Reacii chimice ale compuilor organici2.1. Reacii ale compuilor organici 2.2. Conversie i randament 2.3. Reacii de halogenare 2.4. Reacii de alchilare 2.5. Reacii de nitrare i sulfonarea 2.6. Reacii de hidrogenare i reducere 2.7. Reacii de polimerizare i copolimerzare 2.8. Reacii de esterficare 2.9. Reacii de hidrolz 2.10. Reacii de condensare i policondensare 2.11. Reacii de diazotare 2.12. Reacii de oxidare

jjy&;H7?i

Competene specifice:s reprezini prin ecuaii chimice comportarea chimica a unor compui organici; s verifici experimenta] proprietile unor compui i s interpretezi rezultatele experimentelor; s identifici principalele proprieti chimice ale unor compui organici dup structura lor; s aplici algoritmii specifici pentru rezolvarea problemelor cantitative; s corelezi utilizrile unor compui organici cu proprietile lor.

l hi mie clasa a Xl-a

2.1. Reacii ale compuilor organiciDe cele mai multe ori, reaciile chimice la care particip compuii] organici au loc ntre un substrat organic i un reactant. Substratul este reprezentau de compusul organic supus transformrii chimice, iar reactantul este o substan.1 de obicei anorganic, capabil s modifice structura substratului. Astfel, schema general a unei reacii din chimia organic este: substrat + reactant --* produi de reacie Instalaie pentru abinerea f j separarea unor compui organici Dei reaciile din chimia organic sunt foarte variate, ele pol ti grupatei n patru tipuri de baz: reacii de substituie, reacii de aiiiie, reacii de eliminare! i reacii de transpoziie.

1. Reacia de substituieR ;X RZ + XV

H3C

H3CCI + HC1

icici 4

Reacia de substituie const n nlocuirea unui atom sau a unei grupe del atomi din molecula substratului cu un atom sau o grup de atomi din molecula! reactantului. Un fragment al rcactantului (Y) preia un fragment al substratului! (X), iar cellalt fragment al reactantului (Z) se leag n locul fragmentului X. Sunt reacii de substituie; reacia de halogenare a aleanilor. reaciile! de halogenare, alchilare, acilare, sulfonare i nitrare ale arenelor, reacia de| esteriricare, reaciile de hidroliz etc. Exemple: CH, + C12 -ianzSH* CHCI + HC1 metan clorometan

HC1O

benzen

tolniiO CHC'/ + K,_0 x O-CH-2-CH3

CHj-C (CHj-CHj)elen polietenu

ci

3. Reacia de eliminare

CC;X " Y X- Y

Reacia de eliminare const n expulzarea de la doi atomi de carbo vecini a unor alomi sau grupe de atomi care pol forma mpreun o molecu stabil (H2O, HC1 ele.) si realizarea unei legturi multiple ntre cei doi atomi i carbon. O De exemplu, compuii halogenai, care conin un atom de hidrogei legat de un atom de carbon vecin atomului de carbon de care se leag halogenu pot forma alchene prin eliminarea hidracidului. Reaciile de eliminare de hidracid, numite i dehidrohalogenri, EDUCAIONALIcolecia |

Reacii chimicii ale compuilor organici\ loc n prezena unei baze tari (KOH, NaOH) dizolvate n alcooli inferiori i la temperaturi ridicate. Exemplu: CHCHCH, 2-bromopropan{KOH, elanol)

>

CHCH =0112+HBr propena

Br

-C- CCH-L

n i

H H'--! ,

Dac, n reacia de eliminare, se pot forma mai multe alchene, se formeaz n proporie mai marc alchena cea mai substituit, adic alchcna cu cel mai mare numr posibil de grupe alchil la dubla legtur, care este cea mai stabil din puncl de vedere termodinamic. Aceast concluzie este numit regula lui Zaicv. de CHr-CH3

c + d ^=^ e + H2OIdentificai intennediarii de reacie si scriei ecuaiile reaciilor chimice. In fiecare itetn, alegei varia corecta. a) Sunt reacii de substituie: A) l si 6; B) 3 i 5; C) nici una; D) numai 1. b) Sunt reacii de adiie: A) l, 4, 6; B) l i 2; C) 3 i S; D) nici una, c) Sunt reacii de eliminare: A) numai 2; B) 3 i 2; C) nici una; D) l, 3, 5. d) Au aceeai "NE: A) a i b; B) b c; C) b, d i e; D) a i e. e) Sunt compui organici eu grupe funcionale monovalente: A) d i e; B) a i d; C) nici unul; D) a i c, t) Volumul de etan, msurat la 77C i 3,5 atm, necesar obinerii a 44 kg de compus e, dac randament global al transformrilor este de 80%, este: 3 3 A) 10,25 m ; B) 10,25 L; C) 8,2 m ; D) 6,56 m\ lJ Despre alcoolii izorneri. A, B i C se cunosc urmtoarele informaii: alcoolul A nu se poate obine din adiia apei la o alchen i nu se poate deshidrata; alcoolul B se obine prin adiia apei la alchen ce formeaz prin oxidare cu soluie acida de KMnQ CH3-produs de reacie util materie prim -^produs de reacie secundar materie prim nereacionat Un proces este eficient daca o cantitate ct mai mare de materie prim se transform n produs util i o cantitate ct rnai mic n produse secundare. Pentru aprecierea eficienei unui proces chimic, s-au definit noiunile de conversie util (CL|) i conversie total (c,), conform relaiilor: v v, c u =^.100 c. =^-100 v v unde: v = numra! de moli de materie prim introdus n proces; V(l = numrul de moli de materie prim transformat n produs util; v, = numrul de moli de materie prim total transformat n produs util (vj i n produs secundar (v s ). De exemplu, dac la nclzirea a l O moli de propan, n vederea obineri i properiei, procesul de descompunere termic arc ioc conform schemei:4 moli

Bgine dintr-o rafinrie

CH|=CH CH3 + H2

este produsul util)

2 moli

(CHi i QH4 sunt produse secundare)(QHx netransformat)

4 mctli

Modelarea reaciei de cracare a pmpanului

rezulta: v = 10 moli, vu = 4 moli, v.. = 2 moli, vt = 4 + 2 = 6 moli, iar

c

10

10

e v Raportul --100 = --IOC se numete selectivitate i indic ct de c, v, bine a fost selectat reacia din care rezult produsul util n raport cu toate celelalte reacii posibile. Pentru exemplul de mai sus:

In amestecul rezultat din clorurarea fotochimic a metanului, se afl: CH3CI, CH2C12, CHCly CC!4 i CHf n raport molar IO : 2 : l : i : 2. Considernd c produsul util este CH^Cl, calculai cu, c( i selectivitatea procesului.[colecial EDUCAIONAL

|himieclasaa,\l-a

Conversia util reprezint i randamentul calculat n mod obin pentru un proces chimic conform raportului cantitate util (CJ/cantia consumat (C^), dup urmtorul raionament: reactant * produs de reacie Cc = cantitatea de produs de reacie care < trebuit s se obine dac toat cantifi de reactant introdus ar fi reaciona C u = cantitatea de produs de reacie obin practic

Infb plus...

Procesele tehnologice sunt proiectate i conduse n aa fel nct randamentele s iie cal mai mari. De exemplu: dehidrogcnarea etanului decurge eu ca ~ 60% ri=80%, dup recuperarea reciclarea clanului; CF2C12 se obine din CC14 i HF cu randamente de 80p 90%; De exemplu, tiind c la clorurarea a 80kg de metan s-au obinut 202 clorura de alil se obine de clorometan, se poate calcula randamentul reaciei de clorurare n raportjj din propen cu T)=80%; obinerea anilnei prin metanul sau n raport cu clorometanul. a) Se calculeaz masa de metan care a reacionat. reducerea nitrobenzenului decurge cu randamente mari M = 16 kg/kmol M CH C1 = 50,5, M-CH cl = 50,5 kg CH = 16, u. Ol=98%);

Cc = cantitatea de reactant introdus n proces Cu = cantitatea de reactant care se transform n produs de reacie

1, = n

obinerea acetatului de etil CII4 x kg din aeid acetic i alcool etilic poate avea randamente mari (95 - 99%). 16-202 ^, x = -- = 64 kg 50,5

polimerizarea clorurii de vinii decurge cu n=88%;

J 6 kg

50,5 kj.

CL

CH3C1202 kg

HC1

C, = 80 kg (C1I4 introdus n proces) C(] = 64 kg (CH4 reacionat)

llcH, =

64 C, 80

b) Se calculeaz masa de clorometan care ar fi trebuit s se obin i tot metanul introdus n proces ar fi reacionat.50,5 kg

CH4BOkg

C1

CH3C1

HC1

80-50,5 =252,5kg .^ !o Cc = 252,5 kg (CH3C1 care ar fi trebuit s se obin) Cu = 202 kg (CH3C1 obinut)-100 = 252,5

l ci i, ci

202

Modelarea reaciei de aditiv a apei /a elencolecia [ EDUCAIOHALl

Alcoolul etilic se obine industrial prin adtia apei eten. Calculai n dou moduri randamentul procesului, da bromul, mai puin reactiv dect clorul, atac atomii de hidrogen mai reactiij De aceea, compuii bromurai secundari i teriari se obin n proporie mai i dect compuii clorurai corespunztori. Exemple: CH3-~CH2-C CH3-CH2 propan I-bromoptvpan

- Br-

-

BrCH3 CHCH, 2-hromopropan (98%)

Brl-ciorobutan(2&

CIn-butan S- CHj-CH2CHCH3 2-ctorobutan (7\

_ _ Modelele moleculelor I-dorobulan i 2-clorobutanB H __ colecia | l EDUCAIONALI

C! Compoziia amestecului de reacie este determinat i de ali factorii j exemplu, temperatura de lucru.

Reacii chimice ale compuilor organci\ Se consider reacia de hromurare:

izobutan + Br,

(I30C)

Identificai compuii monobromurai care se pot afla n amestecul de reacie i apreciai care dintre ei se afla n proporie de 99%.

O Cu excepia halogenilor, substituenii de ordinul I mresc reactivitatea nucleului benzenic n reaciile de substituie si acestea decurg n condiii mai blnde. Exemplu:OH OH(la rece, n H,O) -HBr

OHo-bromofenol

OH-HBr

OH

-HBr

Bi Br

Br

Modelul moleculei de 2,4,6-tribmmofenol

OBr

Br 2,4-dibromofenol

2,4,6-tribromofenol

Prin tratarea fenolului cu ap de brom n mediu alcalin se obine direct 2,4,6-tribromotenolul, sub forma unui precipitat alb, insolubil n soluie apoas. Reacia decurge cantitativ i servete la dozarea fenolului.Efectuai experimentul A din fia de laborator 2.3.2. de la pagina 56. " Determinai concentraia fenolului, exprimat n g/L, dintr-o prob de ap rezidual, tiind c, la tratarea a 10 mL de ap rezidual cu brom, se separ 0,331g de precipitat alb.

1. Halogenarea prin reacii de adiieAnalizai informaiile din schema 2.3.3. i rezolvai exerciiul prezentat la sfritul schemei.

2.1. Adiia halogenilor la alchene

Exemplu:

CHCH=CH2 + Br2propen

CHCHCH2

Br

Br

! ,2-dibromupmpan ^nr^, Condiii.

2.2. Adiia halogenilor la alchine,-j Schema general~\

*%

U | , . -_^_

^^ .Icolecia EDUCAIONAL

himie clasa a XJ-a

Br BrExemplu: HC=CH -=-> aceiilenBr

HCCH

*-

+R-

HC-CH

l

Br Br ,2-dibmmoeten

Br Br 1,1,2,2-tetrabmmoetan

2.3. Aditia halogenilor la diene cu duble legturi conjugate, 1 ^ =C-~" > -^-C O=C C- ~&-c~c!

'

T

j

' *'

!

'k^""

f

x

x

y c x x x x*_1

X = C1, Br -f Condiii: ~1 J * soluie de CI, sau Br, n solveni nepolari (CCI&). Observaie: alturi de produsul de adiie l ,4, majoritar, apare i produsul de adiie l ,2.Exemplu: L.rljLtii^TT /~'LJ

L-ri^ UI

^-CH=CHCHjBr Br Br Br Br Br

y

1,3-butadien

,4-dibmmo-2-bitten (88%) -j Condiii: \ lumin; promotori.

1,2,3,4-tetrtibromobutan

2.4. Aditia halogenilor la benzen,| Schema general: H6 + 3XH = Cl,Br

Exemplu: benzen

3Q,

CLCIH

-H "CI CI

h exaclo rociclohexan

2.5. Aditia hidracizilor la alchenei-j Schema general:}

rf= Ct.Bt.lH XExemplu: CHCH=CH2 + HBr propenaEDUCAIONALI

solvent (CC14,

Observaii: reactivitatea hidracizilor scade n ordinea HI > HBr > HCl; aditia HCl necesit prezena unor catalizatori (HgCl2 etc.); aditia HX la alchenele nesimetrice decurge conform regulii lui Markovnkov. CH3CHCH3Br

2 - bromopropa n

colecia |

Reacii chimice ale compuilor organici

2.6. A d i i a h idr acizilor la alchineP_] Schema general: \

ii AH J

Condiii.

"TT: , B X;

Observaie: adiia HX n exces la compusul monohalogenat nesaturat are loc cu respectarea regulii lui Markovnikov.Br

Exemplu:

HC=CHacetiien

CHf-CH

> CHr C H

Brbromoeten

BrJ, l -dibromoetan

Indicai metode de obinere pentru compuii halogenai de mai jos, pornind de la hidrocarburi nes aiurate. CI CH3 CH3

CH2-CH2 (B)CH3-C-CH3

(g) CHj-CHCHj-CH,

CHj-CCH3

CI

CI

CI

Br

Br

Br

In continuare sunt prezentate cteva informaii importante despre halogenarea prin reacii de adiie. O Adiia bromului la alchene este imediat i cantitativ i, de aceea, decolorarca unei soluii brun - rocate de brom n tetraclorur de carbon servete Ia recunoaterea i la dozarea alchenelor.* Efectuai experimentul B din fia de laborator 2.3.2. de la pagina 56. Calculai puritatea unei probe de clclohexen, tiind c l. Sg de ciclohexen tehnica consum 20 mL de soluie de brom, de concentraie IM.

HA\\Hyfir

: + :

-N -H

O In prezena de peroxzi organici (R O O R), la ntuneric i la cald sau la lumin i la rece, acidul bromhidric (HBr) se adiioneaz la alchenele cu dubla legtur la marginea catenei invers regulii lui Markovnikov (adiie antiMarkovnikov). Ceilali hidracizi {HC1, HI) nu dau adiie anti-Markovnikov. Exemplu; _CH=CH2+HBr > CH_CH_CH3 CHpropunBr [-bromopropan

v Ur-CH 3, R,CH ' 4,5. Cu alte cuvinte, un atom de hidrogen legat de un atoi de carbon teriar este de 4,5 ori mai reactiv dect un atom de hidrogen legat de un atom de carbon prima Utiliznd aceste date, se poate calcula cu aproximaie coninutul n izomeri al amestecului rezultat din reaci de clorurare, dup urmtoarele relaii:

RCH2C1:

x-1-100 '

+ y-3 + z-4,5

, y-3-100 R,CHCl:-~

--3 + Z-4.5

unde: x = numr de atomi de hidrogen legai de atomi de carbon primari; y = numr de atomi de hidrogen legai de atomi de carbon secundari; z = numr de atomi de hidrogen legai de atomi de carbon teriari, din molecul aleanului. Clorura de alil se obine industrial prin clorurarea propenei la temperaturi ridicate. tiind c s-ai 3 introdus n proces 448 m (c.n.) de propen i c amestecul de reacie este format din 3-cloropropen (A),colecia l EDUCAIONALI

Reacii chituiri: a/f compuilor orgc

3,3-dicloropropen (B). 1,2-dicloropropan (C) si propen (D) n raport molar A : B : C : D = 6:1:1:2, calculai; a) c i c ; b) masa de clorur de alil obinut.

r

1.1.* Alegei varianta corect pentru fiecare dintre afirmaiile de mai jos. Tiai variantele incorecte. a) Din reacia de bromurare la lumin a ncopentanului se obine un compus monobromurat / sg obin ' compui monobromuraU. b) Reacia dinlre hidrocarburile nesaturate i acidul bronihidric este o reacie de adiie/'subsiiluje. c) Prin [ralarea propinci cu soluie de Br-, n CCt4, n exces, se obine un compus dibromurat nesattiral/ iromurat saturat. d) Prin tratarea toluenului cu CI, la lumin, se substituie un atom de hidrogen din catena lateral/ ;leul benzenjc. 2.2.* Completai ecuaiile urmtoarelor reacii de halogenare:

a) CHr-CH2-CH=CH, + HBr

+ C12

(lumin).

cab) CHj-CBC11=CH2+ Br2C113

e) CU CH CBj + Br2

(luminii} .

c) CBr-C=CCH3 -l- 2CL,

C= CH2 + CI2

(luminii) ,

|ip 3.3.* Sunt posibili patru izomeri A, B, C, I) eu formula molecular CjH^Br,, care se pot obine din Cintezele indicate mai jos. Identificai compuii organici din schemele de reacii i scriei ecuaiile reaciilor phimice. Indicai tipul fiecrei reacii.

h) d), ,

B

> a

t HBr

anti-Marko\nikov)

-> D

4.4.* Prin clorurarea metanului la lumin, se obine un amestec formal din monociorometan si ^diclorometan care conine 80,5% clor. Calculai: a) raportul molar C11,C1 : CH,C1, din amestecul de reacie; b) volumul (e.n.) de C12 necesar obinerii a 441kg de amestec de reacie; c) masa de amestec de reacie care conine 9,033'IQ2-1 atomi de clor. Lindariul i DDT-ul sunt compui clorurai i se numr printre cele mai vechi insecticide utilitate pe scar larg. Dei este un insecticid foarte eficient, utilizarea DDT-ului a trebuit s fie abandonat dup ce s-a constatat c el se acumuleaz n organismul animalelor, inclusiv n organismul uman. Urme din acest compus clorurat au fost depistate n petii marini si n sngele animalelor polare. Compuii halogenai sunt intermediari importani n unele sinteze organice. Fi se obin uor din fioate clasele de hidrocarburi prin reacii de substituie i de adiic i particip la multe reacii din care -Se obin compui organici cu diferite funciuni. Din compuii halogenai se pol obine: alcooli, aldehide, {-Cetone, acizi, eteri, m'trili, amine, esteri. alchcne, alchine, alchilbenzeni etc. Informai-v i identificai procese tehnologice n care aprea intermediari compui halogenai. Pentru yazul ales, descriei succint procesul tehnologic i utilizrile produsului finii. Reinei i problemele legate de ^poluarea mediului create de compuii halogenai.

^Portofoliu

l colecia [EDUCAIONAL

hi mie clasa a XI a

Reaciile de alchilare constau n nloeuirea unui hidrogen legat dei atom de carbon dintr-un nucleu aromatic sau de un atom de ncmetal din una grupe funcionale (MH2, OH etc.) cu un alchil. Agenii de alchilarc pot j compuii halogenai n care atomul de halogen este legat de un atom de carb saturat, alchenele inferioare, oxidul de elen etc. Alchilarea este una dintre metodele utilizate n sinteza organica pend a mri numrul atomilor de carbon dintr-o molecul organic.

2.4. Reacii de alchilare

1. Alchilarea arenelorAnalizai informaiile din schema 2.4. L, identifica hidrocarburile din schema de reacii prezentat mai jos i scria ecuaiile reaciilor indicate.

1.1. Alchilarea arenelor cu compui halogenai (reacie Friedel - Crafts)J Schema general | NUMfir Ji\_-^r'E^xnma]fflF*HniFlirttx. r^if{f#L nlptlu-l Tf'HK4^1 .iJv l x_;ti T3**" I

1 CofiJiti'+

[

O (CH;

H

E Scriei formulele plane ale compui polietoxilai obinui din: p- a) l-hexadecanol (Cti,(CH2)14- -CH2- OH) i 20 de moli de oxid de eten;; | b) p-nonilfenol (CH3 -(CH2)R (~\ OH) si 8 moli de oxid de eten;

l

c) acid oleic (CH3(CH2)7- -CH=CI1A

C^-(CH2)rCH=CH

- CH 2 >B

Compuii polietoxilai A i D sunt substane tcnsioactive cu aceeai putere de splare. J a) Identificai compuii poHeloxilai A si D i scriei ecuaiile reaciilor chimice. b) Indicai clasa de detergeni (anionici, cationici, neionici) din care fac parte substanele tensioaclive l c) Calculai masa de compus A i masa de compus D, dac oxidul de eten necesar polictoxilrii se ^,inficarc caz, din 4! m1 de eten, msurai la 37C i 6,2 atm, si reaciile sunt totale.

i- n compoziia multor creme se afl, ca agent de emulsionarc, un compus organic Aobtinut prin etoxilarea jacului, care conine 9,396% N.[colecia [EDUCAIONAL

a) Identificai compusul etoxilat A i verificai prezena lui n cremele cosmetice pe care le folosii] citind informaiile de pe etichet. b) Calculai volumul (c.n.) de amoniac i masa de oxid de eten necesare obinerii a 596kg de compu etoxilat A, dac randamentul cu care se consum ambii reactani este de 80%. *lil Prin tratarea anilinei cu oxid de eten se obine un compus organic A cu compoziia procentual i mas: 70,073% C, 8,029% H, 11,678% O, 10,218% N. a) Identificai compusul A. b) Calculai masa de compus etoxilat A care se obine din 911,76 niLde anilin (pam|ina = 1,02 g/cnvl considernd reaciile totale.

l h i mie clasa a Xl-a

de evoluare4p 1.* Completai ecuaiile reaciilor de mai jos i indicai cte o utilizare pentru fiecare produi reacie. a) CbH6+CHr-CH=CH2 b) QHNH CH3 + CH3Br e) NH, + 3CHj-CH2 ------- 5. d) CHr -(CHj)i4-C%-OH+ lOCHj-CHj 3p 2.* Se consider schema de reacii: etan --- > eten

selosolv oxid de eten > a) Scriei ecuaiile reaciilor chimice i indicai reactanii i condiiile de reacie. b) Indicai domeniile de activitate n care se utilizeaz celosolvul. c) Calculai masa de celosolv ce poate fi obinut din 254,2 L de etan, msurai 37C i 5 atm, conside reaciile totale. 2p 3.* nscriei n spaiul liber varianta din parantez care completeaz corect fiecare afirmaie referii la arena mononuclear cu o caten lateral saturat care are raportul dintre masa atomilor de carbon i. atomilor de hidrogen din molecul egal cu 9,6. a) Are formula molecular (C8H]{/C,,H12). b) Se obine prin alchilarea benzenului, n mediul acid, cu (eten/propen). c) Se utilizeaz la obinerea , (fenolului i acetonei/polistirenului). d) Formeaz prin clorurare n prezen de FeCl, (unul/doi) compui monoclorurai.Not: l punct din (

etanol

\

portofoliu

Compuii polietoxilai au multe utillizri. Se aria n compoziia mij produse cosmetice i de uz casnic: creme, unguente, ampon, dete pentru rufe, vase de buctrie, geamuri, covoare etc. Citii eticheta mai i produse i identificai n compoziia lor compuii polietoxilai. Aflai mai i informaii despre structura,.proprietile i utilizrile acestor compui. Re i aspectele legate de aciunea acestor produse asupra organismului asupra mediului natural. Avei n vedere i biodegrabilitatea acestor con Prezentai toate aceste informaii ntr-un referat.

[EDUCAIONAl.

Reacii chimice ale compuilor organicii

2.5. Reacii de nitrare i de sulfonare ale compuilor aromaticitili c...Nitrarea este unul dintre i mai vechi procese folosite Industria chimic organic, plic pe scar industriala de ; 100 de ani. Reaciile de nitrare i de sulfonare ale compuilor aromatici sunt reacii de substituie. Prin nlocuirea unui hidrogen dintr-un nucleu benzcnic cu NO2 se obine un nitrodcrivat aromatic (ArNO2), iar prin nlocuirea unui hidrogen cu SO3H se obine un acid arilsulfonic (ArSO^H).

l. Reacia de nitrareAnalizai informaiile din schema 2,5.1. i din paragraful 2. L, identificai compuii organici A i B, reaclanjii i condiiile de reacie din sinteza prezentat mai jos i scriei ecuaiile reaciilor chimice. Schema 2.5.1.

ArH

_J Schema general: L. :^mu -* ...........j,..^5".NO,^[

= ^;i?":^""""~'~-' '-::~""t

HO

"

"

J Condiii: . ,,,,-.,*, ._..,"L

-H,O Ar NO,

Tn reacia de nitrare a compuilor aromatici, reactantul este acidul azotic (HNO,), iar catalizatorul este acidul sulfuric (H,SO,). NO,

Info plus.Nitrobenzenul a fost obinut prima dat de E. Mitscherlich, n 1834. Este un lichid slab glbui, cu miros plcut de migdale amare, insolubil n ap, solubil n alcool sau eter. Esle utilizat !a fabricarea anilinei, a unor intermediari n industria coloranilor 'a medicamentelor. Datorit | mirosului su, este utilizat n industria cosmetic, fiind cunoscut sub numele de "esen de mirban".

Exemplu: oenzenC

HNO,nitrobenzen A / hidrocarbur cu NE = 4 \ care conine M,69% H B /compus organic cu NE = 7 compoziia: 37% C, 2,2% H, \18,5% N, 42,29% O

6H6

La compuii aromatici ce au substitueni grefai pe nucleul aromatic, orientarea si condiiile reaciei de nitrare depind de natura substituentului. O De exemplu, grupa hidroxil (OH) din fenol, fiind un substtuent de ordinul I, activeaz nucleul aromatic i orienteaz reacia de substituie n poziiile orto i para fa de ea. Astfel, fenolul reacioneaz cu o soluie diluat de acid azotic (HNO3), la temperatura obinuit, conducnd la un amestec de o-nitrofenol i pnitrofenol. Cu acidul azotic mai concentrat se obine 2,4-dinitro fenol ui si apoi 2,4,6-trinitro fenolul.

OH OH+HNO, i di luni)H,G

r- A--NO,o-nitrofenolOH.HMycm^-H,O

OHf^- NOZ-H,O

OH

fenol

2,4-dinitrofenol p-nitrofenol

NO2

2,4,6-mnitrofenol (acidpicrc)EDUCAIONAL Icolecja

hi mie clasa a Xl-a

tiai c...Acidul picric a fost obinut n 1771 de chimistul englez Peter Woulfc prin Iratarea cu acid azotic a pigmentului extras din indigo. A fost primul colorant sintetic i a fost folosit drept vopsea galben. n 1885. chimistul francez Jean - Baptiste Andre Dumas a realizat c acidul picric este foarte exploziv. ^

Din cauza caracterului acid accentuat, 2,4,6-trinitrofenolul se nurnej i acid picric (vezi paragraful 3.2,). Efectuai experimentul A dinfiya de laborator 2.5,2. de\ pagina 56. La temperatura obinuit, nitrofcnolii sunt substane solide de culca] galben. Acidul picric este o substan exploziv i, din acest motiv, obine i manipularea lui sunt periculoase. Se utilizeaz la obinerea explozivilor! a vopselelor de culoare galben. Are proprieti antiseptice i se utilizeaz! medicin la tratarea extern a arsurilor uoare. O Grupa carboxil ( COOH) din acidul benzoic (C6HS -COOF1 fiind un substituent de ordinul II, orienteaz reacia de nitrarc n poziia mei fa de ea i dezactiveaz nucleul benzenic. De aceea, nitrarca acidului benzo necesit condiii mai energice de lucru (lemperaluri mai ridicate i conccntr, mai mari ale acizilor sulfuric i azotic). COOH COOH

J.B. Andre Dumas

+- HNO,

acid benzoic

acid m-nhrobenzoic

Produsii de nitrare ai compuilor aromatici suni utilizai obinerea aminelor aromatice, a intermediarilor din sinteza coloranilo| a explozivilor etc.

2. Reacia de sulfonareAnalizai informaiile din schema 2.5.3., identifica compuii organici din schema de reacii prezentat mai jos scriei ecuaiile reaciilor chimice.

tu

l*** r*

I

In reacia de sulfonare a compuilor aromatici, reactantul este trioxidul de sulf (SOj) coninut] n oleum sau obinut prin descompunerea acidului sulfuric din soluiile concentrate. 2H2SO4 ^ SO3

-O+ + HSO"

Exemplu: benzen acid benzensulfonic

+11,50.

O Un caz aparte l reprezint sulfonarea anilinei (C6H5NH2). tratarea anilinei cu acid sulfuric, are loc mai nti o reacie de neutralizare. Acidul sulfuric cedeaz un proton grupei amino (-NH2), grup caracter bazic. Se formeaz sulfatul acid de fenilamoniu care, prin nclzire timp ml EDUCAIONALI

colecia |

Reacii chimice citi; cmpurilor organicii ndelungatla 180-20()C, sctransformnfinaln acidulp-aminobenzcnsulfonic. numit i aeid sulfanilic.SO,H

Nil,

NH^HSCX,-TT,O

NHSOjH

Jeni/amin (anilin) colorate cu colorani sintetici

sulfat acid defenilamoniu

acid fenilsulfamic

u ~f*^ (IOOC)

H2N-

o-aminohenzensulfonic acid p-aminobenzvnsulfonic (acid sulfanilic)

Pe aceast reacie se bazeaz obinerea industrial a acidului sulfanilic, care este un intermediar important n industria coloranilor. Produii de sulfonare ai compuilor aromatici sunt utilizai la obinerea fenolilor, a detergenilor anionici, a coloranilor ele. Incorporarea grupelor sulfonicc n molecula unui colorant asigur solubilitatca colorantului n ap i, n anumite situaii, fixarea colorantului pe fibr.

ficaii- Scriei n spaiul liber cuvntul din parantez care completeaz corect fiecare afirmaie. a) Reaciile de nitrare si de sulfonare ale compuilor aromatici sunt reacii de (aditie/

f b) n reacia de sulfonare, (hidrogenul, carbonul) din-nucleul benzenic este substituit (NO2/SO3H). l'c) Reactantul n reacia de nitrare a compuilor aromatici este (H2SO4/HNO3). i3) Compusul organic rezultat prin nitrarea fenolului cu soluie concentrat de acid azotic, n exces, (18,34%/15,21%), procente de mas, azot. H) Acidul sulfanilic se obine prin tratarea , ., (fenolului/fenilaminei) cu acid sulfuric .... (la rece/la temperaturi de 180 - 200C). |'5e consider reacia de sulfonare a unei amine aromatice A: A ' I^s4 > B > C (acid 3,5-dirn. til-2-arninobenzensulfonic)

atru fiecare item, alegei varianta corecta, li) Formula plan a compusului C este:NH,

NH?

NH,

NH,

SO,H

-C H,C)CH,

CH,

SO3H

CH,

pt) Formula plan si denumirea aminei A sunt: A) I J p-toluidin;

NH2X>r-'CH-' B) L ' 2,4-dinietilfenilamrn;

CH3CH-NHCH3 C) L | f^ N-metil-benzilamin;

CH,CHNCH3 N,N-dimetilanilin.Icolacla

FEDUCAIONAL

c) Compusul B este: A) un acid sulfonic; B) un acid aminosulfonic; C) sulfat acid de 2,4-dimetil-fenilamoniu; D) o baz. d) Reacia de sulfonare este orientat n poziia orto fa de grupa amino deoarece: A) radicalii metil (CH;) sunt substitueni de ordinul II; B) grupa SO3H este ntotdeauna orientat n poziia orto fa de grupa amino; C) grupa amino (NH-) este un substituent de ordinul I cu efect de orientare mai pronira dect radicalul metil, iar poziia para fa de grupa amino este ocupat; D) grupele cu caracter acido - bazic diferit ocup ntotdeauna poziii vecine. Se consider reacia de nitrare a fenolului conform ecuaiei: C6H5 OH aH2O unde Z este produsul de nitrare a fenolului ce conine 15,217% N, procente de mas. a) Identificai compusul Z i coeficientul a, scriei ecuaia reaciei chimice i indicai condiiile j reacie. b) Calculai masa de fenol, de puritate 95%, necesar obinerii a 36,8 kg de compus Z, dac randameii reaciei este de 94%. *liJ O prob de acid benzoic cu masa de 48,8 kg este tratat cu 80 kg de amestec nitrant ce conine 6| acid azotic, n vederea obinerii acidului m-nitrobenzoic. Cunoscnd c|=75% i ct=87,5%, calculai: a) masa de acid m-nitrobenzoic rezultat din reacie; b) concentraia procentual n acid azotic a soluiei apoase rezultate dup separarea compui organici. *15J Calculai masa de acid sulfanilic obinut din 40 g de anilin de puritate 93%, dac randame sulfonrii este de 90%, Se consider schema de reacii:-H,O

l bimie clasa a Xl-a

CCH,

, -NO,

D

E:-Hp

U+[0||KMnO.-i-H;SO4)>

G

unde compuii organici D, G i H sunt izomeri de poziie. Identificai compuii organici A, B, C, D, E, F, G, H si reactani pentru reaciile l i 2 i scriei ec reaciilor chimice. 1ZJ Identificai compuii organici care lipsesc din ecuaiile reaciilor de nitrare i de sulfonare de i Completai ecuaiile i explicai orientarea acestor reacii de substituie. NO, OH SO,H-H,O

NO, Br

-H,O

CH,-NO,

Br b)colecia l EDUCAIONALI-HnO

(38%) d) (62%)

CH,CH,-H,O

-ca

(151

(83

lanicir^l Reacii chimice ale compuilor organici

2.6. Reacii de hidrogenare i reduceren general, reaciile de adiie a hidrogenului la legturile multiple omogene (C=C, C=C etc.) sunt considerate reacii de hidrogenare, iar reaciile de adiie a hidrogenului la legturile multiple eterogene (C=O, C=N etc.) sunt considerate reacii de reducere.

1. Reacia de hidrogenareAnalizaiinformanledmsehema2.6.1.icompleaiecua;Ule reaciilor prezentate mai jos. indicai denumirea reactanilor i a produilor de reacie.

1.1. Hidrogenarea alchenelor

Schema 2.6.1.

Exemplu'. etan

1.2. Hidrogenarea alehnelor

Exemple:

HC=CH H- 2H2 etinelin

CH5-CH3etan of*)

"(Fe l HCI] "

2H,O

NO,N H,(Fe + HCI)

4H20

NH?CHj-OCO (CH^ CH=CH(CHaJj g) CHOCO(CHjJfi-CH* l \Y OCO -(CH^ CH=CH(CH2>7'

2H,

*lil Izomerii cu formula molecular C3H6O i caten aciclic formeaz n reacie cu hidrogenul n pn de nichel doi alcooli cu formula molecular C3H8O. tiind c enolii, compui organici care au grupa legat de un atom de carbon dublii legat, nu sunt stabili, marcai cu A (adevrat) afirmaiile corecte referi la compuii organici considerai. a) Sunt trei izomeri cu caten aciclic i formula molecular C3H6O care ndeplinesc condiiile ] b) Cei trei izomeri sunt izomeri de constituie. c) Cei trei izomeri sunt izomeri de poziie. d) Izomerii cu formula molecular C3H6O au NE = 2. e) Cei doi alcooli formai sunt 1-propanolul i 2-propanolul. f) Cei doi alcooli formai sunt izomeri de poziie. g) Nici un izomer cu formula molecular C3HfeO nu este stabil. h) Izomerii cu formula molecular C3H6O care ndeplinesc condiiile puse sunt: o aldehid, o ce un alcool primar nesaturat. I2J O prob cu rnasa de 17,72 g dintr-o trigticerid nesaturat cu masa molar u.=886 g/mol consu hidrogenare 896 mL (e.n.) de hidrogen. a) Determinai nesaturarea echivalent a trigliceridei. b) Determinai indicele de iod al trigliceridei. Indicele de iod reprezint masa de iod, explic grame, care se adiioneaz la lOOg de grsime. *lil Pentru obinerea anilinei se supune reducerii o prob de nitrobenzen cu rnasa de 6l5g. Deter randamentul procesului, tiind c s-au obinut 455,7g de anilin. lJ Pentru obinerea a-naftilaminei din a-nitronaftalin se folosesc 224g pilitur de fier i 900g solui acid clorhidric de concentraie 36,5%. Calculai masa de a-naftilamin obinut. Iii Studiai urmtoarele procese rcdox i stabilii coeficienii: a) CFT-CHi-CCR+ H, -* CH^CH,~CH3 2 "3 !O OH + Fe + HCI----->

b)colecia i EDUCAIONALI

NH2 + FeO,+ H2O

Reacii chimice ale compuilor organici

: structura grupei nitro este N '(

, iar ^0^= +3 C^-N

J Hidrogenarea parial a alchnelor la alchene este utilizat la ndeprtarea alchinelor din amestecul de f-eten i propen rezultat din piroliza unor fracii petroliere. Se supun mai multor analize probe cu volumul de 9,184 L- (c.n.) dintr-un amestec ce conine alchene i r Slchine cu doi i trei atomi de carbon n molecul i se constat urmtoarele: - o prob decoloreaz cantitativ 4,4 L de soluie de brom de concentraie 0,1 M; - o alt prob, barbotat printr-un vas cu reactiv Tollens, depune 6,27 g de precipitat cafeniu; - raportul molar C2H4 : C3Hfi din amestec este 10:9. |- Determinai: a) volumul (c.n.) de hidrogen necesar hidrogenrii alchinelor dintr-o prob de amestec cu volumul de ; 918,4 L n prezent de Pd/Pb2*; b) masa unei probe de amestec cu volumul de 91,84 L.

de evaluarel2p l.* Completai ecuaiile urmtoarelor reacii de hidrogenare i reducere i indicai condiiile de reacie: > c) CH==CH CCHj+ 2HjCH3O

b) CHCHCH=O + H2CH3

d) C

6e

5p

2.* Se consider sintezele: C6H6 - a - b

gHjNH--CH,

CH^CH - [c] -> d CH3CH3OH (B a) Identificai intermediarii i condiiile de reacie i scriei ecuaiile reaciilor chimice. b) Caracterizai din punct de vedere chimic compuii A i B (clasa de compui din care face parte ; fiecare, denumirea). c) Calculai masa de compus A care se poate obine din 5 kmoli de benzen, dac fiecare etap se : desfoar cu un randament de 90%. d) Calculai volumul (c.n.) de acetilen necesar obinerii a 20 kg de soluie de compus B, de concentraie 94%, considernd reaciile totale.i

, 2p

3.* Progesterona este hormonul sexual feminin. a) Determinai formula molecular i NE a progesteronei. b) Calculai volumul (c.n.) de hidrogen necesar hidrogenrii, n prezen de Ni, a 5 moli de progesteron.Nol: l punct din oficiu

H3CH,C

c=o

Lprogesteron

Documentai-v i reinei mai multe informaii despre margarina (uleiurile vegetale folosite, condiiile de hidrogenare, produii de condiionare i efectele lor asupra organismului, aspecte legate de valoarea nutritiv a margarinei). ntocmii un referat in care s prezentai toate aceste aspecte.

gJ5i Produs de patiserie preparat cu margarinal colecia [EDUCAIONAL

l himie clasa a Xl-a

2.7. Reacii de polimerizare i coDolimerizareCompuii macroraolcculari de sintez din care se fabric masele plasti i cauciucurile sintetice se obin prin reacii de polimerizare si copolimcriza Aceste reacii sunt reacii de adiie repetat.

\. Reacia de polimerizareAnalizai informaiile cuprinse n schema 2.7.1. i completa ecuaia reaciei de polimerizare prezentat mai jos. Indicii denumirea monamerului y i denumirea polimerului. Schema 2.7.1.1

u

*3

Condiiile (temperatur, presu catalizatori, iniiatori, mediu reacie, procedeu de polimeriza sunt foarte diverse i difer n funcjj de monorner i de proprietile care trebuie s le aib polimerul. Exemplu: nCHi=CH2eten nCH^CHCH,

polieten

Printre cei mai utilizai polimeri de adiie se numr i policlor vinii, poliacrilon i trilul i poliacetatul de vinii. O Policlorura de vinii este un polimer obinut prin polimeri clorurii de vinii, conform ecuaiei: CHj-CH-lCI

clorur de vinii

Cl puliclorur de vinii

Obiecte confecionate dinPVC

Masa molecular a policlorurii de vinii variaz ntre 18.000 i 30 Policlorura de vinii, notat prescurtat PVC, este o mas solida,! dur, se nmoaie la 90 - 95C si se descompune la temperaturi mai ridicatej solubil n eetone, compui halogenai si esteri, PVC-ui este folosit la fabricarea foliilor si covoarelor pentru paif (muamale, linoleum), a nlocuitorilor din piele pentru ncl marochinric, a tuburilor i conductelor pentru instalaii sanitare, a detalii pentru aparate electrotehnice, a jucriilor, a tmplriei, la i| cablurilor electrice etc;. O Poliacrilonitrilul este un polimer sintetic obinut prin polin acri Ion itrilului, conform ecuaiei: nCH2=CH C=N\

CH2CH-f| /n

C=N

acrilonitrilEDUCAIONALI

poliacrilonitril

colecia |

Masa molecular variaz ntre 35.000 - 50.000. Poliacrilonitrilul, numit prescurtat PNA, este utilizat la obinerea fibrelor sintetice. Fibrele acrilice prezint rezisten mare la purtare, elasticitate, flexibilitate, rezisten la produse chimice i un tueu bun. Spre deosebire de fibrele naturale, nu sunt hidroscopice (nu rein apa). O Poliacetatul de vinii se obine prin polimcrizarea acelaiului de vinii, conform ecuaiei:JB'co/e de mbrcminte din PNA f/re

Reacii chimica ale compuilor ofganicil

nCHj=CH OCCH,

CHCH-fI

/n

OCCH3

Oacetat de vinii

Opoliacetat de vinii

Masa molecular variaz ntre 10,000 i 100.000. Poliacetatul de vinii (PAV) este o substan solid, netoxic, termoplastic, insolubil n ap, solubil n solveni organici (alcool, benzen, compui haiogenai, cetone etc.). Este folosit ia obinerea unor lacuri, emailuri, adezivi, apreturi texti Le etc. Prin hidroliza grupelor esterice din poliacetatul de vinii, se obine alcoolul polivinitic.\ i^HJ]

duse obfimite din poliacetat de vinii

/n

-nCH,COOH '

-> CHCH4-

/

\

OCCH,poliacetat de vinii

OH

/n

alcool polivinilic.

In macromoleculele de alcool polivinilic, nu sunt hidrolizate toate grupele esterice. Proprietile i utilizrile alcoolului polivinilic depind de numrul grupelor acetat nehidrolizate. Alcoolul polivinilic este un compus macromolecular solid, de culoare alb, solubil n ap, glicol, glicerina. Este utilizat ca emulgator, ca adeziv (aracetul) i n multe alte domenii.

2. Reacia de copoii ni erizare a butadienei cu monomerivinilici

Butadiena arc proprietatea de a participa la reacii de polimerizare cu unii compui cu dubl legtur, de tipul CH2=CH Y, numii monomeri vinilici. Acest proces se numete copolimerizare. Structura acestor copolimeri este complex, iar raportul molar butadien: monomer viniiic ou este neaprat 1:1. Exemplu: CH= CH2+nyCH2=CH C|

CH=CH CH,)--(cH, C7x

\

-

l

butadien

stiren

copolimer butadien - stiren

I

colecia EDUCAIONAL

himie clasa a Xl-a

Completai copo lim erizare:

ecuaiile

urmtoarelor

reacii

a) nxCHpCHCH=CHj+ nyCBf=9 *=C

->

nx

CH=CH cC=N|

Compuii macromoleculari obinui din butadien i un monon vinilic prin copolmerizare au proprieti de elastomer ca i cauciucul natur sunt cele mai utilizate cauciucuri sintetice. In tabelul 2.7.2. sunt prezentate structura si proprietile specificei celor mai importante cauciucuri sintetice de copolimerizare.Tabelul 2, ]

Monomeri CHpCH CH=CH2butadien t_,H^ L* H (-.riT stnvnf^u--/"'u L-Hj ^-rl

Structura elastomerului// -HCHr-CH=CH CR) |CH2 CH41 Vh \ h QH5i\

Denumirea (denumirea comercial) butadien stirenic (Buna S, Carom 35 etc.) Cauciuc butadien-a - mctilstirenic (Buna SS, Carom S 500)Cauciuc

__________n

Proprieti specifice

^

proprieti asemntoarei ale cauciuctilu natural; proprieti !

r^u f^u L rl2

butadien CHj=C a-metilstiren

4-(cH2 CH=CH CHJ - (CH2 C -V U 7* \ /y f

i

CH

i

l

asemntoareS cu ale 1 cauciucului J natural; 1

CHpCH CH=CH2butadien

CHj=CHCN acritonitril

/ -(-(CH, CH=CH cri (CH,-CTH\\

butadienacrilonitrilc (Buza N)n

Cauciuc

7s

\

|

}y

\

CN

rezisten j la solicitri 1 mecanice; 1 rezisten Ia temperaturi m ridicate; . : rezisten mbibare cui ulei. J

Ta s re de calculator confecionate din cauciuc | colecia l l EDUCAIONAL! Imagine dintr-o fabrica de anvelope.

Cauciucurile sintetice supuse procesului de vulcanii sunt utilizate la fabricarea produse: anvelope auto, i benzi de transmisie, ga de etanare, tuburi, echp^ cleetroizolantc i de echipamente sanitare i de iaj jucrii, obiecte de uz casnic i

Reacii chimice ala compuilor rganici\

Scriei n spaiul liber varianta din parantez care completeaz corect necare afirmaie. a) Prin polimcrizarea clorurii de vinii se obine polimerul denumit prescurtat |PVC). *b) Cauciucul butadien - acrilonitrilic este un ;..: (polimer/eopolimer). c) Poliacctalul de vinii este un (polimer/monomer). d) Reaciile de polimerizare i copoiimerizarc sunt reacii de |&petat).

(PNA/

(transpoziie/adiie

Dac masa molecular a poliacrilonitrilului variaz ntre 34980 - 49820, gradul de polimerizare variazA) 200 - 600; (B) 660 - 940; C) 700 - 1000; D) 6 - 9.

Industrial, clorura de vinii se obine prin doua procedee, conform schemelor de reacie: HC^CH > CH,=CH

CI|-> CH2-CH2 CHf=CH

Ci CI CI a) Identificai reactanii a i b i scriei ecuaiile reaciilor chimice. b) Indicai lipul fiecrei reacii. c) Pentru fiecare dintre cele trei reacii, alegei condiiile de reacie corespunztoare, dintre unntoarele ndiii: lumin, solvent CC14, soluie n etanol de NaOH, Ni, HgCl2 la 170 - 200C, 400 - 600C. d) Calculai volumele, msurate la 27C i 6 atm, i masele de acctilcn i elen necesare obinerii a l kg de policlorur de vinii, considernd reaciile totale.Materia prim pentru obinerea fibrelor sintetice de tip PNA este metanul, iar etapele procesului chimica -i-b, (NH,C1, GijCU, 80"C)

'-> c

ne

PNA

a) Identificai compuii organici a, b, c si scriei ecuaiile reaciilor chimice. b) Calculai volumul (c.n.) de metan necesar obinerii a 318 kg de PNA, considernd reaciile totale. Acrilotiitrilui se poate obine din propcn prin amonoxidare, conform ecuaiei: CH=CHCH3 + NH, +f O2 CHj=CHC=N +3H2O Calculai masa de poliacrilonitril care se poate obine din aceeai cantitate de propen care conduce |78 kg de polipropen, tiind c sinteza polipropenei decurge cu un randament de 90%, iar sinteza crilonitrilului cu un randament de 80%. |. Acetatul de vinii se obine prin adiia acidului acetic la acetilen, conform ecuaiei: HC=CH + Ot-COOH((CH,COO)Zn, 250C)

CHj=CH

O CO CH,a) Compoziia procentual de rnas a poliacetatului de vinii este: A) 37,21% C; 55,81% O, 6,97% 11; B) 55,81% C; 37,21% O, 6,97% H;i colecia [EDUCAIONAL

C) 68,57% C; 22,85% O, 8,57% H; D) 40% C; 50% O, 10% H. b) Masa de poiiaeetatde vinii care se obine din 410 L de acetilen, msurai la 17C i 5,8 arn, dac j randamentul global al procesului este de 95%, este: A) 8170 kg; B)S600g; C) 8,17 kg; D) 8,6 kg. *LiJ Alegei afirmaiile corecte referitoare la copolimerul butadien: stiren, care conine 24,23% stiren. a) Raportul molar butadien - stiren este 6 : 1 . b) Conine 15% H. c) Conine 89,72% C. d) O prob de copolimcr cu masa de 4,28 g reacioneaz cu 200g de soluie de brom, de concentraie 4,8%,| e) Are masa molecular 85600, dac gradul de polimerizare este 200. Se consider schema de reacii: C&+ CH2 CH-CHj nxCHj=CHCH=CHj+ nyb a) Identificai compuii organici a i b. b) Determinai raportul molar x : y n care se afl cei doi monomeri n compoziia copolimerui^ (C)ft, tiind c la arderea a 15,92 g de copolimcr rezult 13,68 g de ap. c) Determinai masa de benzen necesar obinerii a 1592 g de copolimer -(C)n, dac randamenteS celor trei reacii sunt: T]=90%, r2=95%, ^=80%. d) Determinai randamentul global al procesului. Oxidarea cu KMnO4 i H2SO4 a unui copolimer A conduce la un amestec echimolecular de corapn organici B i C cu formulele plane: (B) HOOC-CHr-CH^CH-CH^COOH (Q HOOC-CH~CH-CH-CH-COOHCN

l hmie clasa a X 1-a

9.1

a) Identificai monomerii din care s-a obinut copolmerul A i justificai denumirea prescurtat AB pentru acest tip de copolimer. b) Determinai raportul molar dintre monomeri, c) Calculai coninutul n azot, procente de mas, al copolimerului A. ^iiU Se supun polimerizrii 625 kg de clorur de vinii, de puritate 95%. tiind c randamentul reaciei] polimerizare este de 88% si c polimerul reprezint 90% din masa plastic, determinai masa de PVC obinui IU Polistirenul expandat este un foarte bun izolator termic i fonic. Se obine din benzen, conform sche de reacii:

a) In enumerarea de mai jos, subliniai variantele corecte pentru fiecare reacie. reacia 1: substituie, hidrogenare, alcliilare, adiie, polimerizare: reacia 2: adiie, dehidrogenare, eliminare, transpoziie, alchilare; reacia 3: transpoziie, poHmerizare, copoiimerizare, alchilare, dehidrogenare. b) n enumerarea de mai jos, subliniai cuplurile reactant - catalizator, corespunztoare reaciei 1. CHjCH2CI (A1C13), CH2=CH3 (H2SO4), CH3CI (Ni) CH2-CH2 (A1C13 cu urme de ap), CH^-CHCH3 (FeBr,)

PortofoCiucolecia! l EDUCAIONALI

Br Pentru un polimer studiat, ntocmii un referat n care s pre informaii suplimentare referitoare la: obinerea monomerului, proq de polimerizare. proprietile polimerului, obiecte folosite de voi care j confecionate din polimerul respectiv.

Reacii chimici: ale compuilor organici

2.8. Reacii de esterificareoEstcrii sunt compui organici cu formula generala R-C \ , n V-R' care cei doi radicali R i R' sunt radicali hidrocarbonai. Molecula unui ester se obine prin eliminarea apei ntre molecula unui acid carboxilic si molecula unui alcool. Aceast reacie se numete reacie de esterirlcare i este o reacie de

Vj, "s.n"

-/ \OR'L

/? cu grupa RO substituie. Se substituie grupa OH din grupa -C; \OH din molecula unui alcool.Analizai informaiile din schema 2.8.1. si completai ecuaiile reaciilor prezentate mai jos, Indicai denumirea reactani/or i a produilur de reacie.

Observaie: reaciile de eserificare sunt reacii reversibile. Exemplu: CH^-COOH + CHCHj-OH ^^ CHj-COOCH^CH3+H2O acid acetic alcool etilic acela! de etil -/( N//

OH

+ CHOH ^==^-t-

(H+)

,, f, HC

O

"O CH

H2O

Alcoolii si fenolii pot forma estcri i n reacie cu clorurile sau cu anhidridele acizilor carboxilici, conform ecuaiilor generale: O O RCf +R'OH RC + HC1 X CI OR' clorur acid alcool esterO

R-C< 'O+R T OH R-C( 'V, alcool

P -> R Cf + R- cr X O-R OH ejster acid carboxilic

u! moleculei de acela/ de etil

anhidrid acida Aceste reacii sunt reacii totale. Exemple: ,O CHC CI clorur de acetil alcool etilic

-c{acetat de etil[colecia

HC1

l EDUCAIONAL

tiai c...

l himie clasa a Xl-a

Acidul aeetilsalicilic a fost sintetizat pentru prima dat de chimistul francez Charles Gerhardt. Dup 40 de ani, n 1897, Kelix Holmann a pus la punct fabricarea industrial a acidului acetilsalicilie la firma Bayer. Numele de aspirina este format din "a" de la acetil i "spir" de la planta Spiraea ulmaria, sursa de salicin din care s-a separat acidul salieilic.

,O ,o CHT-c{ 'O + C,Hr-OH -> CHr C '(

o+CHr-c( X OH acid acetic

cnr-c(

fenol

V-CH. acetat de fenil

anhidrid ucid Reaciile de obinere a esterilor au multe aplicaii industriale. O De exemplu, aspirina (acidul acetilsalieilic) se obine prin acih grupei hidroxil (OH) fcnolice din acidul salieilic cu anhidrid folosind drept catalizator acidul sulfuric. COOH ,O COOH- OH

OCH3O

(H,S04. W),

- +CHg-COOBO

anhidrid acetic

acid aceiilsalicilic (aspirin)

acid acetici

Efectuai experimentele A i 8 din fia de. laborator 2,1 de la pagina 86. Aspirina are aciune analgezic (calmeaz durerile), antiinflamati i antipiretic (scade temperatura). Este un medicament foarte utilizat Din 6marie 1899, "aspirina" se administreaz n stri gripale, nevralgii, cefalce, reumatism, stri febri este marc nregistrat a firmei De asemenea, este util n prevenirea accidentelor cerebrale i a infarcti Bayer. miocardic. Aspirina este contraindicat persoanelor alergice la derivaii salicili .:r O O alt aplicaie a reaciei de csterificare o reprezint obinerea i ;t acetat prin esterificarea grupelor OH din celuloz cu anhidrid acetic i. T acetic. Mai multe informaii despre aceast reacie sunt prezentate n paragraful-

ticatiiCompletai ecuaiile urmtoarelor reacii de obinere a esterilor: OH ' O +HC1 ) +CHCHr-Cf ----- > A CI

CH,,O

b)

> C,Hr COH

) Ot-Cft-CH. - 2 - 2 - 3

QHr-COOH

c)

+

;==^ CHr-CHCOOCH2CsHs+ H2O

CH3iJ n sinteza Kolbe, materia prim pentru obinerea acidului aeetilsalicilic este fenolul (C6 Reaciile pe care se bazeaz procesul tehnologic sunt: OH 0*Na QtNa" QH

----->EDUCAIONALI

-COO N a

OHCOCTNa"

Reacii chimice ale compuilor organici

OH

-COOH OCO-CH, -COOH

NaCI

OH

HC1

a) Identificai reactanii a i b si completai ecuaiile de mai sus. b) Calculai masa de acid acetilsalicilic care se poate obine din 470 kg de fenol, dac randamentul ntregului proces este de 80%.OHi-a (MC y

OHSe consider schema de reacii:

-irci

O-K Hr C '

CCH, II

-HCI

-> d

Identificai compuii organici a i d i marcai cu A (adevrat) afirmaiile corecte referitoare la schema ; reacii indicat, a) Compuii organici b i d sunt izomeri. b) Compusul organic b este un ester. c) Compusul organic b este un compus organic cu funciuni mixte. d) Compusul organic a este clorura de acetii (Cil-,COCI). t) Ambele reacii indicate n schem sunt reacii de substituie, g) Compusul d are NE=4. Sticla plexi este un poliesler obinut prin polmerizarea metacrilatului de metil obinut, la rndul sau, l aceton conform ecuaiilor:

OH

OH

Hr-CCa *: acetonII O

CH5-C-CN

_NH

>-COOHCH.,

CHj=C-COOH^e^

CH,

CIL

COOCH3 --CH-C

CH&

polimetacrilat de metil

CH,

a) In sinteza polimetacrilatului de metil, identificai: reacia de adiie, reacia de eliminare si reacia de ficare. b) Calculai masa de polimeiacrilat de metil, de puritate 98%, obinut din 367,09 L de aceton 3 1^ = 0,79 g/cm ), dac randamentul global al procesului este de 80%. Se consider reacia de esterificare dintre acidul acetic i alcoolul etilic, n prezena acidului sulfuric, eratura de lucru, reacia se caracterizeaz prin Kc=4. a) Indicai ecuaia reaciei de esterificare i expresia constantei de echilibru Kc. F b) Determinai numml de moli de ester din amestecul de reacie la echilibru, dac se introduc n 1150 g de soluie de acid acetic de concentraie 80% i 500 g de soluie de etanol de concentraie 92%.

l colecia l EDUCAIONAL

l

Fia de laborator 2.8.2.1 Citii cu atenie modul de lucru. Efectuai experimentele. Scriei ecuaiile reaciilor. Completai spaiile libere din rubrica 5. Notai i alte aspecte observate. Atenie! Anhidrida acetic este puternic iritant. Evitai contactul direct si inspirarca vaporilor. Experimentul A. Identificarea acidului salicilc Reactivi i ustensile acid salcilic soluie de FeCl3 eprubete Modul de lucru Ecuaia reaciei chimice Observaii i concluzii Apare o coloraie Avnd o grup OH fenolic. acidul salicilic d reacie de culoare cu FeCir Acidul salicilic se descompune uor prin Mirosul caracteristic i coloraia sunt datorate format.

B. Sinteza aspirinei

C. Hidroliza acidului acctilsalicilic

Tntr-o eprubet, introducei o cantitate mic de acid salicilic i apoi 5 mL de ap. Agitai i adugai cteva picturi de soluie de FeCL,, Intr-o eprubet uscat, introducei puin COOH acid salicilic i nclzii att fundul iOH eprubetei ct i partea lateral pn cnd apare un miros caracteristic de fenol care acid se pstreaz si dup rcire. salicilic Dup rcire adugai cteva picturi de soluie de FeClv Tntr-o eprubet prevzut cu refrigerent acid salicilic ascendent, introducei 3-5g de acid anhidrid acetic acid sulfuric salicilic si apoi 6-8 mL de anhidrid acetic i cteva picturi de 112SO4. concentrat nclzii amestecul pe baie de ap (80 balon de 100 mL refrigerent. 90C) timp de 30 de minute, agitnd din cnd n cnd. La sfrit rcii amestecul, ascendent baie de ap ndeprtai refrigerentul i turnai amestecul ntr-un pahar n care se afl pahar apa cu ghea (50 mL). Dup cristalizare, separai cristalele prin filtrare. aspirina Pisai o pastil de aspirin i dizolvai-o n ap. n doua eprubete introducei cantiti soluie de FeCl. eprubete egale de soluie de aspirin, nclzii coninutul unei eprubete astfel nct s fiarb cteva minute i apoi rcii. Inambele eprubete, introducei cteva

OH

co.

fenol

Se formeaz cristale .. de acidacetilsaliciiic.

Aspirina , d reacie de culoare cu FeClj. deoarece hidroxidul fenolic este esterifical. Hidroliza aspirinei decurge , doar prin fierbere, fr adugare de acizi sau baze. Acidul salicilic format n urma hidrolizei da cu FcCl, o coloraie

Reacii chimice ale compuilor organici\

2.9. Reacii de hidrolizIn chimia organica, reacia de hidroliz este reacia care are loc cu scindarea unei legturi carbon - nemetal sub influena apei. Cu puine excepii, reaciile de hidroliz sunt reacii de substituie i sunt catalizate de acizi tari sau de baze tari. Printre compuii organici care dau reacii de hidroliz se afla: unii compui halogenai, derivaii funcionali a acizilor carboxilici, unui compui organici cu importan biologic (grsimi, peptide i proteine, di- i poli zaharide).

1. Hidroliz compuilor halogenaiJ(Schemageneral:\, nm*

Condiii

"l ateoai

-- tpd.

-XX

:

| Observaii61

earitombc.

CMS-

de

"i, J -*.. _1

r _r

Prin tratarea compuilor halogenai care au atomul de halogcn legat de un atom de carbon saturat cu soluii apoase de baze tari (NaOH, KOH), este substituit atomul de halogen i se obin alcooli, aldehide, cetone sau acizi, n funcie de structura compusului halogenat. Astfel, din compuii monohalogenai se obin alcooli. Exemple:

+C12(50'DC) v ' -HC1

L,

a) tiind c diferena dintre coninutul n carbon al achene A i coninutul n carbon al compusuln a, exprimate n procente de mas, este 25,71, identificai compuii organici din schema de reacii si scriej ecuaiile reaciilor chimice. b) Marcai cu A (adevrat) afirmaiile corecte referitoare la compuii organici din schema de reacii, j A) Alchen A este 1-butena. B) Compuii organici a i e sunt izomeri de poziie. C) Compuii organici a i d au aceeai nesaturare echivalent., D) Compuii organici c i d sunt compui nesaturai. E) Compuii organici b i c sunt izomeri de poziie. F) Sunt cinci reacii de adiie i trei reacii de substituie.Indicai formulele plane ale compuilor clorura care pot forma prin hidroliz urmtorii compB organici:

0 CHr CH--CHCH3 l OH OHSe consider sinteza: A

(S) CH,-CH^O

CHCCOOH ' II O

@ CH-CHrC

t2Bi,(CCI4|

TI

aOH|

-IHBr

-> C (1,2 - etandial sau glioxal)

a) Identificai compuii organici A i B i scriei ecuaiile reaciilor chimice, b) Calculai volumul (c.n.) de compus A, de puritate 96%, necesar obinerii a 232 kg de compus C, i reaciile decurg cantitativ. *liJ Prin clorurarea fotochimie a unei probe de metan se obine un amestec format din CH,C1, CI CHC13 n raport molar 5:4:1. tiind c acidul clorhidric separat cantitativ din reacia de clorurare este neutral^ de 6,4 kg de soluie de hidoxid de sodiu, de concentraie 20%, determinai: a) masa amestecului de compui halogenai; b) masa amestecului de compui organici rezultai prin hidroliza compuilor halogenai; c) volumul (c.n.) de metan supus clorurrii, dac 10% din metanul introdus nu a reacionat. A 15J Se consider reacia de hidroliz enzimatic:(~* H f~) - - 3H O1

(lipasc inlracelularc)

^

C* H O -h (~"H

f f TT ^

fOOH + T'l-

fCH 1

CT)OH -l-

+ CH^(CH^CH^CH(CHj),COOH Scriei formulele plane i denumirile trigliceridelor care ndeplinesc condiiile problemei. Iii Scriei n spaiul liber din stnga numerelor de urdine ale compuilor organici din coloana A lite corespunde produilor de hidroliz din coloana B. In coloana A se afl i compui care nu dau reacia de hidroliz, iar n coloana B, pe lng produ hidroliz, se afl i ali compui organici. Scriei ecuaiile reaciilor chimice.

EDUCAIONALI

Reacii chimice ale compuilor organici\

COOH-OCCH, 11 jO0_^

a)CHrC-O HttfxiQ, ^CH3-C-0b

V-CH,.^n-OH^l

>

OQH

COOHf jijj

+ CH3-COOH

L- HT~~ ,1^ (Jd)

CH=C-Br

CH2-O--CO--(CH2)rCH3 l CH-O-CO-CH^frCH, ^^^V CHj-0CO- (CH2)irCH3 CH2-OCO(CH2)rCH3t^f-\_ "t^x_/~r

e) % 1 f -

-f CH--OH

CH-2~OH f) CH-OH + 2CH3~(CH2)rrCOOH + CH-OH +CV(CH2)rCOOH2

//-'u \ f~^~U (L^raTfii V^rli

'"JrijU jlipaze] ^ *h

,,,,.-,,.

j^LJ

^tj-2 l

f^lTJ"

VJrl_L Ti^Uf

j.

Q

PQ

/ p i l -.

ppj

n. g) j^Tt '-rl

l

/^LJ

UhL

~\- 2UHi/