Compuşi carbonilici

Obiective O1 Să definiţi compuşii carbonilici, clasificarea lor O2 Să identificaţi seria omoloagă a aldehidelor şi cetonelor,

formula generală a seriei, nomenclatura şi izomeria lor O3 Să eхplicaţi formarea moleculei aldehidelor

monocarbonilice saturate O4 Să distingeţi metodele de obţinere a aldehidelor şi

cetonelor O5 Să eхemplificaţi proprietăţile chimice şi fizice a

aldehidelor şi cetonelor O6 Să enumăraţi domeniile de aplicare a aldehidelor şi

cetonelor cu eхemplificări din viaţa cotidiană

DefiniţieClasificare

Compuşii carbonilici reprezintă o clasă de substanţe organice ce conţin în molecula lor grupa funcţională carbonil C=O

Compuşii carbonilici, în care atomul de carbon al grupării carbonil este legat cu un radical organic şi cu un atom de hidrogen (cu excepţia metanalului), se numesc aldehide.

Compuşii carbonilici, în care atomul de carbon al grupării carbonil este legat cu doi radicali organici identici sau diferiţi, se numesc cetone.

R – C – H

O

- C –

O

R1 – C – R2

OAldehide

R=H,alchil sau aril Grupa carbonil

Cetone

R1=R2, alchil sau aril

Problemă.Părţile de masă ale carbonului şi hidrogenului în molecula unui alcanal constituie respectiv 40%C şi 6,66%H. Stabiliţi formulele brută, moleculară şi cea structurală ale alcanalului.

Problemă.Un compus carbonilic conţine în moleculă 54,56% C şi 9,08% H. Stabiliţi formula moleculară a compusului carbonilic, dacă densitatea vaporilor lui faţă de hidrogen este egală cu 22.

Rezolvare

Problemă.

Părţile de masă ale carbonului şi hidrogenului în molecula unui alcanal constituie respectiv 40%C şi 6,66%H. Stabiliţi formulele brută, moleculară şi cea structurală ale alcanalului.

Se dă:

ω(C)=91,3%

ω(H)=6,66%

Formula brută, moleculară, structurală - ?

ω(O) = 100% - (40% + 6,66%) = 53,34%

m(C)=ω(C)% * 100

100%m(C) : m(H) : m(O)

M(C) : M(H) : M(O)

40 : 6,66 : 53,34

12 : 1 : 16

3,33 : 6,66 : 3,33 1 : 2 : 1

Formula brută şi moleculară - CH2OFormula structurală H -

C

O

H

Rezolvare

Problemă.

Un compus carbonilic conţine în moleculă 54,56% C şi 9,08% H. Stabiliţi formula moleculară a compusului carbonilic, dacă densitatea vaporilor lui faţă de hidrogen este egală cu 22.

Se dă:

ω(C)=54,56%

ω(H)=9,08%

Formula brută, moleculară, structurală - ?

ω(O) = 100% - (54,56% - 9,08%) = 36,36%

m(C)=ω(C)% * 100

100%m(C) : m(H) : m(O)

M(C) : M(H) : M(O)

54,56 : 9,08 : 36,36

12 : 1 : 16

4,55 : 9,08 : 2,27 2 : 4 : 1

Formula moleculară - C2H4O

Formula structurală CH3 - C

O

H

Mr(comp.carb.) = D(H2) * Mr(H2) = 22 * 2 = 44g/mol Mr(C2H4O) = 44

g/mol

Form. brută C2H4O

Aldehide monocarbonilice saturateNomenclatură şi izomerie

Aldehidele monocarbonilice saturate alcătuiesc o serie omoloagă cu formula generală CnH2nO sau CnH2n+1CHO

Denumirea sistematică a aldehidelor şi cetonelor se formează de la numele alcanului cu acelaşi număr de atomi de carbon, adăugînd sufixul –al (pentru aldehide) sau –onă (pentru cetone).Denumirea nesistematică a aldehidelor provine de la denumirile nesistematice ale acizilor care se obţin la oxidarea lor (acid formic formaldehidă, acid acetic acetaldehidă).Denumirea radico-funcţională a cetonelor se formează de la denumirea celor doi radicali, adăugînd cuvîntul cetonă care se separă prin cratimă (CH3 – CO – CH3 dimetil-cetonă).În cazul unor radicali diferiţi, aceştia se enumără în ordine alfabetică (CH3-CO-C2H5 - etil-metil-cetonă).

Aldehidele şi cetonele sunt izomeri de funcţiune cu formula generală CnH2nO

În catenele mai lungi ale aldehidelor şi cetonelor poziţia grupei carbonil se notează cu cifra cea mai mică, ea avînd prioritate faţă de radicalul alchil.

Izomeria aldehidelor este determinată doar de structura radicalului hidrocarburii, iar izomeria cetonelor – şi de poziţia grupei carbonil în catena hidrocarburii.

Formează izomerii substanţei cu formula moleculară C5H10O

1. CH3 – CH2 – CH2 – CH2- CH=O

pentanal 2. CH3 – CH2 – CH – CH=O CH3 2-metilbutanal3. CH3 – CH – CH2 – CH=O CH3 3-metilbutanal4. CH3

CH3 – C – CH=O CH3 2,2-dimetilpropanal

6. CH3 – C – CH –– CH3

O CH3 2-metilbutanonă-2

7. CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3

O 3-pentanonă

Pentru acasă izomerii cu formula moleculară C6H12O

5. CH3 – C – CH2 – CH2 – CH3

O 2-pentanonă

Structura grupei carbonil

C O C O δ+ δ- + - ..

:..

Structuri de proporţie

Formaldehida Acetaldehida

Metode de obţinere a aldehidelor şi cetonelor

OR – C Haldehidă

Metode de oxidare

Oxidarea metanului (CH4, NxOy)

Oxidarea alcoolilor primari (+ CuO)

Oxidarea etenei + aer (CuCl2, PdCl2)

Dehidrogenarea alcoolilor primari (Cu, t0)

Hidratarea alchinelor Reacţia Kucerov

Metode de obţinere a aldehidelor şi cetonelor

1. Oxidarea metanuluiCH4 + O2 H – C + H2ONxOy O

Metanal HMetan 2. Oxidarea alcoolilor

primariCH3-CH2-OH + CuO CH3-CH=O + Cu + H2OEtanol Etan

al 3. Oxidarea etenei2 CH2=CH2 + O2(aer) 2 CH3-

CH=OCuCl2, PdCl2

Etenă

Etanal

4. DehidrogenareaCH3-CH2 –OH CH3-

CH=OCu, t0C-H2Etanol Etanal 5. Hidratarea alchinelor (reacţia

Kucerov)HC Ξ CH + HOHEtina

Hg2+

H2SO4

H2C=CH O H

Enol

CH3 - COH

Etanal

Metode de obţinere a aldehidelor şi cetonelor

R – C – R1 O

Oxidarea alcoolilor secundari (K2Cr2O7 + H2SO4)

Dehidrogenarea alcoolilor secundari (Cu, t0)

Hidratarea alchinelor Reacţia Kucerov

3. Hidratarea alchinelor (reacţia Kucerov)HC Ξ C – CH3 + HOH

Hg2+

H2SO4

H2C=C-CH3

O HCH3 – C – CH3 OEnol

Propina Propanonă-2

2. DehidrogenareaCH3-CH-CH3 CH3 - C - CH3

OH O

Cu, t0C-H2

Propanol-2 Propanonă-2

1. Oxidarea alcoolilor secundari

CH3-CH-CH3 CH3 - C - CH3 + H2O OH O

[O]

K2Cr2O7 + H2SO4 Propanol-2 Propanonă-

2

Proprietăţi fizice Aldehidele, cu excepţia formaldehidei care este un gaz, la

temperatură obişnuită sunt substanţe lichide sau chiar solide cu miros specific.

Aldehida formică are un miros puternic, înţepător şi sufocant Termenii lichizi au un miros specific de mere verzi, totuşi

neplăcut în concentraţie mare Benzaldehida are un miros de migdale amare

Termenii inferiori sunt solubili în apă, însă odată cu creşterea masei moleculare, solubilitatea în apă a aldehidelor descreşte, cele superioare fiind solubile numai în solvenţi organici.

Izomerii cu catenă ramificată au temperaturi de fierbere mai joase decît cei cu catenă liniară.

Cetonele sunt substanţe lichide sau solide

Au puncte de fierbere mai înalte decît cele ale aldehidelor cu acelaşi număr de atomi de carbon.

Proprietăţi chimice

OR - C Haldehidă

A. Reacţii de adiţie (de hidrogenare, Ni)

B. Reacţii de oxidare1. Reacţia oglinzii de

Ag2. Oxidarea cu Cu(OH)2

C. Reacţia de policondensare

Acizi carboxilici

Alcooli

Răşini fenolformaldehidice

Proprietăţi chimiceA. Reacţii de adiţieR – C + H2 R – CH – OH H H

O Ni800C

Alcool primarR – C – R1 + H2 R – CH – R1

O OH

Ni

1000

C Alcool secundarB. Reacţii de

oxidare1. Reacţia oglinzii de argint

R- CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH R – COOH + 2Ag + 4NH3 + H2O

AgNO3 + NaOH AgOH + NaNO3Ag2OAgOH + 2 NH3 2 [ Ag (NH3)2]OH

Oglinda de argint

Aldehidă

Acid carboxilicReactiv Tollens

Reactiv Tollens

2. Oxidarea cu hidroxidul de cupru (II)

R – CH=O + 2 Cu(OH)2 R – COOH + 2 CuOH + H2O t0

t0

2 CuOH Cu2O + H2Oalbastru galben

roşu

C. Reacţia de policondensare

HOH

H+ CH2 +

O+ CH2 +

+ CH2 + ...

O O- nH2O

H HHHOHOH

CH2 CH2 CH2 ... ...

Răşini fenolformaldehidice(polimer liniar)

Fenol

formaldehidă

Utilizarea Metanalul sau formaldehida.

Soluţia apoasă de 40% uzual se numeşte formol sau formalină. Formaldehida este utilizată ca:

dezinfectant, se foloseşte la conservarea preparatelor anatomice

se întrebuinţează pe larg în sintezele organice la obţinera unor coloranţi şi a produselor farmaceutice La fabricarea oglinzilor de argint, jucăriilor La fabricarea maselor plastice pe baza răşinilor

fenolformaldehidice

Etanalul sau acetaldehida este un lichid cu miros specific de mere verzi.

Este folosită la obţinerea industrială a acidului acetic, a etanolului.

Acetona sau 2-propanona se utilizează ca dizolvant în industria lacurilor

La fabricarea cloroformului şi a altor produse chimice

Structura bachelitei

Ştiaţi că... cea mai importantă aldehidă, din punct de

vedere industrial, este formaldehida? Anual, pe plan mondial, se obţin circa 4 mln. tone.

acetaldehida se foloseşte pentru obţinerea unor monomeri folosiţi la fabricarea protezelor oculare?

unele aldehide sunt folosite în industria esenţelor? Iată cîteva exemple: benzaldehida (miros de migdale), vanilina (miros de vanilie), cinamaldehida (miros de scorţişoară)

Determină omologii şi izomerii din şirul următoarelor substanţe:

a) H–CH=O

c) CH3-CH=Oe) CH3- C -CH2-CH3

O

b) CH3 – CH2 – CH2 – CH=O

d) CH3 – CH – CH=O CH3 f) CH3 – CH2 – CH=O

g) CH3 – C – CH3 O

RezolvareOmologi:Aldehide: a, b, c, fCetone: e, g

Izomeri:b, d, ef, g

Jocul LOTOH – CH = O CH3 – C - CH3

|| O

CH3–CH2-CH2-CH2– CH=O CH3 - CH2 - CH = O

O ||

CH3 – C – CH2- CH3

C2H5 |CH3–CH-CH-CH2– CH=O | CH3

CH 3 - CH=OCH3 –CH2 –CH–CH2-CH3 | CH=O

CH3 -CH2–CH2-CH=O

CH3 |

CH3 – C – CH = O | CH3

CH3 |

CH3 –CH–CH =O

C2H5 – CH = O

C6H5 – C - CH3 || O

C6H5 – C – C6H5 || O

O ||CH3–C–CH2–CH2- CH3

Jocul LOTOmetanal propanonă pentanal propanal

butanonă

3-metil-4-etilpentanal etanal 2-etilbutanal

butanal 2,2-dimetilpropanal

2-metilpropanal

propanal

metilfenilcetonă difenilcetonă metilpropilcetonă

RezolvareH – CH = O

metanal

CH3 – C - CH3 || O

propanonă

CH3–CH2-CH2-CH2– CH=O

pentanal

CH3 - CH2 - CH = O

propanal

CH 3 - CH=O

etanal

O ||

CH3 – C – CH2- CH3

C2H5 |CH3–CH-CH-CH2– CH=O | CH3

3-metil-4-etilpentanal

CH3 –CH2 –CH–CH2-CH3 | CH=O

2-etilbutanal

CH3 -CH2–CH2-CH=O

butanal

butanonă

Rezolvare CH3 |

CH3 – C – CH = O | CH3

2,2-dimetilpropanal

CH3 |

CH3 –CH–CH =O

2-metilpropanal

C2H5 – CH = O

propanal

C6H5 – C - CH3 || O

metilfenilcetonă

C6H5 – C – C6H5 || O

difenilcetonă

O ||CH3–C–CH2–CH2- CH3

metilpropilcetonă

Rezolvă transformarea

Din cretă obţine acid acetic (oţet)CaCO3 CH3COOH

Rezolvare CaCO3 CH3COOH

1. CH3-CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH CH3– COOH + 2Ag + 4NH3 + H2O

2. HC≡CH + H2O

Hg2+

H2SO4

H2C = CH O H

CH3 – CH=O

3. CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + HC≡CH4. 2CaO + 5C 2CaC2 + CO2

5. CaCO3 CaO + CO2 t0

Completaţi spaţiile libere

H2C=Oformaldehida

+O2 ,t 0N

x Oy

Utiliz

are

a

C 6H 5OH

+H2

+Cu(OH)2

Proprietăţi

fizice

Cu, t0

-H2

[Ag(NH3 )2OH

Completaţi spaţiile libere

CH3-CH=Oetanal

+H2 [Ag(NH 3)2OH

+Cu(OH)2

Utilizarea

Proprietăţi fizice

-H2

Cu, t0

+ H2O

Hg2+ /H 2SO

4

Completaţi spaţiile libere

CH3 – C – CH3 ║O

Acetona

+H2

Proprietăţi fizice

Utilizarea

Cu, t0

-H2

+ H2O

Hg2+ /H 2SO 4

Rezolvare

CH4 + O2Oxidarea metanului

CH3OHAlcool metilic

Este un gaz cu miros sufocant,

înţepător.HCOOH+Cu2O+H2OOxidarea cu Cu(OH)2

HCOOH+Ag+NH3+ +H2O

Reacţia oglinzii de argint

CH3OHAlcool metilic

OH OH(C6H5-CH2- C6H5)nRăşini fenolformaldehidice

Se utilizează la prepararea formalolului,

la dubirea pieilor, la conservarea

mostrelor anatomice,la sinteza răşinilor fenolformaldehidice

H2C=Oformaldehida

[Ag(NH3 )2 O

H

+O2 ,t 0N

x Oy

Utiliz

are

a C 6H 5OH

+H2

+Cu(OH)2

Proprietăţi

fizice

Cu, t0

-H2

Rezolvare

Este un lichid incolor cu miros specific

de mere verzi

CH3 –CH2OHAlcool etilic

HC≡CHEtina

Reacţia Kucerov

Sinteza chimică, obţinerea acidului

acetic

CH3COOH + Cu2O + H2O

Oxidarea cu Cu(OH)2

CH3COOH + Ag ++ NH3 + H2O

Reacţia oglinzii de argint

CH3-CH2OHAlcool etilic

CH3-CH=O

Etanal

+H2 [Ag(NH 3)2OH

+Cu(OH)2

Utilizarea

Hg2+ /H 2SO

4+ H2O

Cu, t0

-H2

Proprietăţi fizice

Rezolvare

CH3-C≡CHPropina

Reacţia Kucerov

Solvent pentru lacuri şi vopsele

CH3-CH-CH3 | OHPropanol-2

Este un lichid incolor

cu miros înţepător

Proprietăţi fizice

CH3– C –CH3 ║ O Acetona

+H2

Utilizarea Hg2

+ /H 2SO 4+ H2O

-H2

Cu, t0

CH3-CH-CH3 | OHPropanol-2

La revedere!!!

Veniţi la lecţiile de chimie şi vă veţi îndrăgosti de ea!!!!