6. Να αναφερθούν τουλάχιστον τέσσερις τρόποι μετάθεσης της ισορροπίας προς τα δεξιά :

Transcript

1 1 Ασκήσεις Χημικής Ισορροπίας 1. Σε κενό δοχείο εισάγονται 1 mol N 2 και 2 mol O 2 τα οποία αντιδρούν σε θ o C, σύμφωνα με την εξίσωση : N 2(g) + O 2(g) 2NO (g). i. Για τον αριθμό των mol του NO που θα υπάρχουν στο δοχείο μετά την αποκατάσταση της χημικής ισορροπίας θα ισχύει : α. n = 2 β. n > 2 γ. n < 2 δ. n = 4. ii. Για τον συνολικό αριθμό των mol των αερίων μετά την αποκατάσταση της χημικής ισορροπίας θα ισχύει : α. n ολ. < 3 β. n ολ. = 3 γ. n ολ. > 3 δ. n ολ. = 2 2. Σε κενό δοχείο εισάγονται x mol ένωσης Α, που μετατρέπεται στην ένωση Β υπό Τ = σταθ. Το διπλανό διάγραμμα παριστάνει τις [Α] και [Β] έναντι του χρόνου. Η χημική εξίσωση της αντίδρασης είναι : α. Α Β β. Α 2Β γ. 2Α Β δ. Α 2Β ε. Α 2Β ζ. Α Β C 0 t 3. Σε ένα δοχείο σταθερού όγκου που περιέχει C, εισάγεται CO 2 και με θέρμανση στους θ 1 o C αποκαθίσταται η ισορροπία C (s) + CO 2(g) 2CO (g), ΔΗ > 0. i. Αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία του συστήματος στους θ 2 o C, η απόδοση παρασκευής του CO : α. θα ελαττωθεί β. θα αυξηθεί γ. δεν θα μεταβληθεί. ii. Αν αυξήσουμε την πίεση, μειώνοντας τον όγκο του δοχείου, η απόδοση παρασκευής του CO : α. θα ελαττωθεί β. θα αυξηθεί γ. δεν θα μεταβληθεί. 4. Σε δοχείο όγκου V έχει αποκατασταθεί η ισορροπία Ν 2(g) + 3Η 2(g) 2ΝΗ 3(g) στους θ o C και πίεση p 1 =50 atm. Διατηρώντας τη θερμοκρασία σταθερή υποδιπλασιάζουμε τον όγκο του δοχείου. Στη νέα χημική ισορροπία η πίεση p 2 μπορεί να είναι : α. p 2 =50 atm β. p 2 =100 atm γ. p 2 =25 atm δ. p 2 =20 atm ε. p 2 =60 atm. 5. Να εξεταστεί η επίδραση της μεταβολής της συνολικής πίεσης και της θερμοκρασίας, στη θέση της χημικής ισορροπίας για τις παρακάτω αντιδράσεις: α. N 2(g) + 3H 2(g) 2 NH 3(g), ΔΗ = 22 Kcal β. CO (g) + H 2 O (g) CO 2(g) + H 2(g), ΔΗ = 22 Kcal 6. Να αναφερθούν τουλάχιστον τέσσερις τρόποι μετάθεσης της ισορροπίας προς τα δεξιά : N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g), ΔΗ = 22 Kcal 7. Σε χωριστά δοχεία, με κινητό έμβολο, έχουμε τις παρακάτω ισορροπίες. Προς ποια κατεύθυνση θα μετακινηθεί η κάθε ισορροπία, με μείωση του όγκου του δοχείου; α. N 2(g) + O 2(g) 2ΝΟ (g) β. CO (g) + 2H 2(g) CH 3 OH (g) γ. CO (g) + 3H 2(g) CH 4(g) + H 2 O (g) δ. CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2(g). 8. Σε τρία χωριστά δοχεία έχουμε τις ισορροπίες: α. H 2 O (l) H 2 O (g) : σε κλειστό δοχείο, β. N 2(g) + 3Η 2(g) 2ΝΗ 3(g) : σε κλειστό δοχείο, γ. ΗΝΟ 2 (aq) + Η 2 Ο (l) ΝΟ 2 (aq) + Η 3 Ο + (aq) : σε υδατικό διάλυμα. Ποιες διαφορές και ποιες ομοιότητες έχουν μεταξύ τους οι τρεις ισορροπίες; Τι θα συμβεί αν αυξήσουμε την πίεση και στα τρία δοχεία; 8 ο ΓΕΛ Πειραιά Αθανασόπουλος Μπάμπης, Χημικός

2 2 9. CO, H 2 και CH 3 OH βρίσκονται σε κατάσταση Χ.Ι., σε δοχείο σταθερού όγκου σύμφωνα με την αντίδραση : CO (g) + 2Η 2(g) CΗ 3 ΟΗ (g). Τι θα συμβεί αν στο δοχείο εισάγουμε το αέριο Ne; 10. CO, H 2 και CH 3 OH βρίσκονται σε κατάσταση Χ.Ι., σε δοχείο με κινητό έμβολο, σύμφωνα με την αντίδραση : CO (g) + 2Η 2(g) CΗ 3 ΟΗ (g). Τι θα συμβεί αν στο δοχείο εισάγουμε το αέριο Ne, υπό σταθερή πίεση; 11. Οι ουσίες Α, Β, Γ, Δ βρίσκονται σε κατάσταση ομογενούς ισορροπίας μέσα σε υδατικό διάλυμα σύμφωνα με την : A (aq) + 2B (aq) 3Γ (aq) + Δ (aq). Προς ποια κατεύθυνση θα μετατεθεί η ισορροπία, αν διπλασιάσουμε τον όγκο του διαλύματος με προσθήκη καθαρού νερού; 12. Σε δοχείο σταθερού όγκου V έχει αποκατασταθεί η ισορροπία: 2NO 2(g) N 2 O 4(g), ΔΗ< 0. Τη χρονική στιγμή t 1 μεταβάλλεται ένας από τους συντελεστές της ισορροπίας με αποτέλεσμα την μεταβολή των συγκεντρώσεων των δύο αερίων σύμφωνα με το διπλανό διάγραμμα: i. Εξηγήστε ποιον από τους συντελεστές της ισορροπίας μεταβάλλαμε και με ποιο τρόπο. ii. Εξετάστε τον τρόπο μεταβολής του λόγου [N 2 O 4 ]:[ NO 2 ] 2 στα χρονικά διαστήματα από t =0 έως t = t 3. C 0 t 1 t 2 t 3 t 13. Να δοθεί η σταθερά χημικής ισορροπίας Κ c για τις παρακάτω αντιδράσεις και να αναφερθούν μέθοδοι μετάθεσης της ισορροπίας αυτών προς τα δεξιά: α. 2ΝΗ 3(g) Ν 2(g) + 3Η 2(g), ΔΗ = 22 Kcal. β. Ν 2(g) + Ο 2(g) 2NO (g) γ. CO (g) + 2Η 2(g) CΗ 3 ΟΗ (g) δ. CO (g) + 3H 2(g) CH 4(g) + H 2 O (g) ε. CaCO 3 (s) CaO (s) + CΟ 2(g) 14. Η σταθερά Κ c της ισορροπίας για την 2ΝO (g) Ν 2(g) + Ο 2(g), ΔΗ = 40 kcal, έχει τιμή κ στους Τ 1 =300 Κ και τιμή λ στους Τ 2 =600 Κ. Μεταξύ των αριθμών κ και λ ισχύει : α. λ = κ, β. λ > κ, γ. λ < κ, δ. λ = 2κ Προβλήματα Χημικής Ισορροπίας g Η 2 και ορισμένη μάζα N 2, εισάγονται σε δοχείο σταθερού όγκου, οπότε αντιδρούν και το N 2 μετατρέπεται κατά 20% προς ΝΗ 3. Στην χημική ισορροπία βρέθηκαν στο δοχείο 6,8 g ΝΗ 3. α. Πόσα g N 2 βάλαμε αρχικά στο δοχείο; (Απ. 28 g ) β. Ποια η απόδοση της αντίδρασης; Αr: Η =1, Ν=14. (Απ. 30%) ,4 g Η 2 και 11,2 g Ν 2 ασκούν πίεση 40 atm σε δοχείο σταθερού όγκου. Στις συνθήκες του δοχείου τα δύο αέρια αντιδρούν και σχηματίζουν ΝΗ 3. Μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας η συνολική πίεση στο δοχείο είναι 32 atm. Η θερμοκρασία στο δοχείο διατηρείται σταθερή. Να υπολογιστούν: α. Η σύσταση του μίγματος ισορροπίας. Αr: Η=1, Ν=14. ( 1,44 g Η 2, 6,72 g Ν 2, 5,44 g ΝΗ 3 ) β. Η απόδοση παρασκευής της ΝΗ 3. ( 40% ). 17. N 2 και H 2 αντιδρούν και δίνουν ΝΗ 3. Η απόδοση της αντίδρασης είναι 40%, ενώ το ποσοστό μετατροπής του Η 2, είναι τριπλάσιο από το αντίστοιχο του N 2. Μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας στο δοχείο βρέθηκαν 68 g ΝΗ 3. Πόσα g N 2 και πόσα g Η 2 βάλαμε αρχικά στο δοχείο. Ar : Η =1, Ν =14. ( 30 g Η 2, 420 g Ν 2 ).

3 3 18. Σε δοχείο σταθερού όγκου που περιέχει κατάλληλο καταλύτη, εισάγουμε 32 g Η 2 και 112 g N 2 υπό πίεση x atm. H θερμοκρασία στο δοχείο διατηρείται σταθερή, οπότε αποκαθίσταται ισορροπία Η 2, N 2 και ΝΗ 3. Μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας η πίεση στο δοχείο η πίεση γίνεται 0,9x atm. Nα υπολογιστεί η σύσταση του μίγματος ισορροπίας. Αr: Η=1, Ν=14.(26g Η 2, 84g N 2, 34g ΝΗ 3 ). 19. N 2 και H 2 εισάγονται σε δοχείο σταθερού όγκου, οπότε αντιδρούν και καταλήγουν σε ισορροπία σύμφωνα με την αντίδραση: N 2(g) + 3Η 2(g) 2ΝΗ 3(g). Στην κατάσταση ισορροπίας όλα τα σώματα έχουν ίσες συγκεντρώσεις. Να υπολογιστεί η απόδοση της αντίδρασης. ( Απ. 60% ). 20. Μίγμα N 2 και H 2 έχει όγκο 5 L στους 27 o C και υπό πίεση 9,84 atm. Τα μόρια του H 2 στο μίγμα αποτελούν το 60% του συνόλου των μορίων του μίγματος. Όταν το μίγμα θερμανθεί στους 227 o C, παρουσία κατάλληλου καταλύτη, αντιδρά και σχηματίζει ΝΗ 3, ίση με το 25% της θεωρητικής. Πόσα g ΝΗ 3 περιέχονται στο δοχείο μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας. Αr: Η=1, Ν=14. (Απ. 3,4 g). 21. Σε δοχείο σταθερού όγκου εισάγονται SO 2 και O 2 με σχέση μαζών 2:1. Το μίγμα ασκεί πίεση 5 atm στους 50 o C. Αυξάνουμε την θερμοκρασία σε θ 2 o C, οπότε το μείγμα οδηγείται σε κατάσταση ισορροπίας : 2SO 2(g) + O 2(g) 2SO 3(g). Το 20% του Ο 2 μετατρέπεται προς SO 3. Στην κατάσταση της ισορροπίας η ολική πίεση στο δοχείο είναι 9 atm. α. Ποια η απόδοση της αντίδρασης; (Απ. 40% ) β. Σε ποια θερμοκρασία επιτεύχθηκε η ισορροπία; (Απ. 373 o C ). 22. Σε δοχείο σταθερού όγκου περιέχεται όζον ( O 3 ), το οποίο ασκεί πίεση 12 atm στους 27 o C. Με αύξηση της θερμοκρασίας στους 127 o C, το όζον διασπάται σύμφωνα με την αντίδραση : 2O 3(g) 3O 2(g). Στην κατάσταση της ισορροπίας το μίγμα ασκεί πίεση 21 atm. Ποιο το ποσοστό της διάσπασης του όζοντος (Απ. 62,5 % ). 23. Σε δοχείο σταθερού όγκου περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας 2 mol Η 2, 0,5 mol I 2 και 6 mol HI. Εισάγουμε επί πλέον στο δοχείο 1,5 mol I 2. Πόσα mol από κάθε σώμα θα περιέχονται στο δοχείο μετά την αποκατάσταση της νέας ισορροπίας; (Απ. 1,25 mol Η 2, 1,25 mol I 2, 7,5 mol ΗI). 24. Σε δοχείο σταθερού όγκου περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας 2 mol Η 2, 0,5 mol I 2 και 6 mol HI. Εισάγουμε επί πλέον στο δοχείο 1,5 mol I 2 και 4 mol HI. Πόσα mol από κάθε σώμα θα περιέχονται στο δοχείο μετά την αποκατάσταση της νέας ισορροπίας; (1,75 mol Η 2, 1,75 mol I 2, 10,5 mol ΗI). 25. Σε δοχείο σταθερού όγκου περιέχονται σε κατάσταση ισορροπίας 2 mol Η 2, 0,5 mol I 2 και 6 mol HI. Εισάγουμε επί πλέον στο δοχείο 1,5 mol I 2 και 10 mol HI. Πόσα mol από κάθε σώμα θα περιέχονται στο δοχείο μετά την αποκατάσταση της νέας ισορροπίας; (2,5 mol Η 2, 2,5 mol I 2, 15 mol ΗI). 26. Σε δοχείο σταθερού όγκου 2 L περιέχονται 60 g ισομοριακού μείγματος Ν 2 και Η 2. Θερμαίνουμε το μείγμα στους 527 o C, οπότε αποκαθίσταται η ισορροπία : Ν 2(g) + 3Η 2(g) 2ΝΗ 3(g). Στην κατάσταση της ισορροπίας ανιχνεύθηκαν στο δοχείο 0,8 mol NΗ 3. α. Ποια η απόδοση παρασκευής της NΗ 3 ; β. Να υπολογίσετε την K c της ισορροπίας. γ. Να σχεδιάσετε σε κοινό διάγραμμα τη γραφική παράσταση της συγκέντρωσης του Ν 2 του Η 2 και της NΗ 3 σε συνάρτηση με το χρόνο. Ar : H =1, N = Σε κενό δοχείο όγκου 1 L γίνεται η αντίδραση Α (g) + Β (g) 2Γ (g), στους θ o C με K c =4. Σε κάποια στιγμή στο δοχείο υπάρχουν 1 mol Α, 1 mol Β και 1 mol Γ. α. Να εξηγήσετε ποιο ή ποια σώματα και πόσα mol από το καθένα βάλαμε αρχικά στο δοχείο. β. Να εξηγήσετε γιατί τη συγκεκριμένη στιγμή το μείγμα δεν βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας και προς ποια κατεύθυνση εξελίσσεται η αμφίδρομη αντίδραση. γ. Πόσα mol από κάθε αέριο θα περιέχεται στο δοχείο στη κατάσταση της ισορροπίας; δ. Να δώσετε τη γραφική παράσταση της [Α] και [Γ] σε συνάρτηση με το χρόνο (ένα διάγραμμα).

4 4 28. Σε κενό δοχείο όγκου 4 L εισάγεται ισομοριακό μίγμα PCl 5 και SO 2 Cl 2. Το μίγμα θερμαίνεται στα 400 Κ οπότε αποκαθίστανται οι ισορροπίες: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) με Kc 1 = 0,25 και SO 2 Cl 2 (g) SO 2 (g) + Cl 2 (g) με Kc 2 =0,75. Όταν αποκατασταθεί ισορροπία στο δοχείο περιέχονται 3 mol Cl 2. Να υπολογίσετε : α. τη γραμμομοριακή σύσταση του αρχικού μίγματος PCl 5 και SO 2 Cl 2. β. Την πίεση στο δοχείο μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας. 29. Σε κενό δοχείο όγκου 1 L εισάγονται 0,1 mol CaCO 3 και 0,2 mol C. Το μίγμα θερμαίνεται στους 1100 ο C οπότε αποκαθίστανται οι ισορροπίες: CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) με Kc 1 = 0,01 και C (s) + CO 2 (g) 2CO (g) με Kc 2 = 0,16. Να υπολογίσετε : α. την απόδοση της αντίδρασης του C με το CO 2. β. τη μάζα των στερεών στο δοχείο μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας. 30. Σε κενό δοχείο όγκου 1 L εισάγονται 2 mol CaCO 3 το οποίο θερμαίνεται στους θ ο C οπότε αποκαθίστανται οι ισορροπίες: CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) με Kc 1 =0,05, ενώ το CO 2 διασπάται προς CO και O 2, σύμφωνα με την εξίσωση : 2CO 2 (g) 2CO (g) + O 2 (g) με Kc 2 =0,16. Όταν αποκαταστάθηκε ισορροπία στο δοχείο βρέθηκαν 190 g CaCO 3. Να υπολογίσετε: α. την συγκέντρωση του CO 2 στη χημική ισορροπία. β. τη γραμμομοριακή σύσταση των αερίων μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας. 31. Σε δοχείο όγκου V 1 =4 L περιέχονται σε κατάσταση χημικής ισορροπίας 3 mol ισομοριακού μίγματος τριών αερίων Α, Β και Γ σύμφωνα με την εξίσωση 2Α (g) 2Β (g) + Γ (g). Υπό σταθερή θερμοκρασία μεταβάλουμε τον όγκο του δοχείου στη τιμή V 2, οπότε στη νέα ισορροπία τα mol του Β βρίσκονται μειωμένα κατά 50 %. Να υπολογίσετε : α. τη σύσταση στο δοχείο στη νέα ισορροπία. β. τον όγκο V 2 του δοχείου. 32. Σε δοχείο όγκου 1 L εισάγονται 3 mol αερίου Α (g) το οποίο διασπάται προς τα αέρια Β (g) και Γ (g). Μετά από ορισμένο χρόνο υπολογίστηκαν οι συγκεντρώσεις και βρέθηκε ότι εκείνη του αερίου Γ ήταν διπλάσια από του Β. α. Να αντιστοιχίσετε στο διπλανό διάγραμμα τις καμπύλες μεταβολής της συγκέντρωσης των Α, Β και Γ, αιτιολογώντας την απάντησή σας. β. Να δώσετε τη χημική εξίσωση της χημικής αντίδρασης μεταξύ των Α (g), Β (g) και Γ (g), αιτιολογώντας την απάντησή σας. γ. Να υπολογίσετε την Κ c της ισορροπίας που θα υποδείξετε στην ερώτηση β mol ισομοριακού μίγματος αερίων Α, Β και Γ περιέχεται σε δοχείο σταθερού όγκου V 1 = 4 L σε κατάσταση χημικής ισορροπίας σε θερμοκρασία Τ, σύμφωνα με την 2Α (g) + Β (g) 2Γ (g). Στην ίδια θερμοκρασία σε ένα δεύτερο δοχείο όγκου V 2 < V 1 εισάγονται 3 mol ισομοριακού μίγματος των ίδιων αερίων και μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας τα mol του αερίου B έχουν μεταβληθεί κατά 25 %. α. Να υπολογίσετε την τιμή της Κ c της ισορροπίας 2Α (g) + Β (g) 2Γ (g). β. Να υπολογίσετε τον όγκο V 2 του δεύτερου δοχείου. 34. Σε κενό δοχείο μεταβλητού όγκου και σε σταθερή θερμοκρασία εισάγονται 2 mol αερίου NO 2 και 3 mol αερίου N 2 O 4, τα οποία υπό σταθερή πίεση καταλήγουν στην ισορροπία: 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g). Ο αρχικός όγκος του δοχείου είναι 10 L και στη κατάσταση της ισορροπίας βρίσκεται κατά 20% αυξημένος. α. Εξηγήστε προς ποια κατεύθυνση πραγματοποιήθηκε η αντίδραση. β. Να υπολογίσετε την Κ c της ισορροπίας. γ. Σχεδιάστε την γραφική παράσταση της συγκέντρωσης του NO 2 και του N 2 O 4 σε συνάρτηση με το χρόνο, στο ίδιο διάγραμμα. C t X.I. t

5 5 Ασκήσεις Ιοντικής Ισορροπίας 1. Να συμπληρωθούν οι αντιδράσεις : i. ΝΗ 3 + Η 3 O iii. CN OH ii. NH OH iv. NH Η 3 O + 2. Ένα διάλυμα οξέος ΗΑ έχει ph=3. Αραιώνουμε το διάλυμα σε δεκαπλάσιο όγκο, οπότε το διάλυμα που προκύπτει έχει ph=4 στην ίδια θερμοκρασία. Να αποδείξετε ότι το οξύ HA είναι ισχυρό. 3. Ένα διάλυμα οξέος ΗΑ έχει ph=3. Αραιώνουμε το διάλυμα σε δεκαπλάσιο όγκο, οπότε το διάλυμα που προκύπτει έχει ph=3,5 στην ίδια θερμοκρασία. Να αποδείξετε ότι το οξύ HA είναι ασθενές. 4. Μπορεί ένα ουδέτερο διάλυμα να έχει ph=6; Αιτιολογείστε την απάντηση σας. Προβλήματα Ιοντικής Ισορροπίας 5. Πόσα g στερεού ΝaΟΗ πρέπει να προσθέσουμε σε 250 ml διαλύματος ΝaΟΗ 0,05 Μ, για να προκύψει διάλυμα με ph =13; Αr : Η=1, Ο=16, Νa =23. ( απ. 0,5 g ). 6. Πόσα g στερεού ΝaΟΗ πρέπει να προσθέσουμε σε 250 ml διαλύματος Ba(ΟΗ) με ph =12, για να προκύψει διάλυμα με ph =13; Αr : Η=1, Ο=16, Νa =23. ( απ. 0,8 g ) ml διαλύματος ΝaΟΗ αναμιγνύονται με 800 ml διαλύματος HCl και το διάλυμα που προκύπτει από την ανάμιξη, έχει ph=1. Να υπολογιστεί η μοριακότητα κατά όγκο ( molarity ) των δύο διαλυμάτων, αν είναι γνωστό ότι είναι η ίδια και για τα δύο διαλύματα ( απ. 0,3 Μ ). 8. Διάλυμα H 2 SO 4 έχει πυκνότητα ρ=1,2 g/ml. Ποια είναι η % w/w περιεκτικότητα του διαλύματος σε καθαρό H 2 SO 4, αν 10 ml του διαλύματος απαιτούν για πλήρη εξουδετέρωση 500 ml διαλύματος ΝaΟΗ που έχει ph=13. Ar : Η=1, Ο=16, S=32. ( απ. 20,4 % w/w ). 9. Διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ με συγκέντρωση 0,47% w/v έχει ph=3. Ο βαθμός ιοντισμού του ΗΑ στο διάλυμα είναι 0,01. Να υπολογιστούν η Μr του οξέος και η σταθερά ιοντισμού Κ a αυτού. ( 47, Κ a =10 5 ) ml διαλύματος ΗCOOK 2 M αναμιγνύονται με 250 ml διαλύματος ΗCl 2 M. Ποιο το ph του διαλύματος που προκύπτει ; Για το ΗCOOΗ : Κ a = ( ph=2 ). 11. Πόσα ml διαλύματος ΝΗ 4 Cl 0,5 Μ πρέπει να αναμίξουμε με 150 ml διαλύματος ΝΗ 3 1 Μ για να πάρουμε διάλυμα με ph=10 ; Για την ΝΗ 3 : Κ b = ( απ. 30 ml ). 12. Σε 500 ml διαλύματος HCN 0,01 Μ προσθέτουμε 0,49 g ΝaCN. Αν ο βαθμός ιονισμού του HCN στο αρχικό διάλυμα ήταν , ποιος ο βαθμός ιονισμού του HCN στο τελικό διάλυμα; Αr : C=12, Ν=14, Νa=23. ( απ ). 13. Πόσα g ΝaCN πρέπει να προσθέσουμε σε 500 ml διαλύματος HCN 0,01Μ, στο οποίο ο βαθμός ιονισμού του HCN είναι , ώστε ο βαθμός ιονισμού στο τελικό διάλυμα να γίνει ; Αr : C=12, Ν=14, Νa=23. ( απ. 0,49 g ). 14. Το H 2 SO 4 σε διάλυμα Δ1 0,08 Μ παρουσιάζει βαθμό ιονισμού α 1 =1 στο πρώτο στάδιο ιονισμού και στο δεύτερο α 2 =0,25. α. Ποιο το ph του διαλύματος Δ1 ; ( ph=1 ) β. Ποια πρέπει να είναι η μοριακότητα κατά όγκο ενός διαλύματος Δ2, NaHSO 4, ώστε το ph του να είναι ίσο με εκείνο του διαλύματος Δ1 ; 15. Ένα διάλυμα Η 2 S έχει ph=4 στους 25 ο C και S 2 = Για το Η 2 S: Κ 1 =10 7.Να υπολογίσετε: α. την σταθερά ιονισμού του δευτέρου σταδίου Κ 2 για το Η 2 S. β. την συγκέντρωση του Η 2 S στο διάλυμα. γ. τη ΗS στο διάλυμα και τη Κ a του Η 2 S. δ. προσθέτουμε στο διάλυμα HCl μέχρι η συγκέντρωση του να γίνει 0,1 Μ. Να υπολογίστε τις συγκεντρώσεις των ιόντων ΗS και S 2 του διαλύματος. ( απ. Κ 2 =10 13, 0,1Μ, ΗS =10 4, ΗS =10 7, S 2 = ). 8 ο ΓΕΛ Πειραιά Αθανασόπουλος Μπάμπης, Χημικός

6 6 16. Ένα διάλυμα ΝΗ 3 0,5 M, έχει ph=11,5. 50 ml από αυτό το διάλυμα αναμιγνύονται με 250 ml διαλύματος NH 4 Cl 0,2 M. α. Ποια η σταθερά ιοντισμού Κ b της ΝΗ 3 ; β. Ποιο το pη του διαλύματος που προκύπτει από την ανάμιξη; ( απ. Κ b = , ph=9 ) ml διαλύματος ΝΗ 3 αναμιγνύονται με 250 ml διαλύματος NH 4 Cl 0,2 M. Το διάλυμα που προκύπτει από την ανάμιξη, έχει ph=9. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος της ΝΗ 3 ; Δίνεται για την ΝΗ 3 : Κ b = ( απ. 0,5 Μ ) ml διαλύματος KCN 0,7 Μ, αναμιγνύονται με 2 L διαλύματος HCl 0,2 M. Nα υπολογιστεί το ph του διαλύματος που προκύπτει, αν για το HCN: Κ a = ( ph =9) ml διαλύματος ΝΗ 3 0,28 Μ αναμιγνύονται με 200 ml διαλύματος HCl. Το ph του διαλύματος που προκύπτει είναι 9. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος του HCl; Για την ΝΗ 3 : Κ b =1, (0,18 Μ) ml διαλύματος CΗ 3 COONa αναμιγνύονται με 100 ml διαλύματος HCl 0,02 Μ. Το ph του διαλύματος που προκύπτει είναι 6. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος του CΗ 3 COONa; Για το CΗ 3 COOΗ: Κ a = 1, ( Απ. 0,38 Μ ). 21. Διαθέτουμε δύο διαλύματα. i. Διάλυμα ΝΗ 3 0,1 Μ και ii. Διάλυμα HCl. Τα δύο διαλύματα έχουν άθροισμα ph ίσο με 13. Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμίξουμε τα δύο διαλύματα ώστε το διάλυμα που θα πάρουμε να έχει ph=10; Για την ΝΗ 3 : Κ b = ( Απ. V 1 / V 2 =11/10 ). 22. Ένα ρυθμιστικό διάλυμα περιέχει CΗ 3 COOΗ με συγκέντρωση 0,1 Μ και CΗ 3 COOΝa. Το ph του διαλύματος είναι ίσο με 5. Πόσα g CΗ 3 COOΗ καθαρού, πρέπει να προσθέσουμε σε 200 ml διαλύματος για να προκύψει τελικό διάλυμα με ph=4; Για το CΗ 3 COOΗ: Κ a =1, ( 10,8 g ). 23. Υδατικό διάλυμα όγκου 1 L, θερμοκρασίας 25 o C, περιέχει 0,1 mol οξέος ΗΑ και 0,1 mol οξέος ΗΒ όπου Α και Β μονοσθενή ανιόντα. Το ph του διαλύματος είναι ίσο με 1. Και τα δύο οξέα είναι ασθενή και η σταθερά ιονισμού του ΗΑ είναι 0,2 στους 25 o C. Ζητούνται: α. Η Α και ΗΑ. ( Απ. Α =1/15 Μ, ΗΑ =1/30 Μ ). β. Η Β και ΗΒ στο διάλυμα. ( Απ. Β =1/30 Μ, ΗΒ =1/15 Μ ). γ. Να αποδειχθεί ότι το οξύ ΗΑ είναι ισχυρότερο του ΗΒ. 24. Δύο ασθενή οξέα ΗΑ και ΗΒ έχουν σταθερές ιονισμού και Πόσα ml διαλύματος ΗΑ 0,13 Μ και πόσα ml διαλύματος ΗΒ 0,05 Μ, πρέπει να αναμίξουμε για να πάρουμε 300 ml διαλύματος, το οποίο θα έχει ph=4. ( Απ. V 1 =100 ml, V 2 =200 ml ). 25. Ένα ρυθμιστικό διάλυμα περιέχει ΝΗ 3 και NH 4 Cl με συγκέντρωση 0,2 Μ το καθένα. Πόσα g ΝΗ 3 πρέπει να προσθέσουμε σε 500 ml του διαλύματος ώστε να μεταβληθεί το ph κατά 1. Για την ΝΗ 3, Κ b = ( Aπ. 15,3 g ). 26. Να υπολογιστεί το ph διαλύματος ασθενούς μονοπρωτικού οξέος ΗΑ, στο οποίο το οξύ ΗΑ έχει βαθμό ιοντισμού α=5 10 4, αν γνωρίζουμε ότι, 200 ml του διαλύματος αυτού απαιτούν για πλήρη εξουδετέρωση 600 ml διαλύματος ΝaΟΗ 1/15 Μ. Ποιο το ph του διαλύματος που προκύπτει από την εξουδετέρωση; Δίνεται Kw= ( απ. i. ph=4, ii. ph=10. ). 27. Να υπολογιστεί το ph ενός διαλύματος 150 ml, CΗ 3 COOH 10/3 M, τη στιγμή της εξουδετέρωσής του από διάλυμα ΝaΟΗ 5 Μ. Για το CΗ 3 COOH Κ a = ( απ. ph=9,5 ). Η στιγμή της εξουδετέρωσης προσδιορίζεται με την αλλαγή χρώματος ενός δείκτη. Διαθέτουμε δύο δείκτες: α. Βάμμα του ηλιοτροπίου, το οποίο αλλάζει χρώμα σε περιοχή ph : 5,0-8,0. και β. Κυανούν της θυμόλης, το οποίο αλλάζει χρώμα σε περιοχή ph: 8,0-9,6. Ποιο δείκτη θα χρησιμοποιήσετε για το προσδιορισμό; ( απ. β ). 28. Διαθέτουμε δύο υδατικά διαλύματα Α και Β στους 25 ο C. Το διάλυμα Α έχει όγκο 500 ml και περιεκτικότητα 0,1 Μ σε ΝaΟΗ. Το διάλυμα Β έχει όγκο 1000 ml, περιέχει ασθενές οξύ ΗΑ και έχει ph =3. Να υπολογίστε το ph του διαλύματος που προκύπτει από την ανάμιξη των Α και Β. Για το ΗΑ : Κ a =10 5. Η αντίδραση των ιόντων που υπάρχουν στο διάλυμα με το νερό θεωρείται αμελητέα. Δίνεται K W = ( απ. ph = 5 ).

7 7 Οργανική Χημεία Α. ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΡΟΣΘΗΚΗΣ Α1. Προσθήκη μορίων Α 2 και ΑΒ στο διπλό δεσμό ( C = C ) Προστιθέμενα μόρια : Η 2, Χ 2, ΗΧ, Η 2 Ο. ( Χ : Cl, Br, Ι ) Τα υδραλογόνα ( ΗΧ ) και το νερό ( Η-ΟΗ ) προστίθενται κατά τον κανόνα του Markovnikov. α. Προσθήκη H 2 : με καταλύτη Ni, Pd ή Pt C = C + H 2 C C Η Η Η προσθήκη H 2 δεν γίνεται μόνο σε αλκένια. ( δες παραδείγματα 3 και 4 ). ή C v H 2v + H 2 C v H 2v+2 π.χ. 1. CH 2 =CH 2 + H 2 CH 3 -CH 3 2. CH 3 -CH=CH 2 + H 2 CH 3 -CH 2 -CH 3 3. CH 2 =CH-COOH + H 2 CH 3 -CH 2 -COOH 4. CH 2 =CH-CH 2 -OH + H 2 CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH β. Προσθήκη X 2 : όπου X : Cl, Br, I. C = C + X 2 C C X X Η προσθήκη X 2 δεν γίνεται μόνο σε αλκένια. ( δες παραδείγματα 3 και 4). ή C v H 2v + Χ 2 C v H 2v X 2 ( σε διάλυμα αλογόνου Χ 2 σε CCI 4 ) π.χ. 1. CH 2 =CH 2 + Βr 2 CH 2 CH 2 Br Br 2. CH 3 CH=CH 2 + X 2 CH 3 CH CH 2 ( το X 2 διαλυμένο σε CCl 4 ) X X 3. CH 2 =CH-CH 2 -OH + Cl 2 CH 2 CH-CH 2 -OH ( το Cl 2 διαλυμένο σε CCl 4 ) Cl Cl 4. CH 2 =CH-COOH + Br 2 CH 2 CH-COOH ( το Br 2 διαλυμένο σε CCl 4 ) Br Br Το διάλυμα Br 2 σε τετραχλωράνθρακα ( CCl 4 ) έχει χρώμα κόκκινο ( καστανέρυθρο ). Αν όλη η ποσότητα Br 2 του διαλύματος προστεθεί στον ακόρεστο δεσμό, το διάλυμα αποχρωματίζεται. 8 ο ΓΕΛ Πειραιά Αθανασόπουλος Μπάμπης, Χημικός

8 8 γ. Προσθήκη HΧ : όπου X : Cl, Br, I. ( εφαρμογή κανόνα Markovnikov ) C = C + HX C C ( Χ : Cl, Br, Ι ) H X ή C v H 2v + HΧ C v H 2v+1 X π.χ. 1. CH 2 =CH 2 + HΒr CH 2 CH 2, δηλ. CH 3 -CH 2 -Br H Br αιθυλοβρωμίδιο 2. CH 3 CH=CH 2 + HCl CH 3 CH CH 2, δηλ. CH 3 -CH-CH 3 Cl H Cl ( κύριο προϊόν ) 2-χλωρο-προπάνιο ΠPOΣOXH : Ο κανόνας του Markovnikov δεν ισχύει για την προσθήκη σε ακόρεστα οξέα. δ. Προσθήκη Η 2 Ο παρουσία Η 2 SO 4 ( διαβίβαση του αλκενίου μέσα από διάλυμα Η 2 SO 4 ) C = C + H-ΟΗ Η C C ( προσθήκη Markovnikov ) ΟΗ H ή C v H 2v + H ΟΗ C v H 2v+1 ΟΗ π.χ. 1. CH 2 =CH 2 + H-ΟΗ Η CH 2 CH 2, δηλ. CH 3 -CH 2 -ΟΗ Η ΟH αιθανόλη ΠPOΣOXH : 2. CH 3 CH=CH 2 + H-ΟΗ Η CH 3 CH CH 2, δηλ. CH 3 CH CH 3 ΟΗ H ΟΗ ( κύριο προϊόν ) 2-προπανόλη Η προσθήκη ΗΧ και Η 2 Ο στα αλκένια γίνεται σύμφωνα με τον κανόνα του Markovnikov και δίνει το κύριο προϊόν. Μικρό μέρος της προσθήκης γίνεται αντίθετα από τον κανόνα του Markovnikov. Έτσι στα παραδείγματα γ.2 και δ.2 προκύπτουν παράλληλα με τα σημειωμένα προϊόντα και το CH 3 CH 2 CH 2 Cl και η CH 3 CH 2 CH 2 ΟΗ σε μικρό όμως ποσοστό ( 5 % ). Έτσι αν σε ένα πρόβλημα αναφέρεται ότι π.χ. σε CH 3 CH=CH 2 προστίθεται ΗΧ ή Η 2 Ο και προκύπτει μίγμα δύο προϊόντων, λαμβάνονται υπ όψιν στο πρόβλημα και τα δύο προϊόντα προσθήκης. Το προϊόν που παράγεται σε μεγαλύτερο ποσοστό, είναι εκείνο που παράγεται κατά τον κανόνα του Markovnikov. Η προσθήκη νερού σε αλκένιο δίνει πάντοτε δευτεροταγείς ή τριτοταγείς αλκοόλες. Η μόνη πρωτοταγής αλκοόλη που προκύπτει με προσθήκη νερού σε αλκένιο είναι η CH 3 -CH 2 -ΟΗ ( δες το παράδειγμα 1. ).

9 9 Α2. Προσθήκη μορίων Α 2 και ΑΒ στο τριπλό δεσμό. ( C C ) Προστιθέμενα μόρια : Η 2, Χ 2, ΗΧ, Η 2 Ο. ( Χ : Cl, Br, Ι ) Τα ΗΧ και το Η-ΟΗ προστίθενται στα ασύμμετρα αλκίνια R-C CH κατά τον κανόνα του Markovnikov. Η προσθήκη γίνεται σε δύο στάδια ( εξαιρείται η προσθήκη Η 2 Ο ). α. Προσθήκη H 2 με καταλύτη Ni, Pd ή Pt C C + H 2 CΗ = CΗ CΗ 2 CΗ 2 ή C v H 2v-2 + H 2 C v H 2v C v H 2v+2 και αναλυτικά : π.χ. CΗ CΗ + H 2 CH 2 =CH 2 CΗ 3 CΗ 3 1 ο στάδιο : CΗ CΗ + H 2 CH 2 =CH 2 (+) και με πρόσθεση κατά μέλη : 2 ο στάδιο : CH 2 =CH 2 + H 2 CΗ 3 CΗ 3 Συνολικά : CΗ CΗ + 2H 2 CΗ 3 CΗ 3 Πλήρης υδρογόνωση ακόρεστου υδρογονάνθρακα C x H y ( αν δεν γνωρίζουμε την ομόλογη σειρά ) C x H y + Η 2 C x H 2x+2 β. Προσθήκη X 2 : όπου X : Cl, Br, I. ( με διαβίβαση του αλκινίου σε διάλυμα Χ 2 με διαλύτη CCl 4 ) C C + Χ 2 CΧ = CΧ CΧ 2 CΧ 2 ή C v H 2v-2 + Χ 2 C v H 2v-2 X 2 C v H 2v-2 X 4 αλκίνιο ακόρεστο με 1 δ.δ. κορεσμένο διαλογονίδιο τετρα-αλογονίδιο π.χ. CΗ CΗ + Βr 2 CHBr = CHBr CΗBr 2 CΗBr 2 ( δύο στάδια ). ακετυλένιο 1,2-διβρωμο-αιθένιο 1,1,2,2-τετράβρωμο-αιθάνιο H προσθήκη του Br 2 στον ακόρεστο δεσμό οδηγεί σε αποχρωματισμό του διαλύματος Br 2 σε CCI 4. Ο αποχρωματισμός χρησιμοποιείται για την διάκριση κορεσμένων από ακόρεστες ενώσεις. Πλήρης αλογόνωση ακόρεστου υδρογονάνθρακα C x H y C x H y + Br 2 C x H y Br 2x+2-y

10 10 γ. Προσθήκη ΗX : όπου X : Cl, Br, I. ( προσοχή : εφαρμογή κανόνα Markovnikov ) C C + ΗΧ C Η = C Χ CΗ 2 CΧ 2 ή C v H 2v 2 + ΗΧ C v H 2v 1 X C v H 2v X 2 αλκίνιο ακόρεστο με 1 δ.δ. κορεσμένο αλογονίδιο διαλογονίδιο π.χ. 1. CΗ CΗ + ΗCl CΗ 2 =CΗ + H-Cl CH 3 -CH Cl ( προσθήκη Markovnikov ) Cl Cl βινυλοχλωρίδιο 1,1-διχλωρο-αιθάνιο Cl 2. CΗ 3 C CΗ + ΗCl CΗ 3 C=CΗ 2 + H-Cl CH 3 C CΗ 3 Markovnikov Cl Cl 1-χλωρο-προπένιο 2,2-διχλωρο-προπάνιο δ. Προσθήκη Η 2 Ο : κανόνας Markovnikov, τελικό προϊόν καρβονυλική ένωση C v H 2v 2 + H-ΟΗ C v H 2v Ο Αν v=2 προκύπτει CΗ 3 CΗ=Ο Αν v 3 προκύπτει κετόνη H 2 SO 4 / Hg π.χ. 1. CΗ CΗ + Η-ΟΗ CΗ 2 = CΗ CH 3 CH=Ο (τελικό προϊόν) HgSO 4 OH ασταθής αιθανάλη Hg / H 2 SO 4 2. CH 3 C CH + Η ΟΗ CH 3 C = CΗ 2 CH 3 C CH 3 (τελικό προϊόν) HgSO 4 OH O ασταθής προπανόνη Η προσθήκη νερού στο τριπλό δεσμό των αλκινίων γίνεται σε ένα στάδιο. Η σχηματιζόμενη ενόλη είναι ασταθής και μετατρέπεται σε καρβονυλική ένωση ( αιθανάλη ή κετόνη ). Καρβονυλικές ενώσεις : ονομάζονται οι αλδεΰδες και οι κετόνες διότι περιέχουν την χαρακτηριστική ομάδα του καρβονυλίου : C δ+ = Ο δ-

11 11 Α3. Προσθήκη μορίων Α 2 και ΑΒ στο καρβονύλιο C δ+ = Ο δ- Προστιθέμενα μόρια : Η 2, ΗCN, R-MgX. α. Προσθήκη Η 2 με καταλύτη Ni, Pd ή Pt C v H 2v O + H 2 C v H 2v+2 O R-CH=O + H 2 R-CH 2 -OH αλδεΰδη 1 ο ταγής αλκοόλη. R C R + H 2 R CH R Ο ΟH κετόνη 2 ο ταγής αλκοόλη Ni π.χ. 1. CH 3 -CH=O + H 2 CH 3 -CH 2 ΟΗ 2. CH 3 C CH 3 + H 2 CH 3 -CH-CH 3 O ΟΗ Ni 3. Ph C CH 3 + H 2 Ph CH CH 3 Ο ΟΗ Ni όπου Ph : φαινύλιο C 6 H 5 ή β. Προσθήκη ΗCN ( δομή: H C N ) C=Ο + H C N C C N, C C N + 2H 2 O + Η + C COOH + NΗ 4 + ΟΗ ΟΗ ΟΗ α - υδροξυοξύ + 2Η2Ο / Η + C v H 2v O + H-C N C v H 2v (OH)-C N C v H 2v (OH)-CΟΟΗ + NΗ 4 + π.χ. CH 3 CH=O + HCN CH 3 CH C N : 2-υδροξυ-προπανο-νιτρίλιο. (αντίδραση ανοικοδόμησης) ΟΗ ( υδρολύεται... )... CH 3 CΗ C N + 2H 2 O + Η + CH 3 CH-COOH + NΗ 4 + ΟΗ ΟΗ 2-υδροξυ-προπανικό οξύ ( ή γαλακτικό οξύ )

12 12 γ. Προσθήκη R-MgX στο > C=O ( R-MgX ή C μ H 2μ+1 -MgX : αντιδραστήρια Grignard ) τα αντιδραστήρια Grignard προκύπτουν : R-Χ + Mg άνυδρος αιθέρας R-MgX και υδρολύονται προς αλκάνια : R-MgX + H 2 Ο RH + Mg(ΟΗ)X C v H 2v O + C μ H 2μ+1 -MgX C (v+μ) H 2(v+μ)+1 O MgX C v+μ H 2(v+μ)+1 -O-MgX + H 2 Ο C v+μ H 2(v+μ)+1 -OΗ + Mg(ΟΗ)X (+) C v H 2v O + C μ H 2μ+1 -MgX + H 2 Ο C v+μ H 2(v+μ)+1 -OΗ + Mg(ΟΗ)X CH 2 =O + R-MgX R-CH 2 -O-MgX R-CH 2 -OΗ + Mg(ΟΗ)X μεθανάλη 1 ο ταγής αλκοόλη +Η 2 Ο R CH=O + R-MgX R CH O-MgX R CH R + Mg(ΟΗ)X αλδεΰδη R R ΟΗ 2 ο ταγής αλκοόλη. +Η 2 Ο R C R + R-MgX R C R R C R + Mg(ΟΗ)X Ο Ο-MgX ΟΗ κετόνη R 3 ο ταγής αλκοόλη. π.χ. 1. Η-CH=O + CH 3 -MgX CH 3 -CH 2 O-MgX μεθανάλη +Η 2Ο CH 3 -CH 2 -OΗ + Mg(ΟΗ)X αιθανόλη 2. CH 3 -CH=O + CH 3 -MgX CH 3 -CH O-MgX CH 3 CH CH 3 + Mg(ΟΗ)X CH 3 ΟΗ +Η 2 Ο αιθανάλη 2-προπανόλη CH 3 CH 3 +Η 2 Ο 3. CH 3 C CH 3 + CH 3 -MgX CH 3 C CH 3 CH 3 C CH 3 + Mg(ΟΗ)X Ο Ο-MgX ΟΗ προπανόνη μεθυλο-2-προπανόλη. Με την μέθοδο προσθήκης αντιδραστηρίων Grignard σε καρβονυλικές ενώσεις για να παρασκευάσετε : α. 1 προπανόλη, β. 3 μεθυλο 2 βουτανόλη, γ. 2 μεθυλο 2 βουτανόλη

13 13 Β. ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΠΟΣΠΑΣΗΣ (αφυδάτωση R OH, αφυδραλογόνωση αλογονιδίων R X) Β1. Αφυδάτωση R-ΟΗ. Η αφυδάτωση των αλκοολών R ΟΗ γίνεται παρουσία H 2 SO 4 στους 170 C C v H 2v+1 OΗ H2SO4 / 170 C C v H 2v + Η 2 Ο ν 2 Η αφυδάτωση γίνεται σύμφωνα με τον κανόνα του Saytzev : «Η αφυδάτωση των αλκοολών (RΟΗ) γίνεται έτσι ώστε να σχηματίζεται το περισσότερο υποκατεστημένο αλκένιο, δηλ. το αλκένιο που έχει τα λιγότερα άτομα Η στους άνθρακες του διπλού δεσμού». π.χ. η αφυδάτωση της 2 βουτανόλης μπορεί να οδηγήσει σε δύο αλκένια : ή CH 3 -CH = CH-CH 3 + H 2 O H 2 SO 4 / 170 C CH 3 -CH 2 -CH-CH 3 2-βουτένιο ( 95 % περίπου : κύριο προϊόν ) OH ή CH 3 -CH 2 -CH = CH 2 + H 2 O. 1-βουτένιο (5 % περίπου δευτερεύον προϊόν ) Κύριο προϊόν είναι το 2-βουτένιο γιατί τα άτομα C του διπλού δεσμού είναι περισσότερο υποκατεστημένα σε σχέση με εκείνα του 1-βουτένιου. Β2. Αφυδραλογόνωση RX. Η αφυδραλογόνωση των αλκυλαλογονιδίων (RX) γίνεται σε αλκοολικό διάλυμα ΝaΟΗ ή ΚΟΗ. C v H 2v+1 Χ + ΝaΟΗ αλκοόλη C v H 2v + ΝaΧ + Η 2 Ο v 2 Η αφυδραλογόνωση γίνεται σύμφωνα με τον κανόνα του Saytzev. «Η αφυδραλογόνωση των αλκυλαλογονιδίων (RX) γίνεται έτσι ώστε να σχηματίζεται το περισσότερο υποκατεστημένο αλκένιο, δηλ. το αλκένιο που έχει τα λιγότερα άτομα Η στους άνθρακες του διπλού δεσμού». π.χ. η αφυδραλογόνωση του δευτεροταγούς βουτυλο-χλωριδίου μπορεί να οδηγήσει σε δύο αλκένια : ή CH 3 -CH = CH-CH 3 + ΝaCl + Η-ΟΗ +ΝaΟΗ / αλκοόλη 2-βουτένιο ( 95% περίπου, κύριο προϊόν ) CH 3 -CH 2 -CH-CH 3 Cl ή CH 3 -CH 2 -CH = CH 2 + ΝaCl + Η-ΟΗ 1-βουτένιο ( 5% περίπου, δευτερεύον προϊόν ) Κύριο προϊόν είναι το 2-βουτένιο γιατί τα άτομα C του διπλού δεσμού είναι περισσότερο υποκατεστημένα σε σχέση με εκείνα του 1-βουτένιου (περιέχουν δηλαδή λιγότερα άτομα Η από τους C του δ.δ. του 1-βουτενίου). Παρατηρήσεις. Για τα αλκένια C ν H 2ν ισχύει ν 2. Για τον λόγο αυτό η μεθανόλη ( CH 3 -ΟΗ ) δεν αφυδατώνεται προς αλκένιο ( αλκένιο με 1 άτομο C δεν υφίσταται ). Για τον ίδιο λόγο το CH 3 Χ (όπου Χ : Cl, Br, Ι ) δεν αφυδραλογονώνεται προς αλκένιο. Η αφυδάτωση μιας αλκοόλης, προς αλκένιο, είναι δυνατή μόνον εφόσον το άτομο C, με το οποίο συνδέεται το ΟΗ, συνδέεται επίσης και με ένα τουλάχιστον άλλο, 1 ο ταγές, 2 ο ταγές ή 3 ο ταγές, άτομο C. Έτσι η διμεθυλοπροπανόλη δεν αφυδατώνεται προς αλκένιο. CH 3 CH 3 -ΟΗ και CH 3 C CH 2 -ΟΗ : δεν αφυδατώνονται προς αλκένια. μεθανόλη CH 3 διμεθυλο-προπανόλη

14 14 Η αφυδραλογόνωση ενός αλκυλαλογονιδίου προς αλκένιο είναι δυνατή μόνον εφόσον το άτομο C, με το οποίο συνδέεται το Χ, συνδέεται επίσης και με ένα τουλάχιστον άλλο, 1 ο ταγές, 2 ο ταγές ή 3 ο ταγές, άτομο C. Έτσι το 2,2-διμεθυλο-1-χλωροπροπάνιο δεν αφυδατώνεται προς αλκένιο. CH 3 CH 3 -Cl και CH 3 -C-CH 2 -Cl : δεν αφυδραλογονώνονται προς αλκένια. χλωρομεθάνιο CH 3 1-χλωρο-2,2-διμεθυλο-προπάνιο Β3. Αφυδραλογόνωση Διαλογονιδίων. Η αφυδραλογόνωση των διαλογονιδίων C ν H 2ν X 2 γίνεται παρουσία αλκοολικού διαλύματος ΝaΟΗ ή ΚΟΗ και δίνει αλκίνια. C ν H 2ν Χ 2 + 2ΝaΟΗ αλκοόλη C ν H 2ν-2 + 2ΝaΧ + 2Η-ΟΗ ν 2 Στην περίπτωση που τα δύο αλογόνα συνδέονται με το ίδιο άτομο C, η αφυδραλογόνωση γίνεται σύμφωνα με τον κανόνα του Saytzev. π.χ. η αφυδραλογόνωση του 2,2-διχλωρο-βουτανίου μπορεί να οδηγήσει σε δύο διαφορετικά αλκίνια : Cl ή CH 3 -C C-CH 3 + 2ΝaCl + 2Η-ΟΗ +2ΝaΟΗ / αλκοόλη CH 3 -CH 2 -C-CH 3 2-βουτίνιο Cl ή CH 3 -CH 2 -C CH + 2ΝaCl + 2Η-ΟΗ 2,2-διχλωρο-βουτάνιο 1-βουτίνιο Κύριο προϊόν είναι το 2-βουτίνιο γιατί τα άτομα C του τριπλού δεσμού είναι περισσότερο υποκατεστημένα σε σχέση με εκείνα του 1-βουτινίου. Όταν τα άτομα αλογόνου συνδέονται με γειτονικά άτομα C, ο τριπλός δεσμός σχηματίζεται μεταξύ αυτών. αλκοόλη CH 3 -CH 2 -CH CH 2 + 2ΝaΟΗ CH 3 -CH 2 -C CH + 2ΝaCl + 2Η-ΟΗ Cl Cl 1-βουτίνιο Όταν τα άτομα αλογόνου συνδέονται με απομακρυσμένα άτομα C, σχηματίζονται δύο διπλοί δεσμοί, δηλαδή αλκαδιένιο ( πάντα σύμφωνα με τον κανόνα του Saytzev). αλκοόλη CH 3 -CH-CH 2 -CH 2 -CH 2 + 2ΝaΟΗ CH 3 -CH=CH-CH=CH 2 + 2ΝaCl + 2Η-ΟΗ Cl Cl 1,3-πενταδιένιο 1,4-διχλωρο-πεντάνιο Να δώσετε τις αντιδράσεις αφυδραλογόνωσης: α. 1,2 διχλωροβουτανίου, β. 2,2 διχλωροβουτανίου, γ. 2,3 διχλωροβουτανίου, δ. 1,1 διχλωρο 2,2 διμέθυλο-βουτανίου.

15 15 Γ. ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΥΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ : Γ1. Υποκατάσταση του Χ των RX Α-Β + Γ-Δ Α-Γ + Β-Δ 1. + NaOH / H 2O ROH : R-X + NaOH R-OH + NaX ή ΚOH 2. + Η-ΝΗ 2 R-ΝΗ 2 : R-X + Η-NΗ 2 R-NΗ 2 + ΗX 3. + NaCN R-CN : R-X + NaCN R-CN + NaX ( ανοικοδόμηση ) (1) RX 4. + R -ONa R-Ο-R : R-X + R ONa R-Ο-R + NaX (2) 5. + R -COONa R -COΟ-R : R-X + R COONa R -COΟ-R + NaX 6. + R -C C-Na R-C C-R : R-X + R -C C-Na R-C C-R + NaX (ανοικοδόμηση) (3) (1) Ανοικοδόμηση : ονομάζεται η αντίδραση που οδηγεί σε σχηματισμό δεσμών C-C και αυξάνονται τα άτομα C της ανθρακικής αλυσίδας ( π.χ. οι παραπάνω αντιδράσεις 3 και 6 ). (2) Τα αλκοολικά άλατα ή αλκοοξείδια του νατρίου (R -ONa), προκύπτουν με επίδραση μεταλλικού Νa σε αλκοόλη. (3) ROH + Na RONa + ½ H 2 Τα ακετυλίδια ( R -C C Na ), προκύπτουν με επίδραση μεταλλικού Νa σε αλκίνια με ακετυλενικό Η ( R-C C Η ). R-C C Η + Na R-C C Na + ½ H 2 Σε κάθε περίπτωση αντί για το αλκύλιο R μπορεί, στις παραπάνω ενώσεις, να έχουμε ακόρεστη αλυσίδα. π.χ. αλκενύλιο ή φαινύλιο Ph : C 6 H 5 Παραδείγματα : (σειρά ευκολίας υποκατάστασης του αλογόνου X : Ι Br Cl F ) 1. R X + NaΟH R OH + NaX (H 2 O) CH 3 -CH-CH 3 + NaΟH CH 3 -CH-CH 3 + ΝaCl Cl OH Προσοχή : με αλκοολικό διάλυμα NaOH ή KOH παίρνουμε αλκένιο (αφυδραλογόνωση) και όχι αλκοόλη (υποκατάσταση) 2. R-X + Η-NΗ 2 R-NΗ 2 + ΗX CH 3 -CH-CH 3 + Η-NΗ 2 CH 3 -CH-CH 3 + ΗCl CH 3 -CH Cl CH 3 -CH ΝΗ 2 Cl NΗ 2 CH 3 CH 3 ισο-προπυλο-χλωρίδιο ισο-προπυλ-αμίνη ή 2-χλωρο-προπάνιο ή 2-αμινο-προπάνιο 3. R X + NaCN R CN + NaX ( ανοικοδόμηση ), ( Δομή του R-CN : R-C N ) Μπορείτε να συνδυάσετε με τις αντιδράσεις : i. υδρόλυσης του CN προς COOH ii. προσθήκης Η 2 στο C N προς CΗ 2 ΝH 2 CH 3 -CH Cl + NaCN CH 3 -CH CN + NaCl : μεθυλο-προπανο-νιτρίλιο, το οποίο υδρολύεται κατά την : CH 3 CH 3 CH 3 -CH CN + 2Η 2 Ο + Η + CH 3 -CH CΟΟΗ + + NΗ 4 CH 3 CH 3 (μεθυλο-προπανικό οξύ)

16 16 4. R-X + R ONa R-Ο-R + NaX το R ONa από την: R OH + Na R ONa + ½ H 2 CH 3 -CH Ι + CH 3 CH 2 -ONa CH 3 -CH-Ο-CH 2 CH 3 + NaΙ CH 3 αιθυλικό νάτριο CH 3 Ισοπροπυλο- αιθοξείδιο του αιθυλ-ισοπροπυλ-αιθέρας ιωδίδιο νατρίου ή 2-αιθοξυ-προπάνιο CH 3 -CH 2 -Cl + CH 3 CH 2 -ONa CH 3 -CH 2 -Ο-CH 2 CH 3 + NaCl αιθυλοχλωρίδιο αιθυλικό νάτριο διαιθυλαιθέρας 5. R-X + R COONa R COΟ-R + NaX CH 3 -CH-Cl + CH 3 COONa CH 3 COO-CH-CH 3 + NaCl CH 3 CH 3 ισοπροπυλο-χλωρίδιο, αιθανικό νάτριο, αιθανικός ισοπροπυλ-εστέρας 6. R-X + R -C C Na R -C C R + NaX CH 3 -CH-Cl + CH 3 -C C-Na CH 3 -CH-C C-CH 3 + NaCl CH 3 CH 3 ισοπροπυλο-χλωρίδιο νάτριο προπινίδιο 4-μεθυλο-2-πεντίνιο Ph CH 2 -Br + CH 3 -C C-Na Ph CH 2 -C C CH 3 + ΗBr βενζυλοβρωμίδιο φαινυλο-2-βουτίνιο Γ2. Υποκατάσταση του -ΟΗ των RΟΗ : R-OH + SOCl 2 R-Cl + SO 2 + HCl ( SOCl 2 : θειονυλοχλωρίδιο ) ή C ν H 2ν+1 OH + SOCl 2 C ν H 2ν+1 -Cl + SO 2 + HCl π.χ. CH 3 -CH-CH 3 + SOCl 2 CH 3 -CH-CH 3 + SO 2 + HCl, OH Γ3. Υποκατάσταση του -ΟH των R-CO-ΟΗ ( εστεροποίηση αλκοολών και οξέων ) Cl Η + R-CO-OH + R O-H R-CO-ΟR + Η 2 Ο ( Η + : η αντίδραση γίνεται σε όξινο περιβάλλον) Η + C ν H 2ν O 2 + C μ H 2μ+2 O C (ν+μ) H 2(ν+μ) Ο + Η 2 Ο π.χ. CH 3 -CH-CΟ-ΟΗ + CH 3 CH 2 O-H CH 3 -CH-CO-O-CH 2 CH 3 + H 2 O CH 3 CH 3 μεθυλο-προπανικό αιθανόλη μεθυλο-προπανικός αιθυλέστέρας οξύ Η +

17 17 Γ4. Υποκατάσταση του ΟR των R-CO-ΟR ( υδρόλυση των εστέρων ) Η + α. R-CO-ΟR + Η 2 Ο R-CO-OH + R O-H ( όξινη υδρόλυση ) Η + C (ν+μ) H 2(ν+μ) Ο + Η 2 Ο C ν H 2ν O 2 + C μ H 2μ+2 O β. R-CO-ΟR + NaΟH R-CO-ONa + R -OH βασική υδρόλυση ή σαπωνοποίηση α. Όξινη υδρόλυση : Η + αντίδραση μονόδρομη CH 3 -CH-CΟ-ΟCH 2 CH 3 + H-OH CH 3 -CH-CO-OH + CH 3 CH 2 O-H ( αμφίδρομη αντίδραση ) CH 3 CH 3 β. Βασική υδρόλυση : CH 3 -CH-CΟ-ΟCH 2 CH 3 + ΝaOH CH 3 -CH-CO-ONa + CH 3 CH 2 O-H ( μονόδρομη αντίδραση ) CH 3 CH 3 Γ5. Υποκαταστάσεις Αλκανίων. Αλογόνωση με Cl 2 ή Br 2 παρουσία φωτός. CH 4 + Cl 2 φως CH 3 Cl + HCl ( RH + X 2 φως RX + HX ) +Cl 2 +Cl 2 +Cl 2 CH 2 Cl 2 CHCl 3 CCl 4 -HCl -HCl -HCl ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ Ακύλια ονομάζονται οι οργανικές ρίζες R C = O. με αφαίρεση της υδροξυλομάδας ΟΗ. ΟΗ Προκύπτουν από τα οργανικά οξέα R C = O R C=O - ( ΟΗ) R C=O Αν R H προκύπτει το Η C=O : φορμύλιο. OH οξύ ακύλιο Αν R CH 3 προκύπτει το CΗ 3 -C=O : ακετύλιο. π.χ. H-C=O : φορμαλδεΰδη, CH 3 -C=O : ακεταλδεΰδη, CH 3 -C=O : ακέτυλο-χλωρίδιο Η ( ή μεθανάλη ) Η ( ή αιθανάλη ) Cl

18 18 Δ. ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΟΛΥΜΕΡΙΣΜΟΥ Δ1. Πολυμερισμός ενώσεων που περιέχουν τη ρίζα βινύλιο CH 2 =CH καταλύτες ν CH 2 =CH CH 2 CH Ρ, Τ A A ν μονομερές πολυμερές 1. Αν Α Η, το μονομερές : αιθυλένιο και το πολυμερές : πολυαιθυλένιο (ΡΕ). 2. Αν Α CΗ 3, το μονομερές : προπένιο και το πολυμερές : πολυπροπυλένιο (ΡΡ). 3. Αν Α Cl, το μονομερές : βινυλο-χλωρίδιο, πολυμερές : πολυ-βινυλο- χλωρίδιο (PVC). 4. Αν Α CN, το μονομερές : ακρυλο-νιτρίλιο, πολυμερές : πολυ-ακρυλο- νιτρίλιο (orlon). 5. Αν Α Ph, το μονομερές : στυρόλιο και το πολυμερές : πολυστυρόλιο (PS). Υπενθυμίζεται ότι Ph C 6 H 5 : φαινύλιο. Άρα το στυρόλιο: Ph CH=CH 2 ή C 6 H 5 CH=CH 2 ή CH=CH 2 Δ2. Πολυμερισμός συζυγών αλκαδιενίων ή πολυμερισμός-1,4 ν CH 2 =C CH=CH 2 καταλύτες CH 2 -C = CH-CH 2 A Ρ,Τ A ν μονομερές πολυμερές 1. Αν Α Η, μονομερές : 1,3-βουταδιένιο πολυμερές : τεχνητό καουτσούκ. 2. Αν Α CΗ 3, μονομερές : ισοπρένιο πολυμερές : συνθετικό καουτσούκ. 3. Αν Α Cl, μονομερές : χλωροπρένιο πολυμερές : νεοπρένιο.

19 19 Ε. ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ ( ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ) Ε1. Οξείδωση Αλκοολών i. Οι 1 ο ταγείς αλκοόλες οξειδώνονται σε δύο στάδια : 1 ο στάδιο προς αλδεΰδες και R-CH 2 -OH + [Ο] Η 2 Ο R-CH=O [Ο] R-CΟΟΗ (1 ο ) (2 ο ) αλδεΰδη οξύ 2 ο στάδιο προς οξέα. ii. Οι 2 ο ταγείς αλκοόλες οξειδώνονται σε ένα στάδιο προς κετόνες. [Ο] R CΗ R + [Ο] R C R όχι. ( οι κετόνες δεν οξειδώνονται ). Η 2 Ο ΟΗ Ο iii. R Οι 3 ο ταγείς αλκοόλες δεν οξειδώνονται : R C OH + [Ο] όχι R Οξειδωτικά : 1. Όξινο διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου : KMnO 4 / Η + ανάγεται προς Mn 2+ (aq) διάλυμα ιώδες άχρωμο διάλυμα Οι 1 ο ταγείς αλκοόλες οξειδώνονται από KMnO 4 / Η + μόνο προς οξέα. 5R CH 2 OH + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 5R-COOH + 2K 2 SO 4 + 4MnSO H 2 O ή 5C ν H 2ν+2 Ο + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 5C ν H 2ν Ο 2 + 2K 2 SO 4 + 4MnSO H 2 O Οι 2 ο ταγείς αλκοόλες ( οξειδώνονται πάντοτε προς κετόνες ). 5R CH R + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5R C R + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O ΟΗ Ο ή 5C ν H 2ν+2 Ο + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5C ν H 2ν Ο + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O 2. Όξινο διάλυμα διχρωμικού καλίου: K 2 Cr 2 O 7 / Η + ανάγεται προς Cr 3+ (aq) διάλυμα πορτοκαλί πράσινο διάλυμα Οι 1 ο ταγείς αλκοόλες οξειδώνονται από K 2 Cr 2 O 7 / Η + πρώτα προς αλδεΰδες. 3RCH 2 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 3R-CΗ=O + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 7H 2 O ή 3C ν H 2ν+2 Ο + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 3C ν H 2ν Ο + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 7H 2 O

20 20 Οξείδωση 1 ο ταγούς αλκοόλης από K 2 Cr 2 O 7 / Η + προς οξύ. 3R-CH 2 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 3R-CΟΟΗ + 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4 ) H 2 O ή 3C ν H 2ν+2 Ο + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 3C ν H 2ν Ο 2 + 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4 ) H 2 O Οι 2 ο ταγείς αλκοόλες ( οξειδώνονται πάντοτε προς κετόνες ). 3R CH R + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 3R C R + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 7H 2 O ΟΗ Ο ή 3C ν H 2ν+2 Ο + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 3C ν H 2ν Ο + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 7H 2 O 3. Οξείδωση αλκοολών με θέρμανση παρουσία χαλκού. ( καταλυτική αφυδρογόνωση ) Οι 1 ο ταγείς και οι 2 ο ταγείς αλκοόλες, οξειδώνονται καταλυτικά προς αλδεΰδες και κετόνες αντίστοιχα. Cu / θ Cu / θ R CH 2 OH R CΗ=O + H 2, R CH R R C R + H 2 OH O Cu / θ ή C ν H 2ν+2 Ο C ν H 2ν Ο + H 2 Ε2. Οξείδωση Αλδεϋδών Οι αλδεΰδες οξειδώνονται προς οξέα : R-CH=O + [Ο] R-CΟΟΗ Οξειδωτικά : αλδεΰδη οξύ 1. Όξινο διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου: KMnO 4 / Η + ανάγεται προς Mn 2+ (aq) διάλυμα ιώδες άχρωμο διάλυμα 5RCH=O + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5R-COOH + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O ή 5C ν H 2ν Ο + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5C ν H 2ν Ο 2 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O 2. Όξινο διάλυμα διχρωμικού καλίου: K 2 Cr 2 O 7 / Η + ανάγεται προς διάλυμα πορτοκαλί Cr 3+ (aq) πράσινο διάλυμα 3RCH=O + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 3R-CΟΟΗ + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 4H 2 O ή 3C ν H 2ν Ο + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 3C ν H 2ν Ο + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 4H 2 O 3. Αντιδραστήριο Fehling: Cu 2+ /OΗ ανάγεται προς Cu 2 O γαλάζιο διάλυμα καστανέρυθρο ίζημα. R-CH=O + 2CuSO 4 + 5NaOH R-CΟΟNa + Cu 2 O + 2Na 2 SO 4 + 3H 2 O ή C ν H 2ν Ο + 2CuSO 4 + 5NaOH C ν H 2ν-1 ΟNa + Cu 2 O + 2Na 2 SO 4 + 3H 2 O

21 21 4. Αντιδραστήριο Τollens: AgNO 3 / NH 3 διάλυμα ανάγεται προς Ag o κάτοπτρο αργύρου RCH=O + 2AgNO 3 + 3ΝH 3 + H 2 O R-CΟΟNΗ 4 + 2Αg o + 2NH 4 NO 3 ή C ν H 2ν Ο + 2AgNO 3 + 3ΝH 3 + H 2 O C ν H 2ν-1 Ο 2 NΗ 4 + 2Αg o + 2NH 4 NO 3 Οι αντιδράσεις οξείδωσης 3 και 4 χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση των αλδεϋδών. Αν για παράδειγμα μία άγνωστη οργανική ένωση αντιδρά με αντιδραστήριο Fehling και δίνει καστανέρυθρο ίζημα ( Cu 2 O ), τότε είναι αλδεΰδη ( περιέχει αλδεϋδομάδα CH=O ). Ε3. Οξείδωση HCOOH και των αλάτων του π.χ. HCOONa Οξειδώνονται από KMnO 4 / Η + ή από K 2 Cr 2 O 7 / Η + προς CO 2. HCOOH + [Ο] CΟ 2 + Η 2 Ο 5HCOOH + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5CΟ 2 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O 3HCOOH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 3CΟ 2 + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 7H 2 O Ε4. Οξείδωση οξαλικού οξέος (COOH) 2 και των αλάτων του π.χ. (COONa) 2 Οξειδώνονται από KMnO 4 /Η + ή από K 2 Cr 2 O 7 /Η + προς CO 2. (COOH) 2 + [Ο] 2CΟ 2 + Η 2 Ο 5(COOH) 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 10CΟ 2 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O 3(COOH) 2 + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 6CΟ 2 + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 7H 2 O ΣΤ. ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΑΓΩΓΗΣ ( ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ) Στις αντιδράσεις αναγωγής των οργανικών ενώσεων ανήκουν όλες οι αντιδράσεις με Η Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων RX : RX + Η Ni, Pd, Pt 2 RΗ + ΗX 2. Αναγωγή των αλκενίων C v H 2v : C v H 2v + Η Ni, Pd, Pt 2 C v H 2v+2 ( ν 2 ) 3. Αναγωγή των αλκινίων C v H 2v : C v H 2v-2 + Η 2 Ni, Pd, Pt C v H 2v +Η 2 C v H 2v+2 ( ν 2 ) 4. Αναγωγή των αλδεϋδών R-CH=O : R-CH=O + Η 2 Ni, Pd, Pt R-CΗ 2 OH ( δίνει 1 ο ταγείς αλκοόλες ) ή C v H 2v Ο + Η 2 Ni, Pd, Pt C v H 2v+1 ΟΗ ( ν 1 ) Ni, Pd, Pt 5. Αναγωγή των κετονών R-CO-R : R C R + Η 2 R CΗ R ( δίνει 2 ο ταγείς αλκοόλες ) Ο ΟΗ ή C v H 2v Ο + Η 2 Ni, Pd, Pt C v H 2v+1 ΟΗ ( ν 3 ) 6. Αναγωγή των νιτριλίων R-C Ν : R-C Ν + 2Η 2 (δίνει 1 ο ταγείς αμίνες) Ni, Pd, Pt R-CΗ 2 -ΝH 2

22 22 Ζ. ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΩΝ - ΒΑΣΕΩΝ Ζ1. Αντιδράσεις οξέων Οι οργανικές ενώσεις που συμπεριφέρονται ως οξέα είναι : τα οξέα R COOH, η φαινόλη C 6 H 5 OH, οι αλκοόλες ROH, και τα αλκίνια με ακετυλενικό Η, R C C H. Σειρά ισχύος : R COOH C 6 H 5 OH R OH R C C H. Ενδεικτικός Πίνακας Οξέων και της Δράσης τους. Όξινη δράση των RCOOH. Ο ρ γ α ν ι κ έ ς ε ν ώ σ ε ι ς μ ε ό ξ ι ν η σ υ μ π ε ρ ι φ ο ρ ά Α ν τ ι δ ρ ο ύ ν μ ε RCOOH C 6 H 5 OH ROH R-C CH Νa ή K NaOH ή ΚΟΗ Na 2 CO 3 ή K 2 CO 3 NaHCO 3 ή KHCO 3 NH 3 RCOOH + Na RCOONa + ½ H 2 ( όμοια με κάλιο Κ ) RCOOH + NaΟΗ RCOONa + H 2 Ο ( όμοια με ΚΟΗ ) 2RCOOH + Na 2 CO 3 2RCOONa + CO 2 + H 2 Ο ( όμοια με K 2 CO 3 ) RCOOH + NaHCO 3 RCOONa + CO 2 + H 2 Ο ( όμοια με KHCO 3 ) RCOOH + NH 3 RCOONH 4 Όξινη δράση της φαινόλης C 6 H 5 OH. C 6 H 5 OH + Na C 6 H 5 ONa + ½ H 2 ( όμοια με κάλιο Κ ) φαινόλη φαινολικό νάτριο C 6 H 5 OH + NaΟΗ C 6 H 5 ONa + H 2 Ο ( όμοια με ΚΟΗ ) Όξινη δράση των αλκοολών ROH. ROH + Na RONa + ½ H 2 ( όμοια με κάλιο Κ ) αλκοολικό νάτριο ή αλκοοξείδιο του νατρίου Όξινη δράση των αλκινίων R-C C-H. R-C CH + Na R-C C-Νa + ½ H 2 ( όμοια με κάλιο Κ ) ακετυλίδιο του νατρίου

23 23 Ζ2. Αντιδράσεις βάσεων Οι οργανικές ενώσεις που συμπεριφέρονται ως βάσεις κατά Bronsted - Lowry είναι οι αμίνες R-ΝH 2, τα αλκοοξυανιόντα RO, το φαινυλοξυ-ανιόν C 6 H 5 O, τα καρβοξυλικά ανιόντα RCΟΟ, και τα ανιόντα ακετυλιδίου R-C C. Ενδεικτικός Πίνακας Οργανικών Βάσεων και της Δράσης τους. Οργανικές βάσεις κατά Bronsted Lowry Αντιδρούν με R-ΝΗ 2 RO C 6 H 5 O RCOO R-C C H 2 O ανόργανα οξέα π.χ. ΗCl Βασική δράση των αμινών R-ΝΗ 2. + R-ΝH 2 + Η 2 Ο R-ΝH 3 + ΟH R-ΝH 2 + ΗCl R-ΝH 3 + Cl ( υδροχλωρικό άλας αμίνης ). Βασική δράση των αλκοοξυανιόντων RO ( RO Na + ). RO + Η 2 Ο ROΗ + ΟH υδρόλυση αλκοοξειδίου ή RONa + Η 2 Ο ROΗ + NaΟH RO + Η 3 Ο + ROΗ + Η 2 Ο RONa + ΗCl ROΗ + NaCl αντίδραση αλκοοξειδίου με οξύ Βασική δράση του φαινυλ-οξυ-ανιόντος C 6 H 5 O ( C6 H 5 O Νa + ) C 6 H 5 O + Η 2 Ο C 6 H 5 OΗ + ΟH υδρόλυση φαινυλοξειδίου ή C 6 H 5 ONa + Η 2 Ο C 6 H 5 OΗ + NaΟH C 6 H 5 O + Η 3 Ο C 6 H 5 ONa + ΗCl ( να συμπληρώσετε τις αντιδράσεις ) Βασική δράση των καρβοξυλικών ανιόντων R-COO ( R-COO Νa + ). RCOO + Η 2 Ο RCOOΗ + ΟH υδρόλυση καρβοξυλικού άλατος ή RCOONa + Η 2 Ο RCOOΗ + NaΟH RCOO + Η 3 Ο RCOONa + ΗCl (να συμπληρώσετε τις αντιδράσεις) Βασική δράση των ανιόντων ακετυλιδίου R-C C ( R-C C Νa + ) R-C C + Η 2 Ο R-C C -Η + ΟH ή R-C C Na + + Η 2 Ο R-C C-Η + NaΟH R-C C + Η 3 Ο R-C C Na + + ΗCl

24 24 Βασική δράση των αντιδραστηρίων Grignard RMgX ( R ) ( παρασκευή αλκανίων ) RMgX + Η 2 Ο RH + Mg(OH)X ( ή R + Η 2 Ο RΗ + ΟH ) Ζ. Αλογονοφορμική Αντίδραση Η αλογονοφορμική αντίδραση είναι χαρακτηριστική αντίδραση για όλες τις δευτεροταγείς αλκοόλες του τύπου : R CH CH 3 και τις μεθυλοκετόνες : R C CH 3 OH O Αν το R είναι άτομο Η τότε προκύπτουν : Η CH CH 3 και Η C CH 3 ( CH 3 CH 2 -OH, CH 3 CH=O ) η μόνη πρωτοταγής OH O αλκοόλη (αιθανόλη) και η μόνη αλδεΰδη (αιθανάλη ή ακεταλδεΰδη ) που δίνουν την αλογονοφορμική αντίδραση. Πρόκειται για την αντίδραση των ενώσεων αυτών με αλκαλικό διάλυμα Cl 2 ή I 2. Η αλογονοφορμική αντίδραση για τις αλκοόλες γίνεται σε τρία στάδια : 1 ο : οξείδωση αλκοόλης, 2 ο : υποκατάσταση ατόμων Η με Cl ή I αντίστοιχα, ( 1 ο στάδιο για κετόνες ) 3 ο : σχάση δεσμού C C. ( 2 ο στάδιο για κετόνες ) Για τις μεθυλοκετόνες γίνεται σε δύο στάδια ( είναι το 2 ο και 3 ο στάδιο των αλκοολών ). 1 ο στάδιο : οξείδωση αλκοόλης R CH CH 3 + Ι 2 R C CH 3 + 2ΗΙ OH O 2 ο στάδιο : υποκατάσταση ατόμων Η της CH 3 με Ι ( ή Cl ) ( 1 ο στάδιο για κετόνες ) R C CH 3 + 3Ι 2 R C CI 3 + 3ΗΙ O O 3 ο στάδιο : σχάση του δεσμού C CI 3 ( 2 ο στάδιο για κετόνες ) R C CI 3 + NaOH R C O Na + O O ( R-COONa ) + CHI 3 (CHI 3 : ιωδοφόρμιο κίτρινο ίζημα)

25 25 Συνολική αλογονοφορμική αντίδραση για μία αλκοόλη : (1 ο + 2 ο + 3 ο = συνολικό αλκοόλης ) R CH CH 3 + 4Ι 2 + 6NaOH R-COONa + CHI 3 + 5NaΙ + 5H 2 O OH Συνολική αλογονοφορμική αντίδραση για μία κετόνη : ( 2 ο + 3 ο = συνολικό κετόνης ) R C CH 3 + 3Ι 2 + 4NaOH R-COONa + CHI 3 + 3NaΙ + 3H 2 O O

26 26 Ασκήσεις Οργανικής Χημείας 1. Στις επόμενες αντιδράσεις να βρείτε ποιες είναι οι ενώσεις Α, Β, Γ. α. Α + HCl CH 3 CHCH 3, β. B + Cl 2 Γ, γ. Γ + NaOH αλκοόλη CH CH +... І Cl 2. Στις επόμενες αντιδράσεις να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ. α. Α + HCN B, B + 2H 2 O CH 3 CHCOOH + NH 3 І OH β. Γ + CH 3 MgBr Δ, Δ + H 2 O CH 3 CH 2 OH Να παρασκευάσετε όλες τις αλκοόλες που έχουν μοριακό τύπο C 4 H 9 OH με όλους τους δυνατούς τρόπους χρησιμοποιώντας την κατάλληλη καρβονυλική ένωση και το κατάλληλο αντιδραστήριο Grignard. 4. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους όλων των ενώσεων με μοριακό τύπο C 4 H 9 Cl, στη συνέχεια να γράψετε την αντίδραση κάθε ισομερούς με αλκοολικό διάλυμα ΝaΟΗ και όπου είναι δυνατόν να σχηματισθούν διάφορα οργανικά προϊόντα, να γράψετε το κύριο προϊόν. 5. Στις επόμενες αντιδράσεις να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ. Α + NaΟΗ υδατικό διάλυμα CH 3 CH 2 CH 2 OH + ΝaCl B + CH 3 CH 2 Cl CH 3 -O-CH 2 CH 3 + ΝaCl Γ + ΚCΝ CH 3 CHCH 3 + KCl І CN 6. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των αλκοολών με μοριακό τύπο C 4 H 10 Ο και τις αντιδράσεις οξείδωσης των : α. με διάλυμα KMnO 4 παρουσία H 2 SO 4 και β. με διάλυμα K 2 Cr 2 O 7 παρουσία H 2 SO 4. Σε περίπτωση που η αλκοόλη είναι πρωτοταγής να γράψετε δύο αντιδράσεις. 7. Να γράψετε τις αντιδράσεις οξείδωσης της προπανάλης : α. με διάλυμα KMnO 4 παρουσία H 2 SO 4 β. με το φελίγγειο υγρό, γ. με αμμωνιακό διάλυμα AgNO Να γράψετε τις αντιδράσεις οξείδωσης των ακόλουθων οργανικών ουσιών με διάλυμα KMnO 4 παρουσία H 2 SO 4. α. HCOOH β. (COOH) 2 γ. HCOOΝa δ. (COOΝa) Να γράψετε τις αντιδράσεις καθεμιάς από τις ακόλουθες οργανικές ενώσεις με υδατικό διάλυμα ΝaΟΗ. α. ισοπροπυλοχλωρίδιο β. αιθανικό οξύ γ. βενζοϊκό οξύ δ. φαινόλη 10. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των αμινών με μοριακό τύπο C 2 H 7 N και την αντίδραση κάθε μιας με HCl. 11. Να βρείτε τους συντακτικούς τύπους των Α, Β, Γ και Δ. +CH 3 ONa + SOCl 2 Α CH 3 -CH-CH 3 +KCN І Cl + NaOH αλκοόλη B + NaCl Γ + KCl Δ + NaCl + Η 2 Ο

27 Οργανική ένωση (Α) έχει μοριακό τύπο C 5 H 12 O και διαπιστώθηκε ότι: α. Αντιδρά με νάτριο και εκλύεται Η 2. β. Δεν οξειδώνεται χωρίς διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας της. Να βρείτε το συντακτικό τύπο της. 13. Με βάση τις παρακάτω πληροφορίες να βρεθεί ο συντακτικός τύπος των ενώσεων Α και Β. + NaOH +I 2 + NaOH C 4 H 9 Cl C 4 H 9 ΟΗ κίτρινο ίζημα. (Α) υδατικό δ/μα (Β) 14. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ και να γραφούν αναλυτικά οι ακόλουθες αντιδράσεις: CH 3 MgBr + C 3 H 6 O(A) C 4 H 9 OMgBr (B) B + H 2 O Γ + Mg(OH)Br Γ + KMnO 4 + H 2 SO 4 C 4 H 8 O(Δ) Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ και να γραφούν αναλυτικά οι ακόλουθες αντιδράσεις: C 4 H 8 O 2 (A) + ΝaΟΗ οργανική ένωση B + οργανική ένωση Γ Γ + KMnO 4 + H 2 SO 4 Δ +... B + HCl Δ + NaCl 16. Κορεσμένη οργανική ένωση Α με μοριακό τύπο C 7 H 14 O 2, υδρολύεται και δίνει ένα οξύ Β και μία αλκοόλη Γ, η οποία έχει την ίδια σχετική μοριακή μάζα με το Β. Η οξείδωση της Γ οδηγεί σε καρβονυλική ένωση Δ, η οποία δεν ανάγει το φελίγγειο υγρό. Ποιος ο συντακτικός τύπος και το όνομα της ένωσης Α; 17. Το παρακάτω διάγραμμα δίνει τα επί μέρους στάδια για τη σύνθεση της ένωσης Δ ( C 5 H 10 O 2 ) με πρώτη ύλη το βρωμοαιθάνιο : CH 3 CH 2 Br (ii) A C 3 H 6 O 2 (i) ( B ) (iii) C 2 H 6 O ( Γ ) (iv) C 5 H 10 O 2 ( Δ ) α. Να βρείτε ποια είναι τα σώματα Α, Β, Γ, Δ. β. Να γράψετε με ποια αντιδραστήρια και σε ποιες συνθήκες λαμβάνουν χώρα οι αντιδράσεις i, ii, iii και iv. 18. Από το σχήμα που ακολουθεί, να προσδιοριστούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ και να γραφούν αναλυτικά οι αντιδράσεις που αναφέρονται : + Η 2 O + I 2 + KOH Α ( C 4 H 6 ) Γ Ε + Ζ (κίτρινο ίζημα) + Νa + ΗCN B + H 2 (g) Δ

28 Από το επόμενο σχήμα, να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ και Ε. +NaOH + I 2 + KOH Α ( C 3 H 7 Cl ) Β κίτρινο ίζημα + K 2 Cr 2 O 7 / H + + ΗCN + Η 2 O Γ Δ Ε 20. Από το επόμενο σχήμα, να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ και Ε και να γραφούν αναλυτικά όλες οι αντιδράσεις που αναφέρονται. +Η 2 O +I 2 + KOH Α (C 6 H 12 Ο 2 ) Β( C 2 H 4 Ο 2 ) + Γ κίτρινο ίζημα + KMnO 4 / H + Δ + ΗCN 21. Το διάγραμμα που ακολουθεί παριστάνει σειρά χημικών διεργασιών κατά τις οποίες από 1-προπανόλη παρασκευάζεται 2-μεθυλο-3-πεντανόλη. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε και Ζ. +SOCl 2 +KOH/αλκοόλη + ΗCl + Mg CΗ 3 CΗ 2 CΗ 2 ΟΗ Β Γ Δ Ε + K 2 Cr 2 O 7 / H + + E +Η 2 O A Z 2-μεθυλο-3-πεντανόλη 22. Ποιος ή ποιοι από τους παρακάτω υδρογονάνθρακες έχει στο μόριο πραγματικά ευθύγραμμη ανθρακική αλυσίδα και γιατί ; α. CH 3 CH=CH 2 β. CH 3 C CCH 3 γ. CH 3 CH 2 C CΗ 23. Να συμπληρωθούν οι παρακάτω αντιδράσεις και να δοθεί ένας χαρακτηρισμός για το είδος της κάθε αντίδρασης : α. CH 3 CH=CH CH 3 CHBrCH 3 β Νa CH 3 CH 2 ΟΝa + ½ Η 2 γ. CH 3 CHCICH 2 Cl +...KOH δ.... [Ο] αλκοολικό δμα CH 3 CΟCH 2 CH ε KCN CH 3 CH(CH 3 )CN +... στ Η 2 CH 3 CH 2 CH 2 ΝH Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων επίδρασης : α. υδροκυανίου σε προπανόνη Ε β. αλκοολικού διαλύματος καυστικού καλίου σε 2,3-διιωδο-βουτάνιο γ. νερού σε αιθένιο παρουσία οξέος δ. υδροχλωρίου σε 2-βουτένιο ε. βρωμίου σε αιθίνιο σε δύο στάδια στ. Πυκνού διαλύματος θειικού οξέος σε 2-προπανόλη στους 170 o C ζ. αλκοολικού διαλύματος καυστικού νατρίου σε 2-χλωρο-προπάνιο η. μεθυλομαγνησιοχλωριδίου σε βουτανάλη και υδρόλυση του προϊόντος Σε ποιες κατηγορίες ανήκουν οι παραπάνω αντιδράσεις και γιατί;