Realizat de Haidautu Patricia clasa a 12a D

1

Alchine

Def: Se numesc alchine hidrocarburi aciclice nesaturate care contin in molecula lor o tripla leg. Intre 2 at. de C si in care raportul si in care raportul intre nr. de at. de C si H este dat de formula CnH2n-2 in care n=nr. de at. de C din molecula.

Caracteristici: Alchinele sunt : -hidrocarburi -aciclice -nesaturate (NE=2, datorita prez. a 2

leg.π in componenta leg. triple)

Nomenclatura. Serie Omoloaga.Dand lui n. Val. Intregi obtinem termenii seriei omoloage in care ca in orice serie

omoloaga , 2 termeniu consecutivi se diferentieaza intre ei printr-o gr. Mtilen. (-CH2-)Denumirea alchinelor se formeaza prin inlocuirea suf. –an de la alcanul corespunzator , cu suf. –ina . Seria omoloaga incepe de la n=2

n CnH2n-2

Alcan CnH2n-2

Alchina

1 CH4 Metan - -2 C2H6 Etan C2H2 Etina (acetilena)3 C3H8 Propan C3H4 Propina4 C4H10 butan C4H6 butina

Radicalii alchinici:

CH=CH - etilena CH≡ C -etinil CH3-C≡C - propinil CH2-C≡CH - propagil

Izomeria la alchine.Alchinele sunt izomerii de functiuni cu: -alcanii diciclici (Spirali)

-cicloalchine -diene

Alchinele , de la n=4 prez. fen. de iz. de pozitie dat posibilitatii pe care are tripla leg. de a ocupa poz. diferite in catena

Butina prez. urmatorii 2 izomeri de pozitieC4H8: CH≡C-CH2-CH3 1 butina CH3-C≡C-CH3 2 butina

Structura alchinelor

2

In catena alchinelor se intalnesc 2 tipuri de at. de C .▪ 2 at. de C hibridizati sp - cei doi at. de C implicati in form. tiplei leg.▪ at. de C hibridizati sp3 – implicati in formarea leg. simple Acetilena -primul termen al seriei omoloage prezinta o structura (simetrie diagonala) dat hidrocarburii de simetrie digenala sp a celor 2 at. de C . Datorita hibridizarii sp unghiul si distanta dintre cei 2 at. de C triplu legati=1,21Å fata de:

-1,54 Å in leg, C-C C≡C 1,21Å-1,33 Å in leg, C=C <180˚

Tot datorita hibridizarii scade si distanta C-H de la 1,1 in cazul Csp3-H la 0,6 in Csp-H H-C≡C-H 0,6 Å

Consecinta discreta a hibridizarii sp a at. de C este si polarizarea leg. C-H mai accentuata decat la celelalte leg.

Leg Csp – H= leg polara cu S- pe Csp si S+ pe H. Csp-H . Aceasta polarizare a leg. confera acetilenei , respectiv alchinelor cu tripla o le. marginala un caracter slab acid!!

Obtinerea alchinelorI metode industriale 1. Din metan: -Prin cracare in arc electric -Prin ardere incompleta 2. Din carbura de Ca (carbit) CaC2 II metode de laborator 1 Dubla eliminare de hidracid din derivati dihalogenati geminali sau vicinali 2 Det. alchinelor sup. prin alchilarea acetilenelor metalice

I 1. Obtinerea din metan La temperaturi ridicate 1500˚C => transferul metanului in acetilena ˚

2CH4—>C2H2+3H2Industrial transformarea se face prin doua procedee diferite intre ele prin sursa de

energie necesara reactiei Se identifica :

a) procedeul de cracare a CH4 in arc electricb) procedeul arderii incomlete

a) In cazul acestui procedeu energia necesara reactiei esste furnizata de descompunerea elementelor si se produc intre cei 2 electrozi metalici alimentati la o sursa de curent continu. Alaturi de reactia principal;a au loc si o serie de reactii secundare si de ceea ptr stoparea lor are loc stropirea brusca a mediului de reactie cu un jet de apa rece. Nu poate fi totusi evitata reactia de formare a C liber

1500˚C CH4 — —> C+2H2 Procedeul se aplica la Borzesti

3

b)In cazul acestui procedeu metanul introdus in reactor este utilizt pe de o parte ptr obtinerea acetilenei , iar pe de alta parte ptr furnizarea energiei termice prin combustie. Si in acest caz au loc reactii secundare dintre care cea mai importanta este reactia de obtinere a gazului de sinteza

CH4+1/2O2—>CO+2H2 2.Obtinerea acetilenei din carbon de Ca

Carbura de Ca=compus ionic Ca 2+ si C2 2- Ionul C2 este format din 2 at. de Chidrocarborizati sp uniti printr-o tripla leg. si la care gasim cate o sarcina negativa HC≡CHIn CaC2cele 2 sarcini pozitive de la ionul carbura au fost neutralizati de Ca 2+

Industrial CaC2 (carbid) se obtine prin reducerea la 2500˚ C cu cox metalurgic a oxidului de Ca obtinut prin descompunerea termica a calcarului 800-1000˚ C CaCO3 -------------------> CaO + CO2 (calcar) 2500˚ C CaO + 3C ----------------> CaC2 + CO (carbid)

CaC2 fiind o carbura ionica (acetilura) a unui metal s hidrolizeaza in conditii obisnuite cu degajarea acetilenei. Reactia se aplica atat la scara mica in gen. De acetilena in cazul sudurii oxiacetilenice cat si la scara industriala. Reactia are loc violent si rapid CaC2 +2H2O--------------> Ca(OH)2 +C2H2 (acetilena) generatorul de acetilena

Metale de laborator

1. Eliminarea de hidracid din derivatii dihalogenatia) vicinali:

Transformarea se produce in prezenta de KOH/alc la temperatura de 100-150˚ C. In prima etapa ( I ) are loc eliminarea hidracidului obtinut deriv. halog. , care in a doaua ( II ) etapa la temperatura mai mare de 150˚ C elimina hidracidul cu transformare in alchina corespunzatoare.

KOH alc KOH alc-HC-CH- ----------------> -C=CH- -----------> -C≡C- X X 100-150˚ C X t > 150˚ C

4

- HX -HX

1,2-diclor-etan KOH alc KOH alc

CH2- CH2 ------------> CH=CH2 ------------------> HC≡CH Cl Cl 100-150˚ C Cl t > 150˚ C - HCl -HCl

!!! Alchenele nu se deshidrogeneaza la alchine. Transformarea unei alchene in alchina se realizeaza printr-o succesiune de reactii respectiv:

KOHalc>C=C<+Br2 -----—> >C -C< -----—>-C=C< ----—> -C≡C- ----—> CH2=CH2 ------

—> CH≡CHBr Br

100+50˚ -HBrCH2=CH2 +2Br--—>CH2-CH2------> CH=CH2 -----------> CH≡CH

Br Br -HBr Br t>150˚C

KOH alc KOH alcCH3-CH=CH+Br2----------->CH3-CH-CH2-------------->CH3-CH=CH2----------------->CH3-C≡CH Br Br 100-150˚ -HBr Br t>150˚-HBr

CH2=CH2 C≡CH ----------->

Stiren Fenil acetilena Br Br CH=CH2+Br2 CH-CH2 C≡CH KOH alc -----------> -----------> -2HBr

5

b)Dubla dehidrogenare a unui derivat dehalogenat geminalReactia are loc in prezenta de KOH solutie alcolica cu obtinerea in etapa I monohalogenurei ele vinil corespund , iar in etapa aII-a cu alchinei x -Hx -HX

-C-CH2------------> -C=CH- -----------> -C≡C- x KOH alc x KOH alc

Derivatii dihalogenati vacinali se obtin in urma reactiei unei grupari crbonil in pentahalogenura de P x ! C=O=PX5----------> C -pox3 x carbonilici gr. Carbonil Astfel din alchida acetica se poate obtine acetilena

Cl Cl KOH alc CH3-CH=O+PCl5---------->CH3-CH3 ---------->CH3-CH---------->CH2=CH---------->CH≡CH -POCl3 Cl Cl -HCl

oxiclorura de fosfor

CH3 CH3 Cl C=O+PCl5---------> C ------------->CH=CH--------->CH3-C≡CH CH3 -POCl3 CH 3 Cl -HCl CH3 Cl

CH3-CH2C=O--------->CH3-C≡C-CH3

CH3

CH3-CH2 CH3-CH2 Cl C =O+PCl5c---------> C ---------> CH3-CH=C-CH3---------> CH3-C≡C-CH3 CH3 CH3 Cl Cl -HCl

6

2. Obtinerea alchinelor superioare prin alchilarea cu conp halogenati (vezi pe larg alc. acetilenei , ionice la subcapitolul reactii de substitutie la Csp) Alchinele cu tripla legatura marginala reactiicu Na metalice la 150˚C printr-o reactie de substitutie a H de Csp marginal cu obtinerea unei acetiluri monoacide. Aceasta acetilura poate reactiona cu un derivat halogenat avand loc subst. Na si formarea unei alchine superioare 150˚ C + + +H-R

-C≡CH+Na--------->-C≡C ־ Na --------->-C≡C ־ Na --------->-C≡C-R 1/2H2 -Nax

Astfel din accetilena se poate obt. prin monoalchinarea orice alchina cu tripla marginala marginala , iar prin dialchinare o alchina cu tripla nemarginala 100˚ C _ + +X-RCH≡CH+Na --------->CH≡C Na --------->-CH≡C-R -1/2H2 +Na -NaX Imp ptr ca se lungeste catena , introdus C (200 ˚ C)-1/2H2 + _ _ +

NaC≡CNa +2R’-X --------> R’-C≡C-R’

-2Nax Imp ptr ca se obtine tripla la mijloc

CH4-------->CH≡C-CH3

1500˚ C +Na +CH3-Cl

2CH4--------->CH≡CH------------------->CH≡CNa--------->CH≡C-CH3 -3H2 -150˚ C-1/2H2

-NaCl

CH4--------->CH3-C≡C-CH3

1500˚ C Na +Na +2CH3-Cl

2CH4--------->CH≡CH---------> CH≡CNa---------> NaC≡CNa----------> CH3-C≡C-CH

7

-3H2 1500˚ C-1/2H2 200˚ C-H2-H2 -2NaCl

CH4--------->CH3-CH-C≡ C-CH-CH3 Acetilena

1500˚ C +Na +Na

2CH4--------->CH≡CH--------->CH≡CNa--------->NaCl≡CNa--------->CH3-CH-Cl+NaC≡CNa+Cl-CH-CH3

-3H2 150˚ C -NaCl CH3 CH3 --------->CH3-CH-C≡C-CH-CH3 -NaCl CH3 CH3

Proprietati fizice

Acetilena este un gaz incolor, cu miros eterat placut. Acetilena provine din carbid prezentand un miros usor usturoiat datorita impuritatii carbidului. Este solubila in apa in raportul volumetric 1 :1 ( este una din putinele hidrocarburi solubile in H2O) . Proprietatea se datoreaza polaritatii legaturii C-H din acetilena. Este solubila si in solventi organici ( acetilena ) . Nu se poate comprima in cilindri de otel sub presiune deoarece are loc explozia. Pentru impiedicarea acesteia sunt utilizati cilindri de otel speciali umpluti de o masa poroasa de azbest sau kisellgen care a fost impregnata cu acetona. La 12 atm 1l acetilena dizolva 300 l acetilena .

CH3-C = C-CH3--------->CH3-C≡CH CH3 CH3

8

[o] CH3 CH3 -POCl CH 3 CH3 KOH alc -HClCH3-C=C-CH3 ---------> C=O+O=C ---------> C --------->CH2=C-CH3--------->CH≡C-CH3 KHnO4+H2SO4 CH3 CH3 +PCl5 CH3 CH3 -HCl Cl

-HCl CH2=CH-CH2-CH3+HCl---> CH3-CH-CH-CH2-CH3 ------>CH3-CH+CH-CH3+Br2--------->CH3-CH-CH-CH3- KOH alc Br Br KOH alc -HBr --------->CH3-CH3=C-CH3--------->CH3-C≡C-CH3 t.150˚ C –HBr KOH alc

CH4--------->CH3-CH-C≡C-CH-CH3 CH3 CH3

T=1500˚ C +Na _ + +Na + _ _ + +2Cl-CH-CH3 CH4--------->CH≡CH--------->CH≡ C Na---------> Na C ≡ C Na---------------->CH3-CH-C≡C-CH-CH3 -3H2 -1/2H2 200˚ C -1/2H2 200˚ C -2NaCl CH3 CH3

2,5-dimetil-5-exena

Proprietati chimice9

Legatura tripla din alchine avand in componenta doua legaturi п , alchinele vor avea un character nesaturat mai accentuat decat au alchenele.

Principalele reactii : I aditia H2 ; X2 ; HX ; H2O ; CH3COOH ; CH=CH-CN ; HCN II reactia de dimerizare III reactia de trimerizare ciclica IV reactia de oxidare V substitutia la C sp

I Reactia de hidrogenare

Se poate defini in doua etape , produsul de aditie avand grad diferit de saturare , functie de et. de aditie :

a)TOTALA - cu H2 molecular in prezenta de metale fin divizate ( Ni , Pt , Pd ) => divizand legatura tripla in legatura simpla . Astfel :

Ni Pt Pd-C≡C-+2H2---------------->-CH2-CH2-alchina alcan

Ni Pt Pd CH≡CH+2H2---------------->CH3-CH3Acetilena etan

Ni Pt Pd CH3-C≡CH+2H2---------------->CH3-CH2-CH3 propan

CH≡C-CH2-CH3 Ni Pt Pd 1-butena +2H2 ---------------->CH3-CH2-CH2-CH3CH3-C-CH3 butan 2-butena

10

b)PARTIALA – se realizeaza in cataliza omogena rezultand alchena corespunzatoare. Reactia este STEREO SPECIFICA , catalizatorul determina mersul reactiei. Astfel la utilizarea catalizatorului Pd otravit in saruri de Pb 2+ , hidrogen =>obt. Izomerului cis

Alcoolii

De obicei când rostim cuvântul "alcool" ne gândim la spirtul medicinal sau la băuturile spirtoase, dar aceste tipuri de alcooli conţin o anumită substanţă orga-nică numită etanol. Alcoolii sunt unii dintre cei mai utilizaţi şi cunoscuţi compuşi chimici. De fapt un alcool este un compus organic care are cel puţin o grupare hi-droxil legată de un atom de carbon saturat. Dintre aceştia fac parte metanolul, e-tanolul, butanolul şi propanolul, aceştia formând serii omoloage.

Proprietăţile alcoolilor

Alcoolii alifatici pot exista în forme izomerice începând de la propanol în sus. Alţi compuşi, ca fenolii sau enolii, pot conţine grupe de hidroxil, dar din cau-ză că sunt ataşate direct carbonilor nesaturaţi se pot comporta diferit. În fenoli şi e-noli electronegativitatea puternică a atomilor de oxigen face ca acesta să atragă e-lectroni din inelul aromatic sau din legăturile duble, ca şi din atomii de hidrogen din grupările hidroxil. Acest lucru face ca legătura carbon-oxigen să fie mai puter-nică şi astfel să reacţioneze mai greu cu alţi compuşi. Alcoolul benzilic este considerat un alcool deoarece, chiar dacă are structură un inel aromatic, gruparea hidroxil nu este legată direct de acest inel. Anumiţi alcooli sunt complet miscibili în apă în orice proporţii. Acest lucru se datorează puternicii Punţi de hidrgen care se stabileşte între oxigenul puternic electronegativ (din hi-droxil) şi hidrogenul ionic din apă. Moleculele de apă sunt atrase mai tare de moleculele de etanol decât între ele. Din acest motiv etanolul amestecat cu apă produce un amestec care are volumul mai mic decât suma celor două lichide luate separat. Puterea acestei atracţii dintre moleculele de etanol şi apă le împinge mai aproape scăzând astfel volumul ames-tecului şi crescând densitatea acestuia, în ciuda faptului că etanolul are densitatea mai mică decât cea a apei. Etanolul (şi alţi compuşi) formează astfel ceea ce se nu-meşte un amestec azeotropic cu apa. Chiar dacă cele două substanţe au puncte de fierbere diferite (78 respectiv 100 grade Celsius) puterea atracţiei între ele le fa-ce ca la temperatura de 78,1 grade Celsius ele să se distileze împreună ca un ames-tec compact. Alcoolii mai uşori (metanol, etanol) sunt lichide mobile la temperatura camerei. Înaintând în seria omoloagă, cu cât numărul atomilor de carbon creşte, alcoolii au

11

tendinţa de a forma lichide mai vâsocase, chiar solide moi. De asemenea, punctele de fierbere şi topire cresc odată cu creşterea număruli de atomi de carbon.

Răspândirea şi producerea alcoolilor

Alcoolii se găsesc într-o varietate de situaţii. Etanolul se poate produce natural, ca zaharuri din fructele răscoapte cu ajuto-rul enzimelor în procesul de fermentaţie. Aceasta este baza industrei bauturilor alcoolice, chiar dacă aici se folosesc mult mai multe ingrediente şi procesul este realizat cu grijă. Etanolul se poate obţine industrial din reacţia etenei cu apa prin procesul de hidratare. Metanolul este produs prin reacţia monoxidului de carbon cu hidrogenul. Aceste două substanţe sunt obţinute industrial din metan (gaz natural) şi apă. A-mândouă reacţiile se realizează în condiţii speciale de presiune şi temperatură, în prezenţă de catalizator. Un alt alcool important din punct de vedere industrial este alcoolul izopropilic. El este un produs secundar al industriei petrolului, folosit ca solvent. Alţi alcooli naturali sunt mentolul, care dă gumii de mestecat şi altor produse aroma şi gustul specific şi glicerolul (trihidroxipropanul). Glicerolul se găseşte în stare naturală în grăsimi vegetale sau animale, dar este şi un produs secundar al in-dustriei săpunului. În intestinul uman grăsimile se transformă în glicerol şi acizi graşi, după care se refac în grăsimi.

Importanţa alcoolilor

Alcoolii sunt foarte buni solvenţi, de aceea din ei se produc detergenţi, par-fumuri, vopsele şi multe altele. Un amestec de metanol şi etanol este vândut ca solvent, care conţine colorant şi are un miros specific cu rol de a proteja cumpără-torii. Etanolul şi metanolul sunt doi dintre cei mai importanţi alcooli. Alcoolul izopropilic este un solvent industrial foarte cunoscut, câteodată folosit ca o variantă mai ieftină a etanolului. De asemenea etanolul are un puct de topire foarte scăzut, ceea ce determină folosirea lui în termometre de temperaturi extrem de mici. Alcoolii se folosesc ca produşi intermediari, în sinteze în chimia organică. Tot aceste substanţe chimice se folosesc la curăţarea produselor petroliere din combus-tibili, în special în Brazilia. Glicerolul are aplicaţii în medicină şi, ca şi glicolul etenic, se mai găseşte în componenţa explozivelor.

12

Aldehidă

Aldehidele se formează de obicei prin oxidarea grupei hidroxi a alcoolilor primari

Cea mai simplă aldehidă este formaldehida, formată prin oxidarea metanului.Denumirea de aldehidă este dată de combinarea cuvintelor alcool dehidrogenat.

Nomenclatura

IUPAC

Conform regulilor IUPAC, nomenclatura se stabileşte astfel:

stabilirea catenei cu cei mai mulţi atomi de carbon. Adăugarea sufixului -al la denumirea alcanului respectiv: HCHO-metanal,

CH3CHO etanal etc. În cazul aldehidelor aromatice , acestea se denumesc prin adăugarea denumirii

aldehidei la radicalul aromatic fenilmetanal, sau adăugarea denumirii radicalului aldehidic la hidrocarbură formilbenzen (nomenclatură destul de rar utilizată)

Alte nomenclaturi

Mai des folosite sunt cele formate din denumirea acidului cu aceeaşi structură: HCHO-formaldehidă, C6H5-CHO -benzaldehidă

Sinteza

Dehidrogenarea sau oxidarea alcoolilor primari

;

13

Oxidarea Swern[2]

Alcooli sunt oxidaţi la aldehide prin intermediul sulfoxizilor.

Folosind acest tip de reactiv, oxidarea se opreşte la aldehidă care nu mai este oxidată la acid carboxilic (cum s-a întâmpla la folosirea K2Cr2O7 Intermediar se formează un compus cu sulf ,cu caracter electrofil

Hidroliza compuşilor halogenaţi

Prin hidroliza compuşilor dihalogenaţi ala acelaşi atom de carbon are loc obţinerea aldehidei respective.

Adiţia apei după regula lui Markovnikov la alchine

Sinteza acetaldehidei are loc în prezenţa catalizatorului sulfat de mercur Descompunerea sărurilor de calciu

Prin descompunerea sărurilor de calciu ale acizilor cu mai mult de 5 atomi de carbon rezultă cetone.

Reducerea esterilor

14

Reducerea are loc în prezenţa DIBAL [1] hidrura de bis(2metilpropil)aluminiu, la o temperatură de circa -600C

Proprietăţi fizico-chimice

Proprietăţi fizice

Cu excepţia formaldehidei, care este un gaz, celelalte aldehide sunt lichide, având un miros caracteristic.Ei pot fi solubili în apă dar numai aldehidele cu 5 atomi de carbon, restul neputând forma legături de hidrogen cu apa.Tot din această cauză ei au puncte de fierbere mai scăzute comparativ cu alcoolii corespunzători! [3] [4]

Caracterizare spectrală

Spectre UV

Grupa carbonil este un cromofor, datorită celor 2 electroniu nepatricipanţi aflaţi în orbitalii ps, mai precis 2ps.Având loc tranziţii de tip n→π*(tranziţii cu energie mică) maximele de absorbţie la nivelul spectrelor UV apar la lungimi de undă λ=270-290nm.Atunci când tranziţia electronilor are loc din orbitalii π→π * energiile de absorbţie sunt mai mari , la lungimi de undă λ=190-200nm.

Spectre IR

Aldehidele(în general compuşii carbonilici) manifestă o bandă de absorbţie 1700±40cm [5] [6] , bandă care eet foarte mult influenţată de starea fizică, de (ne)formarea legăturilor de hidrogen.

Proprietăţi chimice

Depind în mare măsură de hibridizarea atomilor din grupa carbonilică.Atât atomul de carbon cât şi cel de oxigen au aceeaşi stare de hibridizare sp2, unghiul dintre cei 2 substituenţi ai carbonului fiind de 1200

15

Legătura C=O este o legătură foarte puternică, cu o mare reactivitate chimică , datorită diferenţie de eloectronegativitate dintre cei 2 atomi (C şi O)

Hibridizarea sp2 mai este înâlnită şi la alchene dar spre deosebire de acestea, atomul de O al grupării carbonil are electroni neparticipanţi, în orbitali sp2.Dtaorită acestui fapt, precum şi a diferenţei mari de electronegativitate dintre carbon şi oxigen. gruparea C=O are un caractzerpolar foarte puternic ceea ce îi permite participarea la reacţii de adiţie a unor compuşi polari (apa, compuşi organomagnezieni).

Reacţii de adiţie

Sunt comune şi aldehidelor şi cetonelor.

Adiţia apei:

;

Prin adiţia apei are loc formarea compuşilor numiţi hidraţi, compuşi ce nu au putuit fi izolaţi, ci doar puşi în evidenţă prin metode spectrometrice.

Adiţia alcoolilor are loc în mediu acid după un mecanism de substituţie nucleofilă de tip 1 SN1, produsul final fiind denumit semiacetal:

;

Adiţia hidrogenului duce la diferişi compuşi în funcţie de catalizator: o catalizator Ni Raney, la o temperatură de circa 500C are loc formarea

alcoolului corespunzător primar sau secundar (cazul cetonei):

;

o catalizator TiCl3, când se formează alchene (reacţia McMurry)

16

Adiţia hidracizilor HX.

Hidracizii mai ales cel clorhidric şi bromhidric se adiţionează la grupa carbonil dând naştere la halohidrine, compuşi instabili.Aceştia pot reacţiona cu alcoolii care se adaugă în mediul de reacţie formându-se astfel eteri α halogenaţi

;

Adiţia acidului cianhidric HCN, duce la formarea de cianhidrine

Reacţia are loc după un mecanism de adiţie nucleofilă, în cataliză bazică cu regenerarea

catalizatorului. ;

Adiţia amoniacului

Produsul poartă denumirea de aduct amoniac-aldehidă,compus instabil care se poate

polimeriza. ;

Adiţia bisulfitului de sodiu

Adiţia bisulfitului de sodiu duce la formarea de compuşi bisulfitici, cristalizaţi, insolubili în solvenţi organici, folosiţi pentru izolarea compuşilor carbonilici:

;

Adiţia cloroformului

Are loc în prezenţa KOH, după un mecanism de tip nucleofil:

17

;

Adiţia compuşilor organomagnezieni

;

Reacţii de condensare

Condensare cu aldehidă

Aldehidele pot adiţiona o altă moleculăp de aldehidă , in mediu bazic formându-se un compus numit aldol (aldehid-alcool)

;

Condensare cu hidrocarburi: alchene (reacţia Prins[7])

Reacţia are mecanism de adiţie electrofilic, iar produşii obţinuţi variază ăn funcţie de condiţiile de reacţie

Reacţia Prins are la bază condensarea alchenelor cu aldehidele, în cataliză acidă, cu formare de 1,3 glicoli sau 1,3 dioxani (acetali ciclici ai formaldehidei)

Ciclopentadiena Compuşii condensării se numesc fulvene

18

Reacţia are loc în mediu bazic cu formarea ionului de ciclopentadienură, fulvenele rezultate fiind compuşi coloraţi, care nu au caracter aromatic

P R O C E S E C H I M I C E P R I N C I P A L E

1) Neutralizarea

La tratarea unui acid cu o baza se obtine, în urma unei reactii de neutralizare, o sare si apa, ca de exemplu în cazul neutralizarii acidului clorhidric cu hidroxilul de sodiu:

Hcl + NaOH NaCl + H2Oacid baza sare apa

Sarurile rezultate pot avea un caracter acid, neutru sau bazic; astfel, clorura de sodiu este o sare cu caracter neutru. O sare cu caracter acid, cum este clorura de amoniu, se obtine din reactia unui acid puternic cu o baza slaba:

Hcl + NH4OH NH4Cl + H2O

O sare cu caracter bazic se obtine prin reactia unui acid slab cu o baza puternica, astfel reactia acidului acetic cu hidroxidul de sodiu, reactia de formare a acetatului de sodiu:

H3C—COOH + NaOH H3C—COONa + H2O.

De multe ori, la neutralizarea acizilor se folosesc în locul hidroxizilor, carbonatii, care au o alcalinitate mai slaba. În acest caz, terminarea neutralizarii este indicata prin terminarea efervescentei, efervescenta datorata degajarii de dioxid de carbon. Spre exemplificare se afla mai jos reactia dintre acidul sulfuric si carbonatul de sodiu:

H2SO4 + Na2CO3 Na2SO4 + H2O + CO2.

19

Practic, terminarea neutralizarii se controleaza cu hârtii indicatoare, hârtii îmbibate cu o substanta numita indicator. Aceasta substanta are proprietatea de a-si schimba culoarea la modificarea aciditatii mediului. Astfel, turnesolul în mediul acid este de culoare rosie, iar în mediul bazic este albastru, iar fenolftaleina, în mediu acid este incolora, iar in mediu bazic este rosie.

2) OxidareaÎntr-un prim sens înseamna cresterea cantitatii de oxigen dintr-o molecula.

Unele procese de oxidare, cum sunt ruginirea fierului, râncezirea grasimilor etc, sunt procese nedorite, caz în care se adauga antioxidanti, anticorosivi sau se folosesc ambalaje ermetice. În alte cazuri este necesara oxidarea; astfel: albirea tesaturilor, decolorarea parului, oxidarea parafinelor în acizi grasi etc.

Oxidarea se poate efectua chimic, în mediu acid, în care caz se folosesc: permanganatul de potasiu, cloratul de potasiu, acidul azotic, anhidrida acidului azotic, anhidrida acidului cromic, nitrobenzenul etc. În cazul în care se lucreaza în mediul bazic, se foloseste hipocloritul de sodiu (la albirea lânii), clorul (oxiclorura de calciu), permanganatul de potasiu, apa oxigenata etc. Nu sunt rare nici cazurile când procesul se efectueaza cu ajutorul oxigenului atmosferic sau al celui pur.

3) ReducereaEste procesul invers oxidarii. Când o substanta este oxidata de o alta (numita

oxidant), aceasta din urma, la rândul ei se reduce. De aici se vede ca nu exista procese de izolare sau de reducere izolate, ele decurgând totdeauna împreuna. Se vorbeste de procese de un tip sau altul, doar din punctul de vedere al produsului final al reactiei, produsul care intereseaza.

Revenind la tema, prin reducere se prepara anilina din nitro-benzen; tot prin reducere apare imaginea fotografica, proces în care clorura si bromura de argint sunt reduse la argint metalic, cu ajutorul revelatorilor (metolul, hidrochinona etc).

Ca agenti reducatori se folosesc, în mediu acid, bisulfitul de sodiu, clorura stanoasa, iar în mediu bazic sulfura de sodiu sau ditionitul de sodiu. Deseori se efectueaza procese de reducere cu hidrogen gazos, în prezenta catalizatorilor metalici, ca platina, nichelul etc.

4) PrecipitareaEste procesul în care dintr-o solutie, în urma unei reactii se separa un compus,

complet sau partial insolubil, sub forma de cristale, pulbere, fulgi etc. Astfel, la tratarea unei solutii de azotat de argint cu o solutie de clorura de sodiu se precipita imediat clorura de argint:

AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3

Prin precipitare se prepara de exemplu, albastrul de Berlin în urma reactiei ferocianurii de potasiu cu clorura ferica.

20

5) CoagulareaReactia de precipitare poate avea loc nu numai din solutii propriu-zise, ci si

din solutii coloidale. Unii coloizi precipita (coaguleaza) sub influenta încalzirii, proces ce apare, de exemplu, la încalzirea albuminelor (albusului de ou), pe când altii pot coagula sub influenta sarurilor. În acest fel se separa sapunul de resul alcoolilor, alcaliilor si de glicerina, prin adaugarea de clorura de sodiu (sarea de bucatarie). Clorura de sodiu fiind perfect solubila în apa, mareste diferenta de densitate dintre cele doua faze, separarea facându-se mai usor.

6) CondensareaEste o notiune cu doua sensuri. Din punct de vedere fizic, se întelege trecerea

unei substante din stare gazoasa în stare lichida. Din punct de vedere chimic, condensarea este procesul în care doua molecule se leaga între ele, eliminând, ca produsi secundari, molecule mai mici, mai simple (apa, acid clorhidric, amoniac etc). Repetarea acestui proces de foarte mute ori se numeste policondensare. Prin policondensare se prepara, de exemplu, bachelita, în urma eliminarii de apa dintre fenol si aldehida formica.

Procsele de condensare sunt accelerate de agentii chimici capabili sa fixeze produsul secundar eliminat. Astfel: substante capabile sa absoarba apa (cum sunt acidul sulfuric concentrat sau pentaoxidul de fosfor), substante alcaline sau acizi, în functie de produsul eliminat.

7) EsterificareaEste un caz particular al reactiei de condensare. Ea se realizeaza în urma

reactiei dintre un acid organic sau anorganic si un alcool:acid alcool ester

H3C—COOH + H5C2—OH H3C—COO— H5C2 + H2Oacid alcool acetat de apaacetic etilic etil

Procesul este reversibil, de aceea pentru a împiedica descompunerea esterului format, trebuie ca din vasul de reactie sa fie îndepartat unul din produsii de reactie. Cel mai des se înlatura apa (mai rar esterul), folosind substante higroscopice cum ar fi acidul sulfuric concentrat.

Prin esterificare se prepara o serie de solventi cum ar fi acetatul de butil, acetatul de amil; o serie de arome artificiale, ca benzoatul de metil, formiatul de etil, acetatul de bornil etc.

8) HidrolizaEste reactia dintre un compus si apa. În urma hidrolizei, compusul respectiv

se scindeaza în produsi de reactie cu molecule mai mici. Hidroliza se accelereaza prin actiunea catalitica a unor acizi sau baze. Astfel hidroliza amidonului în dextrina se

21

efectueaza în cataliza acida, iar hidroliza esterilor se poate face în cataliza bazica sau acida.

9) SaponificareaEste reactia ce are loc în tratarea grasimilor cu alcalii puternice, sau

neutralizarea acizilor grasi cu baze, fiind un caz particular al reactiei de hidroliza.În principal, procesul saponificarii implica ruperea moleculelor de glicerina

din grasimi, iar acizii grasi liberi sunt neutralizati cu alcaliile adaugate în mediul de reactie, obtinându-se sarurile alcaline sau alcalino-pamântoase (în functie de baza folosita), ale acestora. În cazul în care fierberea grasimilor se face cu hidroxid de sodiu, se obtin sapunurile solide, iar în cazul hidroxidului de potasiu, se obtin sapunurile lichide sau sapunurile de potasiu.

Deoarece în timpul proceselor de saponificare a grasimilor are loc o spumare a lichidului, volumul vasului trebuie astfel ales încât spuma sa nu poata iesi din el ( sa fie de circa patru ori mai mare decât volumul de lichid cu care se va lucra).

10) PolimerizareaEste un proces specific moleculelor cu legaturi carbon-carbon nesaturate

(duble sau triple), proces în care aceste legaturi se rup partial, formându-se altele noi care unesc între ele moleculele. Fata de policondensare, în cazul polimerizarii nu rezulta produsi secundari. În acest mod se obtine, din etena, polietena, din clorura de vinil, policlorura de vinil etc.:

monomer polimern H2C=CH2 ...—CH2—CH2—CH2—CH2—...

etena polietenaCatalizarea polimerizarilor se face de regula cu substante ce contin legaturi

peroxidice (perhidrol, peroxid de benzoil etc.), dar calitatea polimerului este influentata si de alti factori cum sunt: temperatura, lumina, presiunea, aciditatea mediului, modul în care a fost efectuata reactia (în emulsie, în solutie sau în lipsa solventului).

SUPERLATIVE CHIMICE

Cel mai nou şi greu element22

În ianuarie 1999, cercetătorii de la Laboratorul Naţional Lawrence Livermore, California, SUA, şi de la Institutul pentru Cercetări Nucleare, Dubna, Rusia, au anunţat crearea celui mai nou şi mai greu element chimic din lume, elementul 114. Acesta conţine 114 protoni, pare a fi mult mai stabil decât oricare alt atom supergreu şi a rezultat prin bombardarea cu un izotop de calciu a unui izotop de plutoniu îmbogăţit cu neutroni.Cea mai puternică soluţie acidă

Soluţiile acizilor şi bazelor tari tind către valorile de 0 şi, respectiv, 14 ale pH-ului, dar această scară este inadecvată pentru a descrie "superacizii" – dintre care cel mai puternic este o soluţie cu concentraţie 80% de pentafluorură de antimoniu în acid fluorhidric (acidul fluoro-antimonic HF:SbF5). Aciditatea funcţiunii –OH a acestei soluţii nu a fost măsurată, dar chiar şi o soluţie mai slabă – de concentraţie 50% – este de 1018 mai puternică decât acidul sulfuric concentrat.Cel mai otrăvitor compus chimic artificial

Compusul 2,3,7,8 tetraclordibenzo p-dioxină, sau TCDD este cel mai otrăvitor dintre cele 75 de dioxine cunoscute – de 150000 de ori mai puternic decât cianura.Cel mai puternic gaz toxic

Etil S-2-diizopropilaminoetilmetil fosfonotiolatul, cunoscut sub numele de VX, produs pentru prima oară în 1952 la Laboratorul Experimental pentru Apărare Chimică, din Porton Down, Wilts, Marea Britanie, este de 300 de ori mai puternic decât fosgenul (COCl2) folosit în primul război mondial. Doza letală de VX este de 10 mg/m3, în aer, sau 0,3 mg administrat oral.Cea mai absorbantă substanţă

Serviciul de Cercetare al Departamentului Agriculturii din SUA a anunţat pe 18 august 1974 că "H-span"-ul sau Super Sluper, compus din 50% derivat de amidon, 25% acrilamidă şi 25% acid acrilic, poate, dacă este tratat cu fier, să înmagazineze de 1300 de ori greutatea sa în apă. Proprietatea sa de a menţine o temperatură constantă timp îndelungat îl face ideal pentru pungile cu gheaţă refolosibile.Substanţa cea mai magnetică

Boratul neodimic de fier Nd2Fe14B are un produs energetic maxim (definit ca fiind cantitatea maximă de energie pe care un magnet o poate degaja când acţionează într-un anumit punct de acţiune) ce ajunge până la 280 KJ/m3.Cea mai amară substanţă

Substanţele cu gustul cel mai amar au la bază cationul de denatonium şi sunt produse comercial sub formă de benzoaţi şi zaharide. Nivelul la care gustul le detectează este scăzut până la 1:500 milioane părţi, iar diluţia de 1:100 milioane părţi lasă un gust persistent.Cele mai dulci substanţe

Talinul, obţinut din arilii (apendice ale anumitor substanţe) plantei katemfe (Thaumatococcus daniellii), este de 6150 de ori mai dulce decât zaharoza. Planta se găseşte în anumite regiuni din Africa de Vest.Cel mai dens element

23

Cea mai densă substanţă de pe Pământ este metalul osmiu (Os – elementul 76), având 22,8 g/cm3. (S-a calculat că apariţiile singulare din centrul găurilor negre au o densitate infinită.)Solidul cel mai puţin dens

Substanţele solide cu cea mai mică densitate sunt aerogelurile de siliciu, în care mici sfere de silicon, unite între ele, sunt cuplate cu atomi de oxigen sub forma unor benzi separate prin pungi de aer. Cel mai uşor dintre aceste aerogeluri, cu o densitate de numai 0,005 g/cm3, a fost produs de Laboratorul Naţonal Lawrence Livermore, California, SUA. El va fi folosit mai ales în spaţiu, pentru a aduna micrometeoriţi sau resturi din cozile cometelor.Cea mai înaltă temperatură

Cea mai înaltă temperatură creată de om este de 510 milioane oC – de 30 de ori mai fierbinte decât centrul Soarelui – pe 27 mai 1994, în reactorul de testare pentru fuziune Tokamak de la Laboratorul de Fizică a Plasmei de la Princeton, New Jersey, SUA, folosind amestecul plasmatic deuterium-tritium.Cea mai înaltă temperatură superconductoare

În aprilie 1993, în Laboratorium fur Festkorperphysik, Zurich, Elveţia, s-a reuşit generarea superconductivităţii în masă cu o temperatură de tranziţie maximă de –140,7 oC, într-un amestec de oxizi de mercur, bariu, calciu şi cupru, HgBa2Ca23Cu3O7 + x şi HgBa2CaCu2O6 + x.Cea mai fierbinte flacără

Cea mai fierbinte flacără este produsă de subnitritul de carbon (C4N2) care, la presiunea de o atmosferă, poate genera o flacără de 4988oC.Cea mai scăzută temperatură

Temperatura de zero absolut – zero K pe scara Kelvin – corespunde cele de –273,15oC, punctul în care agitaţia termică atomică şi moleculară încetează. Cea mai scăzută temperatură atinsă este de 280 picoKelvin (a 280-a trilionime dintr-un grad), atinsă într-un dispozitiv de demagnetizare nucleară de la Laboratorul de Temperaturi Joase al Universităţii Tehnologice din Helsinki, Finlanda. A fost anunţată în februarie 1993.Cea mai "plimbăreţă" proteină

Biochimiştii de la Facultatea de Medicină Harvard, Boston, Massachusetts, SUA, au făcut o descoperire majoră despre comportamentul proteinelor, în anul 1990. Se credea înainte că lanţurile de proteine, făcute din aminoacizi, pot fi scindate şi reunite doar de alte proteine numite enzime. Echipa de la Harvard a ţinut sub observaţie un tip de proteină minusculă, cunoscută sub numele de inteină, care s-a separat dintr-un lanţ proteinic mai lung şi apoi s-a alipit la cele două capete desprinse ale lanţului, ştergând orice indiciu al prezenţei sale anterioare în interiorul lanţului. Se speră ca proprietăţile unice ale inteinelor vor fi de ajutor în lupta împotriva unor boli, cum ar fi TBC-ul şi lepra.Cea mai mică cantitate de substanţă

24

În 1997, obţinerea seaborgium-ului (Sg – elementul 106) a fost realizată prin producerea a doar 7 atomi. Acest element şi-a primit numele în onoarea dr. Glenn Seaborg, regretatul fizician laureat al premiului Nobel, care a descoperit plutoniul.Cel mai lung index ştiinţific

A 12-a colecţie a Indexul-ui lucrărilor din chimie, terminată în decembrie 1992, conţine 35137626 de articole în 215880 de pagini şi 115 volume şi cântăreşte 246,7 kg. El conţine referinţe despre 3052700 de documente publicate în domeniul chimiei.Cea mai completă secvenţă de genom al unui multicelular

Primul animal multicelular al cărui întreg genom (cod genetic) a fost cercetat sub formă de secvenţe este Caenorhabditis elegans, un vierme nematod de pământ, de un milimetru lungime. Deşi corpul unui adult are doar 959 de celule (oamenii au trilioane de clule), el are 100 de milioane de baze genetice ce cuprind cel puţin 18000 de gene şi mai mult de 50% din genele umane cunoscute corespund versiunilor existente la C. elegans. Munca de cartografiere a întregului genom al acestui vierme îi aparţine dr. Sydney Brenner, care a iniţiat acest proiect în anii '60 la Laboratorul de biologie moleculară al Consiliului de Cercetare Medicală, Marea Britanie, şi a început cercetarea secvenţială a genomului în 1990.

25