Toluol ist Methylbenzol, eine farblose Flüssigkeit, die zur Klasse der Arene gehört, die organische Verbindungen mit einem aromatischen System in ihrer Zusammensetzung sind.

Das Hauptmerkmal dieser Substanz kann ihr spezifischer Geruch sein. Dies ist jedoch nicht der einzige " Besonderheit"Substanzen. Toluol hat viele Eigenschaften und Eigenschaften, und es lohnt sich, sie alle kurz zu beschreiben.

Ein bisschen Geschichte

Die chemischen Eigenschaften von Toluol wurden vor etwas weniger als 200 Jahren untersucht, als es erstmals hergestellt wurde. Die Substanz wurde 1835 von dem französischen Apotheker und Chemiker Pierre Joseph Pelletier entdeckt. Der Wissenschaftler gewann Toluol durch Destillation von Kiefernharz.

Und drei Jahre später isolierte der französische Physikochemiker Henri Saint-Clair Deville diese Substanz aus einem Balsam, den er aus der kolumbianischen Stadt Tolu mitbrachte. Zu Ehren dieses Getränks erhielt die Verbindung tatsächlich ihren Namen.

Allgemeine Information

Was ist mit den Eigenschaften und chemischen Eigenschaften von Toluol? Der Stoff ist eine flüchtige, bewegliche Flüssigkeit mit stechendem Geruch. Es hat eine milde narkotische Wirkung. Reagiert mit unbegrenzt vielen Kohlenwasserstoffen, wechselwirkt mit Ethern und Estern, mit Alkoholen. Vermischt sich nicht mit Wasser.

Die Merkmale sind wie folgt:

• Der Stoff wird mit der Formel C 7 H 8 bezeichnet.
• Seine Molmasse beträgt 92,14 g / mol.
• Die Dichte beträgt 0,86694 g/cm³.
• Schmelz- und Siedepunkt sind -95 ℃ bzw. 110,6 ℃.
• Die spezifische Verdampfungswärme beträgt 364 kJ/kg.
• Kritische Temperatur Phasenübergang ist 320 ° C.

Auch dieser Stoff ist brennbar. Verbrennt mit einer rauchigen Flamme.

Grundlegende chemische Eigenschaften

Toluol ist eine Substanz, die durch elektrophile Substitutionsreaktionen gekennzeichnet ist. Sie treten im sogenannten aromatischen Ring auf, der eine ungewöhnlich hohe Stabilität aufweist. Diese Reaktionen finden hauptsächlich in den para- und ortho-Positionen relativ zur Methylgruppe -CH 3 statt.

Beziehen auf chemische Eigenschaften Toluol-Reaktion von Ozonolyse und Addition (Hydrierung). Unter dem Einfluss einiger Oxidationsmittel wird die Methylgruppe zu Carboxyl. Am häufigsten wird dafür eine alkalische Lösung von Kaliumpermanganat oder nicht konzentrierter Salpetersäure verwendet.

Es ist auch erwähnenswert, dass Toluol zur Selbstentzündung fähig ist. Dies erfordert eine Temperatur von 535°C. Blitz tritt bei 4 ° C auf.

Benzoesäurebildung

Die Fähigkeit des in Rede stehenden Stoffes, an diesem Prozess teilzunehmen, liegt auch an seinen chemischen Eigenschaften. Toluol, das mit starken Oxidationsmitteln reagiert, bildet die einfachste einbasige Benzoecarbonsäure der aromatischen Reihe. Seine Formel ist C 6 H 5 COOH.

Die Säure hat die Form weißer Kristalle, die sich gut in Diethylether, Chloroform und Ethanol lösen. Es wird durch folgende Reaktionen gewonnen:

• Toluol und Kaliumpermanganat interagieren in einer sauren Umgebung. Die Formel lautet wie folgt: 5C 6 H 5 CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 6MnSO 4 + 3K 2 SO 4 + 14H 2 O.
• Toluol und Kaliumpermanganat interagieren in einem neutralen Medium. Die Formel lautet wie folgt: C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O.
• Toluol, das im Licht mit Halogenen wechselwirkt, energetische Oxidationsmittel. Es tritt nach der Formel auf: C 6 H 5 CH 3 + X 2 → C 6 H 5 CH 2 X + HX.

Die bei diesen Reaktionen erhaltene Benzoesäure wird auf vielen Gebieten verwendet. Es wird hauptsächlich verwendet, um Reagenzien zu erhalten - Benzoylchlorid, Benzoat-Weichmacher, Phenol.

Es wird auch zum Einmachen verwendet. Die Additive E213, E212, E211 und E210 werden auf Basis von Benzoesäure hergestellt. Es blockiert Enzyme und verlangsamt den Stoffwechsel, hemmt das Wachstum von Hefen, Schimmelpilzen und Bakterien.

Und Benzoesäure wird auch in der Medizin zur Behandlung verwendet Hautkrankheiten, und als schleimlösend.

Die Substanz bekommen

Die oben vorgestellten Reaktionsgleichungen, die die chemischen Eigenschaften von Toluol demonstrieren, sind nicht alles, was ich betrachten möchte. Es ist auch wichtig, über den Prozess der Gewinnung dieser Substanz zu sprechen.

Toluol ist ein Produkt der industriellen Verarbeitung von Petroleumbenzinfraktionen. Dies wird auch als katalytisches Reformieren bezeichnet. Die Substanz wird durch selektive Extraktion isoliert, wonach eine Rektifikation durchgeführt wird - das Gemisch wird durch Gegenstromwärme und Stoffaustausch zwischen Flüssigkeit und Dampf getrennt.

Dieser Prozess wird oft durch die katalytische Dehydrierung von Heptan ersetzt. Es ist ein organisches Alkan mit der Formel CH 3 (CH 2) 5 CH 3. Die Dehydrierung erfolgt durch Methylcyclohexan - Cycloalkan mit der Formel C 7 H 14. Es ist ein monocyclischer Kohlenwasserstoff, bei dem ein Wasserstoffatom durch eine Methylgruppe ersetzt ist.

Toluol wird wie Benzol gereinigt. Wenn jedoch Schwefelsäure verwendet wird, müssen Sie berücksichtigen, dass diese Substanz leichter sulfoniert wird. Dies bedeutet, dass bei der Reinigung von Toluol mehr niedrige Temperatur... Unter 30°C um genau zu sein.

Toluol und Benzol

Da die beiden ähnlich sind, lohnt sich ein chemischer Vergleich. Benzol und Toluol gehen beide Substitutionsreaktionen ein. Ihre Preise sind jedoch unterschiedlich. Da die Methylgruppe im Toluolmolekül den aromatischen Ring beeinflusst, reagiert dieser schneller.

Benzol wiederum zeigt Oxidationsbeständigkeit. Wenn es beispielsweise Kaliumpermanganat ausgesetzt ist, passiert nichts. Aber Toluol bildet bei dieser Reaktion die bereits erwähnte Benzoesäure.

Gleichzeitig ist bekannt, dass gesättigte Kohlenwasserstoffe nicht mit Kaliumpermanganatlösung reagieren. Die Oxidation von Toluol wird also durch den Einfluss des Benzolrings auf die Methylgruppe erklärt. Diese Aussage wird durch Butlerovs Theorie bestätigt. Danach beeinflussen sich Atome und ihre Gruppen in Molekülen gegenseitig.

Friedel-Crafts-Reaktion

Über die Formel und die chemischen Eigenschaften von Toluol wurde oben viel gesagt. Es wurde jedoch noch nicht erwähnt, dass diese Substanz recht realistisch aus Benzol gewonnen werden kann, wenn die Friedel-Crafts-Reaktion durchgeführt wird. Dies ist der Name der Methode zur Acylierung und Alkylierung von aromatischen Verbindungen unter Verwendung von sauren Katalysatoren. Dazu zählen Bortrifluorid (BF 3), Zinkchlorid (ZnCl 2), Aluminium (AlCl 3) und Eisen (FeCl 3).

Im Fall von Toluol kann jedoch nur ein Katalysator verwendet werden. Und es ist Eisentribromid, eine komplexe binäre Verbindung anorganischer Natur mit der Formel FeBr 3. Und die Reaktion ist wie folgt: C 6 H 6 + CH 3 Br à FeBr 3 C 6 H 5 CH 3 + HBr. So vereinen sich nicht nur die chemischen Eigenschaften von Benzol und Toluol, sondern auch die Fähigkeit, einen Stoff aus einem anderen zu gewinnen.

Brandgefahr

Es ist unmöglich, sie nicht zu erwähnen, wenn man über chemische und physikalische Eigenschaften Toluol. Schließlich handelt es sich um einen sehr brennbaren Stoff.

Es gehört zur Klasse 3.1 entzündbare Flüssigkeiten. Diese Kategorie umfasst auch Dieselkraftstoff, Gasöl, desensibilisierte explosive Verbindungen.

Offene Flammen, Rauchen, Funken sollten nicht in der Nähe von Toluol zugelassen werden. Auch ein Gemisch aus Dämpfen dieses Stoffes mit Luft ist explosiv. Wenn Be- und Entladevorgänge durchgeführt werden, ist die Einhaltung der Regeln zum Schutz vor statischer Elektrizität von größter Bedeutung.

Industrieräume für Arbeiten im Zusammenhang mit Toluol sind mit Zu- und Abluft sowie Geräten - mit Absaugung - ausgestattet. Es ist verboten, Werkzeuge zu verwenden, die beim Aufprall Funken schlagen können. Und wenn sich eine Substanz entzündet, muss sie nur mit fein gesprühtem Wasser, luftmechanischem oder chemischem Schaum gelöscht werden. Verschüttetes Toluol wird mit Sand neutralisiert.

Gefahr für den Menschen

Die Eigenschaften und chemischen Eigenschaften von Toluol bestimmen seine Toxizität. Wie bereits erwähnt, wirken seine Paare narkotisch. Bei höheren Konzentrationen ist es besonders stark. Die Person, die die Dämpfe einatmet, hat schwere Halluzinationen. Nur wenige wissen es, aber bis 1998 war diese Substanz Teil des Moment-Klebers. Deshalb war er bei Drogensüchtigen so beliebt.

Hohe Konzentrationen dieser Substanz wirken sich auch negativ auf nervöses System, Schleimhäute der Augen, Haut. Die Funktion der Hämatopoese ist beeinträchtigt, da Toluol ein hochgiftiges Gift ist. Aus diesem Grund können Krankheiten wie Hypoxie und Zyanose auftreten.

Es gibt sogar ein Konzept für den Missbrauch von Toluol. Es hat auch eine krebserregende Wirkung. Schließlich beeinflusst ein Paar, das durch die Haut oder die Atmungsorgane in den menschlichen Körper gelangt, das Nervensystem. Manchmal können diese Prozesse nicht rückgängig gemacht werden.

Darüber hinaus können Dämpfe Lethargie verursachen und die Funktion des Vestibularapparates stören. Daher arbeiten Menschen, die mit dieser Substanz arbeiten, in gut belüfteten Räumen, immer unter Zug, und verwenden spezielle Gummihandschuhe.

Anwendung

Um das Thema der physikalisch-chemischen Eigenschaften von Toluol zu vervollständigen, lohnt es sich, die Bereiche zu betrachten, in denen dieser Stoff aktiv ist.

Außerdem ist diese Verbindung ein wirksames Lösungsmittel für viele Polymere (amorphe kristalline Substanzen mit hohem Molekulargewicht). Und es wird oft der Zusammensetzung kommerzieller Lösungsmittel für Farben und Lacke zugesetzt, einige Medikamente... Auch in der Produktion Sprengstoffe diese Verbindung gilt. Unter seiner Zugabe werden Trinitrotoluol und TNT hergestellt.

18. Redoxreaktionen (Fortsetzung 2)

18.9. Redox unter Beteiligung organischer Stoffe

In OVR sind organische Stoffe mit anorganischen organischen Stoffen am häufigsten Reduktionsmittel. Wenn organisches Material mit einem Überschuss an Sauerstoff verbrannt wird, werden also immer Kohlendioxid und Wasser gebildet. Die Reaktionen sind komplizierter, wenn weniger aktive Oxidationsmittel verwendet werden. In diesem Abschnitt werden nur die Reaktionen von Vertretern der wichtigsten Klassen organischer Stoffe mit einigen anorganischen Oxidationsmitteln betrachtet.

Alkene. Durch milde Oxidation werden Alkene in Glykole (zweiwertige Alkohole) umgewandelt. Reduzierende Atome in diesen Reaktionen sind Kohlenstoffatome, die durch eine Doppelbindung verbunden sind.

Die Reaktion mit einer Lösung von Kaliumpermanganat verläuft in neutralem oder schwach alkalischem Medium wie folgt:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O CH 2 OH – CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (Kühlung)

Unter erschwerten Bedingungen führt die Oxidation zum Bruch der Kohlenstoffkette an der Doppelbindung und zur Bildung von zwei Säuren (in stark alkalischem Medium - zwei Salze) oder einer Säure und Kohlendioxid (in stark alkalischem Medium - Salz und Carbonat .). ):

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 (Heizung)

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 (Heizung)

3) CH 3 CH = CHCH 2 CH 3 + 6KMnO 4 + 10KOH CH 3 COOK + C 2 H 5 COOK + 6H 2 O + 6K 2 MnO 4 (Heizen)

4) CH 3 CH = CH 2 + 10KMnO 4 + 13KOH CH 3 COOK + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4 (Heizen)

Kaliumdichromat oxidiert in schwefelsaurem Medium Alkene ähnlich wie bei den Reaktionen 1 und 2.

Alkin. Alkine beginnen unter etwas härteren Bedingungen zu oxidieren als Alkene, daher oxidieren sie normalerweise mit einem Dreifachbindungsbruch der Kohlenstoffkette. Wie bei Alkanen sind die reduzierenden Atome hier Kohlenstoffatome gebunden in dieser Fall Dreifachbindung. Bei den Reaktionen entstehen Säuren und Kohlendioxid. Die Oxidation kann mit Kaliumpermanganat oder Kaliumdichromat in saurer Umgebung durchgeführt werden, zum Beispiel:

5CH 3 C CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O (Heizen)

Manchmal ist es möglich, Zwischenprodukte der Oxidation zu isolieren. Je nach Position der Dreifachbindung im Molekül sind dies entweder Diketone (R 1 –CO – CO – R 2) oder Aldoketone (R – CO – CHO).

Acetylen kann mit Kaliumpermanganat in schwach alkalischem Milieu zu Kaliumoxalat oxidiert werden:

3C 2 H 2 + 8KMnO 4 = 3K 2 C 2 O 4 + 2H 2 O + 8MnO 2 + 2KOH

In einer sauren Umgebung schreitet die Oxidation zu Kohlendioxid fort:

C 2 H 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4

Homologe von Benzol. Homologe von Benzol können mit einer Lösung von Kaliumpermanganat in einem neutralen Medium zu Kaliumbenzoat oxidiert werden:

C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 = C 6 H 5 COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O (beim Kochen)

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 (beim Erhitzen)

Die Oxidation dieser Stoffe mit Kaliumdichromat oder -permanganat im sauren Milieu führt zur Bildung von Benzoesäure.

Alkohole. Aldehyde sind das direkte Oxidationsprodukt von primären Alkoholen und Ketone sind sekundäre.

Die bei der Oxidation von Alkoholen entstehenden Aldehyde werden leicht zu Säuren oxidiert, daher werden Aldehyde aus primären Alkoholen durch Oxidation mit Kaliumdichromat in saurem Milieu beim Siedepunkt des Aldehyds erhalten. Beim Verdampfen haben Aldehyde keine Zeit zum Oxidieren.

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 (Erhitzen)

Mit einem Überschuss eines Oxidationsmittels (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) in einem beliebigen Medium werden primäre Alkohole zu Carbonsäuren oder deren Salze und sekundäre Alkohole - zu Ketonen oxidiert. Tertiäre Alkohole werden unter diesen Bedingungen nicht oxidiert und Methylalkohol wird zu Kohlendioxid oxidiert. Alle Reaktionen finden beim Erhitzen statt.

Zweiwertiger Alkohol, Ethylenglykol HOCH 2 –CH 2 OH, wird beim Erhitzen in einem sauren Medium mit einer Lösung von KMnO 4 oder K 2 Cr 2 O 7 leicht zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert, manchmal jedoch zu Zwischenprodukten (HOCH 2 –COOH, HOOC–COOH usw.).

Aldehyde. Aldehyde sind ziemlich starke Reduktionsmittel und werden daher leicht durch verschiedene Oxidationsmittel oxidiert, zum Beispiel: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH. Alle Reaktionen laufen beim Erhitzen ab:

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 + 2OH = CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3

Formaldehyd mit einem Überschuss an Oxidationsmittel wird zu Kohlendioxid oxidiert.

18.10. Vergleich der Redoxaktivität verschiedener Substanzen

Aus den Definitionen der Begriffe "oxidierendes Atom" und "reduzierendes Atom" folgt, dass Atome in der höchsten Oxidationsstufe nur oxidierende Eigenschaften haben. Im Gegensatz dazu haben Atome in der niedrigsten Oxidationsstufe nur reduzierende Eigenschaften. Atome in mittleren Oxidationsstufen können sowohl Oxidations- als auch Reduktionsmittel sein.

Gleichzeitig ist es allein aufgrund der Oxidationsstufe nicht möglich, die Redoxeigenschaften von Stoffen eindeutig zu beurteilen. Betrachten Sie als Beispiel die Verbindungen von Elementen der Gruppe VA. Verbindungen von Stickstoff (V) und Antimon (V) sind mehr oder weniger starke Oxidationsmittel, Bismutverbindungen (V) sind sehr starke Oxidationsmittel und Phosphorverbindungen (V) besitzen praktisch keine oxidierenden Eigenschaften. In diesem und anderen ähnlichen Fällen ist es von Bedeutung, wie sehr eine gegebene Oxidationsstufe für ein gegebenes Element charakteristisch ist, dh wie stabil Verbindungen sind, die Atome eines gegebenen Elements in dieser Oxidationsstufe enthalten.

Jegliches Redox fließt in Richtung der Bildung eines schwächeren Oxidationsmittels und eines schwächeren Reduktionsmittels. Im allgemeinen Fall kann die Möglichkeit einer ORR wie jeder anderen Reaktion durch das Vorzeichen der Änderung der Gibbs-Energie bestimmt werden. Darüber hinaus werden zur quantitativen Beurteilung der Redoxaktivität von Stoffen die elektrochemischen Eigenschaften von Oxidations- und Reduktionsmitteln (Standardpotentiale von Redoxpaaren) herangezogen. Basierend auf diesen quantitativen Merkmalen ist es möglich, Reihen der Redoxaktivität verschiedener Substanzen zu konstruieren. Die Ihnen bekannte Spannungsreihe in Metallen ist genau so aufgebaut. Diese Serie ermöglicht den Vergleich der reduzierenden Eigenschaften von Metallen in wässrigen Lösungen unter Standardbedingungen ( mit= 1mol/l, T= 298,15 K) sowie die oxidierenden Eigenschaften einfacher Aquakationen. Wenn in der oberen Zeile dieser Reihe Ionen (Oxidationsmittel) und in der unteren Reihe Metallatome (Reduktionsmittel) platziert werden, dann sieht die linke Seite dieser Reihe (bis auf Wasserstoff) so aus:

In dieser Reihe nehmen die oxidierenden Eigenschaften von Ionen (obere Reihe) von links nach rechts zu und die reduzierenden Eigenschaften von Metallen (untere Reihe) dagegen von rechts nach links.

Unter Berücksichtigung der Unterschiede in der Redoxaktivität in verschiedenen Umgebungen ist es möglich, ähnliche Reihen für Oxidationsmittel zu konstruieren. Somit wird für Reaktionen in einem sauren Medium (pH = 0) eine "Fortsetzung" einer Reihe von Metallaktivitäten in Richtung einer Verbesserung der Oxidationseigenschaften erhalten.

Wie in der Reihe der Metallaktivitäten nehmen auch in dieser Reihe die Oxidationseigenschaften der Oxidationsmittel (obere Reihe) von links nach rechts zu. Mit dieser Reihe ist es jedoch möglich, die Reduktionsaktivität von Reduktionsmitteln (untere Zeile) nur dann zu vergleichen, wenn ihre oxidierte Form mit der in der oberen Zeile angegebenen übereinstimmt; in diesem Fall wird es von rechts nach links verstärkt.

Schauen wir uns einige Beispiele an. Um herauszufinden, ob diese ORR möglich ist, verwenden wir die allgemeine Regel, die die Richtung der Redoxreaktionen bestimmt (die Reaktionen verlaufen in Richtung der Bildung eines schwächeren Oxidationsmittels und eines schwächeren Reduktionsmittels).

1. Ist es möglich, Kobalt aus einer CoSO 4 -Lösung mit Magnesium zurückzugewinnen?
Magnesium ist ein stärkeres Reduktionsmittel als Kobalt und Co 2 -Ionen sind stärkere Oxidationsmittel als Mg 2 -Ionen, daher ist dies möglich.
2. Ist es möglich, Kupfer mit einer FeCl 3 -Lösung in saurer Umgebung zu CuCl 2 zu oxidieren?
Da Fe 3B -Ionen stärkere Oxidationsmittel als Cu 2 -Ionen sind und Kupfer ein stärkeres Reduktionsmittel als Fe 2 -Ionen ist, ist dies möglich.
3. Ist es möglich, durch Einblasen von Sauerstoff durch eine mit Salzsäure angesäuerte FeCl 2 -Lösung eine FeCl 3 -Lösung zu erhalten?
Es scheint nicht zu sein, da sich in unserer Reihe Sauerstoff links von den Fe 3 -Ionen befindet und ein schwächeres Oxidationsmittel als diese Ionen ist. In einer wässrigen Lösung wird Sauerstoff jedoch praktisch nie zu H 2 O 2 reduziert, in diesem Fall wird er zu H 2 O reduziert und findet zwischen Br 2 und MnO 2 statt. Daher ist eine solche Reaktion möglich, verläuft jedoch eher langsam (warum?).
4. Ist es möglich, H 2 O 2 in saurer Umgebung mit Kaliumpermanganat zu oxidieren?
In diesem Fall sind das Reduktionsmittel H 2 O 2 und das Reduktionsmittel stärker als die Mn 2B-Ionen, und die MnO 4 -Ionen sind Oxidationsmittel, die stärker sind als der aus dem Peroxid gebildete Sauerstoff. Daher ist es möglich.

Eine ähnliche Serie, gebaut für ORR im alkalischen Medium, sieht wie folgt aus:

Im Gegensatz zur "Säure"-Reihe kann diese Reihe nicht in Verbindung mit dem Aktivitätsbereich von Metallen verwendet werden.

Die Methode des Elektronen-Ionen-Gleichgewichts (Methode der Halbreaktionen), intermolekulare ORR, intramolekulare ORR, ORR-Dismutation (Disproportionierung, Selbstoxidation-Selbstheilung), ORR-Mutation, Passivierung.

1. Stellen Sie unter Verwendung der Methode des Elektronen-Ionen-Gleichgewichts die Reaktionsgleichungen auf, die auftreten, wenn eine Lösung von a) H 2 S (S, genauer gesagt S 8) zu einer mit Schwefelsäure angesäuerten Kaliumpermanganatlösung gegeben wird; b) KHS; c) K 2 S; d) H 2 SO 3; e) KHSO 3; f) K 2 SO 3; e) HNO 2; g) KNO 2; i) KI (I 2); j) FeSO 4; k) C 2 H 5 OH (CH 3 COOH); m) CH 3 CHO; m) (COOH) 2 (CO 2); n) K 2 C 2 O 4. Im Folgenden in notwendige Fälle in geschweiften Klammern sind Oxidationsprodukte angegeben.
2. Stellen Sie die Reaktionsgleichungen auf, wenn die folgenden Gase durch eine mit Schwefelsäure angesäuerte Kaliumpermanganatlösung geleitet werden: a) C 2 H 2 (CO 2); b) C 2 H 4 (CO 2); c) C 3 H 4 (Propin) (CO 2 und CH 3 COOH); d) C 3 H 6; e) CH4; f) HCHO.
3. Das gleiche, jedoch wird einer neutralen Kaliumpermanganatlösung eine Lösung eines Reduktionsmittels zugesetzt: a) KHS; b) K 2 S; c) KHSO 3; d) K 2 SO 3; e) KNO 2; f) KI.
4. Dasselbe, jedoch wurde der Kaliumpermanganatlösung zuvor eine Lösung von Kaliumhydroxid zugesetzt: a) K 2 S (K 2 SO 4); b) K 2 SO 3; c) KNO 2; d) KI (KIO 3).
5. Bilden Sie die Gleichungen für die folgenden Reaktionen in Lösung: a) KMnO 4 + H 2 S ...;
   b) KMnO 4 + HCl ...;
   c) KMnO 4 + HBr ...;
   d) KMnO 4 + HI ...
6. Schreiben Sie die folgenden Gleichungen für das Redoxpotential von Mangandioxid auf:
7. Der mit Schwefelsäure angesäuerten Kaliumdichromatlösung werden Lösungen folgender Stoffe zugesetzt: a) KHS; b) K 2 S; c) HNO 2; d) KNO 2; e) KI; f) FeSO 4; g) CH 3 CH 2 CHO; i) H 2 SO 3; j) KHSO3; k) K 2 SO 3. Bilden Sie die Gleichungen der laufenden Reaktionen.
8. Dasselbe, jedoch wurden folgende Gase durch die Lösung geleitet: a) H 2 S; b) SO2.
9. Zu einer Kaliumhydroxid enthaltenden Kaliumchromatlösung werden folgende Lösungen gegeben: a) K 2 S (K 2 SO 4); b) K 2 SO 3; c) KNO 2; d) KI (KIO 3). Bilden Sie die Gleichungen der laufenden Reaktionen.
10. Zu der Lösung von Chrom(III)-chlorid wurde Kaliumhydroxidlösung gegeben, bis der anfänglich gebildete Niederschlag gelöst war, und dann wurde Bromwasser zugegeben. Bilden Sie die Gleichungen der laufenden Reaktionen.
11. Das gleiche, jedoch in der letzten Stufe, wurde eine Lösung von Kaliumperoxodisulfat K 2 S 2 O 8 zugegeben, die während der Reaktion zu Sulfat reduziert wurde.
12. Bilden Sie die Gleichungen der Reaktionen, die in der Lösung stattfinden:

a) CrCl 2 + FeCl 3; b) CrSO 4 + FeCl 3; c) CrSO 4 + H 2 SO 4 + O 2;

d) CrSO 4 + H 2 SO 4 + MnO 2; e) CrSO 4 + H 2 SO 4 + KMnO 4.

13. Bilden Sie die Reaktionsgleichungen zwischen festem Chromtrioxid und den folgenden Stoffen: a) C; b) CO; c) S (SO 2); d) H 2 S; e) NH3; f) C 2 H 5 OH (CO 2 und H 2 O); g) CH 3 COCH 3.
14. Stellen Sie die Reaktionsgleichungen auf, die auftreten, wenn der konzentrierten Salpetersäure folgende Substanzen zugesetzt werden: a) S (H 2 SO 4); b) P 4 ((HPO 3) 4); c) Graphit; d) Se; e) I 2 (HIO 3); f) Ag; g) Cu; i) Pb; j) KF; k) FeO; m) FeS; m) MgO; n) MgS; p) Fe(OH) 2; c) P 2 O 3; m) As 2 O 3 (H 3 AsO 4); y) als 2 S 3; t) Fe (NO 3) 2; x) P 4 O 10; c) Cu 2 S.
15. Das gleiche, jedoch beim Durchleiten der folgenden Gase: a) CO; b) H 2 S; c) N 2 O; d) NH3; e) NEIN; f) H 2 Se; g) Hallo.
16. Auf gleiche oder unterschiedliche Weise verlaufen die Reaktionen in folgende Fälle: a) ein Stück Magnesium wurde in ein hohes Reagenzglas gegeben, das zu zwei Dritteln mit konzentrierter Salpetersäure gefüllt war; b) wurde ein Tropfen konzentrierter Salpetersäure auf die Oberfläche der Magnesiumplatte gegeben? Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen.
17. Was ist der Unterschied zwischen der Reaktion von konzentrierter Salpetersäure mit Schwefelwasserstoffsäure und mit gasförmigem Schwefelwasserstoff? Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen.
18. Wird die ORS auf die gleiche Weise ablaufen, wenn wasserfreies kristallines Natriumsulfid und seine 0,1 M Lösung zu einer konzentrierten Salpetersäurelösung gegeben werden?
19. Ein Gemisch der folgenden Stoffe wurde mit konzentrierter Salpetersäure behandelt: Cu, Fe, Zn, Si und Cr. Bilden Sie die Gleichungen der laufenden Reaktionen.
20. Bilden Sie die Reaktionsgleichungen, die auftreten, wenn der verdünnten Salpetersäure folgende Stoffe zugesetzt werden: a) I 2; b) Magnesium; c) Al; d) Fe; e) FeO; f) FeS; g) Fe(OH) 2; i) Fe(OH)3; j) MnS; l) Cu 2 S; m) CuS; m) CuO; n) Na 2 S cr; p) Na 2 S p; c) P 4 O 10.
21. Welche Prozesse laufen ab, wenn man eine verdünnte Salpetersäurelösung a) Ammoniak, b) Schwefelwasserstoff, c) Kohlendioxid durchströmt?
22. Schreiben Sie die Gleichungen für die Reaktionen auf, die bei Zugabe zu einem konzentrierten . auftreten Schwefelsäure die folgenden Stoffe: a) Ag; b) Cu; c) Graphit; d) HCOOH; e) C 6 H 12 O 6; f) NaCl cr; g) C 2 H 5 OH.
23. Wenn Schwefelwasserstoff durch kalte konzentrierte Schwefelsäure geleitet wird, werden S und SO 2 gebildet, heißes konzentriertes H 2 SO 4 oxidiert Schwefel zu SO 2. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen. Wie verläuft die Reaktion zwischen heißer konzentrierter H 2 SO 4 und Schwefelwasserstoff?
24. Warum wird Chlorwasserstoff durch Behandlung von kristallinem Natriumchlorid mit konzentrierter Schwefelsäure gewonnen, während Bromwasserstoff und Jodwasserstoff nach dieser Methode nicht erhalten werden?
25. Bilden Sie die Reaktionsgleichungen bei der Wechselwirkung von verdünnter Schwefelsäure mit a) Zn, b) Al, c) Fe, d) Chrom in Abwesenheit von Sauerstoff, e) Chrom in Luft.
26. Bilden Sie die Reaktionsgleichungen, die die Redoxeigenschaften von Wasserstoffperoxid charakterisieren:

Bei welcher dieser Reaktionen ist Wasserstoffperoxid ein Oxidationsmittel und bei welcher ein Reduktionsmittel?

27. Welche Reaktionen laufen ab, wenn folgende Stoffe erhitzt werden: a) (NH 4) 2 CrO 4; b) NaNO 3; c) CaCO 3; d) Al(NO3)3; e) Pb (NO 3) 3; f) AgNO 3; g) Hg (NO 3) 2; i) Cu (NO 3) 2; j) CuO; k) NaClO 4; m) Ca(ClO4) 2; m) Fe (NO 3) 2; n) PCl 5; p) MnCl 4; c) H 2 C 2 O 4; m) LiNO 3; y) HgO; t) Ca (NO 3) 2; x) Fe (OH) 3; v) CuCl 2; h) KClO 3; w) KClO 2; y) CrO 3?
28. Beim Eingießen heißer Lösungen von Ammoniumchlorid und Kaliumnitrat kommt es zu einer Reaktion unter Gasentwicklung. Schreiben Sie die Gleichung für diese Reaktion.
29. Bilden Sie die Reaktionsgleichungen beim Durchgang durch eine kalte Lösung von Natriumhydroxid a) Chlor, b) Bromdampf. Das gleiche, aber durch eine heiße Lösung.
30. Bei der Wechselwirkung mit einer heißen konzentrierten Kaliumhydroxidlösung unterliegt Selen einer Dismutation in die nächstgelegenen stabilen Oxidationsstufen (–II und + IV). Bilden Sie die Gleichung für diesen OVR.
31. Unter den gleichen Bedingungen erfährt Schwefel eine ähnliche Dismutation, aber der überschüssige Schwefel reagiert mit Sulfit-Ionen zu Thiosulfat-Ionen S 2 O 3 2. Bilden Sie die Gleichungen der laufenden Reaktionen. ;
32. Bilden Sie die Gleichungen der Elektrolysereaktionen: a) eine Lösung von Kupfernitrat mit einer Silberanode, b) eine Lösung von Bleinitrat mit einer Kupferanode.

Erfahrung 1. Oxidierende Eigenschaften von Kaliumpermanganat in saurer Umgebung. Geben Sie ein gleiches Volumen verdünnter Schwefelsäurelösung zu 3-4 Tropfen Kaliumpermanganatlösung und dann Natriumsulfitlösung bis zur Verfärbung. Stellen Sie eine Reaktionsgleichung auf. Erfahrung 2.Oxidierende Eigenschaften von Kaliumpermanganat in neutraler Umgebung. Fügen Sie 5-6 Tropfen Natriumsulfitlösung zu 3-4 Tropfen Kaliumpermanganatlösung hinzu. Welche Substanz wurde ausgefällt? Test 3. Oxidierende Eigenschaften von Kaliumpermanganat in alkalischem Milieu. 10 Tropfen zu 3-4 Tropfen Kaliumpermanganatlösung hinzufügen konzentrierte Lösung Natriumhydroxid und 2 Tropfen Natriumsulfitlösung. Die Lösung sollte grün werden. Test 4. Oxidierende Eigenschaften von Kaliumdichromat in saurer Umgebung. 6 Tropfen Kaliumdichromatlösung mit 4 Tropfen verdünnter Schwefelsäurelösung ansäuern und Natriumsulfitlösung zugeben, bis sich die Farbe der Mischung ändert. Erfahrung 5. Oxidierende Eigenschaften von verdünnter Schwefelsäure. Gib ein Zinkgranulat in ein Röhrchen und ein Stück Kupferband in das andere. Geben Sie 8-10 Tropfen verdünnte Schwefelsäurelösung in beide Röhrchen. Vergleichen Sie die stattfindenden Veranstaltungen. ERLEBNIS IM ABLAUFSCHRANK! Erfahrung 6. Oxidierende Eigenschaften von konzentrierter Schwefelsäure.Ähnlich Versuch 5, jedoch konzentrierte Schwefelsäurelösung zugeben. Eine Minute nach Beginn der Entwicklung gasförmiger Reaktionsprodukte werden mit Lösungen von Kaliumpermanganat und Kupfersulfat befeuchtete Filterpapierstreifen in die Reagenzgläser gegeben. Erklären Sie, was passiert. ERLEBNIS IM ABLAUFSCHRANK! Erfahrung 7. Oxidierende Eigenschaften von verdünnter Salpetersäure.Ähnlich wie Versuch 5, jedoch mit verdünnter Salpetersäure. Beobachten Sie den Farbumschlag der gasförmigen Reaktionsprodukte. ERLEBNIS IM ABLAUFSCHRANK! Test 8. Oxidierende Eigenschaften von konzentrierter Salpetersäure. Legen Sie ein Stück Kupferband in ein Reagenzglas und fügen Sie 10 Tropfen einer konzentrierten Salpetersäurelösung hinzu. Vorsichtig erhitzen, bis sich das Metall vollständig aufgelöst hat. ERLEBNIS IM ABLAUFSCHRANK! Test 9. Oxidierende Eigenschaften von Kaliumnitrit. Geben Sie ein gleiches Volumen verdünnter Schwefelsäurelösung und 5 Tropfen Kaliumjodidlösung zu 5-6 Tropfen Kaliumnitritlösung. Welche Stoffe werden gebildet? 10 . testen. Die reduzierenden Eigenschaften von Kaliumnitrit. Zu 5-6 Tropfen Kaliumpermanganatlösung ein gleiches Volumen verdünnter Schwefelsäurelösung und Kaliumnitritlösung geben, bis die Mischung vollständig verfärbt ist. Erfahrung 11.Thermische Zersetzung von Kupfernitrat. Einen Mikrospatel Kupfernitrat-Trihydrat in ein Reagenzglas geben, in einem Gestell fixieren und mit offener Flamme vorsichtig erhitzen. Austrocknung und anschließende Salzzersetzung beobachten. ERLEBNIS IM ABLAUFSCHRANK! Test 12.Thermische Zersetzung von Bleinitrat. Analog zu Versuch 11 durchführen, Bleinitrat in ein Reagenzglas geben. ERLEBNIS IM ABLAUFSCHRANK! Was ist der Unterschied zwischen den Prozessen, die bei der Zersetzung dieser Salze ablaufen?

Physikalische Eigenschaften

Benzol und seine nächsten Homologen sind farblose Flüssigkeiten mit einem spezifischen Geruch. Aromatische Kohlenwasserstoffe sind leichter als Wasser und lösen sich darin nicht auf, aber sie lösen sich leicht in organischen Lösungsmitteln - Alkohol, Ether, Aceton.

Benzol und seine Homologen sind selbst gute Lösungsmittel für viele organische Stoffe. Alle Arenen brennen aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts in ihren Molekülen mit einer rauchigen Flamme.

Die physikalischen Eigenschaften einiger Arenen sind in der Tabelle dargestellt.

Tisch. Physikalische Eigenschaften einiger Arenen

Name	Formel	t ° .pl., ° C	t °. kochen., ° C
Benzol	C6H6	5,5	80,1
Toluol (Methylbenzol)	C 6 H 5 CH 3	95,0	110,6
Ethylbenzol	C6H5C2H5	95,0	136,2
Xylol (Dimethylbenzol)	C 6 H 4 (CH 3) 2
ortho-		25,18	144,41
Meta-		47,87	139,10
Paar-		13,26	138,35
Propylbenzol	C 6 H 5 (CH 2) 2 CH 3	99,0	159,20
Cumol (Isopropylbenzol)	C 6 H 5 CH (CH 3) 2	96,0	152,39
Styrol (Vinylbenzol)	C 6 H 5 CH = CH 2	30,6	145,2

Benzol - niedrigsiedend ( TBallen= 80,1 ° C), farblose Flüssigkeit, in Wasser unlöslich

Beachtung! Benzol - Gift, wirkt auf die Nieren, verändert die Blutformel (bei längerer Exposition), kann die Struktur der Chromosomen stören.

Die meisten aromatischen Kohlenwasserstoffe sind lebensbedrohlich und giftig.

Gewinnung von Arenen (Benzol und seine Homologen)

Im Labor

1. Schmelzen von Salzen der Benzoesäure mit festen Alkalien

C 6 H 5 -COONa + NaOH t → C 6 H 6 + Na 2 CO 3

Natriumbenzoat

2. Würz-Fitting Reaktion: (hier ist G Halogen)

C 6h 5 -G + 2N / A + R-G →C 6 h 5 - R + 2 N / Ag

MIT 6 H 5 -Cl + 2Na + CH 3 -Cl → C 6 H 5 -CH 3 + 2NaCl

In der Industrie

• isoliert aus Öl und Kohle durch fraktionierte Destillation, Reformierung;
• aus Steinkohlenteer und Kokereigas

1. Dehydrocyclisierung von Alkanen mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen:

C6H14 T , kat→ C6H6 + 4H2

2. Acetylen-Trimerisierung(nur für Benzol) - R. Selinsky:

3C 2 H2 600 °C, Gesetz. Kohle→ C 6 H 6

3. Dehydrierung Cyclohexan und seine Homologen:

Der sowjetische Akademiker Nikolai Dmitrievich Zelinsky fand heraus, dass aus Cyclohexan (Dehydrierung von Cycloalkanen) Benzol entsteht

C6H12 t, kat→ C 6 H 6 + 3H 2

C 6 H 11 -CH 3 T , kat→ C 6 H 5 -CH 3 + 3H 2

Methylcyclohexantholuen

4. Alkylierung von Benzol(Erhalten von Homologen von Benzol) - p Friedel-Handwerk.

C 6 H 6 + C 2 H 5 -Cl t, AlCl3→ C 6 H 5 -C 2 H 5 + HCl

Chlorethan Ethylbenzol

Chemische Eigenschaften von Arenen

ich... OXIDATIONSREAKTIONEN

1. Verbrennung (rauchige Flamme):

2C 6 H 6 + 15O 2 T→ 12CO 2 + 6H 2 O + Q

2. Benzol verfärbt Bromwasser unter normalen Bedingungen nicht und Wasserlösung Kaliumpermanganat

3. Homologe von Benzol werden durch Kaliumpermanganat oxidiert (Kaliumpermanganat entfärben):

A) im sauren Medium zu Benzoesäure

Wenn Benzolhomologe Kaliumpermanganat und anderen starken Oxidationsmitteln ausgesetzt werden, werden die Seitenketten oxidiert. Egal wie komplex die Substituentenkette ist, sie wird zerstört, mit Ausnahme des a-Kohlenstoffatoms, das zu einer Carboxylgruppe oxidiert wird.

Homologe von Benzol mit einer Seitenkette ergeben Benzoesäure:

Homologe mit zwei Seitenketten ergeben zweibasige Säuren:

5C 6 H 5 -C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 6K 2 SO 4 + 12MnSO 4 + 28H 2 O

5C 6 H 5 -CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 + 14H 2 O

Vereinfacht :

C 6 H 5 -CH 3 + 3O KMnO4→ C 6 H 5 COOH + H 2 O

B) in neutralen und schwach alkalischen bis Benzoesäuresalzen

C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 COO+ K ОН + 2MnO 2 + H 2 O

II... ZUSÄTZLICHE REAKTIONEN (härter als Alkene)

1. Halogenierung

C 6 H 6 + 3Cl 2 h ν → C 6 H 6 Cl 6 (Hexachlorcyclohexan - Hexachloran)

2. Hydrierung

C6H6 + 3H2 T , PtoderNi→ C6H12 (Cyclohexan)

3. Polymerisation

III. ERSETZUNGSREAKTIONEN - ionischer Mechanismus (leichter als Alkane)

1. Halogenierung -

ein ) Benzol

C 6 H 6 + Cl 2 AlCl 3 → C 6 H 5 -Cl + HCl (Chlorbenzol)

C 6 H 6 + 6Cl 2 t, AlCl3→ C 6 Cl 6 + 6HCl( Hexachlorbenzol)

C 6 H 6 + Br 2 t, FeCl3→ C 6 H 5 -Br + HBr( Brombenzol)

b) Benzolhomologe bei Bestrahlung oder Erhitzen

In ihren chemischen Eigenschaften ähneln Alkylreste den Alkanen. In ihnen werden Wasserstoffatome durch einen radikalischen Mechanismus durch Halogen ersetzt. Daher tritt in Abwesenheit eines Katalysators beim Erhitzen oder der UV-Bestrahlung eine radikalische Substitutionsreaktion in der Seitenkette auf. Der Einfluss des Benzolrings auf Alkylsubstituenten führt dazu, dass das Wasserstoffatom am direkt an den Benzolring gebundenen Kohlenstoffatom (a-Kohlenstoffatom) wird immer ersetzt.

1) C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 h ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

c) Homologe von Benzol in Gegenwart eines Katalysators

C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 AlCl 3 → (Mischung aus ort, ein Paar Derivate) + HCl

2. Nitrierung (mit Salpetersäure)

C 6 H 6 + HO-NO 2 t, H2SO4→ C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O

Nitrobenzol - Geruch Mandeln!

C 6 H 5 -CH 3 + 3HO-NO 2 t, H2SO4→ MIT H 3 -C 6 H 2 (NO 2) 3 + 3H 2 O

2,4,6-Trinitrotoluol (tol, TNT)

Die Verwendung von Benzol und seinen Homologen

Benzol C 6 H 6 ist ein gutes Lösungsmittel. Benzol als Additiv verbessert die Kraftstoffqualität. Dient als Rohstoff für die Herstellung vieler aromatischer organischer Verbindungen - Nitrobenzol C 6 H 5 NO 2 (Lösungsmittel, daraus wird Anilin gewonnen), Chlorbenzol C 6 H 5 Cl, Phenol C 6 H 5 OH, Styrol usw.

Toluol C 6 H 5 –CH 3 ist ein Lösungsmittel, das bei der Herstellung von Farbstoffen, Drogen und Sprengstoffen verwendet wird (TNT (Tol) oder 2,4,6-Trinitrotoluol TNT).

Xylole C 6 H 4 (CH 3) 2. Technisches Xylol ist ein Gemisch aus drei Isomeren ( ortho-, Meta- und Paar-Xylole) - wird als Lösungsmittel und Ausgangsprodukt für die Synthese vieler organischer Verbindungen verwendet.

Isopropylbenzol C 6 H 5 –CH (CH 3) 2 wird verwendet, um Phenol und Aceton zu erhalten.

Chlorderivate von Benzol zum Pflanzenschutz verwendet. Das Produkt der Substitution von H-Atomen in Benzol durch Chloratome ist also Hexachlorbenzol С 6 Сl 6 - Fungizid; es wird zur trockenen Beizung von Weizen- und Roggensamen gegen harten Brand verwendet. Das Produkt der Chloraddition an Benzol ist Hexachlorcyclohexan (Hexachloran) С 6 Н 6 Сl 6 - Insektizid; Es wird verwendet, um schädliche Insekten zu bekämpfen. Die genannten Stoffe gehören zu den Pestiziden - chemische Mittel zur Bekämpfung von Mikroorganismen, Pflanzen und Tieren.

Styrol C 6 H 5 – CH = CH 2 polymerisiert sehr leicht, bildet Polystyrol und copolymerisiert mit Butadien-Styrol-Butadien-Kautschuken.

VIDEOERLEBNISSE

Toluol ist eine farblose Flüssigkeit mit einem spezifischen Geruch. Toluol ist leichter als Wasser und löst sich darin nicht auf, löst sich jedoch leicht in organischen Lösungsmitteln - Alkohol, Ether, Aceton. Toluol ist ein gutes Lösungsmittel für viele organische Stoffe. Aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts in seinem Molekül brennt es mit einer rauchigen Flamme.

Die physikalischen Eigenschaften von Toluol sind in der Tabelle dargestellt.

Tisch. Physikalische Eigenschaften von Toluol.

Chemische Eigenschaften von Toluol

I. Oxidationsreaktion.

1. Verbrennung (rauchige Flamme):

2C 6 H 5 CH 3 + 16O 2 T→ 14CO 2 + 8H 2 O + Q

2. Toluol wird durch Kaliumpermanganat oxidiert (Kaliumpermanganat entfärben):

A) im sauren Medium zu Benzoesäure

Wenn Toluol Kaliumpermanganat und anderen starken Oxidationsmitteln ausgesetzt wird, werden die Seitenketten oxidiert. Egal wie komplex die Substituentenkette ist, sie wird zerstört, mit Ausnahme des a-Kohlenstoffatoms, das zu einer Carboxylgruppe oxidiert wird. Toluol ergibt Benzoesäure:

B) in neutralen und schwach alkalischen bis Benzoesäuresalzen

C 6 H 5 -CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 KOCHEN + KOH + 2MnO 2 + H 2 O

II... ZUSÄTZLICHE REAKTIONEN

1. Halogenierung

MIT 6 h 5 CH 3 + Bg 2  MIT 6 h 5 CH 2 Br + HBr

C 6 H 5 CH 3 + Cl 2 h ν → C 6 H 5 CH 2 Cl + HCl

2. Hydrierung

C 6 H 5 CH 3 + 3H 2 T , Pt oder Ni→ C 6 H 11 CH 3 (Methylcyclohexan)

III... ERSETZUNGSREAKTIONEN- ionischer Mechanismus (leichter als Alkane)

1. Halogenierung -

In ihren chemischen Eigenschaften ähneln Alkylreste den Alkanen. In ihnen werden Wasserstoffatome durch einen radikalischen Mechanismus durch Halogen ersetzt. Daher tritt in Abwesenheit eines Katalysators beim Erhitzen oder der UV-Bestrahlung eine radikalische Substitutionsreaktion in der 4-Seitenkette auf. Die Wirkung des Benzolrings auf Alkylsubstituenten führt dazu, dass das Wasserstoffatom am direkt an den Benzolring gebundenen Kohlenstoffatom (a-Kohlenstoffatom) immer ersetzt wird.

C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 h ν → C 6 H 5 -CH 2 -Cl + HCl

in Gegenwart eines Katalysators

C 6 H 5 -CH 3 + Cl 2 AlCl 3 → (Mischung aus ort, ein Paar Derivate) + HCl

2. Nitrierung (mit Salpetersäure)

C 6 H 5 -CH 3 + 3HO-NO 2 T , h 2 SO 4 → CH 3 -C 6 H 2 (NO 2) 3 + 3H 2 O

2,4,6-Trinitrotoluol (tol, TNT)

Die Verwendung von Toluol.

Toluol C 6 H 5 –CH 3 ist ein Lösungsmittel, das bei der Herstellung von Farbstoffen, Drogen und Sprengstoffen verwendet wird (TNT (Tol) oder 2,4,6-Trinitrotoluol TNT).

2.2. In der Natur sein

Toluol wurde erstmals 1835 von P. Peltier aus der Destillation von Kiefernharz gewonnen, später aus Tolubalsam (Harz aus der Rinde des in Mittelamerika wachsenden Myraxylo-Baumes) isoliert. Diese Substanz wurde nach der Stadt Tolu (Kolumbien) benannt.

2.3. Anthropogene Quellen des Toluoleintrags in die Biosphäre.

Hauptquellen sind Kohledestillation und eine Reihe petrochemischer Verfahren, insbesondere katalytische Reformierung, Rohöldestillation und Alkylierung von niederen aromatischen Kohlenwasserstoffen. Polyzyklische Kohlenwasserstoffe kommen im Stadtrauch vor.

Die Quelle der Luftverschmutzung kann die metallurgische Industrie, der Kraftverkehr sein.

Der Hintergrundgehalt von Toluol in der Atmosphäre beträgt 0,75 µg / m3 (0,00075 mg / m3).

Auch die Hauptquellen der Toluolaufnahme in Umgebung ist die chemische Herstellung von Sprengstoffen, Epoxidharzen, Lacken und Farben etc.

Dieses Material kann im Selbststudium aufgrund der großen Menge an Informationen, vielen Nuancen, allerlei ABER und WENN schwer zu beherrschen sein. Lies gründlich!

Was genau wird besprochen?

Neben der vollständigen Oxidation (Verbrennung) zeichnen sich einige Klassen organischer Verbindungen durch unvollständige Oxidationsreaktionen aus, während sie in andere Klassen überführt werden.

Für jede Klasse gibt es spezifische Oxidationsmittel: CuO (für Alkohole), Cu (OH) 2 und OH (für Aldehyde) und andere.

Aber es gibt zwei klassische Oxidationsmittel, die sozusagen für viele Klassen universell sind.

Dies ist Kaliumpermanganat - KMnO 4. Und Kaliumdichromat (Dichromat) - K 2 Cr 2 O 7. Diese Stoffe sind starke Oxidationsmittel aufgrund von Mangan in der Oxidationsstufe +7 bzw. Chrom in der Oxidationsstufe +6.

Reaktionen mit diesen Oxidationsmitteln sind durchaus üblich, aber nirgendwo gibt es eine ganzheitliche Anleitung zur Auswahl der Produkte solcher Reaktionen.

In der Praxis gibt es viele Faktoren, die den Reaktionsverlauf beeinflussen (Temperatur, Medium, Konzentration der Reagenzien usw.). Häufig wird eine Mischung von Produkten erhalten. Daher ist es fast unmöglich, das gebildete Produkt vorherzusagen.

Und für das Einheitliche Staatsexamen ist das nicht geeignet: Da kann man nicht schreiben "vielleicht so oder so oder anders oder eine Mischung von Produkten". Da ist Spezifität gefragt.

Die Autoren der Aufgaben haben eine bestimmte Logik, ein bestimmtes Prinzip eingebaut, nach dem ein bestimmtes Produkt geschrieben werden soll. Leider haben sie mit niemandem geteilt.

In den meisten Lehrbüchern ist diese Frage eher glitschig zu vermeiden: Als Beispiel werden zwei oder drei Reaktionen genannt.

In diesem Artikel präsentiere ich die Ergebnisse einer Studienanalyse von USE-Aufgaben. Die Logik und Prinzipien der Zusammensetzung der Oxidationsreaktionen mit Permanganat und Dichromat wurden mit ziemlich hoher Genauigkeit (gemäß den USE-Standards) gelöst. Alles in Ordnung.

Bestimmung der Oxidationsstufe.

Erstens gibt es bei Redoxreaktionen immer ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel.

Das Oxidationsmittel ist Mangan in Permanganat oder Chrom in Dichromat, das Reduktionsmittel sind Atome in organischer Materie (nämlich Kohlenstoffatome).

Es reicht nicht, die Produkte zu definieren, die Reaktion muss ausgeglichen werden. Für den Ausgleich wird traditionell die elektronische Waagenmethode verwendet. Zur Anwendung dieses Verfahrens ist es erforderlich, die Oxidationsstufen von Reduktionsmitteln und Oxidationsmitteln vor und nach der Reaktion zu bestimmen.

Bei anorganischen Stoffen der Oxidationsstufe können wir von Klasse 9 ausgehen:

Aber in organischen Stoffen wurden sie wahrscheinlich in der 9. Klasse nicht bestimmt. Daher, bevor Sie lernen, wie man OVR in schreibt organische Chemie, müssen Sie lernen, den Oxidationszustand von Kohlenstoff in . zu bestimmen organisches Material... Dies geschieht etwas anders, anders als in der anorganischen Chemie.

Kohlenstoff hat eine maximale Oxidationsstufe von +4, eine minimale von -4. Und es kann jeden Oxidationszustand dieses Intervalls anzeigen: -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4.

Zuerst müssen Sie sich an die Oxidationsstufe erinnern.

Die Oxidationsstufe ist die bedingte Ladung, die an einem Atom auftritt, unter der Annahme, dass die Elektronenpaare vollständig in Richtung des elektronegativeren Atoms verschoben sind.

Daher wird der Oxidationszustand durch die Anzahl der verschobenen Elektronenpaare bestimmt: Wenn es sich zu einem bestimmten Atom verschiebt, erhält es eine überschüssige Minus (-)-Ladung, wenn von einem Atom, dann erhält es eine Plus- (+)-Überladung. Im Prinzip ist dies die ganze Theorie, die Sie kennen müssen, um die Oxidationsstufe eines Kohlenstoffatoms zu bestimmen.

Um den Oxidationszustand eines bestimmten Kohlenstoffatoms in einer Verbindung zu bestimmen, müssen wir JEDE seiner Bindungen betrachten und schauen, in welche Richtung sich das Elektronenpaar bewegt und welche Überschussladung (+ oder -) daraus am Kohlenstoffatom entsteht.

Lass uns analysieren konkrete Beispiele:

Kohlenstoff drei Bindungen mit Wasserstoff... Kohlenstoff und Wasserstoff – wer ist elektronegativer? Kohlenstoff, dann verschiebt sich das Elektronenpaar entlang dieser drei Bindungen in Richtung Kohlenstoff. Kohlenstoff nimmt von jedem Wasserstoff eine negative Ladung: Es stellt sich heraus, dass -3

Die vierte Bindung ist mit Chlor. Kohlenstoff und Chlor – wer ist elektronegativer? Chlor, was bedeutet, dass sich das Elektronenpaar durch diese Bindung in Richtung Chlor verschiebt. Kohlenstoff hat eine positive Ladung +1.

Dann müssen Sie nur noch hinzufügen: -3 + 1 = -2. Die Oxidationsstufe dieses Kohlenstoffatoms ist -2.

Lassen Sie uns den Oxidationszustand jedes Kohlenstoffatoms bestimmen:

Kohlenstoff hat drei Bindungen mit Wasserstoff. Kohlenstoff und Wasserstoff – wer ist elektronegativer? Kohlenstoff, dann verschiebt sich das Elektronenpaar entlang dieser drei Bindungen in Richtung Kohlenstoff. Kohlenstoff nimmt von jedem Wasserstoff eine negative Ladung: Es stellt sich heraus, dass -3

Und noch eine Bindung mit einem anderen Kohlenstoff. Kohlenstoff und anderer Kohlenstoff - ihre Elektronegativitäten sind gleich, es gibt also keine Verschiebung des Elektronenpaares (die Bindung ist nicht polar).

Dieses Atom hat zwei Bindungen mit einem Sauerstoffatom und eine weitere Bindung mit einem anderen Sauerstoffatom (als Teil der OH-Gruppe). Mehr elektronegative Sauerstoffatome in drei Bindungen ziehen ein Elektronenpaar vom Kohlenstoff ab, und Kohlenstoff erhält eine Ladung von +3.

Durch die vierte Bindung wird Kohlenstoff an einen anderen Kohlenstoff gebunden, wie bereits gesagt, das Elektronenpaar verschiebt sich nicht entlang dieser Bindung.

Kohlenstoff ist durch zwei Bindungen an Wasserstoffatome gebunden. Kohlenstoff, der elektronegativer ist, zieht für jede Bindung mit Wasserstoff ein Elektronenpaar ab und nimmt eine Ladung von -2 an.

An ein Sauerstoffatom ist eine Kohlenstoff-Doppelbindung gebunden. Mehr elektronegativer Sauerstoff zieht für jede Bindung ein Elektronenpaar an. Zusammen werden zwei Elektronenpaare aus Kohlenstoff gezogen. Kohlenstoff erhält eine Ladung von +2.

Zusammen ergibt sich +2 -2 = 0.

Bestimmen wir den Oxidationszustand dieses Kohlenstoffatoms:

Eine Dreifachbindung mit einem elektronegativeren Stickstoff verleiht Kohlenstoff eine +3-Ladung, es gibt keine Verschiebung des Elektronenpaares durch die Bindung mit Kohlenstoff.

Oxidation mit Permanganat.

Was passiert mit dem Permanaganat?

Die Redoxreaktion mit Permanganat kann in unterschiedlichen Medien (neutral, alkalisch, sauer) erfolgen. Und es hängt von der Umgebung ab, wie genau die Reaktion abläuft und welche Produkte dabei entstehen.

Daher kann es in drei Richtungen gehen:

Permanganat als Oxidationsmittel wird reduziert. Hier sind die Produkte seiner Restaurierung:

1. Saure Umgebung.

Das Medium wird mit Schwefelsäure (H 2 SO 4) angesäuert. Mangan wird auf die Oxidationsstufe +2 reduziert. Und die Wiederherstellungsprodukte werden sein:

KMnO 4 + H 2 SO 4 → MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

1. Alkalische Umgebung.

Ein ziemlich konzentriertes Alkali (KOH) wird hinzugefügt, um eine alkalische Umgebung zu schaffen. Mangan wird auf die Oxidationsstufe +6 reduziert. Wiederherstellungsprodukte

KMnO 4 + KOH → K 2 MnO 4 + H 2 O

1. Neutrale Umgebung(und leicht alkalisch).

In einem neutralen Medium tritt neben Permanganat auch Wasser in die Reaktion ein (was wir auf die linke Seite der Gleichung schreiben), Mangan wird auf +4 (MnO 2) reduziert, die Reduktionsprodukte sind:

KMnO 4 + H 2 O → MnO 2 + KOH

Und in leicht alkalischem Medium (in Gegenwart einer KOH-Lösung geringer Konzentration):

KMnO 4 + KOH → MnO 2 + H 2 O

Was passiert mit Bio?

Das erste, was Sie lernen müssen, ist, dass alles mit Alkohol beginnt! Das Erstphase Oxidation. Der Kohlenstoff, an den die Hydroxylgruppe gebunden ist, wird oxidiert.

Bei der Oxidation "erwirbt" ein Kohlenstoffatom eine Bindung mit Sauerstoff. Daher wird beim Schreiben des Oxidationsreaktionsschemas [O] über dem Pfeil geschrieben:

Primärer Alkohol oxidiert zuerst zu Aldehyd, dann zu Carbonsäure:

Oxidation sekundärer Alkohol bricht in der zweiten Stufe ab. Da sich Kohlenstoff in der Mitte befindet, entsteht ein Keton und kein Aldehyd (ein Kohlenstoffatom in einer Ketongruppe kann physikalisch keine Bindung mehr mit einer Hydroxylgruppe eingehen):

Ketone, tertiäre Alkohole und Carbonsäuren nicht mehr oxidieren:

Der Oxidationsprozess ist schrittweise – solange Platz für Oxidation vorhanden ist und alle Bedingungen dafür vorhanden sind, läuft die Reaktion ab. Alles endet mit einem Produkt, das unter diesen Bedingungen nicht oxidiert: tertiärer Alkohol, Keton oder Säure.

Bemerkenswert sind die Stufen der Methanoloxidation. Zuerst wird es zum entsprechenden Aldehyd oxidiert, dann zur entsprechenden Säure:

Ein Merkmal dieses Produkts (Ameisensäure) ist, dass der Kohlenstoff in der Carboxylgruppe an Wasserstoff gebunden ist, und wenn Sie genau hinsehen, werden Sie feststellen, dass es sich um nichts anderes als eine Aldehydgruppe handelt:

Und die Aldehydgruppe wird, wie wir früher herausgefunden haben, weiter zur Carboxylgruppe oxidiert:

Haben Sie die erhaltene Substanz erkannt? Seine Bruttoformel ist H 2 CO 3. Es ist Kohlensäure, die in Kohlendioxid und Wasser zerfällt:

H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2

Daher werden Methanol, Ameisenaldehyd und Ameisensäure (aufgrund der Aldehydgruppe) zu Kohlendioxid oxidiert.

Leichte Oxidation.

Milde Oxidation ist Oxidation ohne starkes Erhitzen in neutralem oder schwach alkalischem Medium (über die Reaktion schreiben 0 ° oder 20 °) .

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass Alkohole unter milden Bedingungen nicht oxidieren. Wenn sie also gebildet werden, stoppt die Oxidation bei ihnen. Welche Stoffe gehen eine milde Oxidationsreaktion ein?

1. Enthält eine Doppelbindung C = C (Wagner-Reaktion).

Dabei wird die π-Bindung gebrochen und „sitzt“ auf den frei werdenden Bindungen an der Hydroxylgruppe. Es stellt sich heraus zweiwertiger Alkohol:

Schreiben wir die Reaktion der milden Oxidation von Ethylen (Ethen). Lassen Sie uns die Ausgangsstoffe aufschreiben und die Produkte vorhersagen. Gleichzeitig schreiben wir H 2 O und KOH nicht: Sie können sowohl auf der rechten Seite der Gleichung als auch auf der linken Seite erscheinen. Und wir bestimmen sofort die Oxidationsstufen der am OVR beteiligten Stoffe:

Stellen wir eine elektronische Waage zusammen (wir meinen, dass es zwei Reduktionsmittel gibt - zwei Kohlenstoffatome, sie werden separat oxidiert):

Ordnen wir die Koeffizienten an:

Am Ende müssen Sie die fehlenden Produkte (H 2 O und KOH) hinzufügen. Rechts ist nicht genügend Kalium vorhanden, das heißt, das Alkali befindet sich rechts. Wir setzen den Koeffizienten davor. Links ist nicht genug Wasserstoff, also links Wasser. Wir setzen den Koeffizienten davor:

Machen wir dasselbe mit Propylen (Propen):

Cycloalken wird oft eingeschleust. Lass dich nicht von ihm in Verlegenheit bringen. Dies ist ein üblicher Kohlenwasserstoff mit Doppelbindung:

Wo auch immer sich diese Doppelbindung befindet, wird die Oxidation auf die gleiche Weise verlaufen:

1. Aldehydhaltig.

Die Aldehydgruppe ist reaktiver (reagiert leichter) als die Alkoholgruppe. Daher oxidiert der Aldehyd. Vor Säure:

Betrachten Sie als Beispiel Acetaldehyd (Ethanal). Schreiben wir die Reagenzien und Produkte auf und ordnen die Oxidationsstufen an. Stellen wir eine Bilanz auf und stellen die Koeffizienten vor das Reduktionsmittel und das Oxidationsmittel:

In neutralem und schwach alkalischem Medium verläuft die Reaktion etwas anders.

In einem neutralen Medium schreiben wir, wie wir uns erinnern, auf der linken Seite der Gleichung Wasser und auf der rechten Seite der Gleichung Alkali (während der Reaktion gebildet):

In diesem Fall treten Säure und Alkali in derselben Mischung nebeneinander auf. Es kommt zur Neutralisation.

Sie können nicht nebeneinander existieren und reagieren, es entsteht Salz:

Wenn wir uns außerdem die Koeffizienten in der Gleichung ansehen, werden wir verstehen, dass Säuren 3 Mol und Alkalien 2 Mol betragen. 2 Mol Alkali können nur 2 Mol Säure neutralisieren (2 Mol Salz werden gebildet). Und ein Mol Säure bleibt. Daher sieht die endgültige Gleichung wie folgt aus:

In einem leicht alkalischen Medium ist Alkali im Überschuss - es wird vor der Reaktion zugegeben, damit die gesamte Säure neutralisiert wird:

Eine ähnliche Situation tritt bei der Oxidation von Methanal auf. Wie wir uns erinnern, wird es zu Kohlendioxid oxidiert:

Zu beachten ist, dass Kohlenmonoxid (IV) CO 2 sauer ist. Und reagiert mit Alkali. Und da Kohlensäure zweibasig ist, können sowohl saure als auch mittlere Salze gebildet werden. Es hängt vom Verhältnis zwischen Alkali und Kohlendioxid ab:

Wenn Alkali 2:1 zu Kohlendioxid ist, dann wird es ein mittleres Salz geben:

Oder das Alkali kann viel mehr sein (mehr als das Doppelte). Wenn es mehr als das Doppelte ist, bleibt der Rest des Alkalis übrig:

3KOH + CO 2 → K 2 CO 3 + H 2 O + KOH

Dies geschieht in einer alkalischen Umgebung (wo Alkali im Überschuss vorhanden ist, da es der Reaktionsmischung vor der Reaktion zugesetzt wird) oder in einer neutralen Umgebung, wenn viel Alkali gebildet wird.

Aber wenn Alkali sich auf Kohlendioxid als 1: 1 bezieht, dann gibt es saures Salz:

KOH + CO 2 → KHCO 3

Wenn mehr Kohlendioxid als benötigt vorhanden ist, bleibt es im Überschuss:

KOH + 2CO 2 → KHCO 3 + CO 2

Dies geschieht in einer neutralen Umgebung, wenn wenig Alkali gebildet wird.

Schreiben wir die Ausgangsstoffe, Produkte auf, stellen eine Bilanz auf, stellen die Oxidationsstufen vor dem Oxidationsmittel, Reduktionsmittel und den daraus entstehenden Produkten auf:

In neutraler Umgebung bildet sich rechts Alkali (4KOH):

Jetzt müssen wir verstehen, was entsteht, wenn drei Mol CO 2 und vier Mol Alkali wechselwirken.

3CO 2 + 4KOH → 3KHCO 3 + KOH

KHCO 3 + KOH → K 2 CO 3 + H 2 O

Es stellt sich daher so heraus:

3CO 2 + 4KOH → 2KHCO 3 + K 2 CO 3 + H 2 O

Daher schreiben wir auf der rechten Seite der Gleichung zwei Mol Hydrogencarbonat und ein Mol Carbonat:

Und in einer schwach alkalischen Umgebung gibt es keine derartigen Probleme: Aufgrund des Alkaliüberschusses bildet sich ein durchschnittliches Salz:

Das gleiche passiert bei der Oxidation von Oxalsäurealdehyd:

Wie im vorherigen Beispiel wird eine zweibasige Säure gebildet, und die Gleichung sollte 4 Mol Alkali ergeben (da 4 Mol Permanganat).

Auch in einer neutralen Umgebung reicht das gesamte Alkali nicht aus, um die gesamte Säure vollständig zu neutralisieren.

Drei Mol Alkali werden für Bildung ausgegeben saures Salz, ein Mol Alkali bleibt:

3HOOC – COOH + 4KOH → 3KOOC – COOH + KOH

Und dieses eine Mol Alkali geht mit einem Mol saurem Salz in Wechselwirkung:

KOOC – COOH + KOH → KOOC – COOK + H 2 O

Es stellt sich so heraus:

3HOOC – COOH + 4KOH → 2KOOC – COOH + KOOC – COOK + H 2 O

Endgültige Gleichung:

In einer leicht alkalischen Umgebung wird durch einen Überschuss an Alkali ein mittleres Salz gebildet:

1. Enthält eine DreifachbindungC≡ C.

Erinnern Sie sich, was bei der sanften Oxidation von Verbindungen mit einer Doppelbindung geschah? Wenn Sie sich nicht erinnern, scrollen Sie zurück - denken Sie daran.

Die π-Bindung bricht, heftet sich an die Kohlenstoffatome an der Hydroxylgruppe. Das Prinzip ist hier das gleiche. Denken Sie daran, dass es in der Dreifachbindung zwei π-Bindungen gibt. Dies geschieht zunächst entlang der ersten π-Bindung:

Dann auf einer anderen π-Bindung:

Eine Struktur, bei der ein Kohlenstoffatom zwei Hydroxylgruppen aufweist, ist extrem instabil. Wenn etwas chemisch nicht stabil ist, neigt es dazu, von etwas "abzufallen". Wasser fällt so ab:

Es stellt sich eine Carbonylgruppe heraus.

Schauen wir uns einige Beispiele an:

Etin (Acetylen). Betrachten Sie die Oxidationsstufen dieser Substanz:

Wasser abspalten:

Wie im vorherigen Beispiel befinden sich in einer Reaktionsmischung eine Säure und eine Lauge. Es erfolgt eine Neutralisation - Salz wird gebildet. Wie aus dem Koeffizienten vor dem Alkalipermanganat ersichtlich ist, werden 8 Mol vorhanden sein, dh es reicht völlig aus, um die Säure zu neutralisieren. Endgültige Gleichung:

Betrachten Sie die Oxidation von Butin-2:

Wasser abspalten:

Hier wird keine Säure gebildet, so dass man nicht mit Neutralisation herumspielen muss.

Reaktionsgleichung:

Diese Unterschiede (zwischen der Oxidation von Kohlenstoff am Rand und in der Mitte der Kette) werden am Beispiel von Pentin anschaulich demonstriert:

Wasser abspalten:

Es stellt sich eine Substanz mit einer interessanten Struktur heraus:

Die Aldehydgruppe oxidiert weiter:

Schreiben wir die Ausgangsstoffe, Produkte auf, bestimmen die Oxidationsstufen, stellen eine Bilanz auf, schreiben Koeffizienten vor Oxidationsmittel und Reduktionsmittel:

Alkali sollte 2 Mol bilden (da der Koeffizient vor Permanganat 2) ist, daher wird die gesamte Säure neutralisiert:

Harte Oxidation.

Harte Oxidation ist Oxidation in sauer, stark alkalisch Umgebung. Und auch in neutral (oder leicht alkalisch), aber beim Erhitzen.

In einer sauren Umgebung erhitzen sie sich auch manchmal. Aber damit eine harte Oxidation nicht in einer sauren Umgebung stattfindet, ist Erhitzen eine Voraussetzung.

Welche Stoffe werden stark oxidiert? (Wir werden zunächst nur in saurer Umgebung analysieren - und dann die Nuancen, die bei der Oxidation entstehen, in einer stark alkalischen und neutralen oder schwach alkalischen (beim Erhitzen) Umgebung ergänzen).

Bei starker Oxidation geht der Prozess auf das Maximum. Solange es etwas zu oxidieren gibt, ist die Oxidation im Gange.

1. Alkohole. Aldehyde.

Betrachten Sie die Oxidation von Ethanol. Es wird schrittweise zu Säure oxidiert:

Wir schreiben die Gleichung auf. Wir notieren die Ausgangsstoffe, OVR-Produkte, notieren die Oxidationsstufen und erstellen eine Bilanz. Gleichen wir die Reaktion aus:

Wenn die Reaktion beim Siedepunkt des Aldehyds durchgeführt wird, verdampft (fliegt) dieser bei seiner Bildung aus dem Reaktionsgemisch, ohne Zeit für eine weitere Oxidation zu haben. Der gleiche Effekt kann unter sehr schonenden Bedingungen (geringe Hitze) erzielt werden. In diesem Fall schreiben wir Aldehyd als Produkt:

Betrachten wir die Oxidation von sekundärem Alkohol am Beispiel von Propanol-2. Wie bereits erwähnt, wird die Oxidation in der zweiten Stufe (Bildung einer Carbonylverbindung) beendet. Da wird ein Keton gebildet, das nicht oxidiert. Reaktionsgleichung:

Betrachten wir die Oxidation von Aldehyden auf Basis von Ethanal. Es oxidiert auch zu Säure:

Reaktionsgleichung:

Methanal und Methanol werden, wie bereits erwähnt, zu Kohlendioxid oxidiert:

Methan:

1. Enthält mehrere Links.

In diesem Fall wird die Kette durch eine Mehrfachverbindung unterbrochen. Und die Atome, die es gebildet haben, werden oxidiert (eine Bindung mit Sauerstoff eingehen). Möglichst oxidiert.

Wenn eine Doppelbindung gebrochen wird, werden aus Schrott Carbonylverbindungen gebildet (im folgenden Schema: aus einem Schrott - Aldehyd, aus einem anderen - Keton)

Lassen Sie uns die Oxidation von Penten-2 analysieren:

Oxidation von "Schrott":

Es stellt sich heraus, dass zwei Säuren gebildet werden. Schreiben wir die Ausgangsmaterialien und Produkte auf. Bestimmen Sie den Oxidationszustand der Atome, die ihn ändern, stellen Sie eine Bilanz auf, gleichen Sie die Reaktion aus:

Wenn wir die elektronische Bilanz zusammensetzen, meinen wir, dass es zwei Reduktionsmittel gibt - zwei Kohlenstoffatome, sie werden getrennt oxidiert:

Säure wird sich nicht immer bilden. Analysieren wir zum Beispiel die Oxidation von 2-Methylbuten:

Reaktionsgleichung:

Absolut das gleiche Prinzip bei der Oxidation von Verbindungen mit einer Dreifachbindung (nur die Oxidation verläuft sofort unter Bildung einer Säure, ohne zwischenzeitliche Bildung eines Aldehyds):

Reaktionsgleichung:

Liegt die Mehrfachbindung genau in der Mitte, so erhält man nicht zwei Produkte, sondern eines. Da die "Schrotte" gleich sind und zu den gleichen Produkten oxidiert werden:

Reaktionsgleichung:

1. Doppel-Corona-Säure.

Es gibt eine Säure, bei der die Carboxylgruppen (Kronen) miteinander verbunden sind:

Das ist Oxalsäure. Zwei Kronen sind schwer nebeneinander zu bekommen. Es ist natürlich unter normalen Bedingungen stabil. Aufgrund der Tatsache, dass es zwei miteinander verbundene Carboxylgruppen hat, ist es jedoch weniger stabil als andere Carbonsäuren.

Daher kann es unter besonders harten Bedingungen oxidiert werden. Es gibt einen Bruch in der Verbindung zwischen den "zwei Kronen":

Reaktionsgleichung:

1. Benzolhomologe (und ihre Derivate).

Benzol selbst oxidiert nicht, da die Aromatizität diese Struktur sehr stabil macht.

Aber seine Homologen sind oxidiert. In diesem Fall reißt auch die Kette, Hauptsache genau wissen wo. Es gelten einige Grundsätze:

1. Der Benzolring wird nicht von selbst zerstört und bleibt bis zum Ende intakt, im Radikal kommt es zur Bindungsspaltung.
2. Ein direkt an den Benzolring gebundenes Atom wird oxidiert. Wenn danach die Kohlenstoffkette im Radikal weitergeht, wird die Lücke danach sein.

Betrachten wir die Oxidation von Methylbenzol. Dort wird ein Kohlenstoffatom des Radikals oxidiert:

Reaktionsgleichung:

Analysieren wir die Oxidation von Isobutylbenzol:

Reaktionsgleichung:

Analysieren wir die Oxidation von sec-Butylbenzol:

Reaktionsgleichung:

Bei der Oxidation von Benzolhomologen (und homologen Derivaten) mit mehreren Radikalen entstehen zwei, drei oder mehr basische aromatische Säuren. Zum Beispiel Oxidation von 1,2-Dimethylbenzol:

Derivate von Benzolhomologen (bei denen der Benzolring Nicht-Kohlenwasserstoffreste aufweist) werden auf die gleiche Weise oxidiert. Eine weitere funktionelle Gruppe am Benzolring stört nicht:

Zwischensumme. Algorithmus "wie schreibt man die Reaktion der harten Oxidation mit Permanganat in einem sauren Medium":

1. Notieren Sie die Ausgangsmaterialien (organisch + KMnO 4 + H 2 SO 4).
2. Notieren Sie die Produkte der organischen Oxidation (Verbindungen mit Alkohol, Aldehydgruppen, Mehrfachbindungen und Benzolhomologen werden oxidiert).
3. Notieren Sie das Produkt der Reduktion von Permanganat (MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O).
4. Bestimmen Sie den Oxidationszustand der Teilnehmer am OVR. Stellen Sie eine Bilanz auf. Notieren Sie die Koeffizienten für das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel sowie für die daraus gebildeten Stoffe.
5. Dann empfiehlt es sich zu berechnen, wie viele Sulfatanionen sich auf der rechten Seite der Gleichung befinden, entsprechend den Koeffizienten vor Schwefelsäure auf der linken Seite setzen.
6. Stellen Sie am Ende den Koeffizienten vor das Wasser.

Starre Oxidation in einer stark alkalischen Umgebung und einer neutralen oder schwach alkalischen (beim Erhitzen) Umgebung.

Diese Reaktionen sind viel seltener. Wir können sagen, dass solche Reaktionen exotisch sind. Und wie es sich für jede exotische Reaktion gehört, waren diese die umstrittensten.

Harte Oxidation ist auch in Afrika hart, daher wird organisches Material auf die gleiche Weise wie in einer sauren Umgebung oxidiert.

Wir werden die Reaktionen nicht für jede Klasse separat analysieren, da allgemeines Prinzip schon früher angegeben. Lassen Sie uns nur die Nuancen analysieren.

Stark alkalische Umgebung :

In stark alkalischer Umgebung wird Permanganat auf die Oxidationsstufe +6 reduziert (Kaliummanganat):

KMnO 4 + KOH → K 2 MnO 4.

In einer stark alkalischen Umgebung ist Alkali immer im Überschuss vorhanden, daher findet eine vollständige Neutralisation statt: bei der Bildung von Kohlendioxid entsteht Carbonat, bei der Bildung einer Säure entsteht ein Salz (bei mehrbasigen Säuren entsteht ein mittleres Salz sein).

Zum Beispiel die Oxidation von Propen:

Oxidation von Ethylbenzol:

Schwach alkalische oder neutrale Umgebung bei Erwärmung :

Auch hier muss immer an die Möglichkeit der Neutralisation gedacht werden.

Wenn die Oxidation in einer neutralen Umgebung stattfindet und eine saure Verbindung (Säure oder Kohlendioxid) gebildet wird, neutralisiert das resultierende Alkali diese saure Verbindung. Die Lauge reicht jedoch nicht immer aus, um die Säure vollständig zu neutralisieren.

Wenn beispielsweise Aldehyde oxidiert werden, ist nicht genug davon vorhanden (die Oxidation verläuft wie unter milden Bedingungen - die Temperatur beschleunigt die Reaktion einfach). Daher werden sowohl Salz als auch Säure gebildet (der Rest, grob gesagt, im Überschuss).

Wir diskutierten dies, als wir die milde Oxidation von Aldehyden analysierten.

Wenn Sie in einer neutralen Umgebung Säure bilden, müssen Sie daher sorgfältig prüfen, ob es ausreicht, die gesamte Säure zu neutralisieren. Besondere Aufmerksamkeit Sie müssen auf die Neutralisation von mehrbasigen Säuren achten.

In einer schwach alkalischen Umgebung werden aufgrund einer ausreichenden Alkalimenge nur mittlere Salze gebildet, da ein Überschuss an Alkali vorhanden ist.

Zur Oxidation in neutralem Medium reicht in der Regel Alkali aus. Und die Reaktionsgleichung in einer neutralen Umgebung ist dieselbe wie in einer schwach alkalischen Umgebung.

Lassen Sie uns zum Beispiel die Oxidation von Ethylbenzol analysieren:

Alkali reicht völlig aus, um die erhaltenen Säureverbindungen vollständig zu neutralisieren, selbst Überschüsse bleiben zurück:

3 Mol Alkali werden verbraucht - 1 bleibt übrig.

Endgültige Gleichung:

Diese Reaktion in einer neutralen und schwach alkalischen Umgebung verläuft in gleicher Weise (in einer schwach alkalischen Umgebung ist links kein Alkali, aber das bedeutet nicht, dass es nicht existiert, es geht nur keine Reaktion ein).

Redoxreaktionen mit Kaliumdichromat (Dichromat).

Dichromat weist in der USE keine so große Vielfalt an organischen Oxidationsreaktionen auf.

Die Oxidation mit Dichromat erfolgt meist nur im sauren Milieu. Wenn dieses Chrom auf +3 zurückgesetzt wird. Wiederherstellungsprodukte:

Oxidation wird hart. Die Reaktion wird der Oxidation mit Permanganat sehr ähnlich sein. Es werden die gleichen Stoffe oxidiert, die durch Permanganat in saurem Milieu oxidiert werden, und es werden die gleichen Produkte gebildet.

Schauen wir uns einige der Reaktionen an.

Betrachten Sie die Oxidation von Alkohol. Wenn die Oxidation beim Siedepunkt des Aldehyds durchgeführt wird, verlässt er das Reaktionsgemisch ohne Oxidation:

Andernfalls kann Alkohol direkt zu Säure oxidiert werden.

Der bei der vorherigen Reaktion erhaltene Aldehyd kann "aufgefangen" und zu einer Säure oxidiert werden:

Oxidation von Cyclohexanol. Cyclohexanol ist ein sekundärer Alkohol, daher entsteht ein Keton:

Wenn es schwierig ist, den Oxidationszustand von Kohlenstoffatomen nach dieser Formel zu bestimmen, können Sie auf einen Entwurf malen:

Reaktionsgleichung:

Betrachten Sie die Oxidation von Cyclopenten.

Die Doppelbindung bricht (der Kreislauf öffnet sich), die Atome, die sie gebildet haben, werden maximal oxidiert (in diesem Fall zur Carboxylgruppe):

Einige Merkmale der Oxidation in der USE, mit denen wir nicht ganz einverstanden sind.

Jene „Regeln“, Prinzipien und Reaktionen, die in diesem Abschnitt besprochen werden, halten wir für nicht ganz richtig. Sie widersprechen nicht nur der Realität (Chemie als Wissenschaft), sondern auch der inneren Logik des Lehrplans und insbesondere der USE.

Trotzdem sind wir gezwungen, dieses Material genau in der Form zu geben, die die NUTZUNG erfordert.

Es geht um HARTE Oxidation.

Erinnern Sie sich daran, wie Benzolhomologe und ihre Derivate unter harten Bedingungen oxidiert werden? Alle Radikale werden abgeschnitten - Carboxylgruppen werden gebildet. Schrotte oxidieren bereits "von selbst":

Wenn also plötzlich eine Hydroxylgruppe oder eine Mehrfachbindung in einem Radikal auftaucht, müssen Sie vergessen, dass sich dort ein Benzolring befindet. Die Reaktion wird NUR entlang dieser funktionellen Gruppe (oder Mehrfachverbindung) verlaufen.

Wichtiger als der Benzolring sind die funktionelle Gruppe und die Mehrfachbindung.

Lassen Sie uns die Oxidation jeder Substanz analysieren:

Erste Substanz:

Es ist notwendig, nicht darauf zu achten, dass es einen Benzolring gibt. Aus Sicht des USE ist dies nur ein sekundärer Alkohol. Sekundäre Alkohole werden zu Ketonen oxidiert und Ketone werden nicht weiter oxidiert:

Lassen Sie diese Substanz mit Dichromat oxidieren:

Zweite Substanz:

Diese Substanz wird oxidiert, einfach als Verbindung mit einer Doppelbindung (auf den Benzolring achten wir nicht):

Lassen Sie es beim Erhitzen in neutralem Permanganat oxidieren:

Das resultierende Alkali reicht aus, um Kohlendioxid vollständig zu neutralisieren:

2KOH + CO 2 → K 2 CO 3 + H 2 O

Endgültige Gleichung:

Oxidation des dritten Stoffes:

Lassen Sie die Oxidation mit Kaliumpermanganat in saurem Medium ablaufen:

Oxidation der vierten Substanz:

Lassen Sie es in einer stark alkalischen Umgebung oxidieren. Die Reaktionsgleichung lautet:

Und schließlich wird Vinylbenzol so oxidiert:

Und es wird zu Benzoesäure oxidiert, es ist zu beachten, dass es nach der Logik der USE nicht so oxidiert wird, weil es ein Benzolderivat ist. Sondern weil es eine Doppelbindung enthält.

Abschluss.

Dies ist alles, was Sie über Redoxreaktionen mit Permanganat und Dichromat in organischem Material wissen müssen.

Seien Sie nicht überrascht, wenn Sie einige der in diesem Artikel beschriebenen Punkte zum ersten Mal hören. Wie bereits erwähnt, ist dieses Thema sehr breit gefächert und umstritten. Und trotzdem wird ihr aus irgendeinem Grund sehr wenig Aufmerksamkeit geschenkt.

Wie Sie vielleicht gesehen haben, können zwei oder drei Reaktionen nicht alle Muster dieser Reaktionen erklären. Wird hier benötigt Ein komplexer Ansatz und ausführliche Erklärung alle Momente. Leider wird das Thema in Lehrbüchern und Internetquellen nicht vollständig oder nicht vollständig offengelegt.

Ich habe versucht, diese Mängel und Mängel zu beseitigen und dieses Thema ganz und nicht teilweise zu betrachten. Ich hoffe, es ist mir gelungen.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit, alles Gute für Sie! Viel Glück beim Beherrschen der chemischen Wissenschaften und beim Bestehen der Prüfungen!