Pri redoks reakcijah organske snovi pogosteje kažejo lastnosti reduktivnih sredstev, sami pa se oksidirajo. Enostavnost oksidacije organskih spojin je odvisna od razpoložljivosti elektronov pri interakciji z oksidacijskim sredstvom. Vsi znani dejavniki, ki povzročajo povečanje elektronske gostote v molekulah organskih spojin (na primer pozitivni induktivni in mezomerni učinki), bodo povečali njihovo sposobnost oksidacije in obratno.
Nagnjenost organskih spojin k oksidaciji se poveča z njihovo nukleofilnost, kar ustreza naslednjim vrsticam:
Povečanje nukleofilnosti v seriji
Razmislimo redoks reakcije predstavniki najpomembnejših razredov organske snovi z nekaterimi anorganskimi oksidanti.
Oksidacija alkenov
Pri blagi oksidaciji se alkeni pretvorijo v glikole (dihidrične alkohole). Reducirni atomi v teh reakcijah so ogljikovi atomi, povezani z dvojno vezjo.
Reakcija z raztopino kalijevega permanganata poteka v nevtralnem ali rahlo alkalnem mediju, kot sledi:
3C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH
V hujših pogojih oksidacija povzroči prekinitev ogljikove verige dvojna vez in nastanek dveh kislin (v močno alkalnem okolju - dve soli) ali kisline in ogljikovega dioksida (v močno alkalnem okolju - sol in karbonat):
1) 5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O
2) 5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O
3) CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 10KOH → CH 3 COOK + C 2 H 5 COOK + 6H 2 O + 8K 2 MnO 4
4) CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 13KOH → CH 3 COOK + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4
Kalijev dikromat v mediju žveplove kisline oksidira alkene podobno kot pri reakcijah 1 in 2.
Pri oksidaciji alkenov, v katerih ogljikovi atomi na dvojni vezi vsebujejo dva ogljikova radikala, nastaneta dva ketona:
Alkinska oksidacija
Alkini oksidirajo v nekoliko strožjih pogojih kot alkeni, zato običajno oksidirajo tako, da prekinejo ogljikovo verigo pri trojni vezi. Tako kot pri alkenih so tudi tu redukcijski atomi ogljikovi atomi, povezani z večkratno vezjo. Kot rezultat reakcij nastanejo kisline in ogljikov dioksid. Oksidacijo lahko izvedemo s kalijevim permanganatom ali dikromatom v kislem okolju, na primer:
5CH 3 C≡CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O
Acetilen lahko oksidiramo s kalijevim permanganatom v nevtralnem okolju v kalijev oksalat:
3CH≡CH +8KMnO 4 → 3KOOC –COOK +8MnO 2 +2KOH +2H 2 O
V kislem okolju poteka oksidacija oksalna kislina ali ogljikov dioksid:
5CH≡CH +8KMnO 4 +12H 2 SO 4 → 5HOOC –COOH +8MnSO 4 +4K 2 SO 4 +12H 2 O
CH≡CH + 2KMnO 4 +3H 2 SO 4 → 2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4
Oksidacija homologov benzena
Benzen ne oksidira niti v precej težkih pogojih. Homologe benzena lahko oksidiramo z raztopino kalijevega permanganata v nevtralnem okolju v kalijev benzoat:
C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O
C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4 → C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH
Oksidacija homologov benzena s kalijevim dikromatom ali permanganatom v kislem okolju povzroči nastanek benzojske kisline.
5C 6 H 5 CH 3 +6KMnO 4 +9 H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH+6MnSO 4 +3K 2 SO 4 + 14H 2 O
5C 6 H 5 –C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 12MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 28H 2 O
Oksidacija alkoholov
Neposredni oksidacijski produkt primarnih alkoholov so aldehidi, oksidacijski produkti sekundarnih alkoholov pa ketoni.
Aldehidi, ki nastanejo pri oksidaciji alkoholov, se zlahka oksidirajo v kisline, zato aldehide iz primarnih alkoholov dobimo z oksidacijo s kalijevim dikromatom v kislem mediju pri vrelišču aldehida. Ko aldehidi izhlapijo, nimajo časa za oksidacijo.
3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
S presežkom oksidanta (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) v katerem koli okolju se primarni alkoholi oksidirajo v karboksilne kisline ali njihove soli in sekundarne - do ketonov.
5C 2 H 5 OH + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O
3CH 3 –CH 2 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 → 3CH 3 –COOH + 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O
Terciarni alkoholi pod temi pogoji ne oksidirajo, metilni alkohol pa oksidira v ogljikov dioksid.
Dihidrični alkohol, etilen glikol HOCH 2 –CH 2 OH, se pri segrevanju v kislem okolju z raztopino KMnO 4 ali K 2 Cr 2 O 7 zlahka oksidira v oksalno kislino in v nevtralnem okolju v kalijev oksalat.
5CH 2 (OH) – CH 2 (OH) + 8КMnO 4 +12H 2 SO 4 → 5HOOC –COOH +8MnSO 4 +4К 2 SO 4 +22Н 2 О
3CH 2 (OH) – CH 2 (OH) + 8KMnO 4 → 3KOOC –COOK +8MnO 2 +2KOH +8H 2 O
Oksidacija aldehidov in ketonov
Aldehidi so precej močna redukcijska sredstva, zato jih zlahka oksidirajo različni oksidanti, na primer: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH, Cu (OH) 2. Vse reakcije se pojavijo pri segrevanju:
3CH 3 CHO + 2KMnO 4 → CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O
3CH 3 CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
CH 3 CHO + 2KMnO 4 + 3KOH → CH 3 COOK + 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O
5CH 3 CHO + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
CH 3 CHO + Br 2 + 3NaOH → CH 3 COONa + 2NaBr + 2H 2 O
reakcija "srebrnega ogledala".
Z amoniakovo raztopino srebrovega oksida se aldehidi oksidirajo v karboksilne kisline, ki v amoniakovi raztopini dajejo amonijeve soli (reakcija »srebrnega ogledala«):
CH 3 CH=O + 2OH → CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3
CH 3 –CH=O + 2Cu(OH) 2 → CH 3 COOH + Cu 2 O + 2H 2 O
Mravljinčni aldehid (formaldehid) se običajno oksidira v ogljikov dioksid:
5HCOH + 4KMnO4 (koča) + 6H 2 SO 4 → 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 5CO 2 + 11H 2 O
3CH 2 O + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 → 3CO 2 +2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O
HCHO + 4OH → (NH 4) 2 CO 3 + 4Ag↓ + 2H 2 O + 6NH 3
HCOH + 4Cu(OH) 2 → CO 2 + 2Cu 2 O↓+ 5H 2 O
Ketoni se oksidirajo v težkih pogojih z močnimi oksidanti z razpadom C-C povezave in dajte mešanico kislin:
Karboksilne kisline. Med kislinami imata močne redukcijske lastnosti mravljična in oksalna kislina, ki oksidirata v ogljikov dioksid.
HCOOH + HgCl 2 = CO 2 + Hg + 2HCl
HCOOH+ Cl 2 = CO 2 +2HCl
HOOC-COOH+ Cl 2 =2CO 2 +2HCl
mravljinčna kislina, poleg kislih lastnosti, kaže tudi nekatere lastnosti aldehidov, zlasti redukcijske lastnosti. Hkrati se oksidira v ogljikov dioksid. Na primer:
2KMnO4 + 5HCOOH + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5CO2 + 8H2O
Pri segrevanju z močnimi sredstvi za odstranjevanje vode (H2SO4 (konc.) ali P4O10) razpade:
HCOOH →(t)CO + H2O
Katalitska oksidacija alkanov:
Katalitska oksidacija alkenov:
Oksidacija fenolov:
C6H5-CHO + O2® C6H5-CO-O-OH
Nastala perbenzojska kislina oksidira drugo molekulo benzoaldehida v benzojsko kislino:
C 6 H 5 -CHO + C 6 H 5 -CO-O-OH ® 2C 6 H 5 -COOH
Poskus št. 34. Oksidacija benzoaldehida s kalijevim permanganatom
Reagenti:
Benzoaldehid
Raztopina kalijevega permanganata
Etanol
Napredek dela:
V epruveto kanemo ~3 kapljice benzaldehida, dodamo ~2 ml raztopine kalijevega permanganata in segrevamo v vodni kopeli s stresanjem, dokler vonj po aldehidu ne izgine. Če se raztopina ne razbarva, potem barvo uničimo z nekaj kapljicami alkohola. Raztopino ohladimo. Kristali benzojske kisline izpadajo:
C6H5-CHO + [O]® C6H5-COOH
Poskus št. 35. Oksidacijsko-redukcijska reakcija benzaldehida (Cannizzarova reakcija)
Reagenti:
Benzoaldehid
Alkoholna raztopina kalijevega hidroksida
Napredek dela:
~5 ml 10 % alkoholne raztopine kalijevega hidroksida dodajte ~1 ml benzoaldehida v epruveti in močno pretresite. To ustvarja toploto in strjuje tekočino.
Redoks reakcija benzoaldehida v prisotnosti alkalije poteka po naslednji shemi:
2C 6 H 5 -CHO + KOH ® C 6 H 5 -COOK + C 6 H 5 -CH 2 -OH
Nastaneta kalijeva sol benzojske kisline (oksidacijski produkt benzoaldehida) in benzilalkohol (redukcijski produkt benzoaldehida).
Nastale kristale filtriramo in raztopimo v minimalni količini vode. Pri dodajanju ~1 ml 10% raztopine raztopini klorovodikova kislina prosta oborina benzojske kisline:
C 6 H 5 -COOK + HCl ® C 6 H 5 -COOH¯ + KCl
Benzilalkohol je v raztopini, ki ostane po ločevanju kristalov kalijeve soli benzojske kisline (raztopina ima vonj po benzilalkoholu).
VII. KARBONSKE KISLINE IN NJIHOVI DERIVATI
Poskus št. 36. Oksidacija mravljinčne kisline
Reagenti:
mravljinčna kislina
10% raztopina žveplove kisline
Raztopina kalijevega permanganata
Baritna ali apnena voda
Napredek dela:
~0,5-1 ml mravljinčne kisline, ~1 ml 10% raztopine žveplove kisline in ~4-5 ml raztopine kalijevega permanganata vlijemo v epruveto z odvodno cevjo za plin. Cev za odvod plina je potopljena v epruveto z raztopino apnene ali baritne vode. Reakcijsko mešanico previdno segrejemo tako, da v epruveto postavimo vrelne kamne, da zagotovimo enakomerno vrenje. Raztopina najprej porjavi, nato se obarva in sprošča se ogljikov dioksid:
5H-COOH + 2KMnO4 + 3H2SO4 ® 5HO-CO-OH + K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O
HO-CO-OH ® CO 2 + H 2 O
Poskus št. 37. Redukcija amoniakove raztopine srebrovega hidroksida z mravljično kislino
Reagenti:
Raztopina amoniaka srebrovega hidroksida (Tollensov reagent)
mravljinčna kislina
To snov lahko štejemo ne le za kislino, ampak tudi za aldehid. Aldehidna skupina je obrobljena z rjavo.
Zato ima mravljinčna kislina redukcijske lastnosti, značilne za aldehide:
1. Reakcija srebrnega ogledala:
2Ag (NH3)2OH ® NH4HCO3 + 3NH3 + 2Ag + H2O.
2. Reakcija z bakrovim hidroksidom pri segrevanju:
HCOONa + 2Cu (OH)2 + NaOH ® Na2CO3 + Cu2O¯ + 3H2O.
3. Oksidacija s klorom v ogljikov dioksid:
HCOOH + Cl2 ® CO2 + 2HCl.
Koncentrirano žveplova kislina jemlje vodo iz mravljične kisline. Pri tem nastane ogljikov monoksid:
Molekula ocetne kisline vsebuje metilno skupino, ostanek nasičenega ogljikovodika - metana.
zato ocetna kislina(in druge nasičene kisline) bodo podvržene reakcijam radikalne substitucije, značilnim za alkane, na primer:
CH3COOH + Cl2 + HCl
video vir - http://www.youtube.com/watch?t=2&v=MMjcgVgtYNU
http://www.youtube.com/watch?t=2&v=Hg1FRj9KUgw
http://www.youtube.com/watch?t=2&v=KKkDJK4i2Dw
http://www.youtube.com/watch?t=3&v=JhM2UoC_rmo
http://www.youtube.com/watch?t=1&v=4CY6bmXMGUc
http://www.youtube.com/watch?t=1&v=rQzImaCUREc
http://www.youtube.com/watch?t=2&v=UBdq-Oq4ULc
vir predstavitve - http://ppt4web.ru/khimija/muravinaja-i-uksusnaja-kisloty.html
vir predstavitve - http://prezentacii.com/po_himii/13798-schavelevaya-kislota.html
http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/10-klass