Видео:Окисление метаналя HCHO + Cu(OH)2 → и муравьиной кислоты HCOOH + [Ag(NH3)2]OH → ХИМИЯ ЕГЭ 10 классСкачать
Химические свойства альдегидов и кетонов
1. Реакции присоединения
В молекулах карбонильных соединений присутствует двойная связь С=О, поэтому для карбонильных соединений характерны реакции присоединения по двойной связи. Присоединение к альдегидам протекает легче, чем к кетонам.
1.1. Гидрирование
Альдегиды при взаимодействии с водородом в присутствии катализатора (например, металлического никеля) образуют первичные спирты, кетоны — вторичные:
1.2. Присоединение воды
При гидратации формальдегида образуется малоустойчивое вещество, называемое гидрат. Оно существует только при низкой температуре.
1.3. Присоединение спиртов
При присоединении спиртов к альдегидам образуются вещества, которые называются полуацетали.
В качестве катализаторов процесса используют кислоты или основания.
Полуацетали существует только при низкой температуре.
Полуацетали– это соединения, в которых атом углерода связан с гидроксильной и алкоксильной (-OR) группами.
Полуацеталь может взаимодействовать с еще одной молекулой спирта в присутствии кислоты. При этом происходит замещение полуацетального гидроксила на алкоксильную группу OR’ и образованию ацеталя:
Карбонильные соединения присоединяют синильную кислоту HCN. При этом образуется гидроксинитрил (циангидрин):
Видео:Вся теория по карбоновым кислотам для ЕГЭ | Химия ЕГЭ для 10 класса | УмскулСкачать
2. Окисление альдегидов и кетонов
Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).
В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое.
При окислении альдегиды превращаются в карбоновые кислоты.
Альдегид → карбоновая кислота
Метаналь окисляется сначала в муравьиную кислоту, затем в углекислый газ:
Кетоны окисляются только при действии сильных окислителей и нагревании.
2.1. Окисление гидроксидом меди (II)
Происходит при нагревании альдегидов со свежеосажденным гидроксидом меди, при этом образуется красно-кирпичный осадок оксида меди (I) Cu2O. Это — одна из качественных реакций на альдегиды.
Например, муравьиный альдегид окисляется гидроксидом меди (II)
Поскольку раствор содержит избыток аммиака, продуктом окисления альдегида будет соль аммония карбоновой кислоты.
Например, при окислении муравьиного альдегида аммиачным раствором оксида серебра (I) образуется карбонат аммония
Например, при окислении уксусного альдегида аммиачным раствором оксида серебра образуется ацетат аммония
Образование осадка серебра при взаимодействии с аммиачным раствором оксида серебра — качественная реакция на альдегиды.
Упрощенный вариант реакции:
2.3. Жесткое окисление
При окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) альдегиды окисляются до карбоновых кислот или до солей карбоновых кислот (в нейтральной среде). Муравьиный альдегид окисляется до углекислого газа или до солей угольной кислоты (в нейтральной среде).
Например, при окислении уксусного альдегида перманганатом калия в серной кислоте образуется уксусная кислота
Кетоны окисляются только в очень жестких условиях (в кислой среде при высокой температуре) под действием сильных окислителей: перманганатов или дихроматов.
Реакция протекает с разрывом С–С-связей (соседних с карбонильной группой) и с образованием смеси карбоновых кислот с меньшей молекулярной массой или СО2.
Карбонильное соединение/ Окислитель
KMnO4, кислая среда
KMnO4, H2O, t
Метаналь СН2О
CO2
K2CO3
Альдегид R-СНО
R-COOH
R-COOK
Кетон
R-COOH/ СО2
R-COOK/ K2СО3
2.4. Горение карбонильных соединений
При горении карбонильных соединений образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.
Например, уравнение сгорания метаналя:
Видео:Муравьиная кислота | Химия 10 класс | УмскулСкачать
3. Замещение водорода у атома углерода, соседнего с карбонильной группой
Карбонильные соединения вступают в реакцию с галогенами, в результате которой получается хлорзамещенный (у ближайшего к карбонильной группе атома углерода) альдегид или кетон.
Например, при хлорировании уксусного альдегида образуется хлорпроизводное этаналя
Полученное из ацетальдегида вещество называется хлораль. Продукт присоединения воды к хлоралю (хлоральгидрат) устойчив и используется как лекарство.
Видео:Все химические свойства альдегидов | Химия ЕГЭ для 10 класса | УмскулСкачать
4. Конденсация с фенолами
Формальдегид может взаимодействовать с фенолом. Катализатором процесса выступают кислоты или основания:
Дальнейшее взаимодействие с другими молекулами формальдегида и фенола приводит к образованию фенолоформальдегидных смол и воды:
Фенол и формальдегид вступают в реакцию поликонденсации.
Поликонденсация — это процесс соединения молекул в длинную цепь (полимер) с образованием побочных продуктов с низкой молекулярной массой (вода или др.).
Видео:ЭТИ продукты разжижают ТРОМБЫ! Как спасти себя от тромбоза?Скачать
5. Полимеризация альдегидов
Полимеризация характерна в основном для легких альдегидов. Для альдегидов характерна линейная и циклическая полимеризация.
Например, в растворе формалина (40 %-ного водного раствора формальдегида) образуется белый осадок полимера формальдегида, который называется полиформальдегид или параформ:
Видео:10.3. Альдегиды и кетоны: Химические свойства. ЕГЭ по химииСкачать
Химические свойства и способы получения муравьиного альдегида
Задача 4. Опишите химические свойства муравьиного альдегида. Приведите промышленные и лабораторные способы получения этого соединения. Решение: Атом углерода в карбонильной группе находится в состоянии sp 2 -гибридизации и образует 3 сигма-связи (две связи С-Н и одну связь С-О). Сигма-связь образована р-электронами атомов углерода и кислорода. Двойная связь С = О является сочетанием пи- и сигма-связей. Электронная плотность смещена в сторону атома кислорода.
В молекулах альдегидов имеется несколько реакционных центров: электрофильный центр (карбонильный атом углерода), участвующий в реакциях нуклеофильного присоединения; основный центр – атом кислорода с неподеленными электронными парами; Н-С(О)-Н кислотный центр, отвечающий за реакции конденсации; связь С-Н, разрывающаяся в реакциях окисления.
5. Присоединение гидразина с образованием гидразона:
6. Присоединение аминов с образованием N-замещенного имина:
7. Присоединение тиола с образованием дитиоацеталя (в кислой среде):
8. Присоединение воды с образованием гем-диола:
Н-CH=O + Н-ОН → Н-CH(OH)-OH.
При действии щелочи на формалин получаются метиловый спирт и муравьиная кислота:
2Н-CH=O + Н-ОН → СН3-ОН + Н-СООН.
В присутствии щелочей в водном растворе может идти и другая реакция: формальдегид конденсируется, причем в числе прочих продуктов получается один из простейших сахаров, или гексоз:
9. Присоединение спирта с образованием полуацеталя:
10. При взаимодействии формальдегида с ацетальдегидом в газовой фазе в присутствии катализаторов (окись алюминия, ацетат свинца на силикагеле и др.) образуется акролеин:
В водном растворе при большом избытке формальдегида под влиянием гидроокиси кальция конденсация с ацетальдегидом приводит к пентаэритриту:
Высшие алифатические альдегиды дают в этих условиях окси-или диоксиальдегиды (в зависимости от числа H-водородных атомов):
Формальдегид при взаимодействии с ацетоном образует ангидроэннеагептилол:
Реакции окисления
1. Альдегиды – довольно сильные восстановители, и поэтому легко окисляются различными окислителями, например: KMnO4, K2Cr2O7, [Ag(NH3)2]OH, Cu(OH)2. Все реакции идут при нагревании:
Реакции полимеризации
1. Реакция с фенолом с образованием фенолформальдегидных смол:
Получение формальдегида:
Промышленные методы получения формальдегида
1. Окисление метанола.
Реакция проводится в присутствии серебряного катализатороа и при нагревании (около 650—720 °C) или при 400 °C в присутствиии железо-никилиевых катализаторов:
2. Реакция дегидрирования метанола.
Процесс проводится на цинк-медных катализаторах при 600 °C:
3. Окисление метана.
Реакцию проводят при температуре 450 °C и давлении 1—2 МПа на катализаторе AlPO4.
Лабораторные способы получения формальдегида
1. Восстановление метанола:
Реакцию проводят, опуская раскаленную медную проволоку в пробирку с метанолом, образуется резкий запах альдегида. Если процесс окисления повторить несколько раз, то можно получить значительную концентрацию формальдегида.
2. Реакция метанола с перманганатом калия:
Смесь слабого раствора марганцовки и метанола нагревают до кипения. Появляется запах формальдегида, а фиолетовая окраска перманганата исчезает.
3. Реакция метанола с бихроматом калия:
В насыщенный раствор бихромата калия К2Сг2О7 добавляют такой же объем концентрированной серной кислоты. Затем по каплям вводят метанол. Очень осторожно подогревают смесь (отверстие пробирки направляют в сторону!). Реакция идет с выделением тепла. Желтая окраска хромовой смеси исчезает, и появляется зеленая окраска сульфата хрома.
Метановая или муравьиная кислота характеризуется следующими формулами: молекулярная эмпирическая (1), графическая (2) и электронная (3)
Как видно из графической формулы, это вещество обладает свойствами кислот и альдегидов, так как в ее составе содержится и карбоксильная группа (связана с атомом водорода) и альдегидная группа (связана с группой ОН). Л/(Н2С02) = 46 г/моль.
II. Физические свойства; нахождение в природе.
Муравьиная кислота — легкоподвижная жидкость, тяжелее воды, без цвета, с резким специфическим запахом, смешивается с водой в любых отношениях. Попадая на кожу, вызывает ожог. Большое ее количество содержится в стеблях крапивы и в секрете муравьев, за что эта кислота и получила свое название. Ощущение жжения от крапивы и от укуса муравья связано с действием муравьиной кислоты.
III. Химические свойства.
1. Горит, образуя С02 и Н20 (полное сгорание).
2. Разлагается на различные продукты (напишите схемы реакций).
3. Как альдегид, вступает в реакцию «серебряного зеркала» (1) и окисляется гидроксидом меди(Н) (2); продукт окисления —
4. Вступает в реакции присоединения; рассмотрим это свойство на основе восстановления водородом: возможно образование формальдегида, а при более глубоком восстановлении — метанола (муравьиная кислота в этом случае проявляет свойства альдегида):
Возможны и другие реакции, в которых муравьиная кислота проявляет свойства альдегидов.
Рассмотрим кислотные свойства этого вещества:
5. Диссоциирует: это самая сильная из всех предельных карбоновых кислот, но, тем не менее, она является слабой кислотой:
6. Изменяет окраску индикаторов; красный цвет лакмуса и метилового оранжевого доказывают наличие в водном растворе этой кислоты избытка катионов гидроксония Н30 + (проще Н + ).
7. Реагирует с основаниями:
8. Взаимодействует с активными металлами:
(формулу этой соли можно записать и так: (НСОО)2Са или Са(НСОО)2, но самое правильное — с позиций неорганической химии Са(ООСН)2.
10. В присутствии сильных водоотнимающих средств способна к дегидратации с образованием ангидрида:
угольная кислота (следовательно, метановая кислота является альдегидом угольной кислоты):
11. В определенных условиях разлагается до воды и монооксида углерода, т. е. СО является ангидридом муравьиной кислоты:
Для муравьиной кислоты характерны и другие свойства.
Способы получения муравьиной кислоты многообразны. Рассмотрим некоторые из них.
1. В промышленности ее получают из монооксида углерода:
Полученную кислоту отгоняют и конденсируют.
2. Окисление формальдегида:
Муравьиную кислоту применяют как восстановитель, как протраву при крашении, как реактив в химических лабораториях. Ее используют в кожевенном, консервном, спиртовом и пивоваренном производствах, в медицине. На ее основе готовят катализаторы для синтеза различных органических веществ.
? Задания для самостоятельной работы
1. Поясните, почему метановая кислота способна проявлять свойства и кислот, и альдегидов.
2. Напишите уравнения реакций, доказывающих, что муравьиная кислота является альдегидом.
3. Напишите три уравнения реакций, доказывающих кислотные свойства муравьиной кислоты.
4. Приведите три обоснованных примера использования муравьиной кислоты.
📸 Видео
ВСЯ ТЕОРИЯ ПО АЛЬДЕГИДАМ ДЛЯ ЕГЭ | Химия ЕГЭ для 10 класса | УмскулСкачать
Окисление ВСЕХ органических веществ за 4 часа | Химия ЕГЭ 2023 | УмскулСкачать
11.3. Карбоновые кислоты и их соли: Химические свойства. ЕГЭ по химииСкачать
Алканы. Химические свойства. Ч.2. Реакции окисления.Скачать
Опыты по химии. Окисление муравьиного альдегида гидроксидом меди (II)Скачать
Опыты по химии. Взаимодействие муравьиной кислоты с цинкомСкачать
![Окисление метаналя HCHO + Cu(OH)2 → и муравьиной кислоты HCOOH + [Ag(NH3)2]OH → ХИМИЯ ЕГЭ 10 класс](https://i.ytimg.com/vi/JmXSmUSQZmU/0.jpg)
