ιάκριση οργανικών ενώσεων ΕΝΩΣΕΙΣ ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡΙΟ ΠΡΟΪΟΝΤΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ προϊόντα προσθήκης αποχρωµατισµός R-C C-R 1 έκλυση αερίου H 2 R-O-R 1

Transcript

1 ιάκριση οργανικών ενώσεων ΕΝΩΣΕΙΣ ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡΙΟ ΠΡΟΪΟΝΤΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ C v H 2v+2 δ/µα Br 2 σε CCl 4 OXI C v H 2v ή C v H 2v-2 προϊόντα προσθήκης αποχρωµατισµός R-C C-R 1 Αµµωνιακό δ/µα ΟΧΙ R-C C - H, CuCl R-C CCu,CuC CCu καστανέρυθρο ίζηµα HC CH ή Νa R-C CΝa, ΝαC CΝa έκλυση αερίου Η 2 R-OH Νa RONa + 1/2 H 2 έκλυση αερίου H 2 R-O-R 1 OXI «R- OH R CH-OH R 1 όξινο δ/µα KMnO 4 R - COOH R C=Ο R 1 R R 1 C - OH ΟΧΙ R 2 R - CH = O αντιδραστήριο Fehling Cu 2 O κεραµέρυθρο ίζηµα ή» Tollens Ag κάτοπτρο R-C-R 1 ΟΧΙ O CH 3 CH = O CHI 3 κίτρινο ίζηµα I R - OH 2 και ΝaΟΗ ΟΧΙ CH 3 CH = O CHI 3 κίτρινο ίζηµα I R - CH=Ο 2 και ΝaΟΗ ΟΧΙ R - CH - CH 3 CHI OH 3 R - CH - R I 2 και ΝaΟΗ ΟΧΙ κίτρινο ίζηµα 1 OH R - C - CH 3 CHI 3 O I 2 και ΝaΟΗ κίτρινο ίζηµα R - C - R 1 OXI O R-COOH αέριο CO Na 2 2 CO 3 όξινες ιδιότητες R 1 -COO-R 2 ΟΧΙ C 6 H 5 OH ΝaΟΗ C 6 H 5 OΝa + Η 2 Ο R-OH ΟΧΙ όξινες ιδιότητες και αλλαγή χρωµάτος HCOOH όξινο δ/µα KMnO 4 CO 2 αλλαγή χρώµατος RCOOH ή όξινο δµα K 2 Cr 2 O 7 OXI αλλαγή χρώµατος δείκτη

2 Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις o Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις Α ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Αλογονοφορµική αντίδραση: Είναι µία αντίδραση την οποία δίνουν: Κορεσµένες µονοσθενείς αλκοόλες που έχουν τύπο: ηλαδή από τις πρωτοταγείς αλκοόλες µόνο η αιθανόλη: και οι δευτεροταγείς αλκοόλες, που έχουν το ΟΗ στη θέση 2: Κορεσµένες καρβονυλικές ενώσεις που έχουν τύπο: ηλαδή από τις αλδε δες, µόνο η αιθανάλη: και οι κετόνες που έχουν το καρβονύλιο στη θέση 2: Η αλογονοφορµική αντίδραση πραγµατοποιήται αν οι παραπάνω ενώσεις θερµανθούν ελαφρά µε αλκαλικό διάλυµα (ΝaOH ή ΚΟΗ) αλογόνου (Cl 2, Br 2, I 2 ) Η γενική συνολική µορφή της αντίδρασης είναι: α Για τις αλκοόλες: β Για τις καρβονυλικές ενώσεις: Παρατήρηση: Συνήθως στην αλογονοφορµική χρησιµοποιήται αλκαλικό διάλυµα Ι 2 και σχη- µατίζεται ιωδοφόρµιο (CHI 3 ) το οποίο είναι κίτρινο χαρακτηριστικό ίζηµα

3 352 Τρίτο Κεφάλαιο - 15 ο Μάθηµα Μηχανισµός αλογονοφορµικής αντίδρασης: Η αλογονοφορµική αντίδραση αποτελείται από τις παρακάτω απλούστερες αντιδράσεις (στάδια): 1 ο στάδιο: Οξείδωση της αλκοόλης από το αλογόνο 2 ο στάδιο: Υποκατάσταση των 3 υδρογόνων του µεθυλίου από άτοµα αλογόνου 3 ο στάδιο: Υποκατάσταση του CX 3 από Ο σε αλκαλικό περιβάλλον και σχηµατισµός αλογονοφορµίου Επειδή έχουµε αλκαλικό περιβάλλον παρουσία NaOH ή ΚΟΗ, στη συνολική αντίδραση αντί για C ν COO, γράφουµε C ν COOΝa ή C ν COOΚ αντίστοιχα Το υδραλογόνο που παράγεται στα δύο πρώτα στάδια της αντίδρασης εξουδετερώνεται από το NaOH ή ΚΟΗ και δίνει ΝaX ή ΚX και Η 2 Ο αντίστοιχα Ο µηχανισµός για τις καρβονυλικές ενώσεις είναι όµοιος, απλά δεν περιέχει το πρώτο στάδιο Παρατήρηση: Στην αλογονοφορµική αντίδραση το καρβοξυλικό ιόν που σχηµατίζεται έχει ανθρακική αλυσίδα µικρότερη κατά ένα άτοµο άνθρακα από την αλκοόλη ή την καρβονυλική ένωση Έχουµε δηλαδή αποικοδόµηση της ανθρακικής αλυσίδας ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις: Λέγοντας διάκριση µίας ένωσης εννοούµε ότι µας δίνεται µία οργανική ένωση που µπορεί να είναι είτε η Α είτε η Β και ζητάµε να βρούµε µία δοκιµασία (αντίδραση) που µας επιτρέπει να διακρίνουµε ποια είναι η ένωσή µας Η διάκριση είναι µία πειραµατική διαδικασία, η οποία στηρίζεται σε αντιδράσεις που δίνει η µία από τις δύο πιθανές ενώσεις και το αποτέλεσµά τους είναι εύκολα παρατηρήσιµο Τέτοιες είναι οι αντιδράσεις που συνοδεύονται από: Έκλυση αερίου Αλλαγή χρώµατος ενός διαλύµατος Σχηµατισµό ιζήµατος Λέγοντας ταυτοποίηση µίας ένωσης εννοούµε ότι µας δίνεται ο µοριακός τύπος της ένωσης και ορισµένες χαρακτηριστικές ιδιότητές της και ζητάµε να βρούµε το συντακτικό τύπο της ένωσης Παρακάτω δίνονται οι κυριότερες αντιδράσεις που χρησιµοποιούνται για την ταυτοποίηση ή τη διάκριση, για κάθε κατηγορία οργανικών ενώσεων:

4 Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις 353 Υδρογονάνθρακες: α ιάκριση κορεσµένων από ακόρεστους υδρογονάνθρακες: Η διάκριση αυτή γίνεται µε επίδραση της ένωσης µε διάλυµα Br 2 σε CCl 4 Αν το διάλυµα αποχρωµατιστεί, ο υδρογονάνθρακας είναι ακόρεστος, γιατί έχει πραγµατιποιηθεί αντίδραση προσθήκης και δέσµευση του Βr 2, ενώ αν δεν αποχρωµατιστεί, ο υδρογονάνθρακας είναι κορεσµένος, καθώς δεν έχει πραγµατοποιηθεί η αντίδραση προσθήκης Παρατήρηση: Με τη µέθοδο αυτή µπορούµε γενικότερα να διακρίνουµε τις κορεσµένες από τις ακόρεστες ενώσεις β ιάκριση αλκινίου της µορφής RC CH από τους υπόλοιπους υδρογονάνθρακες: Η διάκριση αυτή µπορεί να γίνει µε δύο τρόπους: Με επίδραση της ένωσης σε αµµωνιακό διάλυµα CuCl: Aν ο υδρογονάνθρακας είναι αλκίνιο της µορφής RC CH, αντιδρά µε το διάλυµα και σχηµατίζεται ίζηµα του τύπου RC CCu Oι υπόλοιποι υδρογονάνθρακες δεν αντιδρούν µε αµµωνιακό διάλυµα CuCl Άρα, σχηµατισµός ιζήµατος σηµαίνει ότι έχουµε υδρογονάνθρακα της µορφής: RC CH Με επίδραση της ένωσης σε µεταλλικό Νa: Aν ο υδρογονάνθρακας είναι αλκίνιο της µορφής RC CH, αντιδρά µε το αλκάλιο και έχουµε έκλυση αερίου υδρογόνου Οι υπόλοιποι υδρογονάνθρακες δεν αντιδρούν µε Na, άρα έκλυση αερίου υδρογόνου σηµαίνει ότι έχουµε υδρογονάνθρακα της µορφής: RC CH Αλκοόλες - αιθέρες: α ιάκριση µίας αλκοόλης από ένα αιθέρα: Η διάκριση αυτή γίνεται αν επιδράσει µεταλλικό Νa στην άγνωστη ένωση Αν η ένωση είναι αλκοόλη, αντιδρά µε αυτό και εκλύεται αέριο υδρογόνο, ενώ αν είναι αιθέρας, δεν αντιδρά µε το Νa Άρα, έκλυση αερίου υδρογόνου σηµαίνει ότι η ένωση είναι αλκοόλη β ιάκριση µίας τριτοταγής αλκοόλης από ένα σύνολο αλκοολών: Οι τριτοταγείς αλκοόλες δεν οξειδώνονται µε συνηθισµένα οξειδωτικά µέσα Αντίθετα οι πρωτοταγείς και οι δευτεροταγείς οξειδώνονται Στο γεγονός αυτό στηρίζεται η διάκριση, η οποία γίνεται µε δύο τρόπους: Με επίδραση όξινου διαλύµατος KMnO 4 : Αν η αλκοόλη είναι πρωτοταγής ή δευτεροταγής, αντιδρά µε το διάλυµα και το αποχρω- µατίζει, ενώ αν είναι τριτοταγής, το διάλυµα δεν αποχρωµατίζεται Με επίδραση όξινου διαλύµατος K 2 Cr 2 O 7 : Αν η αλκοόλη είναι πρωτοταγής ή δευτεροταγής, αντιδρά µε το διάλυµα και µεταβάλλει το χρώµα του, ενώ αν είναι τριτοταγής, το διάλυµα δεν αλλάζει χρώµα γ ιάκριση µίας αλκοόληςτης µορφής C ν CH(OH)CH 3 από ένα σύνολο αλκοολών: Οι αλκοόλες της µορφής C ν CH(OH)CH 3 δίνουν την αλογονοφορµική αντίδραση, ενώ οι υπόλοιπες όχι Στο γεγονός αυτό στηρίζεται η διάκριση, η οποία γίνεται µε επίδραση αλκαλικού διαλύµατος I 2

5 354 Τρίτο Κεφάλαιο - 15 ο Μάθηµα Αν σχηµατιστεί κίτρινο ίζηµα, η αλκοόλη είναι της µορφής C ν CH(OH)CH 3, ενώ αν δεν σχηµατιστεί είναι άλλης µορφής Αλδε δες - κετόνες: α ιάκριση µίας αλδε δης από µία κετόνη: Οι αλδε δες οξειδώνονται µε ήπια οξειδωτικά µέσα, ενώ οι κετόνες όχι Στο γεγονός αυτό στηρίζεται η διάκρισή τους, η οποία γίνεται µε δύο τρόπους: Με επίδραση αλκαλικού διαλύµατος ιόντων Cu 2+ (αντιδραστήριο Fehling): Το φελίγγειο υγρό περιέχει ιόντα Cu 2+ τα οποία ανάγονται και δίνουν Cu 2 O, το οποίο είναι καστανέρυθρο ίζηµα Άρα, αν η ένωσή µας είναι αλδε δη έχουµε σχηµατισµό καστανέρυθρου ιζήµατος, ενώ αν είναι κετόνη δεν πραγµατοποιήται αντίδραση και δεν σχηµατίζεται ίζηµα Με επίδραση αµµωνιακού διαλύµατος ΑgNO 3 (αντιδραστήριο Tollens): Το αντιδραστήριο Tollens περιέχει ιόντα Ag + τα οποία ανάγονται και δίνουν µεταλλικό Ag, ο οποίος σχηµατίζει κάτοπτρο στα τοιχώµατα του δοχείου Άρα, αν η ένωσή µας είναι αλδε δη έχουµε σχηµατισµό κατόπτρου, ενώ αν είναι κετόνη δεν πραγµατοποιήται αντίδραση και δεν σχηµατίζεται κάτοπτρο γ ιάκριση µίας κετόνης της µορφής C ν COCH 3 από ένα σύνολο κετονών: Οι κετόνες της µορφής C ν COCH 3 δίνουν την αλογονοφορµική αντίδραση, ενώ οι υπόλοιπες όχι Στο γεγονός αυτό στηρίζεται η διάκριση, η οποία γίνεται µε επίδραση αλκαλικού διαλύµατος I 2 Αν σχηµατιστεί κίτρινο ίζηµα, η κετόνη είναι της µορφής C ν COCH 3, ενώ αν δεν σχηµατιστεί είναι άλλης µορφής Παρατήρηση: Επειδή η µόνη αλδε δη που δίνει την αλογοφορµική αντίδραση είναι η αιθανάλη ή ακεταλδε δη, µε αυτή µπορούµε να τη διακρίνουµε από τις υπόλοιπες αλδε δες Οξέα - εστέρες: α ιάκριση ενός οξέος από ένα εστέρα: Η βασική διαφορά των οξέων και των ισοµερών εστέρων τους είναι ότι τα οξέα εµφανίζουν όξινο χαρακτήρα ενώ οι εστέρες όχι Στο γεγονός αυτό στηρίζεται η διάκρισή τους, η οποία µπορεί να γίνει µε τους παρακάτω τρόπους: Με χρήση δεικτών: Τα οξέα αλλάζουν το χρώµα των δεικτών, ενώ οι εστέρες όχι Συνεπώς, αν στο διάλυµα προσθέσουµε δείκτη και αλλάξει το χρώµα του, τότε το διάλυµα περιέχει οξύ, αν όχι περιέχει εστέρα Για παράδειγµα, αν σε διάλυµα οξέος προσθέσουµε βάµµα του ηλιοτροπίου, το χρώµα του δείκτη από κυανό γίνεται κόκκινο Με επίδραση ανθρακικών αλάτων: Τα οξέα αντιδρούν µε τα ανθρακικά άλατα και ελευθερώνεται αέριο CO 2, ενώ οι εστέρες δεν αντιδρούν Άρα, αν εκλυθεί αέριο CO 2 η ένωσή µας είναι καρβοξυλικό οξύ Η ταυτοποίηση του CO 2 γίνεται µε διαβίβαση σε διάλυµα Ca(OH) 2, στο οποίο προκαλεί θόλωµα ή σχηµατισµό ιζήµατος

6 Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις 355 β ιάκριση του µυρµικικού και του οξαλικού οξέος από τα υπόλοιπα καρβοξυλικά οξέα: Το µυρµικικό και το οξαλικό οξύ είναι τα µόνα καρβοξυλικά οξέα που παρουσιάζουν αναγωγικές ιδιότητες Στο γεγονός αυτό στηρίζεται η διάκρισή τους, η οποία γίνεται µε επίδραση όξινου διαλύµατος ΚMnO 4 ή K 2 Cr 2 O 7 Αν το όξινο διάλυµα αλλάξει χρώµα, το οξύ είναι µυρµικικό ή οξαλικό γ Ταυτοποίηση εστέρα: Η ταυτοποίηση ενός εστέρα µπορεί να γίνει µε δύο τρόπους: Με υδρόλυση του εστέρα: Στην περίπτωση αυτή ταυτοποιούνται τα προϊόντα της υδρόλυσης, δηλαδή η αλκοόλη και το οξύ και µε βάση αυτά καθορίζουµε το συντακτικό τύπο του εστέρα Με σαπωνοποίηση του εστέρα: Η σαπωνοποίηση ενός εστέρα γίνεται µε επίδραση θερµού διαλύµατος NaOH ή ΚΟΗ, οπότε και πραγµατοποιήται η αντίδραση: R 1 COOR 2 + NaOH R 1 COONa + R 2 OH Και στην περίπτωση αυτή, ταυτοποίηση γίνεται µε βάση τα προϊόντα της αντίδρασης ιάκριση αλκοολών (ROH), φαινολών (ArOH) και καρβοξυλικών οξέων: Οι αλκοόλες είναι πολύ ασθενή οξέα µε Κ a περίπου 10 6 στο νερό, στους 25 ο C Aυτό έχει ως αποτέλεσµα τα υδατικά τους διαλύµατα να είναι σχεδόν ουδέτερα, δηλαδή να έχουν ph 7 Επίσης, το υδρογόνο του υδοξυλίου των αλκοολών είναι όξινο µε αποτέλεσµα να αντιδρούν µε νάτριο και να απελευθερώνεται αέριο υδρογόνο Οι φαινόλες είναι οξέα ισχυρότερα του νερού, µε αποτέλεσµα να δηµιουργούν όξινα διαλύµατα µε ph < 7 Eπίσης, είναι ασθενέστερα οξέα από το ανθρακικό οξύ, και δεν αντιδρούν µε αυτό, ουτε διασπούν τα ανθρακικά άλατα Τα κορεσµένα µονοκαρβοξυλικά οξέα είναι οξέα ισχυρότερα του ανθρακικού οξέος, µε αποτέλεσµα να διασπούν τα ανθρακικά άλατα και να εκλύεται αέριο CO 2 Παρατήρηση: Η διάκριση της φαινόλης από µία αλκοόλη γίνεται µε επίδραση διαλύµατος ΝaOH Αν το διάλυµα περιέχει φαινόλη, πραγµατοποιείται η αντίδραση: C 6 H 5 OH + NaOH C 6 H 5 ONa + H 2 O ενώ αν περιέχει αλκοόλη, δεν πραγµατοποιείται αντίδραση Για να διαπιστώσου- µε αν πραγµατοποιείται ή όχι η αντίδραση, χρησιµοποιούµε κατάλληλο δείκτη

7 356 Τρίτο Κεφάλαιο - 15 ο Μάθηµα Γ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Θεωρητικές ασκήσεις συµπλήρωσης αντιδράσεων: 1 Mε ποιο τρόπο µπορούµε να διακρίνουµε όλους τους υδρογονάνθρακες µε δύο άτοµα άνθρακα; Να γράψετε τις αντίστοιχες χηµικές εξισώσεις Λύση: Οι υδρογονάνθρακες µε δύο άτοµα άνθρακα είναι: CH 3 CH 3 (αιθάνιο), = (αιθένιο), CH CH (αιθίνιο) Αρχικά διαβιβάζουµε µία ποσότητα της ένωσης σε διάλυµα Br 2 σε CCl 4 : Αν το διάλυµα δεν αποχρωµατιστεί, ο υδρογονάνθρακας είναι κορεσµένος, δηλαδή αιθάνιο Αν αποχρωµατιστεί, ο υδρογονάνθρακας είναι ακόρεστος, δηλαδή αιθένιο ή αιθίνιο Ο αποχρωµατισµός οφείλεται στις παρακάτω αντιδράσεις: CCl CCl CH = CH + Br CH BrCH Br και CH CH + 2Br CHBr CHBr Η διάκριση του αιθενίου από το αιθίνιο µπορεί να γίνει µε δύο τρόπους: Α τροπος: ιαβιβάζουµε την ένωση σε αµµωνιακό διάλυµα CuCl Αν δε σχηµατιστεί ίζηµα, ο υδρογονάνθρακας είναι αιθένιο, ενώ αν σχηµατιστεί ίζηµα ο υδρογονάνθρακας είναι αιθίνιο CH CH + 2CuCl + 2NH 3 CuC CCu + 2NH 4 Cl ίζηµα Β τροπος: Ελέγχουµε αν ο υδρογονάνθρακας αντιδρά µε Νa και απελευθερώνεται αέριο Η 2 : Αν δεν απελευθερωθεί αέριο Η 2, ο υδρογονάνθρακας είναι αιθένιο Αν απελευθερωθεί είναι αιθίνιο CH CH + 2Νa NaC CNa + H 2 αέριο 2 Με ποιο τρόπο µπορούµε να διακρίνουµε αν µία ένωση είναι διαιθυλοαιθέρας, 2-βουτανόλη, µέθυλο-1-προπανόλη ή µέθυλο-2-προπανόλη; Να γράψετε τις αντίστοιχες χηµικές εξισώσεις Λύση: Οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων είναι: Αρχικά διαβιβάζουµε µία ποσότητα της ένωσης σε διάλυµα ιωδίου, παρουσία NaOH Αν σχηµατιστεί κίτρινο ίζηµα (ιωδοφόρµιο), η ένωση είναι η 2-βουτανόλη, γιατί µόνο αυτή δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση Αν όχι, είναι µία από τις υπόλοιπες

8 Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις 357 Αν η ένωση δεν είναι η 2-βουτανόλη, επιδρούµε µε µία ποσότητά της σε µεταλλικό Na Αν δεν αντιδράσει µε αυτό, δηλαδή δεν εκλυθεί αέριο Η 2, η ένωση είναι ο διαίθυλοαιθέρας, ενώ αν αντιδράσει είναι µία από τις δύο αλκοόλες: Για να διακρίνουµε τη µέθυλο-1-προπανόλη από τη µέθυλο-2-προπανόλη, διαβιβάζουµε την ένωση σε όξινο διάλυµα ΚΜnO 4 Aν το διάλυµα δεν αποχρωµατιστεί, η αλκοόλη είναι τριτοταγής, αρα η µέθυλο-2-προπανόλη Αν αποχρωµατιστεί, είναι η µέθυλο-1-προπανόλη, γιατι οξειδώνεται σύµφωνα µε τη χηµική εξίσωση: 3 Μία οργανική ένωση Α έχει µοριακό τύπο C 5 H 10 O α Σε ποιες οµόλογες σειρές µπορεί να ανήκει η Α; β Η Α δεν αντιδρά µε αντιδραστήριο Fehling Σε ποια οµόλογη σειρά ανήκει η Α; γ Αν αναµίξουµε την Α µε διάλυµα Ι 2 µε ΝaOH, δεν σχηµατίζεται ίζηµα Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της Α; Λύση: α Η ένωση αντιστοιχεί σε γενικό µοριακό τύπο C ν Η 2ν Ο Συνεπώς είναι κορεσµένη µονοσθενής αλκοόλη ή κορεσµένη µονοσθενής κετόνη β Η ένωση δεν οξειδώνεται µε ήπια οξειδωτικά µέσα (αντιδραστήριο Fehling), άρα δεν είναι αλδε δη αλλά κετόνη γ Η ένωση δεν δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση, συνεπώς δεν έχει τύπο της µορφής: Οι κετόνες µε µοριακό τύπο C 5 H 10 Ο είναι οι: Παρατηρούµε ότι η µόνη κετόνη από τις παραπάνω που δεν δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση είναι η 3-βουτανόνη, συνεπώς αυτή είναι η ένωση Α

9 358 Τρίτο Κεφάλαιο - 15 ο Μάθηµα 4 Πως µπορούµε να διακρίνουµε αν σε ένα υδατικό διάλυµα περιέχεται ΗCOOCH 3 ή CH 3 COOH ή HCOOH; Λύση: Αρχικά, σε µία ποσότητα του διαλύµατος προσθέτουµε λίγες σταγόνες του δείκτη βάµµα του ηλιοτροπίου, ο οποίος έχει κυανό χρώµα Αν ο δείκτης αλλάξει χρώµα και γίνει κόκκινος, τότε στο διάλυµα περιέχεται οξύ Αν ο δείκτης δεν αλλάξει χρώµα, η διαλυµένη ουσία είναι εστέρας, δηλαδή HCOOCH 3 Αν η διαλυµένη ουσία είναι ένα από τα οξέα, για να διακρίνουµε ποιο είναι, αναµιγνύουµε το διάλυµα µε όξινο διάλυµα ΚΜnO 4 ή K 2 Cr 2 O 7 Aν παρατηρήσουµε αλλαγή στο χρώµα του διαλύµατος, η διαλυµένη ουσία είναι το ΗCOOH γιατί µόνο αυτό οξειδώνεται, ενώ αν δεν παρατηρηθεί αλλαγή, η διαλυµένη ουσία είναι το CH 3 COOH 5 Oργανική ένωση Α έχει µοριακό τύπο C 4 H 8 O 2 και όταν αντιδρά µε θερµό διάλυµα NaOH, παράγονται 2 οργανικές ενώσεις Β και Γ Η οργανική ένωση Β αντιδρά µε ΗCl και δίνει οργανική ένωση και NaCl H οργανική ένωση Γ αντιδρά µε όξινο διάλυµα ΚMnO 4 και δίνει επίσης την οργανική ένωση Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των Α, Β, Γ και Λύση: Η Α αντιστοιχεί σε γενικό µοριακό τύπο: C ν Η 2ν Ο 2, συνεπώς είναι κορεσµένο µονοκαρβοξυλικό οξύ ή κορεσµένος µονοεστέρας Παρατηρούµε ότι η Α, όταν αντιδρά µε ΝaOH δίνει δύο οργανικές ενώσεις, συνεπώς είναι εστέρας και αντιστοιχεί σε γενικό µοριακό τύπο: C ν COΟC κ Η 2κ+1, µε ν 0, κ 1 και ν + κ = 3 (1) Η αντίδραση σαπωνοποίησης του εστέρα είναι: θ C ν COΟC κ Η 2κ+1 + ΝaOH C ν COΟNa + C κ Η 2κ+1 OH H Β όταν αντιδρά µε HCl δίνει την ίδια ένωση που προκύπτει από την οξείδωση της Γ Συνεπώς, η Β είναι το C ν COΟNa και η Γ είναι η C κ Η 2κ+1 OH, η οποία είναι πρωτοταγής γιατί το τελικό προϊόν της οξείδωσής της είναι οξύ C ν COΟNa + ΗCl C ν COΟH + NaCl 2[O] C κ Η 2κ+1 OH C κ Η 2κ O 2 + H 2 O Eπειδή οι ενώσεις C ν COΟH και C κ Η 2κ O 2 ταυτίζονται, πρέπει ν + 1 = κ (2) Λύνοντας το σύστηµα των εξισώσεων (1) και (2) προκύπτει ότι: ν = 1 και κ = 2 Συνεπώς οι συντακτικοί τύποι είναι: A: CH 3 COO CH 3 B: CH 3 COONa Γ: CH 3 OH : CH 3 COOH 6 Σε ένα υδατικό διάλυµα περιέχεται αλκοόλη ή φαινόλη ή καρβοξυλικό οξύ Πως µπορού- µε να διαπιστώσουµε ποια είναι η διαλυµένη ουσία;

10 Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις 359 Λύση: Αρχικά σε µία ποσότητα του διαλύµατος προσθέτουµε ΝaHCO 3 Aν έχουµε έκλυση αερίου, αυτό είναι CO 2, το οποίο προκύπτει από τη διάσπαση του ανθρακικού άλατος και η διαλυµένη ουσία είναι καρβοξυλικό οξύ Αν όχι, η διαλυµένη ουσία είναι αλκοόλη ή φαινόλη RCOOH + NaHCO 3 RCOONa + H 2 O + CO 2 αέριο Στην περίπτωση που η διαλυµένη ουσία δεν είναι το οξύ, για να διακρίνουµε αν είναι αλκοόλη ή φαινόλη, στο διάλυµα προσθέτουµε NaOH παρουσία του κατάλληλου δείκτη Αν αλλάξει το χρώµα του δείκτη, συµπεραίνουµε ότι πραγµατοποιείται η αντίδραση, συνεπώς η διαλυµένη ουσία είναι φαινόλη Αν δεν αλλάξει το χρώµα του δείκτη η διαλυµένη ουσία είναι αλκοόλη C 6 H 5 OH + NaOH C 6 H 5 ONa + H 2 O Ασκήσεις που περιέχουν και στοιχειοµετρικούς υπολογισµούς: 7 Mίγµα 2 ισοµερών κορεσµένων άκυκλων οργανικών ενώσεων Α και Β, µε µοριακό τύπο C 4 H 8 O, χωρίζεται σε 3 µέρη α Σε ποιες οµόλογες σειρές ανήκουν οι ενώσεις Α και Β και ποιοι είναι οι δυνατοί συντακτικοί τους τύποι; β Το πρώτο µέρος του µίγµατος µε επίδραση διαλύµατος Ι 2 και NaΟΗ δίνει 34,9 g κίτρινου ιζήµατος Ποια νέα πληροφορία έχουµε τώρα για τους δυνατούς συντακτικούς τύπους και τα mol των ενώσεων Α και Β; γ Το δεύτερο µέρος του µίγµατος µε επίδραση περίσσειας διαλύµατος ΑgNO 3 και ΝΗ 3 δίνει 64,8 g ιζήµατος και αµµωνιακό αλάτι οργανικού οξέος, µε ευθύγραµµη ανθρακική αλυσίδα Ποιοι είναι οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α και Β; δ Το τρίτο µέρος του µίγµατος αντιδρά πλήρως µε HCN και τα προϊόντα υδρολύονται σε όξινο περιβάλλον και τελικά προκύπτουν οργανικές ενώσεις Γ και Ποιες οι ποσότητες σε mol, οι συντακτικοί τύποι και τα ονόµατα των Γ και ; ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες: C: 12, H: 1, O: 16, I: 127, Ag: 108 Λύση: α Oι ενώσεις αντιστοιχούν σε γεµικό τύπο: C ν Η 2ν Ο Άρα µπορεί να είναι κορεσµένες µονοσθενείς αλδε δες ή κορεσµένες µονοσθενείς κετόνες Οι δυνατοί συντακτικοί τύποι είναι: Έστω ότι το µίγµα αποτελείται από 3α mol A και 3β mol B β Το πρώτο µέρος του µίγµατος περιέχει α mol A και β mol B Η βουτανάλη και η µέθυλοπροπανάλη δεν δίνουν την αλογονοφορµική αντίδραση (η µόνη αλδε δη που δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση είναι η αιθανάλη) Άρα η µία από τις ενώσεις του µίγµατος, έστω η Α, είναι η βουτανόνη

11 360 Τρίτο Κεφάλαιο - 15 ο Μάθηµα Το κίτρινο ίζηµα το οποίο αναφέρεται στην άσκηση, είναι το ιωδοφόρµιο (CHI 3 ) Μr ιζηµ = ΑrC + Ar H + 3Ar I = 394 m 39,4g Tα mol του ιωδοφορµίου που παράχθηκαν είναι: n = = = 0,1mol Mr 394g / mol Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης έχουµε: 1 mol βουτανόνης δίνει 1 mol ιωδοφορµίου α mol βουτανόνης δίνουν 0,1 mol ιωδοφορµίου α = 0,1 mol βουτανόνης γ Το δεύτερο µέρος του µίγµατος περιέχει 0,1 mol βουτανόνης και β mol B Με το αµµωνιακό διάλυµα AgNO 3 δεν αντιδρούν οι κετόνες, αλλά αντιδρούν οι αλδε δες Από την εκφώνηση της άσκησης έχουµε ότι το αµµωνιακό αλάτι που σχηµατίζεται έχει ευθύγραµµη ανθρακική αλυσίδα Συνεπώς η αλδε δη του µίγµατος, δηλαδή η ένωση Β, έχει και αυτή ευθύγραµµη ανθρακική αλυσίδα, άρα είναι η βουτανάλη CH 3 CH = O + 2AgNO 3 + 3NH 3 + H 2 O CH 3 COONH 4 + 2Ag + 2NH 4 NO 3 Tο ίζηµα το οποίο αναφέρεται στην άσκηση είναι ο άργυρος mag 64,8g Τα mol του Αg που παράχθηκαν είναι: n Ag = = = 0, 6mol Ar 108g / mol Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης έχουµε: 1 mol βουτανάλης δίνει 2 mol αργύρου β mol βουτανάλης δίνουν 0,6 mol αργύρου β = 0,3 mol βουτανάλης Συνεπώς το µίγµα αποτελείται από 3 0,1 = 0,3 mol βουτανόνης και από 3 0,3 = 0,9 mol βουτανάλης δ Το δεύτερο µέρος του µίγµατος περιέχει 0,1 mol βουτανόνης και 0,3 mol βουτανάλης Η αντίδραση της βουτανόνης µε HCN και υδρόλυση του προϊόντος, που τελικά προκύπτει η ένωση Γ, είναι: Ag Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης έχουµε: 1 mol βουτανόνης δίνει 1 mol Γ 0,1 mol βουτανόνης δίνουν x; mol Γ x = 0,1 mol Γ Άρα η ένωση Γ είναι το 2-υδροξύ-2-µέθυλο βουτανικό οξύ και η ποσότητά της είναι 0,1 mol

12 Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις 361 Η αντίδραση της βουτανάλης µε HCN και υδρόλυση του προϊόντος, που τελικά προκύπτει η ένωση, είναι: Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης έχουµε: 1 mol βουτανάλης δίνει 1 mol 0,3 mol βουτανάλης δίνουν ψ; mol ψ = 0,3 mol Άρα η ένωση είναι το 2-υδροξύ πεντανικό οξύ και η ποσότητά της είναι 0,3 mol 8 61,2 g κορεσµένης άκυκλης οργανικής ένωσης Α µε µοριακό τύπο C 5 H 10 O 2 χωρίζεται σε δύο ίσα µέρη α Το πρώτο µέρος µε επίδραση περίσσειας διαλύµατος Νa 2 CO 3 δεν εκλύει αέριο Σε ποια οµόλογη σειρά ανήκει η Α και ποιοι είναι οι δυνατοί συντακτικοί της τύποι; β Το δεύτερο µέρος της Α, µε επίδραση ισοµοριακής ποσότητας νερού, δίνει ενώσεις Β, Γ µε απόδοση αντίδρασης 1/3 Η ένωση Β, υδατικό διάλυµα της οποίας έχει ph µικρότερο του 7, αποχρωµατίζει όξινο διάλυµα ΚΜnO 4 H ένωση Γ, αντιδρά µε διάλυµα Ι 2 και NaΟΗ και δίνει κίτρινο ίζηµα Να βρεθούν οι ποσότητες σε mol και οι συντακτικοί τύποι των Α, Β, Γ, ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες: C: 12, H: 1, O: 16 Λύση: Η σχετική µοριακή µάζα της Α είναι: Μr A = 5Ar C + 10Ar H + 2Ar O = 102 Tα συνολικά mol της Α είναι: n A = ma 61, 2g Mr = = 0,6mol 102g / mol A α Ο µοριακός τύπος της Α αντιστοιχεί σε γενικό µοριακό τύπο: C ν Η 2ν Ο 2, συνεπώς είναι κορεσµένο µονοκαρβοξυλικό οξύ ή εστέρας τέτοιου οξέος µε κορεσµένη µονοσθενή αλκοόλη Οµως η Α δεν αντιδρά µε Na 2 CΟ 3 άρα δεν έχει όξινες ιδιότητες, συνεπώς είναι εστέρας Οι πιθανοί συντακτικοί τύποι της Α είναι:

13 362 Τρίτο Κεφάλαιο - 15 ο Μάθηµα β Το δεύτερο µέρος της Α είναι 0,6/2 = 0,3 mol εστέρα Μπορούµε να συµβολίσουµε την Α ως: C ν COΟC κ Η 2κ+1, µε ν 0, κ 1 και ν + κ = 4 (1) Η υδρόλυση του εστέρα φαίνεται στον παρακάτω πίνακα: Υδατικό διάλυµα της Β έχει ph > 7, συνεπώς η Β είναι το οξύ C ν COOH Όµως, η Β οξειδώνεται, γιατί αποχρωµατίζει όξινο διάλυµα KMnO 4 Άρα είναι το HCOOH και ν = 0 και η ποσότητά του είναι 0,1 mol Από την (1) προκύπτει ότι: κ = 4, δηλαδή η Γ είναι αλκοόλη µε µοριακό τύπο: C 4 OH Από τα δεδοµένα της άσκησης δίνεται ότι η Γ δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση, εποµένως είναι δευτεροταγής αλκοόλη µε συντακτικό τύπο: και η ποσότητά της είναι 0,1 mol Συνεπώς, ο εστέρας Α έχει συντακτικό τύπο: Για να υπολογίσουµε τα mol και το συντακτικό τύπο του ιζήµατος γράφουµε τη χηµική εξίσωση της αντίδρασης της Γ µε διάλυµα Ι 2 και NaOH: Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης έχουµε: 1 mol C 4 OH δίνει 1 mol CHI 3 0,1 mol C 4 OH δίνουν x; mol CHI 3 x = 0,1 mol CHI 3 Άρα το κίτρινο ίζηµα είναι το ιωδοφόρµιο και η ποσότητά του είναι 0,1 mol 9 Μία ποσότητα οργανικής ένωσης Α µε µοριακό τύπο C 4 Η 10 Ο χωρίζεται σε τρία ίσα µέρη Το 1o µέρος αντιδρά µε την απαιτούµενη ποσότητα µεταλλικού Na και εκλύονται 2,24 L αερίου σε STP Το 2o µέρος αντιδρά πλήρως µε αλκαλικό διάλυµα (NaOH) ιωδίου και παράγονται x g ιζήµατος Το 3o µέρος αποχρωµατίζει ψ ml όξινου διαλύµατος (Η 2 SO 4 ) KMnO 4 0,1 M Να βρεθούν ο συντακτικός τύπος της Α και οι τιµές των x, ψ ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1, I: 127 Λύση: Έστω ότι η αρχική ποσότητα της Α είναι 3α mol

14 Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις 363 O µοριακός τύπος της Α αντιστοιχεί στο γενικό τύπο: C ν Η 2ν+2 Ο Άρα η Α είναι κορεσµένη µονοσθενής αλκοόλη ή κορεσµένος µονοσθενής αιθέρας Επειδή αντιδρά η Α µε Νa, συµπεραίνουµε ότι είναι αλκοόλη και όχι αιθέρας C 4 OH + Na C 4 ONa + 1/2 H 2 Στο 1o µέρος θα υπάρχουν α mol C 4 OH Υπολογίζουµε τα mol του αερίου (Η 2 ) που εκλύθηκαν: Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης έχουµε: 1 mol C 4 OH δίνει 0,5 mol Η 2 α mol C 4 OH δίνουν 0,1 mol Η 2 α = 0,2 mol C 4 OH n H 2 VH 2 2, 24L = = = 0,1mol Vm 22,4L / mol To 2o µέρος της αλκοόλης αντιδρά µε αλκαλικό διάλυµα ιωδίου, δηλαδή δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση Συνεπώς η αλκοόλη είναι δευτεροταγής και πιο συγκεκρι- µένα η 2-βουτανόλη: Συνεπώς το κίτρινο ίζηµα είναι το ιωδοφόρµιο Καί στο 2ο µέρος θα υπάρχουν 0,2 mol C 4 OH Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης έχουµε: 1 mol C 4 OH δίνει 1 mol CΗI 3 0,2 mol C 4 OH δίνουν β; mol CΗI 3 β = 0,2 mol CHΙ 3 Η σχετική µοριακή µάζα του ιωδοφορµίου είναι: Μr = Ar C + Ar H + 3Ar I = 394 Άρα x = n Mr = 0,2mol 394g/mol = 78,8 g To 3o µέρος της αλκοόλης αντιδρά µε όξινο διάλυµα ΚMnO 4 και το προϊόν είναι κετόνη, γιατί η 2-βουτανόλη είναι δευτεροταγής αλκοόλη: Καί στο 3ο µέρος θα υπάρχουν 0,2 mol C 4 OH Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης έχουµε: 5 mol C 4 OH αντιδρούν µε 2 mol ΚMnO 4 0,2 mol C 4 OH αντιδρούν µε γ; mol ΚMnO 4 5γ = 2 0,2 γ = 0,08 mol ΚMnO 4 n 0,08mol Για το διάλυµα ισχύει: c = ή0,1μ V 0,8L V = V = Άρα ψ = 800 ml

15 364 Τρίτο Κεφάλαιο - 15 ο Μάθηµα ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ Ερωτήσεις Σύντοµης απάντησης: 1 Ποιος είναι ο γενικός τύπος των κορεσµένων µονοσθενών αλκοολών και κετονών που δίνουν την αλογονοφορµική αντίδραση και ποιος ο µηχανισµός της αντίδρασης; 2 Τι εννοούµε µε τον όρο διάκριση µίας ένωσης; 3 Τι εννοούµε µε τον όρο ταυτοποίηση µίας ένωσης; 4 Με ποια αντίδραση µπορούµε να διακρίνουµε τους κορεσµένους από τους ακόρεστους υδρογονάνθρακες; 5 Αν µία οργανική ένωση αντιδρά µε αµµωνιακό διάλυµα CuCl, είναι το 1-βουτίνιο ή το 2-βουτίνιο; 6 Σε ποια αντίδραση στηρίζεται η διάκριση µίας αλκοόλης από έναν αιθέρα; 7 Ποια κατηγορία αλκοολών δεν οξειδώνεται µε συνηθισµένα οξειδωτικά µέσα; 8 Σε ποια ιδιότητα στηρίζεται η διάκριση των αλδε δων από τις κετόνες; 9 Ποια είναι η µοναδική αλδε δη που δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση; 10 Αν έχουµε δύο υδατικά διαλύµατα εκ των οποίων το ένα περιέχει καρβοξυλικό οξύ και το άλλο ισοµερή του εστέρα, µε ποιο τρόπο µπορούµε να τα διακρίνουµε µε βάση το ph; 11 Σε ποια ιδιότητα στηρίζεται η διάκριση του µυρµικικού και του οξαλικού οξέος από τα υπόλοιπα οξέα; 12 Με ποιο τρόπο γίνεται η ταυτοποίηση ενός εστέρα; 13 Ένα διάλυµα φαινόλης έχει ph µεγαλύτερο ή µικρότερο του 7; 14 Με ποιο τρόπο µπορούµε να διακρίνουµε µία αλκοόλη από µία φαινόλη; Συµπλήρωσης κενών: 1 Την αλογονοφορµική αντίδραση δίνουν κορεσµένες µονοσθενείς αλκοόλες που έχουν τύπο και κορεσµένες καρβονυλικές ενώσεις µε τύπο Συνεπώς, η µόνη πρωτοταγής αλκοόλη που την δίνει είναι η και η µόνη αλδε δη είναι η Η αλογονοφορµική αντίδραση πραγµατοποιείται αν θερµάνουµε ελαφρά τις παραπάνω ενώσεις µε διάλυµα Αν χρησιµοποιήσουµε διάλυµα, σχηµατίζεται, το οποίο είναι κίτρινο ίζηµα 2 Για να διακρίνουµε το αιθάνιο από το αιθένιο διαβιβάζουµε την ένωση σε διάλυµα σε CCl 4 Aν το διάλυµα αποχρωµατιστεί, η ένωσή µας είναι το 3 Οργανική ένωση µε µοριακό τύπο C 4 H 6 αντιδρά µε αµµωνιακό διάλυµα CuCl και σχηµα-

16 Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις 365 τίζεται ίζηµα Με βάση αυτό συµπεραίνουµε ότι η ένωση έχει συντακτικό τύπο και ονοµάζεται 4 Κορεσµένη οργανική ένωση έχει µοριακό τύπο C 5 Η 12 Ο και διακλαδισµένη ανθρακική αλυσίδα Αν αντιδρά µε µεταλλικό νάτριο, ανήκει στην οµόλογη σειρά των Ταυτόχρονα αντιδρά µε αλκαλικό διάλυµα ιωδίου και σχηµατίζεται κίτρινο ίζηµα Με βάση αυτό συµπεραίνουµε ότι η ένωση έχει συντακτικό τύπο και ονοµάζεται 5 Οργανική ένωση µε µοριακό τύπο C 5 Η 10 Ο δεν ανάγει το αντιδραστήριο Tollens και δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση Με βάση τα παραπάνω, συµπεραίνουµε ότι ο συντακτικός της τύπος είναι ή 6 Οργανική ένωση αντιστοιχεί σε γενικό µοριακό τύπο C ν Η 2ν Ο 2 Το ph υδατικού διαλύµατός της, θερµοκρασίας 25 o C είναι µικρότερο του 7 και αποχρωµατίζει όξινο διάλυµα KMnO 4 Με βάση αυτό συµπεραίνουµε ότι η ένωση έχει συντακτικό τύπο και ονοµάζεται 7 Εστέρας όταν υδρολύεται δίνει µέθυλοπροπανικό οξύ και αιθανόλη Συνεπώς ο µοριακός του τύπος είναι, ο συντακτικός του και το όνοµά του 8 Η αντίδραση που πραγµατοποιείται κατά την επίδραση θερµού διαλύµατος NaOH σε ένα εστέρα R 1 COOR 2 ονοµάζεται του εστέρα και τα προϊόντα της είναι και Σωστό - Λάθος: Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ); 1 εν υπάρχει τριτοταγής αλκοόλη που να δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση ( ) 2 εν υπάρχει αλδε δη που να δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση ( ) 3 Όταν έχουµε αλογονοφορµική αντίδραση µε αλκαλικό (NaOH) διάλυµα Ι 2, σχηµατίζεται χαρακτηριστικό κίτρινο ίζηµα, το οποίο είναι το NaI ( ) 4 Καµία αλκοόλη µε µοριακό τύπο C 4 Η 10 Ο και διακλαδισµένη ανθρακική αλυσίδα δεν δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση ( ) 5 Η µόνη οργανική ένωση που δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση και ανάγει το αντιδραστήριο Fehling είναι η αιθανάλη ( ) 6 Η διάκριση του προπενίου από το προπίνιο µπορεί να γίνει µε βάση τον αποχρωµατισµό διαλύµατος Br 2 σε CCl 4 ( ) 7 Yπάρχουν δύο οργανικές ενώσεις µε µοριακό τύπο C 4 H 6 που αντιδρούν µε µεταλλικό νάτριο και απελευθερώνουν αέριο υδρογόνο ( ) 8 Για να διακρίνουµε την µέθυλο-1-προπανόλη από τη µέθυλο-2-προπανόλη,

17 366 Τρίτο Κεφάλαιο - 15 ο Μάθηµα µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε όξινο διάλυµα ΚΜnO 4 ( ) 9 H διάκριση των ενώσεων µε µοριακό τύπο C 3 H 6 O γίνεται µε αµµωνιακό διαλυµα AgNO 3 ( ) 10 ιάκριση της 2-πεντανόνης από τη 3-µέθυλο-2-βουτανόνη µπορεί να γίνει µε τη βοήθεια της αλογονοφορµικής αντίδρασης ( ) 11 ιάκριση ενός διαλύµατος εστέρα από ένα διάλυµα καρβοξυλικού οξέος µπορεί να γίνει µε τη χρήση κατάλληλου δείκτη ( ) 12 ιάκριση της φαινόλης από µία αλκοόλη µπορεί να γίνει µε επίδραση αλκοολικού διαλύµατος NaOH ( ) 13 H ταυτοποίηση ενός εστέρα γίνεται µε σαπωνοποίησή του και ταυτοποίηση των προϊόντων της ( ) Πολλαπλής επιλογής: 1 Ποια από τις παρακάτω ενώσεις αποχρωµατίζει διάλυµα Br 2 σε CCl 4 και αντιδρά µε αµµωνιακό διάλυµα CuCl: α 1-βουτένιο β 2-βουτένιο γ 1-βουτίνιο δ 2-βουτίνιο 2 Η αλκοόλη µε µοριακό τύπο C 4 Η 10 Ο που δεν οξειδώνεται είναι η: α 1-βουτανόλη β 2-βουτανόλη γ µέθυλο-1-προπανόλη δ µέθυλο-2-προπανόλη 3 Η αλκοόλη µε µοριακό τύπο C 4 Η 10 Ο που δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση είναι η: α 1-βουτανόλη β 2-βουτανόλη γ µέθυλο-1-προπανόλη δ µέθυλο-2-προπανόλη 4 Οργανική ένωση έχει µοριακό τύπο C 4 Η 8 Ο και δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση Με βάση τα παραπάνω, η ένωση είναι η: α βουτανόνη β βουτανάλη γ µεθυλοπροπανάλη δ µεθυλοπροπανόνη 5 Ποια από τις παρακάτω οργανικές ενώσεις διασπά τα ανθρακικά άλατα και αποχρωµατίζει όξινο διάλυµα ΚMnO 4 : α CH 3 OH β CH 3 COOH γ HCOOH δ HCOOCH 3 6 H διάκριση φαινόλης από αλκοόλη γίνεται µε επίδραση: α ΝaOH β Na 2 CO 3 γ Na δ Βr 2 σε CCl 4 7 Mε σαπωνοποίηση ενός εστέρα R 1 COOR 2 παίρνουµε ως προϊόντα: α R 1 COOH και R 2 OH β R 1 OH και R 2 COOH γ R 1 COONa και R 2 OH δ τίποτα από τα παραπάνω

18 Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις 367 Αντιστοίχισης: 1 Αντιστοιχίστε τις οργανικές ενώσεις στη στήλη Α µε ένα από τα αντιδραστήρια της στήλης Β, που αντιδρούν µε αυτές: Στήλη Α 1 2-µέθυλο-2-βουτανόλη 2 2-βουτανόλη 3 3-πεντανόλη Στήλη Β α όξινο διάλυµα ΚMnO 4 β µεταλλικό νάτριο γ διάλυµα ιωδίου µε NaOH 2 Αντιστοιχίστε τις οργανικές ενώσεις στη στήλη Α µε ένα από τα αντιδραστήρια της στήλης Β, που αντιδρούν µε αυτές: Στήλη Α Στήλη Β 1 µεθανόλη 2 2-πεντανόνη 3 βουτανάλη α αντιδραστήριο Fehling β διάλυµα χλωρίου µε ΚOH γ όξινο διάλυµα Κ 2 Cr 2 O 7 3 Αντιστοιχίστε τις οργανικές ενώσεις στη στήλη Α µε ένα από τα αντιδραστήρια της στήλης Β, που αντιδρούν µε αυτές: Στήλη Α Στήλη Β 1 CH 3 COOCH 3 2 CH 3 COOH 3 HCOOH α NaOH β όξινο διάλυµα Κ 2 Cr 2 O 7 γ Na 2 CO 3 4 Αντιστοιχίστε τις οργανικές ενώσεις στη στήλη Α µε ένα από τα αντιδραστήρια της στήλης Β, που αντιδρούν µε αυτές: Στήλη Α Στήλη Β 1 1-βουτίνιο 2 2-βουτανόλη 3 βουτανάλη 4 βουτανικό οξύ 5 µεθυλο-2-προπανόλη 6 2-βουτένιο α Na 2 CO 3 β διάλυµα βρωµίου σε CCl 4 γ αµµωνιακό διάλυµα ΑgNΟ 3 δ όξινο διάλυµα ΚMnO 4 ε µεταλλικό νάτριο ζ αµµωνιακό διάλυµα CuCl

19 368 Τρίτο Κεφάλαιο - 15 ο Μάθηµα Ασκήσεις - Προβλήµατα Θεωρητικές ασκήσεις συµπλήρωσης αντιδράσεων: 1 α Να βρείτε όλες τις ισοµερείς αλκοόλες µε µοριακό τύπο: C 5 Η 12 Ο β Να εξετάσετε ποιες από τις παραπάνω αλκοόλες δίνουν την αλογονοφορµική αντίδραση γ Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων των παραπάνω αλκοολών µε αλκαλικό διάλυµα (ΝaOH) ιωδίου 2 α Να εξετάσετε ποιες καρβονυλικές ενώσεις µε µοριακό τύπο: C 6 Η 12 Ο δίνουν την αλογονοφορµική αντίδραση β Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων των παραπάνω καρβονυλικών ενώσεων µε διάλυµα βρωµίου παρουσία ΚΟΗ 3 Πως µπορούµε να διακρίνουµε τις παρακάτω ενώσεις; α πεντάνιο, πεντένιο β προπάνιο, προπίνιο γ 1-βουτένιο, 1-βουτίνιο δ 2-πεντίνιο, 1-πεντίνιο ε βουτάνιο, 2-βουτένιο, 1-βουτίνιο 4 Πως µπορούµε να διακρίνουµε τις παρακάτω ενώσεις; α 2-βουτανόλη, µέθυλο προπυλο αιθέρας β 2-πεντανόλη, 2-µέθυλο-2-βουτανόλη γ 3-πεντανόλη, 2-πεντανόλη, 3-µέθυλο-3-πεντανόλη 5 Πως µπορούµε να διακρίνουµε τις παρακάτω ενώσεις; α προπανόνη, προπανάλη β αιθανάλη, µεθανάλη γ βουτανόνη, βουτανάλη, 3-πεντανόνη 6 Σε τέσσερα δοχεία Α, Β, Γ και, περιέχονται οι ενώσεις προπανάλη, 1-προπανόλη, 2-προπανόλη και προπανόνη Πως µπορούµε να εξακριβώσουµε το περιεχόµενο του κάθε δοχείου; 7 Πως µπορούµε να διακρίνουµε τις παρακάτω ενώσεις; α βουτανικό οξύ, προπανικός αιθυλεστέρας β µεθανικό οξύ, προπανικό οξύ γ αιθανικός αιθυλεστέρας, αιθανικό οξύ, µεθανικό οξύ 8 Πως µπορούµε να ταυτοποιήσουµε µία οργανική ένωση µε µοριακό τύπο: C 3 Η 6 Ο 2 ; 9 Σε ένα δοχείο περιέχεται 2-προπανόλη ή φαινόλη ή µεθανικό οξύ Με ποιο τρόπο µπορούµε να διαπιστώσουµε ποια από τις παραπάνω ενώσεις περιέχεται στο δοχείο; 10 Αέριος υδρογονάνθρακας Α έχει τις ακόλουθες ιδιότητες: α Ορισµένος του όγκος, όταν καίγεται πλήρως, δίνει διπλάσιο όγκο CO 2 στις ίδιες συνθήκες β Αποχρωµατίζει διάλυµα Br 2 σε CCl 4 γ Αν τον διαβιβάσουµε σε αµµωνιακό διάλυµα CuCl δεν παρατηρείται καµία µεταβολή Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος του υδρογονάνθρακα (Απ = )

20 Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις Yδρογονάνθρακας Α έχει µοριακό τύπο C 5 Η 8 και τις ακόλουθες ιδιότητες: Με επίδραση νατρίου απελευθερώνεται υδρογόνο Με επίδραση νερού, παρουσία Η 2 SO 4, ΗgSO 4 και Ηg, σχηµατίζεται οργανική ένωση Β µε ευθεία ανθρακική αλυσίδα α Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των Α και Β β Να γραφούν οι χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων της ένωσης Α µε: i περίσσεια Br 2 ii περίσσεια ΗCl iii Η 2 και HCl διαδοχικά iv αµµωνιακό διάλυµα CuCl v Νa και στο οργανικό προϊόν επίδραση CH 3 Cl (Απ Α: CH 3 C CH, B: CH 3 COCH 3 ) 12 Nα βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων που συµβολίζονται µε γράµµατα στο παρακάτω σχήµα: (Απ Α: CH 3 CH(OH)CH 3, Γ: CH 3 COOCH(CH 3 ) 2, E: CH 3 COONa, K: CH 3 C CNa, Ξ: (CH 3 ) 2 CHCOONa) Ασκήσεις που περιέχουν και στοιχειοµετρικούς υπολογισµούς: 13 Αιθανόλη µάζας 9,2 g προστίθεται σε περίσσεια διαλύµατος Cl 2 σε ΚΟΗ Τo οργανικό αλάτι που σχηµατίζεται, αντιδρά µε HCl και προκύπτει οργανικό οξύ, το οποίο απαιτεί για πλήρη εξουδετέρωση 300 ml διαλύµατος NaOH 0,4 Μ α Να υπολογίσετε την απόδοση της αντίδρασης της αλκοόλης µε Cl 2 και ΚΟΗ β Να υπολογίσετε τη µάζα του σχηµατιζόµενου αλογονοπαράγωγου ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1, Cl: 35,5 και Ο: 16 (Απ α 60% β 14,34 g) 14 0,3 g κορεσµένης µονοσθενούς αλκοόλης καίγονται πλήρως και δίνουν 0,66 g CO 2 α Να βρεθεί ο µοριακός τύπος της αλκοόλης β Αν γνωρίζουµε ότι η αλκοόλη δίνει την αλογονοφορµική αντίδραση, να βρεθεί ο συντακτικός της τύπος γ Να βρεθεί η µάζα του χλωροφορµίου που παράγεται, αν αντιδράσουν πλήρως 43 g της αλκοόλης µε διάλυµα Cl 2 και ΝaΟΗ

21 370 Τρίτο Κεφάλαιο - 15 ο Μάθηµα ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1, Cl: 35,5 και Ο: 16 (Απ α C 3 H 8 O β 2-προπανόλη γ 8,36 g) 15 Κορεσµένη άκυκλη οργανική ένωση Α έχει τις παρακάτω ιδιότητες: Αντιδρά µε νάτριο και εκλύει αέριο Μπορεί να αποχρωµατίσει όξινο διάλυµα ΚMnO 4 Με επίδραση διαλύµατος I 2, παρουσία NaOH, δίνει ιωδοφόρµιο και οξικό νάτριο α Να βρείτε το συντακτικό τύπο της Α β Πως µπορούµε να παρασκευάσουµε την Α από κατάλληλο αντιδραστήριο Grignard και καρβονυλική ένωση; γ 6 mol της Α αντιδρούν µε ισοµοριακή ποσότητα οξικού οξέος και η αντίδραση έχει απόδοση 2/3 Να βρείτε τα mol καθώς και το όνοµα και το συντακτικό τύπο της οργανικής ένωσης Β που παράγεται (Απ α CH 3 CH(OH)CH 3 γ 4 mol αιθανικός ισοπροπυλεστέρας) 16 Κορεσµένη άκυκλη οργανική ένωση Α µε ευθύγραµµη ανθρακική αλυσίδα, έχει Μr = 72 και αντιδρά µε το αντιδραστήριο Tollens και σχηµατίζεται κάτοπτρο α Να βρείτε το συντακτικό τύπο της Α β Αν αντιδράσουν 4 mol της Α µε το αντιδραστήριο Tollens, πόσα mol ιζήµατος παράγονται; γ Με επίδραση HCN και κατόπιν υδρόλυση του προϊόντος σε όξινο περιβάλλον, παράγεται οργανική ένωση Β Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων δ Με επίδραση 5 mol της Α σε περίσσεια µέθυλο µαγνήσιο χλωριδίου και κατόπιν υδρόλυση του προϊόντος, παράγεται οργανική ένωση Γ Ποιος όγκος όξινου διαλύ- µατος ΚΜnO 4 1,6 M, µπορεί να αποχρωµατιστεί από την ένωση Γ; ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1 και Ο: 16 (Απ α CH 3 CHO β 8 mol δ 2,5 L) 17 Κορεσµένη άκυκλη οργανική ένωση Α έχει µοριακό τύπο C 5 Η 10 Ο 2 και παρουσιάζει τις παρακάτω ιδιότητες: Το υδατικό της διάλυµα έχει ph = 7 εν αντιδρά µε Νa, NH 3 και Na 2 CO 3 6 mol της Α, µε επίδραση νερού σε όξινο περιβάλλον, δίνουν οξικό οξύ και οργανική ένωση Β µε απόδοση αντίδρασης 1/3 Η ένωση Β αντιδρά µε διάλυµα Ι2 παρουσία NaOH και δίνει ιωδοφόρµιο και οργανική ένωση Γ α Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος της Α β Πόσα mol ιωδοφορµίου παράχθηκαν; (Απ α CH 3 COOCH(CH 3 ) 2 β 2 mol) 18 0,6 mol µίγµατος δύο ισοµερών ενώσεων Α, Β που έχουν µοριακό τύπο C 4 H 10 O και αντιδρούν µε νάτριο και οι δύο, χωρίζεται σε δύο ίσα µέρη

22 Αλογονοφορµική αντίδραση ιακρίσεις - Ταυτοποιήσεις 371 Το 1ο µέρος αντιδρά µε περίσσεια αλκαλικού διαλύµατος (ΝaΟΗ) ιωδίου οπότε παράγονται 39,4 g κίτρινο ίζηµα Το 2ο µέρος µπορεί να αποχρωµατίσει 100 ml όξινου µε H 2 SO 4 ιώδους διαλύµατος KMnO 4 0,4 Μ Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και τα mol των Α και Β ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1 και I: 127 (Απ A: 2-βουτανόλη, 0,2 mol, Β: µέθυλο-2-προπανόλη, 0,4 mol) 19 29,6 g µιας κορεσµένης µονοσθενούς αλκοόλης χωρίζεται σε δύο ίσα µέρη Το 1ο µέρος µε επίδραση αλκαλικού διαλύµατος (ΝaΟΗ) ιωδίου δίνει 78,8 g κίτρινου ιζήµατος Το 2ο µέρος µετατρέπει x ml όξινου (H 2 SO 4 ) πορτοκαλί διαλύµατος K 2 Cr 2 O 7 1/3 Μ σε πράσινο Να βρεθούν ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης και το x ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1, I: 127 και Ο: 16 (Απ CH 3 CH(OH)CH 3, x = 200 ml) 20 Ορισµένη ποσότητα κορεσµένης µονοσθενούς αλκοόλης Α χωρίζεται σε δύο ίσα µέρη Το 1ο µέρος αντιδρά µε αλκαλικό διάλυµα (ΝaΟΗ) ιωδίου και δίνει 0,06 mol κίτρινου ιζήµατος Το 2ο µέρος αντιδρά πλήρως µε SOCl 2, το προϊόν µετατρέπεται κατάλληλα στο αντίστοιχο αντιδραστήριο Grignard B Το σώµα Β αντιδρά µε κορεσµένη µονοκαρβονυλική αλδε δη Γ και το σώµα που παράγεται, υδρολύεται Έτσι προκύπτουν 3,6 g σώµατος Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1 και Ο: 16 (Απ A: CH 3 OH, B: CH 3 Cl, Γ: HCHO) 21 5,8 g κορεσµένης µονοκαρβονυλικής ένωσης Α αντιδρά µε αλκαλικό διάλυµα (ΝaΟΗ) ιωδίου και δίνει 39,4 g κίτρινου ίζηµα Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος της καρβονυλικής ένωσης ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1, I: 127 και Ο: 16 (Απ A: CH 3 COCH 3 ) 22 Μια ποσότητα µίγµατος των ισοµερών C 3 H 6 O χωρίζεται σε 2 ίσα µέρη Το 1ο µέρος κατεργάζεται µε περίσσεια µπλε φελίγγειου υγρού και παράγονται 28,6 g καστανέρυθρο ίζηµα Το 2ο µέρος µε περίσσεια αλκαλικού διαλύµατος (ΝaΟΗ) Ι 2 δίνει 39,4 g κίτρινου ιζήµατος Ποια η σύσταση του αρχικού µίγµατος των καρβονυλικών ενώσεων; ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1, I: 127, Cu: 63,5 και Ο: 16 (Απ 0,4 mol προπανάλης και 0,2 mol προπανόνης) 23 Μίγµα προπανάλης και ακετόνης (προπανόνης) µε αναλογία mol 1/3 χωρίζεται σε δύο ίσα µέρη Το 1ο µέρος µε αµµωνιακό διάλυµα AgΝΟ 3 δίνει 32,4 g ιζήµατος (κάτοπτρο) Στο 2ο µέρος επιδρούµε µε αλκαλικό διάλυµα (ΝaΟΗ) ιωδίου και σχηµατίζεται κίτρινο ίζηµα α Ποια η σύσταση του αρχικού µίγµατος σε mol;

23 372 Τρίτο Κεφάλαιο - 15 ο Μάθηµα β Πόση είναι η µάζα του κίτρινου ιζήµατος; ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1, I: 127 και Αg: 108 (Απ α 0,3 mol προπανάλης, 0,9 mol προπανόνης β 177,3 g) 24 Ορισµένη ποσότητα µίγµατος ακεταλδεϋδης (αιθανάλης), προπανάλης και ακετόνης (προπανόνης) χωρίζεται σε τρία ίσα µέρη Το 1ο µέρος αποχρωµατίζει 500 ml όξινου (H 2 SO 4 ) ιώδους διαλύµατος ΚΜnO 4 0,4 Μ Το 2ο µέρος µε αλκαλικό διάλυµα (ΝaΟΗ) ιωδίου δίνει 0,4 mol κίτρινου ιζήµατος Το 3ο µέρος για να καεί πλήρως χρειάζεται 43,68 L οξυγόνου σε STP Ποια η σύσταση του µίγµατος των καρβονυλικών ενώσεων σε mol; (Απ 0,9 mol ακεταλδε δης, 0,6 mol προπανάλης, 0,3 mol ακετόνης) 25 Ένα µίγµα περιέχει κορεσµένη µονοκαρβονυλική αλδε δη και την ισοµερή της κετόνη Το µίγµα χωρίζεται σε τρία ίσα µέρη Το 1ο µέρος αντιδρά µε αµµωνιακό διάλυµα AgNO 3, οπότε καταβυθίζονται 21,6 g ιζήµατος (κάτοπτρο) Το 2ο µέρος µε αλκαλικό διάλυµα (ΝaΟΗ) ιωδίου δίνει 19,7 g κίτρινου ιζήµατος Τέλος, το 3ο µέρος χρειάζεται για πλήρη καύση 0,6 mol Ο 2 σε STP Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ποσότητες σε mol των καρβονυλικών ενώσεων στο αρχικό µίγµα ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1, I: 127 και Αg: 108 (Απ 0,3 mol CH 3 CHO, 0,15 mol CH 3 COCH 3 ) Ε ΤΟ ΞΕΧΩΡΙΣΤΟ ΘΕΜΑ 21,4 g µίγµατος αλκενίου Α και Η 2 θερµαίνονται παρουσία Ni Τα προϊόντα που είναι µίγµα αλκανίου και αλκενίου που έχει περισσέψει, διαβιβάζονται σε νερό παρουσία H 2 SO 4 και αντιδρούν πλήρως, οπότε αποµονώνεται µια νέα οργανική ένωση Β, η οποία χωρίζεται σε δύο ίσα µέρη Το 1ο µέρος µε αλκαλικό διάλυµα (ΝaΟΗ) ιωδίου δίνει 0,15 mol κίτρινου ιζήµατος Το 2ο µέρος αντιδρά πλήρως και µετατρέπει το πορτοκαλί διάλυµα K 2 Cr 2 O 7 και H 2 SO 4 σε πράσινο και µετατρέπεται σε ένωση Γ, που αντιδρά µε πρόπυλο µαγνήσιο ιωδίδιο Το προϊόν της αντίδρασης αυτής υδρολύεται, οπότε παράγονται 15,3 g ένωσης α Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ και β Να βρεθεί η σύσταση του αρχικού µίγµατος αλκενίου και Η 2 σε mol ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των C: 12, H: 1 και O: 16 (Απ α Α: CH 3 CH =, B: CH 3 CH(OH)CH 3, Γ: CH 3 COCH 3, : (CH 3 )(CH 3 ) 2 COH β 0,5 mol C 3 H 6, 0,2 mol H 2 )