidecetone ,I ,J a,cfo1icarbr ilici "l amine R-NH2 DERIVATI AI HIDROCARBURILOR , l acizi sulfonici R-S03H Fig.1.17. Clasificareaorganici cteva exemple de grupe (R- radicalde 13 CI)11 '1J E -C-C-11 .9 tU e -;)C=C( S-e: -'1J- C=C-! e u Fig.1.18. dintre doiatomideC detipulde dintre ei. 14 Pentru cercul dechimie chimice pot fi tebazezi pe despre pecare le aidin studiulfizicii. esteo - un vector - carese ntre atomisau grupurideatomipe care i i caounitatecustabilitatemare,astfelnct fie o specie - oncea mai a unei .!ltredoiatomi A B, cei doielectroni Ae sunt cu o FI denucleulatomului A cu o F2denucleul atomului B. -+AestecumultmaielectronegativdectBatunci IFIII F21 BunelectronluiA devenindionpozitiv(B+)iar A un ion (A-). A:- B+ afost I FI I este cacu IeEe (sepun electronincomun). AtuncicndIFI HF21 (frecvent n cazul omogene)iar cnd IFI I IF21, este(frecvent n cazul eterogene), molecula seca un dipol. fiindo toateatributele unuivector: - peosuport,motivpentrucare chimicesuntorientaten (veziformulele modelul tetraedricalatomuluidecarbon). facntre eleunghiuri; -chimice caintensitate(prinmodululvectorului). Astfel crestemaidect (cr+7t) care estemaidect (cr+ 27t). de mari micintre atomi,iar de mici mai mari. Astfel, lungimea scade n seria:letri IhU ! !CII U G cz U'a Fig. 2.35. de agregare a alcheneide de atomide carbon din Tabelul 2.4. Punctele de fierbere detopireale alchenelor C2 - Cs-Alchena p.f.oC etena-103,9 propena-47,7 1-butena-6,5 cis-2-+3,7 butena trans-2-+0,96 butena izobutena-6,6 1-pentena+30,1 w p.t.C -165,5 -185,2 -190 -139,8 -105,8 -140,7 -165,2 or-- R iti _eaIIspecce_oxidare 5 duble j::.polimerizare > tul ' ii:comune g;cu cele ale alcanilor a::ardere o. Fig. 2.36. chimice ale alchenelor. 39 Fig. 2.37. Modelarea de a hidrogenuluila Fig.2.38.Modelareacatalizei eterogne de a hidrogenului la modelarea moleculei de nstructuracatalizatorului deNi ,lamicroscopul electronic. 40 REACTIADEADITIE ,, Reactiilecaracteristicealchenelorsuntreactiiledeaditiela )C=C(. nacestese n'umai 1t se cte o a, lafiecare atom de carbonparticipantla Aulocde tipul : 11t /I R-CH- -"" CH-R' +----+. R-CH.2..CH-R' a rIlala Xy ncare cuR R' s-aunotatradicaliialchil(Rpoate fiidentic sau diferit deR') . nurma de se o cu ncare atomdecarbonsunt orientate vrfurileunuitetraedruregulat. hidrogenului de a hidrogenului laalchene dehidro-genare) are loc n de catalizatorimetale findivizate:Ni, Pt,Pd(Iatemperaturicuprinsentre80- 1800C presiunide la200atm) . nurma dehidrogenareaalchenelor sealcanii lr--n;-----,IN' R - CH.:!;LCH-R' +HAi --'....R - CH.2..CH-R' arIfC,plaia HH Deexemplu,prinde ahidrogenuluilase etan(fig. 2. 37):CH2=CH2 + H 2CH3- CH3 dehidrogenare a alchenelor areloc nsistemhetero-gendeoarecen delucru:hidrogenulestenstare alchenele pot figaze sausub de de(alcanii)sunt nstare iar catalizatorulestesolid (vezifig.2. 38). Exercitii ,. 1. de ahidrogenuluilaprodusuldeRezolvare:1IN' CH2..../CH - CH3 + H...t'HIDclp.CH3- CH2 - CH3 rI(, propan 2.Scrie de a hidrogenuluila:a) a) de 4 halogenilor Prin halogenilor, X2 (X2 =C12,Br2'12)la dehalogenare)se ncare ceidoiato.midehalogensunt vicinall): R-CH-UCH-R' +----+.R-CH.2..CH-R' arIlala XX derivat dihalogenat vici nal Deexemplu, de a cloruluilaeste (vezifig.2.39): 1,2 - dicloroetan. Numeledeolefine,careafostdatalchenelor,se lordeasetransformaprinhalogenaren cuaspect uleios. Exercitiu ,. Scrie de aCI2 la produsulde t!!!!I!I Celmai se clorul,apoi bromul celmai greu iodul(vezifig.2. 40.). de halogenare a alchenelorareloc,de ntr-un solvent inert de carbon,CCI4,diclorometan,CH2CI2, decarbon,CS2). declor debromesteinstanta-nee sepentru (identifi-carea)alchenelor pentrudeterminarealor ACTIVITATE sesub de profesor! Moddelucru.Seprindeshidratareaetanolului (alcooluluietilic)folosindmontajuldinfig.2.4l.Seintroduc nbalon 5 mL alcooletilic cteva de (sepoatefolosiunbalon Wurtz) . Cuajutorulplniei se n mici,15 mL de acid sulfuric concentrat. balonului sefacecu ctmaiuniform.Latemperaturadeaproximativ1700Cncepedega-jarea etenei se Etenaestentr-odeBr2nCCl4 deculoarebrun- Ceobservi? ndinvasuldeprindere ungazcarede-de brom n de carbon (vezifig. 2. 4l.). De ce? Etena cubromul conform chimice: CH2=CH2 +CH2- CH2 II BrBr 1,2- dibromoetan. Bromuldindebromsenurma cu etena devine ,. Scrie de a Br2laprodusuldeFig.2.39.Modelarea de adi a doruluila CI2 Br212 Fig. 2.40.Reactivitatea halogenilor n deadi la alchene. Fig.2.41. Decolorarea de a de Br2 / CCI4. a. naintea deproducerea b. producerea 41 Fig.2.42.Reacti vitatea hidra-cizilor ndeadi la alchene: HI>HBr>HCl. VladimirVasilievici Markovnikov (1 837-1901). 42 Aditiahidracizilor , Hidracizii,HX(HX= HCI,HBr,HI)se laalchene formndu-se satura Aditiahidracizilor laalchenele simetrice , +Hr X- --.. R-CH-a CH-R a rIlala HX derivat monohalogenat. Deexemplu: CH2=CH2 + H CI - --'. CH3- CH2 I CI l-cloroetande etil). Cloruradeetil ,subnumeledekelen,esteunul dintre primele anestezice locale folosite n Celmai se aciduliodhidric,apoiacidul bromhidric celmaigreuacidulclorhidric (vezifig.2.42.). Aditiahidracizilor laalchenele nesimetrice , ncazulalchenelornesimetrice,deexemplupropena, de aatomilorhidracidului ,se ntotdeaunaunsingur izomer (vezifig. 2. 43). r--'', TI 7t , CH2=CH-CH3 +H-Xi__ J

I X Fig. 2.43.Posibilitatea de a hidracizilor la nanul1870,chimistulrusV VMarkovnikovastabilitregula care i numele, cuajutorulse poate prevedea modul ncareseface hidracizilorlaalchenenesimetrice.Ease poate astfel : Atomuldehidrogendinmoleculahidraciduluisela atomul decarbon (participant ladublacare arecel mai mare deatomidehidrogen,iarhalogenullaatomulde carbonaldubleilegaturicareare maimicdeatomide hidrogen. chimicede aacid uluiclorhidricla este: 1I CH-CH-CH 3I3 CI 2-cloropropan de izopropil). ,. Scrie chimicede aacid uluibromhidric, HBr,la produsulde 4 apei apei la alchene are loc n acidului sulfuriccon-centrat conducelade alcooli: 1I + Hr OHa a R-CH-CH-R laia HOH alcool. Deexemplu, prin apeilase etanol: _H2S04 CH2-CH2 + H- OHCH3- CH2 I OH etanol. apeilaalchenele nesimetrice se faceconformreguliilui Markovnikov: 1I +Hr OH CH3-CH-R I OH alcoolsecundar (gruparea hidroxil, - OHeste deunatom decarbon secundar). Deexemplu,prin apeilase 2-propanol (fig.2.44): 1IH2S04 CH2= CH-CH3+Hr OHCH3-CH-CH3 I OH 2- propanol(alcoolizopropilic). REACTIADEPOLIMERIZARE , Procesulncaremaimultemoleculealeunuicompus, monomer (saumer),sentreele,formnd omacromole- (polimer), estenumit polimerizare. Denumireadepolimerizarevinedelacuvintele poly = numeros meros = parte. demoleculedemonomercare polimerul segrad depolimerizare, n. De exempluprinpolimerizarea a n molecule de monomer A se polimerul An: nA-- -fA1n monomerpolimer Graduldepolimerizare,n masa Mcare j:aracte-unpolimer sunt valorimedii(uneorinotatefi M). Alcheneleaucapacitateadea seunintreelepentrua forma moleculecompusedin identicecarese dezeci, sutesaumiide ori , numite macromolecule. Polimerizarea alchenelor este o decareare loccuruperea 1tdinfiecare de (monomer) formareadenoi a,carbon-carbon. Fig. 2.44.Imaginea moleculei de 2-propanol (model deschis). 43 n Fig.2.45.Modelarea de polimerizare a etenei. 44 a chimicedepolimerizareaunei alchene este: nCH-----+ I R monomerpolimer. Deexemplu,prinpolimerizareaeteneise polietena (polietilena)(fig.2. 45): n CH2=CH2 -----+-fCH2 - CH21n Exercitii . ,. 1. Scrie chimice depolimerizare a propeneipolimerul. Rezolvare:n CH2=CH-----+ CHr lin CH3 CH3 2.Scrie chimice de polimerizare a cloroetenei, uzualdevinil. Rezolvare:n CH2=CH-----+ I CI ,. PnnpOhmerizareaa2kgdese polietenacu masa 42000g/moI.doar80%dinetena secere: a)scrie chimice care areloc; b)gradulde polimerizare alpolietenei; c) masa de Rezolvare: a) cu maisus. b)n =Mpolimer= 42000= 1500. Mmonomer28 c) ntr-o de polimerizare ce are loc cuunrandament de 100%,sepoateconsidera masademonomer este cumasadepolimer,80 mmonomer= mpolimer,deci 100 . 2 = 1,6 se1,6kgkg 4 REACTIIDEOXIDARE Alchenelesemai dectalcanii :deoxi-darea alchenelor aulocsub de oxidare aalchenelor decurg nmoddiferit con-duc la ndeagentuloxidant folosit de de lucru. Oxida rea de oxidarea alchenelor cu sau slab depermanganatdepotasiu(reactivBayer)este oxidareSub agentuluioxidantserupenumai 7tdin se dioli: care hidroxil, - OHla cei doi atomi de carbon vecini (dioli vicinall). narelocruperea 7t,ca ncazul uneide se uncompus saturat stabil. a chimicedeoxidare a alchenelor poatefi nmod simplificat punndn doar reactiviide organici : .1JLKMn04'HO-,H20a R-CH-CH-R' Iala OHOH diolvicinal R R'pot firadicalialchilidenticisau De exemplu, prinoxidarea a eteneise etandiol: KMn04'HO-,H20 CH2=CH2 1,2-etandiol (glicol). ACTIVITATE se sub de profesor! Mod de lucru.Se ca n experimentului descris la pag. 41.Etena sentr-un vas n care se 20 mL deKMn04 0,5% 5 mL deNa2C03 5%.Ceobservi? sedecolorarea deKMn04 unuiprecipitat brun (fig. 2.46). De ce? Etena cudeKMn04conform chimice: chimicedeoxida reaalchenelor sepot scrie complet,cu tuturor reactivilor a de precizarea lor stoechiometrici. Pentruacalcula n chimicede oxidarea organ iciseprocedeul n clasaa IX-a lacapitolulechilibre cu transfer deelectroni. Pentru stabilirea numerelor de oxidare ale atomi/or de car-bondin organicise Fiecareatomdecarbondintr-uncompusorganic, cu lui (exclusiv atomi decarbon)este considerat oentitatencaresumaanumerelordeoxidareale tuturor elementelor componente este O. Fig. 2.46. etenei cu KMn04 n mediu neutru sau bazic: a.nainte de producerea b.producerea 45 OH Sausepoateprocedaastfel : - pentrufieGare C-H,iseatribuiecarbonului N.O. = -1 ; - pentru fiecare C - C i se atribuie carbonuluiN.O.= O; - pentrufiecare C- heteroatomiseatribuiecarbo-nuluiN. O. = +1 . Exercitiu Pentru cercul dechimie Fig.2.47.Calcularea N.O. alatomuluideC. ,.N.O.pentrufiecaredinatomiideCdinmolecula etanolului(vezi fig. 2.47). Rezolvare: 46 Clegat numaideatomideH dealtatomde Care N.O. = -3, atomdeC,legatnplusdeunatomdeOdingrupa -OH, areNO= -1 . Pentruastabili stoechiometriciseparcurg toarele etape: 1. Scrii redox CH2=CH-CH3 +KMn04+H20CH2-CH - CH3 ++KOH II OHOH 2. N.O.pentrufiecareatomdinfiecarecompus (reactivi deredox) : -2 +1-1 +1+1+7 -2-1+10+1+4-2 CH2=CH-CH3 +KMn04+H20- ---+.CH2- CH - CH3 ++KOH -21+1-21+1 I OHOH 3. Identifici atomiicareN.O. scriiprocesele par- deoxidare dereducerecare auloc: -1e-1 -2+1-1 +1+1+7-2-1+1L 1+4 -2 CH2=CH-CH3 +KMn04+H20 I CH2-CH-CH3+ +KOH -21+1..21+1 J OHOH -2 -1e- -1 C C -1 -1e-o C C +7 +3e-+4 Mn Mn 4.Echilibreziscrise netapa3 seama de: - legea masei asarciniielectrice defaptul electronilor nprocesuldeoxidaretrebuie fie egalcucelalelectronilor nprocesuldereducere: -2-1 e- -1 CC, -1 C x3 Mn+3e-.MnIx2 5.Scrii astfel pentrucele drept aispeciiloroxidanteparticipantelaredox: 3CH2=CH-CH3 +2 KMn04+ H20------.3CH2- CH - CH3 +2Mn02+ + KOH II OHOH 6.Calculezicelorlalte specii chimice participante la pebazalegii masei : ,. cantitatede 0,15molidese cuo de KMn04 de0,5 M.Calculeaza volumul apoase de KMn04 consumat masade diol . .4 Oxidarea ACTIVITATE se sub de profesor! Mod de lucru.Se ca nexperimentului descris la pag.a. 41.Etena se ntr-unvas ncarese 20 mL deKMn04 0,5% 5 mL de H2S04 20%.Ce observi? darnvaspune20mLportocaliede K2Cr20 7 0,5% 5mL de H2S04 20%. Ceobservi? sedecolorarea deKMn04 (fig.2. 48.a) schimbarea culorii deK2Cr20 7 (fig.2. 48.b). De ce? Etena a cude nmediuacid conform chimice: KMn04'H2S04 CH2=CH2 2 CO2 + 2 H20 K2Cr207,H2S04 CH2=CH2 2 CO2 + 2 H20 Oxida rea aalchenelorsefacecuK2Cr207n de H2S04 saucuKMn04 n de H2S04. Seproduceruperea dubleC=C se amestecuri de deoxida re,ndestructura a alchenei. Astfel: - cnd atomul de carbon implicat ndubla hidro-gen,se unacid carboxilic,R - COOH(fig.2.49); - cndatomuldecarbonimplicatndubla estela catenei,deciaredoiatomidehidrogen(=CH2)radicalul se laCO2 H20 ; - cndatomuldecarbonimplicat ndubla nu hidrogenseuncompus carbonilic, o R - CO - R (fig. 2. 50). Exemple: CO2 + H20+ R- COOH acidcarboxilic. b. Fig. 2.48. etenei nmediuacid: a.cu deKMn04; b. cudeK2Cr20 7: l. deK2Cr207; 2.care Cr3+; oxidarea etenei). Fig. 2.49.Imaginea grupei -eOOH. Fig. 2.50.Imaginea grupei carbonil 5c=O. 47 a. b. Fig. 2.51.Imaginea moleculelor de: a.acidul propanoic; b. (modeledeschise). I II

I R' II

1" R K2Cr207,H3O+ K2Cr207,H3O+ R-Ci =C-R'" 1,1" RR Exercitiu 1 1 CO2 + H20+ R-9 =O R' 11 R-COOH+R'-COOH acid carboxilicacidcarboxilic 1 R-COOH+ acid carboxilic ,1 R-9 =O R" 11 R-9 =O +R"'-9 =O R'R" ce ,. alchenacareprinoxidarecuKMn04 ndeH2S04 concentrat acidpropanoic, CH3-CH2-COOH yH3(vezi fig.2.51). Rezolvare:0= C - CH3 ,. Ocantitatede0,2molide se cuo 0,4 M de KMn04 nmediu deH2S04.volu-muldedeKMn04 consumat nRezolvare: Scrii deoxidare cumai lapag. 46: -2+1o-2+1+7-2+4-2+2-2 5CH2 =C-CH2- CH3 +8KMn04 +12H2S04 ---+5C02 +17H20+ 50=C - CH2-CH3+4K2S04+ 8MnS04 II CH3 CH3 -2 -6e- +4 C C +7 +5e-+2 Ix 8 o+2 x5Mn Mn -2e-CC 48 Calculezi ,pebaza chimice, demoli de KMn04 caresende oxidare: 5 moli.. ..... ....... ........ 8moliKMn04 0,2moli... .... .. ....... ........... .... .. .xmoliKMn04 x = 0,32moliKMn04. Volumulde de KMn04 0,4M, se astfel: 1000 mL KMn04 0,4 M. ....... ... .. ........ 0,4moliKMn04 V mL KMn04 0,4M. .... .. .... ... .... .. ..... 0,32moliKMn04 V = 800mL KMn04 0,4M. OXIDAREA (ARDEREA) Alcheneleardnoxigensaunaer.Elese complet la dioxid de carbon elibernd o cantitate de energie, Q. a deardereaalchenelor este: 3n CnH2n + 202..nC02 + nH20+Q. ,. Scrie chimice de ardereaeteneinoxigen. Rezolvare: C2H4 + 2C02 + 2H20+Q . Alchenelenusefolosescdrept combustibilideoarecelatem-peraturadearderepotavealocdepolimerizare.Din motiv trebuie alchenelor nREACTIADESUBSTITUTIE ,, de halogenarea n denusuntcaracteristicealchenelor,ci hidrocarburilor saturate. la arelocanumitor atomi de hidrogen(maireactivi)din catena aalchenelor cuatomide clor saude brom. Atomiidehidrogende laatomulde carbonlegat de unatomde carbon implicat ntr-o din dublei suntmaireactividectatomiidehidrogendela atomi de carbon dincatenauneialchene (vezi fig.2.52). Prin tratarea unor alchene inferioare, cuclor sau brom,la tem-peraturiridicate(500-6000C) ,arelocatomuluide hidrogenaflatin Se uncompusmono-halogenatnesaturat.Deexempluclorurareapropeneila5000C (vezifig. 2. 53) : CH2=CH-Vr-l' H- +-C-IJ----, bl SDDoC ..CH2=CH-b-CI+HCI I- I HH de alil). Cloruradeal ileste pentrua glicerinei. atomi de carbon alilici atomi de hidrogen in Fig. 2.52.Atomi deC alilici atomi deH din + 1 + de alii Fig.2.53. Modelarea de clorurare a propenei n 49 . ; . ':J:k.- ',i. \ . .I ,,,'.. .q..c; ' 1- ..,t.I '.' \t: ..1'... ,,(",,-' .1 ,'," .- ,o' I t' ."' .' . , .1.... "\ -,. ,ti!, _ .{4f,, Fig.2. 55.Fructele legumele secoc mai repede (coacere n etenei. optice superioare la chimiei L . Izolatori chimiei termici de cost redus Elasticitate MASE PLASTICE 11l#$h:!.iGifi 1 Conductivitate Fig, 2.56.Cteva avantajedezavantaje alemaselor plastice. 50 ,. Scrieecuatiareactieichimicecarearelocntre clor la5aaOC.'4 IMPORTANTA AALCHENELOR , Alchenelecucelemaimultedevalorificare sunt etena (veziexemple nfig. 2. 54) propena. Ele sunt folosite ca: - materiiprimepentrualtor chimici:etanol, propanol ,etilenglicol(folositcaantigel),glicerina,n industria acidacetic; - stimulatoriaiproceselorvegetative:etena precum nflorirea coacereafructelor a legumelor (vezifig.2.55) ; - monomeri pentru de mase plastice; etena prope-nasuntmonomeripentrupolieteneirespectiva polipropenei(vezi "Mase plastice"). Industria alcoolice Etanol Industria cosmetica Etandiol (Etilenglicol) Lichid anllcongelant Oltld ClorurA deelll 1,2 dicloroetan Fig.2.54. de valorificarea etenei. MASE PLASTICE PVC Materialele plastice suntprodusetehnologiceden uncompusmacromolecularsinteticalte pen-trua leconferi superioare. macromoleculari,(mase plastice) nlocuiescmeta-lele, lemnul , pielea, nfabricareaunor articole tehnice,ambalaje, etc.,dar n eipot fi mate-rialenoicu superioare naturali ,cu utilizare, att nindustrie ct n dezicuzi. nraport cumaterialele pe de produse din mase-leplasticeauattavantaject dezavantaje,subaspectul lor (vezifig. 2.56). Dezavantajullormajoreste nusuntbiodegradabile.Din acest motiv obiectele dinmateriale plastice folosite trebuie fie colectate separat distruse saureciclateindustrial. Lafolosireaunuipolimer trebuie n considerare - utilizare.Astfel,oproprietatepoatedeveni avantajsaudezavantaj.Deexemplu,calitateadeizolant termic este unavantaj polimerulse la de tiptermopan,dar esteundezavantajncazulvaselor de cuinteriorul acoperit cupolimeri,unde transferul ter-mico a CLASIFICAREAMASELORPLASTICE O comportarealadeformare,maseleplasticepot fi: - plastomeri- potsuferi permanente; - elastomeri - pot fi numai temporar,fi indmarea lor elasticitate. O comportareala secunosc mase plastice: - termoplaste - senmoaiela sela - termorigide - senumailarece,deoarecenuse topesc la (vezifig.2.57). ntabelul2.5 sunt monomeri vinilici, (etena prin-cipipaliimonomeri din ea) polimerii din Tabelul 2. 5. Principalii polimerivinilici. MonomerPolimer DenumireDenumire CH2=CH2 -f CH2- CHi1-n CH2=CH I -fCH2- CH7-In CH3 CH3 CH2-CH -fCH2- CH7-Istiren Inpolistiren C6H5 C6H5 CH2=CH de -fCH2- CH7-de I vinil In vinil(PVC) CI CI CF2=CF2 tetrafluo--fCF2-CF27-politetrafluo-roetena n roetena(teflon) APLICATIIPRACTICE , a. Polietenaesteprodusuldepolimerizareaetenei,ncare graduldepolimerizarentrelimitefoartemari(18000-800000) .ndepresiune(5-1500atm) decelelalte de se cugradediferitede polimerizare decicu diferite.b. Cuct presiunea depolimerizare estemaimare,cuatt den-sitatea elasticitateapolimeruluisunt maimici , nschimbrezis- sala chimici Celemaiultilizate tipuridepoli- c. sunt celedepresiune celedepresiune Polietenase la:izolareaconductorilor cablurilor electrice;fabricareade tuburi,ambalaje obiectedeuzcaznic; protejareampotriva coroziunii ; ambalaje pentru pro-dusealimentare farmaceutice(vezifig. 2.58.a) .. Polipropenaare utilizari cu polietena; nplus, eapoate finfire. Dinsepot folii ,cutii,flacoane,seringi. Polipropena estepentru articole care vin ncontact cualcooluletilic concentrat (vezifig. 2. 58.b). Polistirenulesteunpolimer cu dielectricefoarte bune,stabilla chimici.Se la polistirenuluiexpandat(vezifig.2.58.c) auneilargi o-Comportaref la deformare MASEPLASTICE *Cornortareala i@uiolo!@1t'JTermorigide Fig. 2.57. Clasificarea maselor plastice. Fig. 2.58. Obiecte din: a.b. c.polistiren. 51 a. b. 52 Fig. 2.59.Obiecte din: a.de vinil; b.teflon. gamedearticoledeuzcasnicsaudeinteressanitar igienic. Polistirenul expandat este prin tratarea perlelor de polistiren cun-butansubpresiune, de lor,cndareloc expandareadiametrulperlelor acesteasentre ele).Produsulrezultatsubdeblocuriestemai dect pluta, fiind folosit la ambalaje pentru piese casabile sau deformabile camaterial izolator termic fonic. ,-.Policlorurade vinil(PVC)estepentru detuburi precum aunorfoicusau suporttextil (linoleum).Articoleledindevinilla chimiei atomsferici,dar nusunt rezistentela Outilizare aarticolelordinde vinilsecaracterului deizolanttermic electric. termopanestedindevinil (vezifig. 2.59.a) . Politetrafluoroetena (teflonul) esteunfoartebunizolator electric.Senindustria sub de piese sau straturi izolatoare,care nmedii corosivesaulatemperaturiridicate(vezi fig.2.59.b).. Teflonulesteinertla chimiei,chiar latem- nuesteinflamabil.Aceste aufost valorificate practic prin fabricarea vaselor de care au partea cuunstrat de teflon. Teme care pot fi dezvoltate nrealizareade referate: 1.Poli(2-metil-propena) ca estecompo-nentulprincipal alproduselor utilizate la depoluarea de petrolierenapelemarine. Acest polimer se cupetroliere, conducndlao ce la apeiuntimp ndelungat,putndfi Avantajulmetodei naceea polimerul poate firegenerat,iar petroliere nglobate pot firecu-perate prin distilarea acestora dinamestecul rezultat ladepoluare. 3.Conductivitatea a unor polimerieste de cel200 de ori mai dect a practice. 4.Poluarea cumase plastice uzate de mpotri-vaacestui tip de poluare,peplanlocal localitate, Concluzii o Alchenelesunt hidrocarburinesaturate care o )C=C( auformula CnH2n (n> 2). O Denumirea alchenelor se face prin nlocuirea sufixului an cu nnumelealcanului O Alchenele auizomerie de (n4),de(n3) (n4). OAlcheneleau fizice alcanilorcu deatomide carbon. O Alchenelelade oxidare, polimerizare (specificesistemelornesaturate)precum ladesubsti-nOEtena propenaauomare fiind materiiprimepentrusintezaaltor organici,deosebitde n dezicuzi. OMaseleplasticestaulabazaunorobiectefolositentoate domeniile de activitate. trebuie colectate distruse sau reciclate. PROBLEME 1.a)conformIUPAC alchene: * b)care dintre alchenele de la punctula) izomerie2.Scrieformuleledeale alchene: a)b) e) d) care dintre alchenele de mai sus sunt izomerentreele pro- aacestor alchene.. -3*.Scrieformuleledeale alchene conformIUPAC. care dintre eleizomerie geo-a)b)e)4. Se dau formule moleculare:C3Hs; C4Hs ; C6H14 ; C5H1Q. care dintre aceste formule molecu-lare corespund unor alchene scrie formulele de ale izomerilor alchenelor respective. 5.Se schema deC4H1Qt