Χημεία γ λυκείου θετικής κατ 3 τεύχος

ΧΗΜΕΙΑ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Οργανική Χημεία

2

Κεφάλαιο 5ο – οργανική χημεία

3

Δ. Μπαμπίλης

Οργανική Χημεία

4

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 5.1 ΔΟΜΗ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΘΕΩΡΙΑ

7

ΑΣΚΗΣΕΙΣ

22

Θέματα Εξετάσεων

26

5.2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ

36

ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ

41

ΙΣΟΜΕΡΕΙΑ

51

5.3 ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΡΟΣΘΗΚΗΣ

64

Εφαρμογές

69

Θέματα Εξετάσεων

79

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΠΟΣΠΑΣΗΣ

87

Εφαρμογές

88

Θέματα Εξετάσεων

96

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΥΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

100

Εφαρμογές

104

Θέματα Εξετάσεων

113

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΟΛΥΜΕΡΙΣΜΟΥ

122

Εφαρμογές

124

Θέματα Εξετάσεων

129

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗΣ

133

Εφαρμογές

142

Θέματα Εξετάσεων

152

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΩΝ – ΒΑΣΕΩΝ

159

Εφαρμογές

161

Θέματα Εξετάσεων

173

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

5

Δ. Μπαμπίλης

Α. Εύρεση μοριακού τύπου όταν είναι άγνωστη η ακριβής κατά βάρος σύσταση της ένωσης.

179

Β. Εύρεση Μοριακού τύπου όταν είναι γνωστή η κατά βάρος σύσταση της ένωσης.

183

Γ. Απλές στοιχειομετρικές.

186

Δ. Έλεγχος περίσσειας

191

Ε. Εστεροποίηση – Απόδοση αντίδρασης

193

ΣΤ. Το προϊόν της μια αντίδρασης είναι αντιδρών στην επόμενη

198

Ζ. Μείγμα ενώσεων

205

Η. Υδρογόνωση ακόρεστου υδρογονάνθρακα προ δυο διαφορετικά προϊόντα

209

Θέματα Εξετάσεων

211

5.4 ΔΙΑΚΡΙΣΕΙΣ – ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑ

221

Εφαρμογές

228

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Α. Απλές στοιχειομετρικές

252

Β. Μεταβολή μάζας κατά την οξείδωση

255

Γ. Το προϊόν της μιας αντίδρασης είναι αντιδρών στην επόμενη.

259

Δ. Μείγμα ενώσεων.

262

Ε. Μείγμα ισομερών ενώσεων.

265

Στ. Ένα αντιδρών δίνει δυο διαφορετικά προϊόντα.

272

Θέματα Εξετάσεων

280

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ

323

ΑΝΑΛΥΣΗ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

324

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

329

Οργανική Χημεία

6

5.1 ΔΟΜH ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ Οι οργανικές ενώσεις είναι ομοιοπολικές: γιατί τα άτομα που συγκροτούν τις οργανικές ενώσεις είναι κατά κανόνα αμέταλλα.

ΘΕΩΡIΕΣ ΠΟΥ ΠΕΡΙΓΡΑΦΟΥΝ ΤΟΝ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟ ΔΕΣΜΟ Διακρίνονται: σε θεωρίες που βασίζονται στη σωματιδιακή φύση των ηλεκτρονίων και δέχονται ότι τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε συγκεκριμένες θέσεις όπως η ηλεκτρονιακή θεωρία του σθένους (Lewis) και σε θεωρίες που είναι σύμφωνες καθορισμένη θέση)

με τις αρχές της κβαντομηχανικής (το ηλεκτρόνιο δεν έχει

με κυριότερες απ’ αυτές τη θεωρία δεσμού σθένους και τη θεωρία των μοριακών

τροχιακών.

Θεωρία δεσμού σθένους: Οι βασικές αρχές της θεωρίας δεσμού σθένους είναι: 1. Κατά την ανάπτυξη ομοιοπολικού δεσμού ανάμεσα σε δύο άτομα, τροχιακά της στιβάδας σθένους του ενός ατόμου επικαλύπτουν τροχιακά της στιβάδας σθένους του άλλου. Επικάλυψη ατομικών τροχιακών είναι η αλληλεπίδραση και τελικά η συγχώνευση των ηλεκτρονιακών νεφών

δύο ημισυπληρωμένων

τροχιακών.

2.Στο κάθε τροχιακό που συμμετέχει στο μηχανισμό αυτό της επικάλυψης περιέχεται ένα μονήρες ηλεκτρόνιο, οπότε τα ηλεκτρόνια με αντιπαράλληλα spin δημιουργούν ζεύγη ηλεκτρονίων που ανήκουν και στα δύο άτομα. Η έλξη του ζεύγους ηλεκτρονίων από τους πυρήνες των δύο ατόμων οδηγεί στην ανάπτυξη του δεσμού ανάμεσα τους.

3. Η ισχύς του δεσμού είναι τόσο μεγαλύτερη, όσο ο βαθμός επικάλυψης των τροχιακών αυτών (με ένα μονήρες ηλεκτρόνιο) είναι μεγαλύτερος.

7

Δ. Μπαμπίλης

Θεωρία μοριακών τροχιακών: Είναι ένας μαθηματικός συνδυασμός ατομικών τροχιακών ( κυματοσυναρτήσεων ) ο οποίος οδηγεί στο σχηματισμό μοριακού τροχιακού, δηλαδή τροχιακού που ανήκει στο μόριο. Επομένως μπορούμε να πούμε ότι τα μοριακά τροχιακά είναι μαθηματικές συναρτήσεις που καθορίζουν την πιθανότητα εύρεσης των ηλεκτρονίων σε ορισμένη περιοχή του μορίου. Για το Η2: Υψηλής ενέργειας ( σ* αντιδεσμικό)

1 s τροχιακό

1 s τροχιακό

Χαμηλής ενέργειας ( σ δεσμικό )

Τα βασικά σημεία της θεωρίας είναι: 1. Με πρόσθεση των ατομικών τροχιακών σχηματίζεται μοριακό τροχιακό που είναι χαμηλότερης ενέργειας από τα αρχικά τροχιακά (σ δεσμικό).

2. Με αφαίρεση των ατομικών τροχιακών σχηματίζεται μοριακό τροχιακό που είναι υψηλότερης ενέργειας (σ* αντιδεσμικό).

3. Ο αριθμός των μοριακών τροχιακών είναι ίδιος με τον αριθμό των ατομικών τροχιακών και έχουν ορισμένο μέγεθος, σχήμα και ενέργεια.

4. Τα μοριακά τροχιακά περιγράφουν περιοχές χώρου σε ένα μόριο στις οποίες υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να βρεθούν τα ηλεκτρόνια του δεσμού. Ισχύουν οι κανόνες ηλεκτρονιακής δόμησης ( Hund, Pauli)

Η ΘΕΩΡΙΑ ΔΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟ ΔΕΣΜΟ Η-Η Όταν πλησιάζουν δύο άτομα υδρογόνου για να σχηματίσουν το μόριο Η 2, το τροχιακό του ενός αρχίζει να επικαλύπτει το τροχιακό του άλλου.

Οργανική Χημεία

8

Μήκος δεσμού: λέγεται μια συγκεκριμένη απόσταση μεταξύ των πυρήνων στην οποία η ενέργεια είναι ελάχιστη. Γενικά όσο μικρότερο είναι το μήκος του δεσμού, τόσο ισχυρότερος είναι ο δεσμός. Ενέργεια

Μήκος δεσμού

Απόσταση πυρήνων

Όσο πλησιάζουν τα δύο άτομα υδρογόνου και το ένα έλκεται από τον πυρήνα του άλλου, τόσο ελαττώνεται η συνολική τους ενέργεια. Από ένα σημείο και πέρα όμως οι πυρήνες απωθούνται ισχυρότατα και αρχίζει να αυξάνεται η ενέργεια του συστήματος. ΔΕΣΜΟΙ Σ (ΣΙΓΜΑ) ΚΑΙ ΔΕΣΜΟΙ Π (ΠΙ) Δεσμοί σ : προκύπτουν με επικαλύψεις s-s, s-p και p-p ατομικών τροχιακών κατά τον άξονα που συνδέει τους πυρήνες των δύο συνδεόμενων ατόμων. Κατ’ αυτή τη διεύθυνση εξασφαλίζεται η μεγαλύτερη δυνατή επικάλυψη.

σ δεσμός

σ δεσμός

σ δεσμός 9

Δ. Μπαμπίλης

Ο άξονας συμμετρίας των τροχιακών ταυτίζεται με τον άξονα του δεσμού. Στη διεύθυνση του άξονα παρατηρείται η μεγαλύτερη δυνατή επικάλυψη των τροχιακών. Το ηλεκτρονιακό νέφος κατανέμεται κατά μήκος του άξονα του δεσμού και έχει κυλινδρική συμμετρία. Η πυκνότητα του ηλεκτρονιακού νέφους είναι μέγιστη στο χώρο μεταξύ των δύο πυρήνων.

Δεσμοί π: προκύπτουν με πλευρικές επικαλύψεις p-p ατομικών τροχιακών (των οποίων οι άξονες είναι παράλληλοι).

π δεσμός Η πυκνότητα του ηλεκτρονιακού νέφους είναι μέγιστη εκατέρωθεν του άξονα του δεσμού και κατά μήκος του άξονα είναι μηδέν (κομβική επιφάνεια). Ο δεσμός π δημιουργείται σε άτομα που ενώνονται με διπλό ή τριπλό δεσμό και εφόσον έχει ήδη σχηματισθεί ο δεσμός σ. Ο απλός δεσμός είναι πάντα δεσμός σ. Ο δεσμός σ λόγω μεγαλύτερης επικάλυψης των τροχιακών είναι ισχυρότερος από τον δεσμό π.

ΠΑΡΑΔΕIΓΜΑΤΑ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟY ΜΟΡIΩΝ ΜΕ ΤΗ ΘΕΩΡIΑ ΔΕΣΜΟY ΣΘEΝΟΥΣ a) F2: Κατ’ αρχάς γράφουμε την ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου του F: F : 1s2

2s2

2p5

Eπικαλύπτονται τα τροχιακά στα οποία

περιέχεται ένα μονήρες ηλεκτρόνιο,δηλαδή τα 2p των δύο

ατόμων F και δημιουργείται δεσμός σ.

Οργανική Χημεία

10

β) Ο2: Κατ’ αρχάς γράφουμε την ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων: Ο : 1s2

2s2

2p4

Eπικαλύπτονται τα τροχιακά στα οποία περιέχεται ένα μονήρες ηλεκτρόνιο, δηλαδή τα 2py και τα 2pz των δύο ατόμων του Ο. Το ένα εξ αυτών επικαλύπτεται με το αντίστοιχο του άλλου ατόμου κατά τον άξονα που συνδέει τους πυρήνες, σχηματίζοντας ένα σ δεσμό, ωστόσο, απομένει ένα ακόμη p τροχιακό με μονήρη ηλεκτρόνια, τα οποία με πλευρική p-p επικάλυψη δημιουργούν ένα π δεσμό. Ο διπλός δεσμός αποτελείται από ένα σ και ένα π δεσμό. γ) Ν2: Για την ερμηνεία των δεσμών στο μόριο του N2 γράφουμε πρώτα την κατανομή ηλεκτρονίων στα άτομα που θα συνδεθούν: Ν : 1s2 2s2

2p3

Κάθε άτομο Ν διαθέτει τρία p τροχιακά με μονήρη ηλεκτρόνια. Το ένα εξ αυτών επικαλύπτεται με το αντίστοιχο του άλλου ατόμου κατά τον άξονα που συνδέει τους πυρήνες, σχηματίζοντας ένα σ δεσμό, ωστόσο, απομένουν δύο ακόμη p τροχιακά με μονήρη ηλεκτρόνια, τα οποία με πλευρική p-p επικάλυψη δημιουργούν δύο π δεσμούς, όπως δείχνει το παρακάτω σχήμα:

11

Δ. Μπαμπίλης

Ο τριπλός δεσμός αποτελείται από ένα σ και δύο π δεσμούς. δ) Η2S: Για την ερμηνεία των δεσμών στο μόριο του Η2S γράφουμε πρώτα την κατανομή ηλεκτρονίων στα άτομα που θα συνδεθούν:

Eπικαλύπτονται τα τροχιακά στα οποία περιέχεται ένα μονήρες ηλεκτρόνιο,δηλαδή τo 1s των δύο ατόμων H με τα 3pY

και 3pZ

του ατόμου του S και

δημιουργούνται δύο δεσμοί σ.

Η ΘΕΩΡIΑ ΔΕΣΜΟY ΣΘEΝΟΥΣ ΔΕΝ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΕΡΜΗΝΕΥΣΕΙ ΤΟΥΣ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΥΣ ΔΕΣΜΟΥΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ Ο άνθρακας έχει ατομικό αριθμό έξι, οπότε σύμφωνα με την απαγορευτική αρχή του Pauli και τον κανόνα του Hund η ηλεκτρονική του δομή είναι: C : 1s2 2s2

Οργανική Χημεία

2p2

12

Σύμφωνα με τη θεωρία του δεσμού σθένους ο αριθμός των ομοιοπολικών δεσμών που μπορεί να σχηματίσει ένα άτομο ισούται με τον αριθμό των ασύζευκτων ηλεκτρονίων που διαθέτει στην εξωτερική του στοιβάδα. Ο άνθρακας επομένως θα έπρεπε να σχηματίζει δύο ομοιοπολικούς δεσμούς, χρησιμοποιώντας τα δύο ασύζευκτα p ηλεκτρόνια. Εντούτοις ο άνθρακας στις ενώσεις του είναι τετρασθενής (σχηματίζει τέσσερεις ομοιοπολικούς δεσμούς)

ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΣ Είναι: ο γραμμικός συνδυασμός ( πρόσθεση ή αφαίρεση ) ατομικών τροχιακών ενός ατόμου, με αποτέλεσμα τη δημιουργία νέων ισότιμων ενεργεικά ατομικών τροχιακών ( υβριδικά τροχιακά ). O αριθμός των υβριδικών τροχιακών είναι ίσος με τον αριθμό των ατομικών τροχιακών που συνδυάζονται. Αποτελεί: μια προωθημένη αντίληψη για την ερμηνεία του ομοιοπολικού δεσμού στηριζόμενος στη θεωρία δεσμού σθένους και κατορθώνει να ερμηνεύσει τη δομή των οργανικών ενώσεων. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΥ ΣΕ ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ Μόριο CH4 (sp3 υβριδισμός-απλός δεσμός) Ο L. Pauling για να ερμηνεύσει τους τέσσερεις ισοδύναμους δεσμούς του άνθρακα στο μόριο του CH4 και τη στερεοχημική του διάταξη διατύπωσε τη θεωρία του υβριδισμού των ατομικών τροχιακών. Η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων C και Η είναι: Η: 1s1 C : 1s2 2s2 2p2 Ένα ηλεκτρόνιο από το 2s τροχιακό μεταπηδάει στο κενό τροχιακό 2pz. Σ' αυτήν την κατάσταση, που χαρακτηρίζεται ως διεγερμένη, το άτομο του άνθρακα έχει την παρακάτω ηλεκτρονιακή δομή.

C : 1s2 2s1

2p3

Τα τροχιακά 2p έχουν μεγαλύτερη ενέργεια από το 2s.

Τώρα ο άνθρακας διαθέτει 4 μονήρη ηλεκτρόνια. Αν

υποθέσουμε ότι κατά τον

σχηματισμό

του

μεθανίου (CH4) επικαλύπτονται τα 4 τροχιακά του άνθρακα (2s , 2pχ , 2py , 2pz ) με τα 4 τροχιακά (1s) των 4 ατόμων

13

του υδρογόνου, οι 4 δεσμοί

σ που προκύπτουν

δεν είναι ισοδύναμοι γιατί το

Δ. Μπαμπίλης

ηλεκτρόνιο της 2s βρίσκεται σε χαμηλότερη ενεργειακή στάθμη από τα 2p. Έχει όμως αποδειχθεί πειραματικά ότι οι 4 δεσμοί στο CH4 είναι ισοδύναμοι μεταξύ τους. Σύμφωνα με την θεωρία του υβριδισμού των ατομικών τροχιακών τα 'αμιγή'(2s ,

2pχ , 2py , 2pz

διαφορετικής ενέργειας και γεωμετρίας) τροχιακά του ατόμου του άνθρακα συνδυάζονται γραμμικά (ανακατεύονται κατάλληλα), ώστε να σχηματισθεί ίσος αριθμός νέων ισοδύναμων τροχιακών. Για παράδειγμα στο μεθάνιο το μοναδικό 2s και τα τρία 2p τροχιακά, συνδυάζονται για να σχηματίσουν τέσσερα ισοδύναμα (ίδιας ενέργειας και γεωμετρίας) τροχιακά, που ονομάζονται sp3 υβριδιακά τροχιακά (ο εκθέτης 3 δείχνει ότι χρησιμοποιήθηκαν 3 p τροχιακά): C:

1s2

sp3 sp3 sp3 sp3

Τα τροχιακά sp3 έχουν ίδια ενέργεια. Τα ηλεκτρόνια των αρχικών ατομικών τροχιακών κατανέμονται στα υβριδικά σύμφωνα με τις αρχές της ηλεκτρονιακής δόμησης. Τα υβριδικά τροχιακά έχουν χαμηλότερη ενέργεια από το άθροισμα των ενεργειών των ατομικών τροχιακών που συνδυάζονται, γι’ αυτό και ευνοείται ο σχηματισμός τους. Τα τέσσερα sp3 υβριδιακά τροχιακά διευθετούνται στο χώρο κατευθυνόμενα προς τις τέσσερις κορυφές ενός κανονικού τετραέδρου (τετραεδρικός υβριδισμός).

Βασικά σημεία Στο κέντρο του τετράεδρου βρίσκεται το άτομο του άνθρακα. Οι άξονες των τροχιακών σχηματίζουν μεταξύ τους γωνίες 109, 28ο. Στο σχήμα φαίνονται τα τέσσερα sp3 υβριδιακά τροχιακά (οι μικροί λοβοί τους έχουν παραληφθεί).

Οργανική Χημεία

14

Τα υβριδικά τροχιακά είναι ατομικά τροχιακά. Σε κάθε sp3 τροχιακό του άνθρακα προσεγγίζει ένα άτομο Η (1s1),

που έχει σφαιρική συμμετρία. Τα ζεύγη των τροχιακών επικαλύπτονται με

δημιουργία

τεσσάρων

ισοδύναμων ομοιοπολικών δεσμών

αποτέλεσμα

τη

γιατί επικλύπτονται τροχιακά ίδιας

ενέργειας(sp3-s) Οι απλοί δεσμοί στις οργανικές ενώσεις διαθέτουν τα παρακάτω χαρακτηριστικά: 1) Οι γωνίες των δεσμών είναι 109, 28ο .

2) Οι δεσμοί είναι σταθεροί (δεσμοί σ).

3)

Υπάρχει δυνατότητα περιστροφής των συνδεδεμένων

ατόμων γύρω από τον απλό δεσμό, επειδή ο άξονας συμμετρίας

του

δεσμού

και

ο

άξονας

περιστροφής

συμπίπτουν Όταν ο άνθρακας σχηματίζει απλούς δεσμούς στις οργανικές ενώσεις έχει sp3 υβριδισμό. Στα μόρια των κορεσμένων υδρογονανθράκων υφίστανται σ δεσμοί του τύπου s-sp3 ανάμεσα στα άτομα του άνθρακα και στα άτομα του υδρογόνου και σ δεσμοί του τύπου sp3-sp3 ανάμεσα στα άτομα άνθρακα. Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται οι δεσμοί που δημιουργούνται με επικάλυψη των τροχιακών στο άτομο του αιθανίου.

15

Δ. Μπαμπίλης

Μόριο C2H4 (sp2 υβριδισμός-διπλός δεσμός) Με βάση τη θεωρία δεσμού σθένους και τον υβριδισμό, μπορούμε να ερμηνεύσουμε τους δεσμούς στο αιθένιο CH2 = CH2 και γενικότερα το διπλό δεσμό > C = C <. Η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων C και Η είναι: Η: 1s1 C : 1s2 2s2 2p2 Ένα ηλεκτρόνιο από το 2s τροχιακό μεταπηδάει στο κενό τροχιακό 2pz. Σ' αυτήν την κατάσταση, που χαρακτηρίζεται ως διεγερμένη, το άτομο του άνθρακα έχει την παρακάτω ηλεκτρονιακή δομή.

C : 1s2 2s1

2p3

Τα τροχιακά 2p έχουν μεγαλύτερη ενέργεια από το 2s.

Σύμφωνα με την θεωρία του υβριδισμού των ατομικών τροχιακών στο αιθένιο το μοναδικό 2s και δύο από τα τρία 2p τροχιακά συνδυάζονται για να σχηματίσουν τρία ισοδύναμα τροχιακά, που ονομάζονται sp2(ο εκθέτης 2 δείχνει ότι χρησιμοποιήθηκαν 3 p τροχιακά):

C:

sp2 sp2 sp2

1s2

2pz Τα τροχιακά sp2 έχουν ίδια ενέργεια. Τα ηλεκτρόνια των αρχικών ατομικών τροχιακών κατανέμονται στα υβριδικά σύμφωνα με τις αρχές της ηλεκτρονιακής δόμησης.

Με συνδυασμό ενός s και δύο p ατομικών τροχιακών προκύπτουν τρία sp2 υβριδικά τροχιακά που έχουν επίπεδη τριγωνική διάταξη

Οργανική Χημεία

16

Τα υβριδικά τροχιακά είναι ατομικά τροχιακά. Ανάμεσα στα άτομα του άνθρακα και στα άτομα του υδρογόνου δημιουργούνται δεσμοί σ του τύπου: sp2-s. Τα δύο άτομα C συνδέονται μεταξύ τους με ένα σ δεσμό του τύπου sp2 - sp2 και ένα δεσμό π που προκύπτει με επικάλυψη pz - pz. Ο διπλός δεσμός στις οργανικές ενώσεις διαθέτει τα παρακάτω χαρακτηριστικά: 1) Οι γωνίες των δεσμών είναι 120ο .

2) Ο ένας δεσμός είναι σ και ο άλλος είναι π.

3) Είναι ισχυρότερος του απλού δεσμού.

4) Δεν υπάρχει δυνατότητα περιστροφής των συνδεδεμένων ατόμων γύρω από τον διπλό δεσμό. Όταν ο άνθρακας σχηματίζει διπλό δεσμό στις οργανικές ενώσεις έχει sp2 υβριδισμό. Στο διπλό δεσμό > C = C < ο ένας δεσμός είναι σ και ο άλλος είναι π. Ο σ δεσμός είναι πιο σταθερός από τον π.

Αντίστοιχα, για την ερμηνεία των δεσμών στο μόριο του BF3 έχουμε σχετικά με την ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου Β: 1s22s22px12py2pz (Θεμελιώδης κατάσταση) και για το άτομο του F: 1s22s22px22py22pz1 (Θεμελιώδης κατάσταση

17

Δ. Μπαμπίλης

Παρατηρούμε ότι το B μπορεί να σχηματίσει ένα ομοιοπολικό δεσμό, αφού

διαθέτει ένα μονήρες

ηλεκτρόνιο. Για να εξηγήσουμε το σχηματισμό του BF3 θεωρούμε ότι το ένα από τα δύο ηλεκτρόνια του τροχιακού 2s προωθείται σε τροχιακό 2p. Δηλαδή, έχουμε: 1s22s12px12py1pz προωθημένη κατάσταση. Σύμφωνα με την θεωρία του υβριδισμού των ατομικών τροχιακών το μοναδικό 2s και δύο από τα τρία 2p τροχιακά συνδυάζονται για να σχηματίσουν τρία ισοδύναμα τροχιακά, που ονομάζονται sp2(ο εκθέτης 2 δείχνει ότι χρησιμοποιήθηκαν 2 p τροχιακά):

_ υβριδισμός sp2

5B

Τα τρία αυτά sp2 υβριδικά τροχιακά του B επικαλύπτουν τα τρία p τροχιακά των ατόμων του F και σχηματίζουν τρεις σ δεσμούς, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

ΣΧΗΜΑ τριών σ δεσμών με επικάλυψη των τριών sp2 Μόριο C2H2 5.8 (sp Σχηματισμός υβριδισμός-τριπλός δεσμός) υβριδικών τροχιακών του B με ισάριθμα τρία 2p τροχιακά ατόμων F.

Με βάση τη θεωρία δεσμού σθένους και τον υβριδισμό, μπορούμε να ερμηνεύσουμε τους δεσμούς στο αιθίνιο CH

CH και γενικότερα το τριπλό δεσμό

C

C .

Η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων C και Η είναι: Η: 1s1 C : 1s2 2s2 2p2 Ένα ηλεκτρόνιο από το 2s τροχιακό μεταπηδάει στο κενό τροχιακό 2pz. Σ' αυτήν την κατάσταση, που χαρακτηρίζεται ως διεγερμένη, το άτομο του άνθρακα έχει την παρακάτω ηλεκτρονιακή δομή:

Οργανική Χημεία

18

C : 1s2 2s1

2p3

Τα τροχιακά 2p έχουν μεγαλύτερη ενέργεια από το 2s.

Σύμφωνα με την θεωρία του υβριδισμού των ατομικών τροχιακών στο αιθίνιο το μοναδικό 2s και ένα από τα τρία 2p τροχιακά συνδυάζονται για να σχηματίσουν δύο ισοδύναμα τροχιακά, που ονομάζονται sp.

C:

sp

sp

2py

2pz Τα τροχιακά sp έχουν ίδια ενέργεια. Τα ηλεκτρόνια των αρχικών ατομικών τροχιακών κατανέμονται στα υβριδικά σύμφωνα με τις αρχές της ηλεκτρονιακής δόμησης.

1s2

Από

το συνδυασμό ενός 2s και ενός 2p ατομικού τροχιακού

σχηματίζονται

δύο

sp

υβριδικά

τροχιακά

που

διατάσσονται

ευθύγραμμα.

Ο ένας από τους δύο λοβούς του υβριδικού τροχιακού είναι πολύ μεγαλύτερος από τον άλλο γι’ αυτό και ο βαθμός επικάλυψης των υβριδικών τροχιακών με τα ατομικά τροχιακά ενός άλλου ατόμου είναι μεγαλύτερος. Αυτό οδηγεί σε ισχυρότερους δεσμούς.

Κατά το σχηματισμό του HC

CH, κάθε άτομο C ενώνεται με σ δεσμό μ’ ένα άτομο Η (επικάλυψη

τροχιακών sp-s), ενώ τα δύο άτομα C συνδέονται μεταξύ τους με ένα δεσμό σ (επικάλυψη τροχιακών spp) και δύο π δεσμούς (επικάλυψη τροχιακών p-p), όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Ο τριπλός δεσμός στις οργανικές ενώσεις διαθέτει τα παρακάτω χαρακτηριστικά: 1) Οι γωνίες των δεσμών είναι 180ο .

2) Ο ένας δεσμός είναι σ και ο άλλοι δύο είναι π.

3) Είναι ισχυρότερος του διπλού δεσμού.

4) Δεν υπάρχει δυνατότητα περιστροφής των συνδεδεμένων ατόμων γύρω από τον διπλό δεσμό. Όταν ο άνθρακας σχηματίζει τριπλό δεσμό στις οργανικές ενώσεις έχει sp υβριδισμό. Στο τριπλό δεσμό

19

C

C

ο ένας δεσμός είναι σ και οι άλλοι δύο είναι π.

Δ. Μπαμπίλης

Επίσης μπορούμε να ερμηνεύσουμε τη δομή στο μόριο του φθοριούχου βηρυλλίου (BeF2 ) με τη θεωρία δεσμού σθένους και τον υβριδισμό. Η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων είναι: Be: 1s22s2 F: 1s22s22px22py22pz1 Παρατηρούμε ότι το Be δεν μπορεί να σχηματίσει κανένα ομοιοπολικό δεσμό, αφού δε διαθέτει μονήρες ηλεκτρόνιο. Για να εξηγήσουμε το σχηματισμό του BeF2 θεωρούμε ότι το ένα από τα δύο ηλεκτρόνια του τροχιακού 2s προωθείται σε τροχιακό 2p. Δηλαδή, έχουμε: 1s22s12px12py2pz

Οργανική Χημεία

20

Με βάση την παραπάνω ηλεκτρονιακή διάταξη, θα περίμενε κανείς ότι οι δεσμοί που σχηματίζει το Be στο BeF2 είναι διαφορετικοί, ο ένας s + p και ο άλλος p + p. Έχει όμως αποδειχθεί πειραματικά ότι οι δύο δεσμοί στο BeF2 είναι ισότιμοι μεταξύ τους. Αυτή η ομοιότητα των δύο δεσμών μπορεί να ερμηνευθεί με βάση τον υβριδισμό των ατομικών τροχιακών. Έτσι, στην περίπτωση του Be στο BeF2 τα s και p ατομικά τροχιακά του ατόμου του Be συνδυάζονται και δημιουργούν δύο νέα ισότιμα sp υβριδικά τροχιακά.Τα δύο αυτά sp υβριδικά τροχιακά του Be επικαλύπτουν τα δύο p τροχιακά των ατόμων του F και σχηματίζουν δύο σ δεσμούς, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

ΣΧΗΜΑ 5.6 Σχηματισμός δύο σ δεσμών με επικάλυψη δύο sp υβριδικών τροχιακών του Be με ισάριθμα p τροχιακά του F για τη δημιουργία του μορίου BeF2.

21

Δ. Μπαμπίλης

ΑΣΚΗΣΕΙΣ Για τη λύση των παρακάτω ασκήσεων πρέπει να γνωρίζουμε τα εξής: Ta άτομα C που βρίσκονται ελεύθερα (σε στοιχειακή μορφή) έχουν δομή θεμελιώδους κατάστασης: 6C

: 1s2 2s2 2p2

Αντίθετα, όταν τα άτομα C βρίσκονται στο μόριο μιας ένωσης, έχοντας σχηματίσει δεσμούς, εμφανίζουν υβριδισμό. Όταν το άτομο C σχηματίζει μόνο απλούς δεσμούς εμφανίζει sp3 υβριδισμό και οι γωνίες των δεσμών είναι 109, 28o. Όταν το άτομο C σχηματίζει ένα διπλό και δύο απλούς δεσμούς εμφανίζει sp2 υβριδισμό και οι γωνίες των δεσμών είναι 120o. Όταν το άτομο C σχηματίζει έναν τριπλό και έναν απλό δεσμό εμφανίζει sp υβριδισμό και οι γωνίες των δεσμών είναι 180o.

To βόριο (Β) στις ενώσεις του εμφανίζει sp2 υβριδισμό (και σχηματίζει τρεις απλούς δεσμούς), ενώ το βηρύλλιο (Be) εμφανίζει sp υβριδισμό (και σχηματίζει δύο απλούς δεσμούς). Ο απλός δεσμός μεταξύ δύο ατόμων είναι πάντα σ δεσμός. Ο διπλός δεσμός μεταξύ δύο ατόμων αποτελείται από ένα σ και ένα π δεσμό. Ο τριπλός δεσμός μεταξύ δύο ατόμων αποτελείται από ένα σ και δύο π δεσμούς. Σε μια οργανική ένωση, η οποία περιέχει ένα διπλό δεσμό μεταξύ ατόμων C, στο ίδιο επίπεδο βρίσκονται τα δύο άτομα C του διπλού δεσμού και τα τέσσερα άμεσα συνδεόμενα με αυτά άτομα. Σε μια οργανική ένωση, η οποία περιέχει έναν τριπλό δεσμό μεταξύ ατόμων C, στην ίδια ευθεία βρίσκονται τα δύο άτομα C του τριπλού δεσμού και τα δύο άμεσα συνδεόμενα με αυτά άτομα.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ 1. Υπολόγισε τον αριθμό των δεσμών σ και π , και το είδος του υβριδισμού του κάθε ατόμου άνθρακα στις παρακάτω ενώσεις α.CH3CH = CHCH3

β.CH3CH2OH

γ. CH3CH = Ο

δ.CH2 = CH-C C H

Απάντηση Οι δυνατοί υβριδισμοί στον άνθρακα είναι : sp3 όταν σχηματίζει μόνο απλούς δεσμούς. Οργανική Χημεία

22

sp2 όταν σχηματίζει διπλό δεσμό. sp όταν σχηματίζει τριπλό δεσμό. α.

H H | sp3 sp2 sp2 |sp3 H–C–C=C–C–H | | H Η Η H Όλοι οι απλοί δεσμοί είναι σ. Υπάρχουν 10 απλοί δεσμοί, οπότε 10 δεσμοί σ. Στο διπλό δεσμό ο ένας δεσμός είναι σ και ο άλλος είναι π. Συνολικά υπάρχουν 11 δεσμοί σ και 1 π. β.

H H |sp3 |sp3 H–C–C–O–H | | H H Υπάρχουν 8 απλοί δεσμοί, οπότε 8 δεσμοί σ. γ.

H H |sp3 |sp2 H–C–C=Ο | H Υπάρχουν 5 απλοί δεσμοί, οπότε 5 δεσμοί σ. Στο διπλό δεσμό ο ένας δεσμός είναι σ και ο άλλος είναι π. Συνολικά υπάρχουν 6 δεσμοί σ και 1 π. δ.

H |sp2 sp2 sp sp C=C-C C–H | | H H Υπάρχουν 5 απλοί δεσμοί, οπότε 5 δεσμοί σ. Στο διπλό δεσμό ο ένας δεσμός είναι σ και ο άλλος είναι π. Στο τριπλό δεσμό ο ένας δεσμός είναι σ και ο άλλοι δύο είναι π. Συνολικά υπάρχουν 7 δεσμοί σ και 2π.

23

Δ. Μπαμπίλης

2. Να προσδιορίσετε τις γωνίες των δεσμών (α,β,γ,δ και ε) στα παρακάτω μόρια: H H

α)

H

H

H C

H H

β)

C

C

C

C H

H

C

H

Απάντηση a. Για να προσδιορίσουμε τη γωνία που σχηματίζουν δύο δεσμοί εξετάζουμε τον υβριδισμό που εμφανίζει το άτομο C που αποτελεί την κορυφή της γωνίας. Τα δύο άτομα C του διπλού δεσμού εμφανίζουν sp2 υβριδισμό ενώ τα άλλα δύο άτομα C εμφανίζουν sp3 υβριδισμό. ‘Ετσι οι γωνίες a, β και γ είναι 120o αφού τα άτομα του C που αποτελούν τις κορυφές των γωνιών εμφανίζουν sp2 υβριδισμό. Αντίστοιχα οι γωνίες δ και ε είναι 109,5° αφού το άτομο C που αποτελεί την κορυφή της γωνίας εμφανίζει υβριδισμό sp3. β. Και τα δύο άτομα C εμφανίζουν sp υβριδισμό. Συνεπώς καθεμιά από τις γωνίες α και β είναι 180°.

3. Σε ποια από τα παρακάτω μόρια όλα τα άτομα του C βρίσκονται στην ίδια ευθεία; a. CΗ3C CCΗ3 β. CΗ3CΗ2C CΗ γ. CΗ3CΗ=CΗ2

Απάντηση a. Στην ίδια ευθεία βρίσκονται τα δύο άτομα C του τριπλού δεσμού και τα δύο άμεσα συνδεόμενα άτομα με αυτά, δηλαδή τα άλλα δύο άτομα C. Συνεπώς όλα τα άτομα C βρίσκονται στην ίδια ευθεία. β. Στην ίδια ευθεία βρίσκονται τα δύο άτομα C του τριπλού δεσμού και τα δύο άμεσα συνδεόμενα άτομα με αυτά, δηλαδή το άτομο Η και το τρίτο άτομο C. γ. Στο προπένιο το μεσαίο άτομο C εμφανίζει sp2 υβριδισμό οπότε η γωνία που σχηματίζουν τα τρία άτομα C είναι 120o. Συνεπώς τα τρία άτομα C δε βρίσκονται στην ίδια ευθεία.

Οργανική Χημεία

24

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 1. Καθορίστε για κάθε άτομο άνθρακα τον υβριδισμό των τροχιακών του.

1

N

2

3

C C H2

4

C H2

5

CH

CH

6

7

C H C H |

||

OH

O

2. Ποιος ο υβριδισμός του άνθρακα στις παρακάτω ενώσεις: α. CO2

β. H C H ||

γ. CH3NH2

O

3. Ποιος ο υβριδισμός του άνθρακα στις παρακάτω ενώσεις, ποιο το είδος δεσμού σ ή π σε κάθε περίπτωση: α. προπένιο

β. 2μέθυλο 2 βουτένιο

4. Ποια/ες ενώσεις εμφανίζουν sp2 υβριδισμό: Ι. C2H4

II. C2H6

a. Μόνο η Ι.

III. C3H6

β. Μόνο οι Ι και ΙΙ.

γ. Μόνο οι Ι και ΙΙΙ.

δ. Μόνο οι ΙΙ και ΙΙΙ. (ΙΒ Chemistry 2001)

5. Δώστε τον ορισμό του υβριδισμού. Καθορίστε το είδος του υβριδισμού που συμβαίνει στο H-CN και τον αριθμό σ και π δεσμών που δημιουργούνται. Περιγράψτε πως σχηματίζονται οι σ και π δεσμοί. (ΙΒ Chemistry 2006) 6. Συγκρίνατε την επικάλυψη κατά τον σχηματισμό σ και π δεσμού. Καθορίστε ποιοι δεσμοί είναι σ και ποιοι π στο 2μέθυλο 1 βουτένιο. (ΙΒ Chemistry 2007)

25

Δ. Μπαμπίλης

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΔΕΣΜΟΙ σ – π – ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΣ ΘΕΜΑ 1ο 1. Σωστό - Λάθος α. Στο HC CH τα δυο άτομα του άνθρακα συνδέονται μεταξύ τους με ένα σ και δυο π δεσμούς.

(2004/Μον. 1) β. Κατά την επικάλυψη p-p ατομικών τροχιακών προκύπτουν πάντοτε π δεσμοί.

(2005/Μον. 1) γ. Κατά τον υβριδισμό ενός s και ενός p ατομικού τροχιακού προκύπτουν δύο sp υβριδικά τροχιακά.

(2005/Μον. 1) δ. Στο μόριο του αιθυλενίου, τα δύο άτομα C συνδέονται μεταξύ τους με ένα σ δεσμό του τύπου sp2–sp2 και ένα π δεσμό.

(2007/Μον. 1) ε. Στο μόριο του προπινίου CH≡C−CH3 υπάρχει ένας π δεσμός. (Εσπ.2008/Μον. 2) ζ. Τα υβριδικά τροχιακά έχουν την ίδια ενέργεια, μορφή και προσανατολισμό με τα ατομικά τροχιακά από τα οποία προκύπτουν. (Επαν.2007/Μον. 1) η. Ο σ δεσμός είναι ισχυρότερος του π δεσμού, διότι στην περίπτωση του σ δεσμού επιτυγχάνεται μεγαλύτερη επικάλυψη τροχιακών από την περίπτωση του π δεσμού.

(2008/Μον. 1) θ. Στο μόριο του αιθενίου υπάρχει ένας δεσμός π, ενώ στο μόριο του πολυαιθενίου υπάρχουν μόνο δεσμοί σ. (Επαν.2008/Μον. 1) ι. Κατά τις αντιδράσεις προσθήκης σε διπλό δεσμό άνθρακα–άνθρακα, ο υβριδισμός των ατόμων C του διπλού δεσμού μεταβάλλεται από sp2 σε sp3. (Επαν.2008/Μον. 1)

Οργανική Χημεία

26

κ. Στο μόριο του αιθυλενίου κάθε άτομο άνθρακα έχει τρία sp2 υβριδικά τροχιακά. (Επαν.2006/Μον. 1) λ. Υβριδισμός είναι ο γραμμικός συνδυασμός (πρόσθεση ή αφαίρεση) ατομικών τροχιακών προς δημιουργία νέων ισότιμων ατομικών τροχιακών (υβριδικών τροχιακών). (Εσπ.2003/Μον. 2) μ. Η ένωση CH3CH2CN ονομάζεται αιθανονιτρίλιο. (Τεχν.2000/Μον. 1) ν. Οι π δεσμοί είναι ασθενέστεροι των σ δεσμών.

(2006/Μον. 6) ξ.Όλοι οι δεσμοί στο μόριο της ακεταλδεύδης (CH3CHO) είναι σίγμα δεσμοί (σ). (ΟΕΦΕ 2008/Μον.1) ο. Η πλευρική επικάλυψη p-p ατομικών τροχιακών δημιουργεί π δεσμούς. (ΟΕΦΕ 2009/Μον. 1) π. Στο 2-βουτίνιο, CH3 - C

C - CH 3 , και τα τέσσερα άτομα άνθρακα είναι συνευθειακά. (ΟΕΦΕ 2011/Μον. 1)

2. Το σύνολο των δεσμών που υπάρχουν στο μόριο του CH CH είναι: α. 1σ, 4π β. 3σ, 2π γ. 2σ, 3π δ. 2σ, 2π. (Εσπ.2004/Μον. 3)

3. Στο μόριο του CH2 = CH2 τα δυο άτομα του C συνδέονται μεταξύ τους με: α. δυο δεσμούς σ του τύπου sp - s. β. δυο δεσμούς σ του τύπου sp2 - sp2. γ. ένα δεσμό σ τύπου sp2 - sp2 και ένα π δεσμό που προκύπτει με επικάλυψη pz –pz. δ. ένα δεσμό σ τύπου sp - s και ένα δεσμό π που προκύπτει με επικάλυψη pz – pz. (Εσπ.2004/Μον. 5)

4. Δεσμός σ που προκύπτει με επικάλυψη sp2-sp2 υβριδικών τροχιακών υπάρχει στην ένωση:

27

Δ. Μπαμπίλης

α. CH4 β. CH3-CH3 γ. CH2 = CH2 δ. CH CH. (Εσπ.2002/Μον. 5)

5. Το άζωτο έχει ατομικό αριθμό Z=7. Στο μόριο του αζώτου (N2) σχηματίζονται: α. Ένας σ και δύο π δεσμοί β. Τρεις σ δεσμοί γ. Ένας π και δύο σ δεσμοί

δ. Τρεις π δεσμοί. (Ομογ.2002/Μον. 5)

6. Στο μόριο του CH2=CH2 ανάμεσα στα άτομα του C και στα άτομα του Η δημιουργούνται............. σ δεσμοί του τύπου sp2-s. Τα δύο άτομα του C συνδέονται μεταξύ τους με ένα ............. δεσμό του τύπου ............. και ένα ............ δεσμό του τύπου ............... . (Ομογ.2002/Μον. 5)

7. Στο μόριο του αιθινίου Η–C C–H υπάρχουν: α. 2σ και 3π δεσμοί. β. 4σ και 1π δεσμοί. γ. 1σ και 4π δεσμοί. δ. 3σ και 2π δεσμοί. (Επαν.Εσπ.2003/Μον. 5)

8. Στο μόριο του CH2=CH-Cl, ο δεσμός σίγμα (σ) μεταξύ των ατόμων του άνθρακα προκύπτει με επικάλυψη υβριδικών τροχιακών: α. sp3 – sp3 β. sp – sp γ. sp2 – sp δ. sp2 – sp2 . (Επαν.2003/Μον. 2)

9. O δεσμός π (πι) προκύπτει με επικάλυψη τροχιακών τύπου: α. s – s β. sp3 – p γ. p – p δ. sp2 – s. (Επαν.2004/Μον. 5)

10. Στο μόριο του CH2=CH-CH=CH2 υπάρχουν: α. 8σ και 3π δεσμοί. β. 9σ και 2π δεσμοί. γ. 10σ και 1π δεσμοί. δ. 8σ και 2π δεσμοί.

Οργανική Χημεία

28

(2005/Mον. 5)

11. Στο μόριο της CH3CH2CH2CH=O υπάρχουν: α.10 σ και 3 π δεσμοί. β. 9 σ και 4 π δεσμοί. γ. 13 σ δεσμοί. δ. 12 σ και 1 π δεσμοί.

(Eπαν.Eσπ.2005/Mον. 4)

12. Να αντιστοιχίσετε την καθεμιά από τις ενώσεις της Στήλης Ι, με τη σωστή ονομασία της στη Στήλη ΙΙ. Στήλη Ι

Στήλη ΙΙ

1. CH3CΝ

α. 1-προπανόλη

2. CH3CHO

β. αιθανικό νάτριο

3. CH3CH2CH2OH

γ. αιθανονιτρίλιο

4. CH3COONa

δ. αιθανικός αιθυλεστέρας

5. CH3COOCH2CH3

ε. προπανάλη στ. αιθανάλη (Επαν.Εσπ.2005/Μον. 4)

13. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις έχει τους περισσότερους σ δεσμούς; α. CH2=CH–CH=CH2. β. CH3CH2CH3. γ. CH3CH=CH2. δ. CH C–CH3.

(2007/Μον. 5)

14. Στο μόριο του αιθυλενίου (CH2=CΗ2) ο π δεσμός προκύπτει με επικάλυψη των τροχιακών: α. sp2−s β. sp2− px γ. pz−pz δ. sp2−sp2 . (Επαν.2007/Μον. 5)

15. Σε ποια από τις παρακάτω ενώσεις τα άτομα του άνθρακα εμφανίζουν sp2 υβριδισμό; α. CH3-CH3 β. CH2=CH2 γ. HC≡CH δ. CH4

29

Δ. Μπαμπίλης

(Ομογ.2005/Μον. 5)

16. Να βρείτε ποιο από τα ακόλουθα σύνολα δεσμών αντιστοιχεί στο μόριο του CH3-C≡C-CH3: α. 3σ, 1π β. 8σ, 1π γ. 9σ, 2π δ. 3σ, 2π.

(2000/Μον. 5)

17. Στο μόριο του CH C−CH=CH2 υπάρχουν: α. 6σ και 2π δεσμοί. β. 6σ και 3π δεσμοί. γ. 7σ και 2π δεσμοί. δ. 7σ και 3π δεσμοί.

(2008/Μον. 5)

18. Το σύνολο των δεσμών που υπάρχουν στο μόριο του CH2=C=CH2 είναι: α. 4σ και 4π

β. 2σ και 6π

γ. 6σ και 2π

δ. 5σ και 3π. (Ομογ.2008/Μον. 5)

19. Στο μόριο του CH3C≡CH υπάρχουν: α. 2σ και 2π δεσμοί.

β. 7σ και 1π δεσμοί.

γ. 5σ και 2π δεσμοί.

δ. 6σ και 2π δεσμοί. (Εσπ.2006/Μον. 5)

20. Οι π δεσμοί προκύπτουν με: α. επικαλύψεις s-s ατομικών τροχιακών. β. επικαλύψεις s-p ατομικών τροχιακών. γ. επικαλύψεις p-p ατομικών τροχιακών κατά τον άξονα που συνδέει τους πυρήνες των δύο ατόμων. δ. πλευρικές επικαλύψεις p-p ατομικών τροχιακών (των οποίων οι άξονες είναι παράλληλοι). (Εσπ.2003/Μον. 2) 1 21. Δίνεται η ένωση CH

Οργανική Χημεία

2

C - 3 C = 4 CH - 5 CH 3 .

30

Ο δεσμός μεταξύ των ατόμων 2C και 3C προκύπτει με επικάλυψη: α. ενός sp και ενός sp3 τροχιακού.

β. ενός sp και ενός sp2 τροχιακού.

γ. ενός sp3 και ενός sp2 τροχιακού.

δ. ενός sp και ενός sp τροχιακού.

(2009/Μον. 5)

22. Στο μόριο του CH2=CH-CH2-Br υπάρχουν: α. 9σ δεσμοί

β. 5σ και 4π δεσμοί

γ. 7σ και 2π δεσμοί

δ. 8σ και 1π δεσμοί. (Εσπ. 2009/Μον. 5)

23. Στο μόριο του CH3 - C α. 3σ, 1π

β. 8σ, 1π

C - CH 3 υπάρχουν:

γ. 9σ, 2π

δ. 3σ, 2π.

(2000/Μον. 5)

24. Δεσμός σ που προκύπτει με επικάλυψη sp-sp υβριδικών τροχιακών υπάρχει στην ένωση: α. CH 2 = CH 2

β. CH

CH

γ. CH 2 = CHCl

δ. CH 3 - CH 3 . (Επαν. 2009/Μον. 5)

25. Σε ποιο από τα επόμενα μόρια περιέχονται περισσότεροι δεσμοί σ; α. CCl4

β. C2H4

γ. CH3CHO

δ. C2H2.

(OΕΦΕ 2004/Μον.1)

26. Στο μόριο ΒF3 περιέχονται δεσμοί που προκύπτουν με επικάλυψη τροχιακών: α. p-sp

β. p-sp2

γ. p-sp3

δ. s-sp2.

Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί: 9F. 5B (ΟΕΦΕ 2008/Μον.4)

27. Ποιο είναι το σύνολο των π δεσμών που υπάρχουν στο μόριο του CH 2 = CH - C α. Δύο 31

β. Τρεις

γ. Τέσσερις

CH ;

δ. Πέντε.

Δ. Μπαμπίλης

(Ομογ. 2009/Μον. 5)

28. Κατά την προσθήκη ισομοριακής ποσότητας Η2 σε αιθίνιο, ο σ δεσμός μεταξύ των ατόμων C μετατρέπεται: α. από sp2 – sp2 σε sp – sp.

β. από sp – sp σε sp3 – sp3.

γ. από sp – sp σε sp2 – sp2.

δ. από sp2 – sp2 σε sp3 – sp3. (ΟΕΦΕ 2010/Μον. 5)

29. Δεσμός σ που προκύπτει με επικάλυψη sp2-sp2 υβριδικών τροχιακών υπάρχει στην ένωση: α. CH 3 - CH 3 .

β. CH 2 = CH 2 .

γ. CH

CH .

δ. CH 4 . (Εσπ. 2010/Μον. 5)

30. Ο σχηματισμός του διπλού δεσμού μεταξύ δύο ατόμων άνθρακα δημιουργείται με επικάλυψη: α. sp2 – sp2 και p – p τροχιακών.

β. sp2 – sp3 και p – p τροχιακών.

γ. sp – sp και p – p τροχιακών.

δ. sp3 – sp3 και p – p τροχιακών.

(2010/Μον. 5)

31. Ο δεσμός μεταξύ C και H στο αιθίνιο δημιουργείται με επικάλυψη: α. sp-s ατομικών τροχιακών.

β. sp-sp ατομικών τροχιακών.

γ. sp2-s ατομικών τροχιακών.

δ. sp3-s ατομικών τροχιακών. (Επαν. 2010/Μον. 5)

32. Ποιο είναι το σύνολο των σ και π δεσμών που περιέχονται στην ένωση CH

C - CH 3 ;

α. 2σ και 6π δεσμοί. β. 4σ και 3π δεσμοί. γ. 6σ και 2π δεσμοί. δ. 7σ και 1π δεσμοί. (Ομογ. 2010/Μον. 5) 33. Ο δεσμός μεταξύ του 2ου και του 3ου ατόμου άνθρακα στην ένωση HC

C - CH = CH 2

δημιουργείται με επικάλυψη υβριδικών τροχιακών:

Οργανική Χημεία

32

α. sp3 – sp3

β. sp – sp2

γ. sp2 – sp3

δ. sp3 – sp.

(2011/Μον. 5)

34. Ο υβριδισμός sp συναντάται στην ένωση: α. BeF2

β. BF3

γ. CH4

δ. C2H4. (Επαν. 2011/Μον. 5)

35. Στην ένωση CH 2

C CH 2 , μεταξύ δύο διαδοχικών ατόμων του άνθρακα υπάρχουν:

α. δύο πι (π) δεσμοί με επικάλυψη p τροχιακών β. ένας πι (π) δεσμός με επικάλυψη p τροχιακών και ένας σίγμα (σ) του τύπου sp 3

sp 2

γ. ένας πι (π) δεσμός με επίκαλυψη p τροχιακών και ένας σίγμα (σ) του τύπου sp 2

sp 2

δ. ένας πι (π) δεσμός με επικάλυψη p τροχιακών και ένας σίγμα (σ) του τύπου sp sp 2 (ΟΕΦΕ 2012/Μον. 5)

36. Η ένωση CH3

C C CH

α. 9σ και 4π δεσμούς

CH CH3 έχει:

β. 5σ και 2π δεσμούς

γ. 13σ και 3π δεσμούς

δ. 11σ και 5π δεσμούς (2012/Μον. 5)

37. Να διατυπώσετε τον ορισμό του υβριδισμού (Επαν. 2012/Μον. 3)

ΘΕΜΑ 2ο 1. Να γράψετε πόσοι δεσμοί σ και π υπάρχουν σε καθένα από τα παρακάτω μόρια: α. CH3CH2Cℓ β. CH2 = CH2 γ. CH ≡ CH. (Εσπ.2002/Μον. 6) 33

Δ. Μπαμπίλης

2. Δίνεται η οργανική ένωση 1CΗ2=2CΗ-3C

4

CΗ της οποίας τα άτομα άνθρακα αριθμούνται από 1 έως

4, όπως φαίνεται παραπάνω. α. Πόσοι δεσμοί σ (σίγμα) και πόσοι δεσμοί π (πι) υπάρχουν στην ένωση; β. Μεταξύ ποιων ατόμων σχηματίζονται οι π δεσμοί; γ. Να αναφέρετε τι είδος υβριδικά τροχιακά έχει κάθε άτομο άνθρακα της ένωσης.

(2002/Μον. 3+4+6) 3. Δίνονται τα στοιχεία 6C και 9F. α. Ποιο από τα δύο στοιχεία έχει μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης CF4 , που σχηματίζουν τα παραπάνω στοιχεία. γ. Να χαρακτηρίσετε τους δεσμούς (σ ή π) που υπάρχουν στο μόριο CF4 αναφέροντας και το είδος των τροχιακών που επικαλύπτονται. (Ομογ.2004/Μον. 1+2+3+3) 4. Δίνονται τα άτομα 6C και 1H . α. Να γράψετε την κατανομή των ηλεκτρονίων του ατόμου του άνθρακα σε υποστιβάδες και αναλυτικότερα την κατανομή των ηλεκτρονίων στα τροχιακά, όταν βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση. β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο του CH 4 κατά Lewis. γ. Να εξηγήσετε πώς ερμηνεύεται ο σχηματισμός των δεσμών στο μόριο του CH 4 , σύμφωνα με τη θεωρία δεσμού σθένους. (Ομογ.2007/Μον. 2+2+4) 5.Δίνεται η 2-βουτινάλη, να βρεθούν πόσοι σ και π δεσμοί υπάρχουν στην ένωση. Επίσης να υποδειχθούν ποια υβριδικά τροχιακά χρησιμοποιεί κάθε άτομο άνθρακα στο παραπάνω μόριο. (ΟΕΦΕ 2003/Μον. 5)

6. Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί των στοιχείων: 6C, 8O, 19K.

Οργανική Χημεία

34

α. Να συγκριθούν ως προς το μέγεθος τους το 8Ο και το 8Ο2-. Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. β. Να γραφούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι Lewis των ενώσεων K2CO3 και CO2. γ. Εξηγήστε το είδος του υβριδισμού του ατόμου του άνθρακα στο CO2 και με βάση αυτό, να προβλέψετε το σχήμα του μορίου του. (ΟΕΦΕ 2011/Μον. 0,5+1,5+2+3)

7. Να χαρακτηρίσετε την πρόταση που ακολουθεί σωστή ή λανθασμένη: Ο δεσμός σ μεταξύ δύο ατόμων C είναι πιο ισχυρός από τον δεσμό π. (Επαν. 2012/Μον. 1+2)

35

Δ. Μπαμπίλης

5.2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ α. Ανάλογα με το είδος των δεσμών Ι. Κορεσμένες: Όλοι οι δεσμοί, μεταξύ των ατόμων άνθρακα, είναι απλοί. | C |

Π.χ.

| C |

,

C

| |

| C=O

| C |

,

C

N

ΙΙ. Ακόρεστες: Υπάρχει τουλάχιστον ένας διπλός ή ένας τριπλός δεσμός μεταξύ των ατόμων άνθρακα. Π.χ.

| | C=C | |

,

C

C

,

C

C

| C |

β. Ανάλογα με τη μορφή της ανθρακικής αλυσίδας Ι. Άκυκλες: Ευθεία ή διακλαδισμένη ανθρακική αλυσίδα | | | C C C | | |

Π.χ.

,

| C |

| C | C |

| C |

ΙΙ. Κυκλικές: Η ανθρακική αλυσίδα είναι κλειστός δακτύλιος. Π.χ.

C | C

C | C

Οι κυκλικές διακρίνονται σε ισοκυκλικές, όταν ο δακτύλιος αποτελείται μόνο από άτομα C, και ετεροκυκλικές, όταν στο δακτύλιο υπάρχουν και άτομα άλλων στοιχείων.

Ο || C / \

Οργανική Χημεία

| | C C | | C C \ / O 36

C C | | ισοκυκλική

ετεροκυκλική

γ. Ανάλογα με το είδος των στοιχείων που περιέχουν διακρίνονται σε κατηγορίες. Π.χ.: Οι ενώσεις που αποτελούνται μόνο από άνθρακα και υδρογόνο ονομάζονται υδρογονάνθρακες (CH4, C2H6, κ.ά.).  Χαρακτηριστική ομάδα είναι ένα άτομο ή ένα συγκρότημα ατόμων στο οποίο οφείλονται οι χαρακτηριστικές ιδιότητες μιας ένωσης και συνδέεται με καθορισμένο τρόπο με τα υπόλοιπα άτομα.  Ομόλογη σειρά είναι ένα σύνολο ενώσεων του οποίου τα μέλη εμφανίζουν τα εξής χαρακτηριστικά: α. Διαθέτουν τον ίδιο αριθμό και είδος δεσμών μεταξύ των ατόμων του C και τις ίδιες χαρακτηριστικές ομάδες. Επομένως έχουν και ανάλογες χημικές ιδιότητες και κοινές μεθόδους παρασκευής. β. Είναι ταξινομημένες κατά αύξοντα αριθμό ατόμων άνθρακα και το κάθε μέλος διαφέρει από το προηγούμενο και το επόμενο κατά μία μεθυλενομάδα ( CH2 ). γ. Μπορούν να παρασταθούν με ένα γενικό (μοριακό) τύπο. δ. Οι φυσικές ιδιότητες των μελών μεταβάλλονται σε συνάρτηση με το μοριακό τους βάρος. Πίνακας ομόλογων σειρών των υδρογονανθράκων (H/C) Ομόλογη σειρά Αλκάνια Κορεσμένοι H/C Αλκένια Ακόρεστοι H/C Αλκίνια Ακόρεστοι H/C Αλκαδιένια Ακόρεστοι H/C

37

Χαρακτηριστικοί δεσμοί μεταξύ ατόμων C

Όλοι απλοί

Γενικός (μοριακός) τύπος CνH2ν + 2

ν

1

CνH2ν

ν

2

CνH2ν - 2

ν

2

CνH2ν – 2

ν

3

ή RH

Ένας διπλός C=C |

|

Ένας τριπλός C

C

Δύο διπλοί

Δ. Μπαμπίλης



Προσέξτε: Με R– συμβολίζουμε την ομάδα CνH2ν+1, που ονομάζεται αλκύλιο. Όταν ν = 0 τότε το

αλκύλιο είναι το –Η. Μπορούμε να θεωρήσουμε ότι τα αλκύλια ( CνH2ν+1) προκύπτουν από τα αλκάνια (CνH2ν+2) με αφαίρεση ενός ατόμου Η.

Οργανική Χημεία

38

Πίνακας ομόλογων σειρών των κυριότερων οργανικών ενώσεων Ομόλογη σειρά Χαρακτηριστική ομάδα Γενικός (μοριακός) τύπος (Γ.Τ) | Αλκοόλες CνH2ν+1OH ή CνH2ν+2O ν 1 C OH υδροξύλιο κορεσμένες μονοσθενείς ή ROH | Αιθέρες κορεσμένοι μονοσθενείς

| C |

O

Αλδεΰδες κορεσμένες μονοσθενείς

C Hή || O

Κετόνες κορεσμένες μονοσθενείς

| C |

Οξέα κορεσμένα μονοκαρβοξυλικά

Εστέρες

| C |

CH = O ή CHO

αλδεϋδομάδα

| | C C || | Ο

κετονομάδα

C OH ή || O

C O || Ο

| C |

Νιτρίλια κορεσμένα μονοσθενή

C

N ή

Αμίνες κορεσμένες μονοσθενείς

| C |

NH2

αλκυλολογονίδια

αιθερομάδα

COOH καρβοξύλιο

ή

| COOC | εστερομάδα

CN κυανομάδα

αμινομάδα

X: Cl, Br, I αλογονομάδα

CκH2κ+1OCλH2λ+1 ή CνH2ν+2O ή ROR΄

κ

1, λ 1 ν 2 κ+λ=ν

CκH2κ+1CHO ή CνH2νO ή RCHO

κ 0 ν 1

CκH2κ+1COCλH2λ+1 ή CνH2νO ή RCOR΄

κ

1, λ 1 ν 3 κ+λ=ν

CκH2κ+1COΟΗ ή CνH2νO2 ή RCOOH

κ 0 ν 1 κ+1=ν

CκH2κ+1COOCλH2λ+1 ή CνH2νO2 κ 0, λ 1 ή RCOOR΄ ν 2 κ + λ + 1= ν CκH2κ+1CN ή CνH2ν-1Ν ή RCN

κ 0 ν 1 κ + 1= ν

CνH2ν+1NH2 ή CνH2ν+3N ή RNH2

ν

CνH2ν+1X (X=Cl, Br, I) ή RX

ν

1 1

 Προσέξτε: α) Μονοσθενείς λέγονται οι ενώσεις που διαθέτουν μία χαρακτηριστική ομάδα στο μόριό τους. Αντίστοιχα μονοκαρβοξυλικά λέγονται τα οξέα που διαθέτουν ένα καρβοξύλιο στο μόριό τους. β) Οι αλδεΰδες και οι κετόνες έχουν την ίδια χαρακτηριστική ομάδα, το καρβονύλιο

39

C || O

Δ. Μπαμπίλης

Όταν το καρβονύλιο βρίσκεται στην άκρη της ανθρακικής αλυσίδας τότε λέγεται αλδεϋδομάδα, ενώ όταν βρίσκεται ενδιάμεσα στην ανθρακική αλυσίδα ονομάζεται κετονομάδα.

Οργανική Χημεία

40

ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑ I.U.P.A.C ΑΚΥΚΛΩΝ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ  Κύρια ανθρακική αλυσίδα Το όνομα της κύριας ανθρακικής αλυσίδας αποτελείται από τρία συνθετικά, τα οποία είναι: 1ο συνθετικό

2ο συνθετικό

3ο συνθετικό

Δείχνει τον αριθμό Δείχνει τον αριθμό και το Δείχνει την ομόλογη σειρά. των ατόμων C.

είδος

των

πολλαπλών

δεσμών μεταξύ των ατόμων C. (1 C) μεθ -

(απλοί δεσμοί)

(2 C) αιθ -

(1 διπλός δεσμός) - εν -

(αλκοόλη)

– όλη

(3 C) προπ -

(1 τριπλός δεσμός) - ιν -

(αλδεΰδη)

– άλη

(4 C) βουτ -

(2 διπλοί δεσμοί)

- διεν -

(κετόνη)

(5 C) πεντ -

(3 διπλοί δεσμοί)

- τριεν -

(καρβοξυλκό οξύ)

(6 C) εξ -

- αν -

(υδρογονάνθρακες) – ιο

(νιτρίλιο)

– όνη – ικό οξύ – νιτρίλιο

(7 C) επτ – κ.ο.κ.

41

Δ. Μπαμπίλης

Ξεκινώντας από το 1ο συνθετικό και καταλήγοντας στο 3ο σχηματίζουμε το όνομα της ένωσης. Παραδείγματα: CH2 – CH2 – CH2 – CH3

Βουτ – άν 4C

– ιο

Βουτάνιο

απλοί υδρογονάνθρακας δεσμοί

CH2=CH2

Αιθ

– έν

– ιο

2C

CH3 – C

CH

διπλός υδρογονάνθρακας δεσμός Προπ – ίν – ιο

Αιθένιο

3C

Προπίνιο

τριπλός υδρογονάνθρακας δεσμός

CH3 – CH2 – OH

Αιθ – αν 2C

– όλη

Αιθανόλη

απλός αλκοόλη δεσμός

H – C – OH ή HCOOH || O

Μεθ 1C

– αν απλός

- ικό οξύ

Μεθανικό οξύ

οξύ

δεσμός 

Προσέξτε:

Στις ενώσεις που έχουμε ένα άτομο C, όπως η τελευταία, το 2ο συνθετικό είναι πάντα – αν –. Στην ένωση αυτή ο διπλός δεσμός δε συνδέει άτομα C και γι΄ αυτό το 2ο συνθετικό δεν είναι – εν –.

CH3 – CH2 – CH || Ο

Προπ – αν 3C

απλοί

– άλη

Προπανάλη

αλδεΰδη

δεσμοί CH3 – C – CH3 || Ο

Οργανική Χημεία

Προπ – αν

– όνη

Προπανόνη

42

3C

απλοί

κετόνη

δεσμοί CH3 – CΝ

Αιθ – αν(ο) – νιτρίλιο 2C

απλός

Αιθανονιτρίλιο

νιτρίλιο

δεσμός  Αλκύλια (R) CH3

μεθύλιο

CH3CH2

αιθύλιο

CH3CH2CH2

n-προπύλιο (κανονικό προπύλιο)

CH3CH | CH3 CH3CH2CH2CH2

3 2 1 CH3CH2CH | CH3

3 2 1 CH3CHCH2 | CH3

ισοπροπύλιο n-βουτύλιο (κανονικό βουτύλιο)

1-μεθυλο-προπύλιο ή δευτεροταγές βουτύλιο

2-μεθυλο-προπύλιο ή ισοβουτύλιο

CH3 Διμεθυλο-αιθύλιο ή τριτοταγές βουτύλιο | CH3C | CH3 Το πρόθεμα ισο χρησιμοποιείται όταν το αλκύλιο έχει τη μορφή: CH3 CH (CH2)v | CH3 με v 0 και στο όνομα δηλώνονται όλα τα άτομα C.

43

Δ. Μπαμπίλης

Το πρόθεμα sec (secondary = δευτεροταγές) δηλώνει δευτεροταγές άτομο C, δηλαδή το άτομο C που συνδέεται με δύο άλλα άτομα C. Το πρόθεμα tert (tertiary = τριτοταγές) δηλώνει τριτοταγές άτομο C, δηλαδή άτομο που συνδέεται με τρία άλλα άτομα C.

 Αλκυλαλογονίδια (RX) Για να ονομάσουμε το αλκυλαλογονίδιο RX, πρώτα ονομάζουμε το αλκύλιο και καταλήγουμε με την κατάληξη αλογονίδιο. Παραδείγματα: CH3CH2 Cl

αιθυλοχλωρίδιο

CH3Br

μεθυλοβρωμίδιο

Προτιμούμε, όμως, να αναφέρουμε πρώτα το όνομα του αλογόνου ( αλόγονο) σαν πρόθεμα, και κατόπιν του αλκανίου, από το οποίο προέρχεται το αλκυλαλογονίδιο. Παραδείγματα: CH3CH2 Cl

χλωροαιθάνιο

CH3Br

βρωμομεθάνιο

 Αμίνες (RNH2) Για να ονομάσουμε την αμίνη RNH2 υπάρχουν, όπως και στα αλκυλαλογονίδια, δύο τρόποι: RNH2

αλκυλ-αμίνη

ή

αμινο-αλκάνιο

CH3CH2NH2

αιθυλαμίνη

ή

αμινοαιθάνιο

 Αιθέρες (ROR΄ ) Για να ονομάσουμε τον αιθέρα ROR΄ πρώτα ονομάζουμε τα αλκύλια, με αλφαβητική σειρά, και κατάληξη αιθέρας.

Οργανική Χημεία

44

Παραδείγματα: CH3

O

CH2CH2

μεθυλο αιθυλο αιθέρας

ή

μεθυλο αιθυλαιθέρας

CH3

O

CH3

διμεθυλο αιθέρας

ή

διμεθυλαιθέρας

και όχι μεθυλομεθυλ αιθέρας

 Εστέρες (RCOOR΄) Για να ονομάσουμε τον εστέρα RCOOR΄, πρώτα ονομάζουμε το οξύ από το οποίο προέρχεται (RCOOΗ), κατόπιν το αλκύλιο (R΄ ) και κατάληξη εστέρας.

RCOO Οξύ

R΄ αλκυλ

εστέρας

Παραδείγματα: CH3COO CH3

HCOO CH2CH2CH3

αιθανικός μεθυλεστέρας

μεθανικός προπυλεστέρας

 Άλατα οργανικών οξέων (RCOOΜ όπου Μ: Na ή Κ) Για να ονομάσουμε το άλας RCOOM , ονομάζουμε το οξύ από το οποίο προέρχεται και κατόπιν το μέταλλο Μ. Πραδείγματα: CH3COONa

αιθανικό νάτριο

HCOOK

μεθανικό κάλιο

 Ενώσεις στις οποίες απαιτείται αρίθμηση 1. Ορίζουμε την κύρια ανθρακική αλυσίδα. Κύρια ανθρακική αλυσίδα θεωρείται η αλυσίδα με τα περισσότερα άτομα C και τις περισσότερες χαρακτηριστικές ομάδες και πολλαπλούς δεσμούς.

45

Δ. Μπαμπίλης

i. CH3CH2CH CH3 | CH2CH3

iii. CH3CH2CH CH2CH3 | CH2CH2OH

ii. CH3CH2CH2C CH3 || CH2

iv. CH2CH2CH2CH2C CH3 | || OH CH2

2. Η αρίθμηση της κύριας ανθρακικής αλυσίδας αρχίζει από το άκρο που είναι πιο κοντά στη χαρακτηριστική ομάδα ή από το άκρο που είναι πιο κοντά στον πολλαπλό δεσμό, αν δεν υπάρχει χαρακτηριστική ομάδα. Αν δεν υπάρχουν χαρακτηριστική ομάδα και πολλαπλός δεσμός, η αρίθμηση αρχίζει από το άκρο που είναι πιο κοντά στην πρώτη διακλάδωση. Αν υπάρχουν περισσότερες από μία χαρακτηριστικές ομάδες, η αρίθμηση αρχίζει από το άκρο που είναι πιο κοντά στην πιο ισχυρή χαρακτηριστική ομάδα. Η ισχύς των χαρακτηριστικών ομάδων δίνεται από τον παρακάτω πίνακα, με την πρώτη ομάδα να είναι ισχυρότερη. Στο όνομα της ένωσης η πιο ισχυρή χαρακτηριστική ομάδα μπαίνει ως κατάληξη, ενώ οι άλλες ως πρόθεμα μπροστά από την ονομασία της κύριας ανθρακικής αλυσίδας. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ COOH

ΠΡΟΘΕΜΑ

ΚΑΤΑΛΗΞΗ

καρβοξυ

ικό οξύ

COOR CN

κυανο

νιτρίλιο

CHO

αλδο

άλη

κετο

όνη

υδροξυ

όλη

NH2

αμινο

αμίνη

OR

αλκοξυ

αλκυλαιθέρας

\ / C C C / || \ O OH

C

C

>C=C< | C | Οργανική Χημεία

ικός αλκυλεστέρας

| C |

ίνιο ένιο άνιο

46

X

αλογονο

R

αλκυλο

αλογονίδιο

Παραδείγματα: 1

2

3

4

i. CH2 = CH CH2 CH3 7 6 5 4 3 2 1 ii. CH3 CH2 CH = CH CH2 CH2 CH2OH 1 2 3 4 5 6 7 και όχι CH3 CH2 CH = CH CH2 CH2 CH2OH εφόσον απ΄ τον πίνακα βλέπουμε ότι η υδροξυλομάδα ( ΟΗ) είναι πιο ισχυρή απ΄ το διπλό δεσμό.

CH3 CH3 | | iii. CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH3 και όχι CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH3 1 2 3 4 5 6 6 5 4 3 2 1

6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 iv. CH2 CH2 CH2 CH2 C CH3 και όχι CH2 CH2 CH2 CH2 C CH3 | || | || OH O OH O εφόσον η καρβονυλομάδα

| | | C C C | || | O

είναι ισχυρότερη από την υδροξυλομάδα ( ΟΗ).

3. Η θέση της χαρακτηριστικής ομάδας ή του πολλαπλού δεσμού (διπλού ή τριπλού) καθορίζεται με αριθμό που γράφεται στην αρχή του βασικού ονόματος. Ο αριθμός αυτός δηλώνει τον αριθμό του C της χαρακτηριστικής ομάδας ή τον αριθμό του πρώτου C του διπλού ή τριπλού δεσμού ως προς το άκρο αρίθμησης. Παραδείγματα: 1 2 3 4 5 i. CH3 CH = CH CH2 CH3

2 πεντένιο και όχι 3 πεντένιο

4 3 2 1 ii. CH3 CH2 CH2 CH2 ΟΗ

1 βουτανόλη

47

Δ. Μπαμπίλης

1

2 3 4 5 iii. CH3 CH CH2 CH2 CH3 | ΟΗ 1 2 3 4 iv. ΗC C CH2 CH3

2 πεντανόλη

1 βουτίνιο

4. Αν η ένωση έχει χαρακτηριστική ομάδα και πολλαπλό δεσμό, τότε: α) η θέση του πολλαπλού δεσμού μπαίνει στην αρχή του βασικού ονόματος και β) η θέση της χαρακτηριστικής ομάδας μπαίνει πριν από το συνθετικό, που τη δηλώνει στο όνομα της ένωσης (κατάληξη). Παραδείγματα: 4 3 2 1 i. CH3 CH = CH CΟΟΗ

2 βουτενικό οξύ

4 3 2 1 ii. CH3 CH = CH CH2 ΟΗ

2 βουτεν 1 όλη

6 5 4 32 1 iii. CH2 = CH CH2 C CH2 CH3 || Ο 5 4 3 2 1 iv. CH2 = CH CH2 CH2 CHO

5 εξεν 3 όνη

4 πεντενάλη

Σημείωση: Αν η χαρακτηριστική ομάδα είναι COOH, CN, CHO, που υποχρεωτικά βρίσκονται στην άκρη, δεν χρειάζεται να καθορίσουμε τη θέση της.

5. Αν η ένωση περιέχει περισσότερες από μία χαρακτηριστικές ομάδες, τότε η πιο ισχυρή μπαίνει ως κατάληξη και οι άλλες ως πρόθεμα. Η θέση της πιο ισχυρής μπαίνει πριν από την κατάληξη αν υπάρχει πολλαπλός δεσμός ή πριν από το βασικό όνομα αν δεν υπάρχει πολλαπλός δεσμός και η θέση των υπολοίπων μπροστά από το πρόθεμα της καθεμιάς. Παραδείγματα: 4 3 2 1 i. CH3 CH CH2 CΟΟΗ | ΟΗ

Οργανική Χημεία

3 υδροξυ βουτανικό οξύ

48

6 5 4 3 2 1 ii. CH3 CH CH2 CH2 C CH3 | || OH O 5 4 3 2 1 iii. CH2 = CH CH CH2 CH2 OH | Cl 5 4 3 2 1 iv. CH3 CH CH2 CH CHO | | OCH3 OH

5 υδροξυ 2 εξανόνη

3 χλωρο 4 πεντεν 1 όλη

2 υδροξυ 4 μεθοξυ πεντανάλη

6. Η θέση των διακλαδώσεων καθορίζεται με αριθμούς που μπαίνουν μπροστά από τα ονόματα των αντίστοιχων διακλαδώσεων και δηλώνουν τους αντίστοιχους αριθμούς των ατόμων C της κύριας ανθρακικής αλυσίδας με τους οποίους συνδέονται. Παραδείγματα: 5 4 3 2 1 i. CH3 CH2 CH CH2 CH2 ΟΗ | CH3 CH3 | ii. CH3 CH2 CH CH2 CH CH2 COOH 7 6 |5 4 3 2 1 CH2CH3 1 2 3 4 5 iii. CH2 = CH CH CH2 CH3 | CΗ3 6 5 4 3 2 1 iv. CH3 C = CH CH2 C CH3 | || CH3 O

3 μεθυλο 1 πεντανόλη

3 μεθυλο 5 αιθυλο επτανικό οξύ

3 μεθυλο 1 πεντένιο

5 μεθυλο 4 εξεν 2 όνη

Σημείωση: Όταν υπάρχουν δύο ή περισσότερες ίδιες χαρακτηριστικές ομάδες ή διακλαδώσεις, τότε μπαίνει πριν από το πρόθεμα ή την κατάληξη αριθμητικό δι , τρι , που δηλώνει τον αριθμό των ίδιων χαρακτηριστιστικών ομάδων ή διακλαδώσεων. Βέβαια, για καθεμιά από αυτές, απαιτείται και η θέση.

49

Δ. Μπαμπίλης

Παραδείγματα: 4 3 2 1 i. CH3 CH CH2 CH2 ΟΗ | OH 1 2 3 4 5 ii. CH2 = CH CH2 CH = CH2 CH3 4 3| 2 1 iii. CH3 C CH2 CΟΟH | CH3

1,3 βουταν(ο)διόλη

1,4 πενταδιένιο

3,3 διμεθυλο βουτανικό οξύ

CH3 1 2 3| 4 5 iv. OHC CH C CH2 CH O | | CH3 CH3 v. HOOC

COOH

2,3,3 τριμεθυλο πενταν(ο)διάλη

αιθαν(ο)διϊκό οξύ

7. Μερικές φορές αναγράφονται οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων σε συμπτυγμένη μορφή. Παραδείγματα: Ο συμπτυγμένος συντακτικός τύπος CH3 CH2

CH2

CH3

(CH2)3

πεντάνιο.

Ο συμπτυγμένος συντακτικός τύπος (CH3)2CH CH3

CH CH3 | CH3

Οργανική Χημεία

CH3 αντιστοιχεί σε συντακτικό τύπο: CH3

CH3 αντιστοιχεί σε συντακτικό τύπο:

2 μεθυλο προπάνιο.

50

CH2

ΙΣΟΜΕΡΕΙΑ Είναι: το φαινόμενο κατά το οποίο δύο ή περισσότερες ενώσεις, ενώ έχουν τον ίδιο μοριακό τύπο εμφανίζουν διαφορετικές ιδιότητες. Διακρίνεται: σε δύο κατηγορίες: i. Συντακτική ισομέρεια ii. Στερεοϊσομέρεια  Συντακτική Ισομέρεια Είναι: το φαινόμενο κατά το οποίο ενώσεις με ίδιο μοριακό τύπο έχουν διαφορετικούς συντακτικούς τύπους. Διακρίνεται: σε τρεις κατηγορίες: i. Ισομέρεια αλυσίδας ii. Ισομέρεια θέσης iii. Ισομερεια ομόλογης σειράς  Ισομέρεια αλυσίδας Οφείλεται: στη διαφορετική μορφή της ανθρακικής αλυσίδας. Παραδείγματα: i. Μια ανθρακική αλυσίδα με 4 άτομα C έχει δύο διαφορετικές μορφές: C

C C | C ii. Μια ανθρακική αλυσίδα με 5 άτομα C έχει τρεις διαφορετικές μορφές:

C

C

C

C

C

C ,

C

C

C,

C

C | C

C

C,

C

C | C | C

C

 Ισομέρεια θέσης Οφείλεται: στη διαφορετική θέση που μπορεί να βρίσκεται η χαρακτηριστική ομάδα ή ο ακόρεστος δεσμός.

51

Δ. Μπαμπίλης

Παραδείγματα: i. C

C

C=C

,

C

C=C

ii. C

C

C

ΟΗ ,

C

C C | ΟΗ

C

 Ισομέρεια ομόλογης σειράς Οφείλεται: στη διαφορετική χαρακτηριστική ομάδα ή στο διαφορετικό είδος του ακόρεστου δεσμού. Διακρίνουμε τις περιπτώσεις: Ισομερή ομόλογης σειράς Γ.Τ.

CvH2v-2 CvH2v+2O

Παραδείγματα Μ.Τ.

Αλκίνια

C3H4

CH3

αλκαδιένια

C3H4

CH2 = C = CH2

αλκοόλες

C2H6O

CH3

CH2

αιθέρες

C2H6O

CH3

O

αλδεΰδες

C3H6O

CH3

CH2

κετόνες

C3H6O

CH3

Οξέα

C2H4O2

CH3

C || O COOH

εστέρες

C2H4O2

HCOO

CvH2vO

CvH2vO2

Σ.Τ.

C

CH OH CH3 CH || O CH3

CH3

 Στερεοϊσομέρεια: είναι το φαινόμενο κατά το οποίο ενώσεις με ίδιο μοριακό και συντακτικό τύπο έχουν διαφορετικό στερεοχημικό τύπο.

Παραδείγματα: 1. Ποια είναι και πώς ονομάζονται τα άκυκλα συντακτικά ισομερή του C5H12;  Απάντηση Ανήκει στην ομόλογη σειρά με γενικό μοριακό τύπο CvH2v+2. Άρα είναι αλκάνιο. Έχουμε μόνο ισομερή αλυσίδας για 5 άτομα άνθρακα: i. C

C

C

Οργανική Χημεία

C

C.

52

ii. C

C C | C

C.

C | iii. C C C. Συνεπώς τα συντακτικά ισομερή είναι τρία: | C CH3CH2CH2CH2CH3 πεντάνιο CH3CHCH2CH3 | CH3

μεθυλο βουτάνιο

CH3 | CH3CCH3 | CH3

διμεθυλο προπάνιο

2. Να βρείτε και να ονομάσετε τα άκυκλα συντακτικά ισομερή του C5H10.  Απάντηση Ανήκει σε ομόλογη σειρά με γενικό μοριακό τύπο: CvH2v. Άρα είναι αλκένιο. Βρίσκουμε τα ισομερή αλυσίδας για 5 άτομα: i. C

C

C

C

C.

Βρίσκουμε τα ισομερή θέσης για το i.: 1. C = C

ii. C

C C | C

C

C

2. C

C=C

C

C

C. Ισομερή θέσης για το ii.: 1. C = C C | C 3. C

53

C

C | C

C

2.

C

C=C C | C

C=C

Δ. Μπαμπίλης

iii. C

C | C C. | C

Ισομερή θέσης για το iii. (Δεν μπορούμε να βάλουμε διπλό δεσμό σε αυτήν την διάταξη γιατί το κεντρικό άτομο C θα σχημάτιζε 5 ομοιοπολικούς δεσμούς.)

Άρα τα αλκένια C5H10 είναι: CH2 = CHCH2CH2CH3

1 πεντένιο

CH3CH = CHCH2CH3

2 πεντένιο

CH2 = CCH2CH3 | CH3 CH3C = CHCH3 | CH3

2 μεθυλο 1 βουτένιο

CH3CHCH = CH2 | CH3

3 μεθυλο 1 βουτένιο

2 μεθυλο 2 βουτένιο

3. Ποια είναι και πώς ονομάζονται τα άκυκλα ισομερή του C5H8;  Απάντηση Ανήκει σε ομόλογη σειρά με γενικό τύπο CvH2v-2. Άρα μπορεί να είναι αλκίνιο ή αλκαδιένιο. Αλκίνιο Ισομερή αλυσίδας για 5 άτομα άνθρακα: C | α. C C C C C β. C C C C γ. C C C | | C C Ισομερή θέσης για το α: i. C C C C C, ii. C C C

C

C.

(Οι άλλες θέσεις που μπορεί να μπει ο τριπλός δεσμός είναι ισότιμες με τις i, ii.) Ισομερές θέσης για το β: C

C

C C | C (Σε άλλη θέση δεν μπορεί να μπει ο τριπλός δεσμός γιατί θα είχαμε άτομο C με 5 ομοιοπολικούς δεσμούς.) Οργανική Χημεία

54

Ισομερή θέσης για το γ: ΚΑΝΕΝΑ. (Δεν υπάρχει ισομερές αλκίνιο με αυτή τη διάταξη των ατόμων C γιατί, αν βάλουμε τριπλό δεσμό σε αυτή τη διάταξη, το κεντρικό άτομο θα σχημάτιζε 6 ομοιοπολικούς δεσμούς.) Άρα τα ισομερή αλκίνια C5H8 είναι: CH CH3C

CCH2CH2CH3

1 πεντίνιο

CCH2CH3

2 πεντίνιο

CH

CCHCH3 μεθυλο βουτίνιο | CH3 (Δεν χρειάζονται αριθμοί δείκτες γιατί είναι το μοναδικό μεθυλο βουτίνιο.) Αλκαδιένιο Ισομερή αλυσίδας για 5 άτομα άνθρακα: C | α. C – C – C – C – C β. C – C – C – C γ. C – C – C | C

| C

Ισομερή θέσης για το α: i. C = C = C – C – C, ii. C = C – C = C – C, iii. C = C – C – C = C, iv. C – C = C = C – C. (Το ισομερές C – C = C – C = C συμπίπτει με το ii και το C – C – C = C = C συμπίπτει με το i.) Ισομερή θέσης για το β: i. C = C = C – C, ii. C = C – C = C . | | C C (Το ισομερές C = C – C – C συμπίπτει με το ii.) || C Ισομερή θέσης για το γ: κανένα. (Δεν υπάρχει ισομερές αλκαδιένιο με αυτή τη διάταξη των ατόμων άνθρακα γιατί τότε το κεντρικό άτομο θα σχημάτιζε 6 ομοιοπολικούς δεσμούς.) Άρα τα ισομερή αλκαδιένια C5H8 είναι:

55

CH2 = C = CH CH2 CH3

1,2 – πενταδιένιο

CH2 = CH CH = CH CH3

1,3 – πενταδιένιο

CH2 = CH CH2 CH = CH2

1,4 – πενταδιένιο

Δ. Μπαμπίλης

CH3 CH = C = CH CH3

2,3 – πενταδιένιο

CH2 = C = CCH3 | CH3 CH2 = CH – C = CH2 | CH3

μεθυλο – 1,2 – βουταδιένιο

μεθυλο – 1,3 – βουταδιένιο

4. Ποια είναι και πώς ονομάζονται τα ισομερή της κορεσμένης ένωσης C5H10O;  Απάντηση Ο γενικός τύπος της ένωσης είναι CνH2νO και, επειδή είναι κορεσμένη, θα είναι κορεσμένη μονοσθενής αλδεΰδη ή κορεσμένη μονοσθενής κετόνη. Κορεσμένη μονοσθενής αλδεΰδη. Ισομερή αλυσίδας για 5 άτομα άνθρακα: C | α. C – C – C – C – C β. C – C – C – C γ. C – C – C | | C C Ο || Στην αλδεϋδομάδα, – C – Η, το καρβονύλιο θα βρίσκεται πάντα στην άκρη της ανθρακικής αλυσίδας. Ο || Ισομερή θέσης για το α: C – C – C – C – C – Η. (Οι δύο άκρες είναι ισότιμες, άρα δεν υπάρχει άλλο ισομερές.) Ισομερή θέσης για το β: i. C – C – C – C – Η, ii. Η – C – C – C – C . | || || | C Ο Ο C (Το ισομερές C – C – C – C συμπίπτει με το i.) | Η–C=Ο C | Ισομερή θέσης για το γ: C – C – C – Η | || C Ο (Και τα τέσσερα άτομα C που μπορούν να περιέχουν την αλδεϋδομάδα είναι ισότιμα.)

Οργανική Χημεία

56

Άρα οι ισομερείς αλδεΰδες C5H10O είναι: CH3 CH2 CH2 CH2 CH || O CH3 CH2 CH – CH | || CH3 O HCCH2 CHCH3 || | Ο CH3

πεντανάλη

CH3 | CH3 – C – CH | || CH3 O

διμεθυλο – προπανάλη

2 – μεθυλο – βουτανάλη 3 – μεθυλο – βουτανάλη

Κορεσμένη μονοσθενής κετόνη. Ισομερή αλυσίδας για 5 άτομα άνθρακα:

C | α. C – C – C – C – C β. C C C C γ. C C C | | C C

| | Στην κετονομάδα, C C C , το καρβονύλιο θα βρίσκεται πάντα σε μεσαίο άτομο άνθρακα | || | O της ανθρακικής αλυσίδας. Ισομερή θέσης για το α: i. C – C – C – C – C,ii. C – C – C – C – C. || || Ο Ο (Οι θέσεις 2 και 4 στην ανθρακική αλυσίδα είναι ισότιμες). Ισομερές θέσης για το β: C – C – C – C || | Ο C Ισομερή θέσης για το γ: κανένα. (Δεν υπάρχει κετόνη με αυτή τη διάταξη των 5 ατόμων άνθρακα.)

57

Δ. Μπαμπίλης

Άρα οι ισομερείς κετόνες C5H10O είναι: CH3CCH2CH2CH3 || Ο

2 – πενταντόνη

CH3CH2CCH2CH3 || Ο

3 – πεντανόνη

CH3 – C – CΗ - CH3 || | Ο CH3

μεθυλο – βουτανόνη

Ποια διαδικασία ακολουθούμε για να βρούμε τα συντακτικά ισομερή αιθέρων;  Απάντηση Ειδικά για τους αιθέρες δουλεύουμε ως εξής: 1|

2|

α. Γράφουμε τη χαρακτηριστική ομάδα – C – Ο – C – | | με τον άνθρακα 2 με όλους τους δυνατούς τρόπους.

και όλα τα υπόλοιπα άτομα άνθρακα ενωμένα

β. Ένα άτομα άνθρακα ενωμένο με τον άνθρακα 1 και τα υπόλοιπα άτομα άνθρακα ενωμένα με τον άνθρακα 2 με όλους τους δυνατούς τρόπους. γ. Δύο άτομα άνθρακα ενωμένα με τον άνθρακα 1 με όλους τους δυνατούς τρόπους και τα υπόλοιπα άτομα άνθρακα ενωμένα με τον άνθρακα 2 με όλους τους δυνατούς τρόπους. δ. Συνεχίζουμε παρόμοια, αυξάνοντας τον αριθμό των ατόμων άνθρακα που ενώνονται με τον άνθρακα 1 και ελλατώνοντας τον αριθμό ατόμων άνθρακα που ενώνονται με τον άνθρακα 2. ε. i. Αν έχουμε αιθέρα με άρτιο αριθμό ατόμων άνθρακα, θα σταματήσουμε όταν όσα άτομα άνθρακα ενώνονται με τον άνθρακα 1 ενώνονται και με τον άνθρακα 2. ii. Αν έχουμε αιθέρα με περιττό αριθμό ατόμων άνθρακα, θα σταματησουμε όταν τα άτομα άνθρακα που ενώνονται με τον άνθρακα 1 είναι κατά ένα λιγότερα από εκείνα που ενώνονται με τον άνθρακα 2.

5. Ποια είναι και πώς ονομάζονται τα συντακτικά ισομερή της ένωσης C5H12O;  Απάντηση Ο γενικός τύπος της ένωσης είναι CνH2ν+2O. Άρα θα είναι κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη ή κορεσμένος μονοσθενής αιθέρας.

Οργανική Χημεία

58

Κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη. Ισομερή αλυσίδας για 5 άτομα άνθρακα:

C | α. C – C – C – C – C, β. C C C C , γ. C C C | | C C Ισομερή θέσης για το α: i. C – C – C – C – C – ΟΗ, ii. C C

C C C , iii. C C C C C . | | OH OH

Ισομερή θέσης για το β: ΟΗ ΟΗ | | i. C – C – C – C – ΟΗ, ii. C – C – C – C ,iii. C – C – C – C , iv. ΗΟ – C – C – C – C | | | | C C C C (Οι δύο άκρες δεν είναι ισότιμες, γι΄ αυτό το i. είναι διαφορετικό από το iv.)

C | Ισομερές θέσης για το γ: C – C – C – ΟΗ. | C Άρα οι ισομερείς αλκοόλες C5Η12Ο είναι: CH3CH2CH2CH2CH2OH

1 – πεντανόλη

CH3CH2CH2CHCH3 | ΟΗ

2 – πεντανόλη

CH3CH2CHCH2CH3 | ΟΗ

3 – πεντανόλη

CH3CH2CHCH2ΟH | CH3 ΟΗ | CH3CH2CCH3 | CH3

2 – μεθυλο –1– βουτανόλη

59

2 – μεθυλο – 2 – βουτανόλη

Δ. Μπαμπίλης

ΟΗ | CH3CHCHCH3 | CH3

3 – μεθυλο – 2 – βουτανόλη

HΟCH2CH2CHCH3 | CH3 CH3 | CH3CCH2ΟH | CH3

3 – μεθυλο – 1 – βουτανόλη

διμεθυλο – προπανόλη

Κορεσμένος μονοσθενής αιθέρας. α1. C – O – C – C – C – C α2. C – O – C – C – C | C

β1. C – C – Ο – C – C – C β2. C – C – Ο – C – C | C

α3. C – O – C – C – C (Το C – C – C – Ο – C – C είναι ίδιο με το β1.) | C C | α4. C – Ο – C – C | C Άρα οι ισομερείς αιθέρες C5H12O είναι: CH3OCH2CH2CH2CH3

1 – μεθοξυ – βουτάνιο ή μεθυλ – βουτυλ – αιθέρας

CH3ΟCH CH2CH3 | CH3

2 – μεθοξυ – βουτάνιο ή μεθυλ – 1 – μεθυλοπροπυλαιθέρας

CH3ΟCH2CHCH3 | CH3 CH3 | CH3ΟCCH3 | CH3

Οργανική Χημεία

1–μεθοξυ–2–μεθυλο–προπάνιο ή μεθυλ–2–μεθυλοπροπυλαιθέρας

1–μεθοξυ–1,1–διμεθυλο-αιθάνιο ή μεθυλ–διμεθυλοαιθυλαιθέρας

60

CH3CH2ΟCH2CH2CH3 CH3CH2ΟCHCH3 | CH3

1–αιθοξυ–προπάνιο ή αιθυλο – προπυλαιθέρας 2–αιθοξυ–προπάνιο ή αιθυλ–μεθυλαιθυλαιθέρας ή αιθυλ–ισοπροπυλ–αιθέρας

6. Ποια είναι και πώς ονομάζονται τα συντακτικά ισομερή της κορεσμένης μονοσθενούς ένωσης C5H10O2;  Απάντηση Ο γενικός τύπος της ένωσης είναι CνH2νO2 και, επειδή είναι κορεσμένη μονοσθενής, θα ανήκει είτε στην ομόλογη σειρά των κορεσμένων μονοκαρβοξυλικών οξέων, είτε στους εστέρες των κορεσμένων μονοκαρβονικών οξεών με κορεσμένες μονοσθενείς αλκοόλες. Κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ. Ισομερή αλυσίδας για 5 άτομα άνθρακα: C | α. C – C – C – C – C, β. C – C – C – C, γ. C – C – C | | C C Ισομερές θέσης για το α: C – C – C – C – C – ΟΗ. || Ο (Δεν υπάρχει άλλο ισομερές γιατί το - CΟΟΗ μπορεί να βρίσκεται μόνο στην άκρη της ανθρακικής αλυσίδας και τα δύο άκρα είναι ισότιμα.) Ισομερή θέσης για το β: i. C – C – C – C – ΟΗ, ii. HO – C – C – C – C. | || || | C Ο O C C | Ισομερή θέσης για το γ: i. C – C – C – ΟΗ, | || C Ο Άρα τα ισομερή οξέα C5Η10Ο2 είναι: CH3CH2CH2CH2CΟΗ || Ο CH3 CH2 CH – CΟΗ | || CH3 Ο

61

πεντανικό οξύ 2–μεθυλο–βουτανικό οξύ

Δ. Μπαμπίλης

CH3CHCH2CΟΗ | || CH3 Ο CH3 | CH3 – C – CΟΗ | || CH3 Ο

3–μεθυλο–βουτανικό οξύ

διμεθυλο – προπανικό οξύ

• Εστέρας κορεσμένου μονοκαρβονικού οξέος με κορεσμένη μονοσθένη αλκοόλη Μεθοδολογία Γράφω την εστεροομάδα

1

2

C C O C ενώνω τον 1C με Η και τα υπόλοιπα άτομα C με τον 2C με όλους ||

O τους δυνατούς τρόπους. Στη συνέχεια ενώνω τον 1C με έναν άνθρακα και τον 2C με τους υπόλοιπους με όλους τους δυνατούς τρόπους. Συνεχίζω την διαδικασία αυξάνοντας τον αριθμό ατόμων C που ενώνεται ο 1C μέχρις ότου δεν υπάρχει άλλος C να ενωθεί με τον 2C. Προσοχή βρίσκω για κάθε περίπτωση όλους τους δυνατούς τρόπους που ενώνονται οι άνθρακες με τον 1C.

H C O CH 2CH 2CH 2CH3 μεθανικός βουτυλεστέρας ||

O

H C O CH 2 CH CH 3 μεθανικός 2-μεθυλοπροπυλεστέρας ||

|

O

CH3

H C O CH CH 2 CH 3 μεθανικός 1-μεθυλοπροπυλεστέρας ||

|

O

CH3

CH3 C O CH 2CH 2CH3 αιθανικός προπυλεστέρας ||

O

CH 3 C O CH CH 3 αιθανικός μεθυλοαιθυλεστέρας ||

|

O

CH3

CH3CH 2 C O CH 2CH3 προπανικός αιθυλεστέρας ||

O

CH3CH 2CH 2 C O CH3 βουτανικός μεθυλεστέρας ||

O CH3 |

CH 3 CH C O CH 3 μεθυλο προπανικός μεθυλεστέρας ||

O

7. Ποια είναι και πώς ονομάζονται τα συντακτικά ισομερή του C5H11Cl;

 Απάντηση

Οργανική Χημεία

62

Ανήκει στην ομόλογη σειρά με γενικό μοριακό τύπο: CνH2ν+1Cl. Άρα είναι αλκυλαλογονίδιο με 5 άτομα C. Εργαζόμαστε όπως στις αλκοόλες, συνεπώς τα συντακτικά ισομερή είναι: CH2CH2CH2CH2CH3 | Cl CH3CHCH2CH2CH3 | Cl CH3CH2CHCH2CH3 | Cl CH2CHCH2CH3 | | Cl CH3 Cl | CH3CCH2CH3 | CH3 CH3CH – CHCH3 | | CH3 Cl CH3CHCH2CH2 – Cl | CH3 CH3 | CH3 C CH2 – Cl | CH3

63

1–χλωρο-πεντάνιο 2–χλωρο-πεντάνιο 3–χλωροπεντάνιο 1–χλωρο–2–μεθυλο-πεντάνιο

2-χλωρο2–μεθυλο-βουτάνιο 2–χλωρο–3–μεθυλο–πεντάνιο 1–χλωρο–3–μεθυλο–πεντάνιο

χλωρο–διμεθυλο–προπάνιο

Δ. Μπαμπίλης

5.3 ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ Μπορούμε να διακρίνουμε τις εξής κατηγορίες αντιδράσεων: Προσθήκης, απόσπασης, υποκατάστασης, πολυμερισμού, οξείδωσης - αναγωγής και τις αντιδράσεις οξέων - βάσεων. Μία οργανική αντίδραση μπορεί να ταξινομηθεί σε περισσότερες από μια κατηγορίες.

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΡΟΣΘΗΚΗΣ

Πραγματοποιούνται: σε ενώσεις με ένα τουλάχιστον δεσμό π δηλαδή σε αλκένια (-C=C-), αλκίνια (-C C-), καρβονυλικές ( C=O αλδεΰδες, κετόνες), νιτρίλια (-C N). Ο δεσμός π είναι ασθενέστερος από το δεσμό σ οπότε διασπάται ευκολότερα.. Οι αντιδράσεις προσθήκης είναι γενικά εξώθερμες αντιδράσεις (ΔΗ < 0).

1. Προσθήκη στο διπλό δεσμό Γενικό σχήμα:

A B C=C

+

AB



- C–C-

Στις αντιδράσεις προσθήκης λοιπόν τα δύο μέρη του αντιδραστηρίου προσθήκης ΑΒ ,προσθέτονται στα άτομα C με τον π δεσμό και σχηματίζονται έτσι δύο δεσμοί σ. Εφαρμογές προσθήκης στο διπλό δεσμό α. Υδρογόνου.

CH3CH=CH2 + H2 Ni / Pd/ Pt CH3CH2 CH3 β. Αλογόνου Χ2: Cl2 , Br2 , I2 CH3CH=CH2 +

Br2

CCl4

CH3CH CH2

Br Br Tο διάλυμα του Br2 σε διαλύτη CCl4 είναι καστανέρυθρο. Αν γίνει προσθήκη αλκενίου και έχουμε πλήρη αντίδραση του Br2 ,τότε το διάλυμα αποχρωματίζεται. Ανάλογες αντιδράσεις προσθήκης με Br2 δίνουν και άλλοι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες. Γενικότερα, η προσθήκη Br 2 αποτελεί ένα απλό εργαστηριακό έλεγχο της ακορεστότητας, καθώς η εξαφάνιση της κόκκινης χροιάς του Br 2 σημαίνει ότι η ένωση είναι ακόρεστη.

Οργανική Χημεία

64

γ. Υδραλογόνου ΗΧ : HI , HBr, HCl CH3CH=CH2

+ HCl 

CH3CH-CH3

(κύριο προιόν λόγω Μarkovnikov)

Cl H προσθήκη αντιδραστηρίου ΗΧ γίνεται σύμφωνα με τον κανόνα Μarkovnikov:

όταν ένα μόριο ΑΒ

προστίθεται στο διπλό δεσμό ενός μη συμμετρικού αλκενίου το κύριο προϊόν της αντίδρασης είναι αυτό που προκύπτει από την προσθήκη του θετικού τμήματος (το οποίο είναι συνήθως Η+) στον άνθρακα με τα περισσότερα υδρογόνα. Δηλαδή το Η ενώνεται με τον C του διπλού δεσμού που έχει τα περισσότερα Η (ο “πλούσιος” σε υδρογόνα

C γίνεται

«πλουσιότερος»). Σε πολύ μικρό ποσοστό έχουμε και

σχηματισμό CH3CH2CH2Cl. Ευκολία προσθήκης υδραλογόνων στα αλκένια : HI > HBr > HCl δ. Νερού H2O: Η+ ΟΗ-

CH3CH=CH2 +

H2SO4

H2O

CH3CHCH3 OH

H προσθήκη H2O γίνεται σύμφωνα με τον κανόνα Μarkovnikov. Γενικά: Αλκένιο + νερό

δευτεροταγής ή τριτοταγής

αλκοόλη

Η μοναδική πρωτοταταγής αλκοόλη που σχηματίζεται είναι η αιθανόλη, από το αιθένιο: CH2=CH2 + H2O

CH3CH2OH

2. Προσθήκη στον τριπλό δεσμό Γενικό σχήμα: -C C -

+ AB

Α - C = C -Β

+AB

όπου ΑΒ : Η2,Βr2,Cl2,HCl,HBr,HI Πραγματοποιείται σε δύο στάδια.

Α - C – C –Β Α Β

Αρχικά ο τριπλός δεσμός

μετατρέπεται

διπλό δεσμό

και στη

συνέχεια σε απλό δεσμό. Ανάλογα με τις συνθήκες της αντίδρασης (θερμοκρασία ,πίεση, καταλύτες, αντιδρaστήρια) η αντίδραση

μπορεί να σταματήσει στο 1ο στάδιο. Οι αντιδράσεις προσθήκης στα

ασύμμετρα αλκίνια ακολουθούν τον κανόνα του Markovnikov.

65

Δ. Μπαμπίλης

Εφαρμογές προσθήκης στο τριπλό δεσμό a. Υδρογόνου.

CH3C

CH + H2

Ni, Pt, Pd

CH3CH=CH2

+

H2

Ni, Pt, Pd

CH3CH2CH3

Αν ο καταλύτης είναι ο Lindlar (αδρανοποιημένος Ρd / CaCO3 ) η προσθήκη σταματά στο 1ο στάδιο. β.Αλογόνου Χ2: Cl2 , Br2 , I2 CCl4 CH3C CH + Br2

CH3C Br =CHBr

+ Br2 CCl4

CH3CBr -CHBr Br

Br

Τα αλκίνια (όπως και τα αλκένια) αποχρωματίζουν το καστανέρυθρο διάλυμα Br2 ,CCl4.

γ. Υδραλογόνου ΗΧ: HI , HBr, HCl H προσθήκη αντιδραστηρίου ΗΧ γίνεται σύμφωνα με τον κανόνα Μarkovnikov.

CH3C CH

+ HCl

CH3C CH2 Cl

+ HCl

Cl CH3CCH3

Cl (κύριο προϊόν λόγω Μarkovnikov)

δ. Νερού.

CH3C CH + Η2Ο

Ηg,HgSO4 H2SO4

CH3C= CH2 OH Ασταθής ενόλη

CH3CCH3 O

Η προσθήκη νερού στα αλκίνια πραγματοποιείται σε ένα στάδιο, αφού το ενδιάμεσο προϊόν είναι ασταθής ένωση και βρίσκεται σε ταχεία ισσοροπία με την κετόνη που είναι και το τελικό προϊόν. Το φαινόμενο αυτό είναι είδος συντακτικής ισομέρειας (ίδιο μοριακό τύπο και διαφορετικό συντακτικό) και λέγεται ταυτομέρεια. H προσθήκη H2O

γίνεται σύμφωνα με τον κανόνα Μarkovnikov οπότε το OH ενώνεται

με τον περισσότερο υποκατεστημένο άνθρακα. Γενικά: αλκίνιο + νερό κετόνη Η μοναδική αλδεΰδη που σχηματίζεται είναι η αιθανάλη από το αιθίνιο: CH CH + H2O CH3CH=O

Οργανική Χημεία

66

3. Προσθήκη στα νιτρίλια (–C N) Τα αντιδραστήρια προσθήκης είναι Η2 και Η2Ο. Εφαρμογές CH3C N

+ 2H2

CH3C N + 2 Η2Ο

Ni,Pt,Pd

Η

CH3CH2NH2

(1o ταγής αμίνη)

+

ή OH-

CH3COOH + NH3

4. Προσθήκη στο καρβονύλιο αλδεϋδών/κετονών Γενικό σχήμα:

R1

R1

ΑΒ : Η2, ΗCN, RMgX ( Grignard)

Cδ+ = Oδ- + A+B-  R2C+ – O-A+ B-

R2

Ο καρβονυλικός δεσμός είναι ισχυρά πολωμένος

Cδ+ = Oδ- . Το θετικό τμήμα Α+ ενώνεται με το

ηλεκτραρνητικό οξυγόνο του καρβονυλίου και το αρνητικό τμήμα Β - ενώνεται με τον ηλεκτροθετικό άνθρακα του καρβονυλίου. Κατά την προσθήκη πολικών αντιδραστηρίων [H+ CN- , R-(MgX)+ ] στο καρβονύλιο δεν ισχύει ο κανόνας του Μarkovnikov αλλά

ότι

τα αντίθετα

φορτισμένα σωματίδια

έλκονται. Παρατηρείται μεταβολή του υβριδισμού του C του καρβονυλίου από sp2 σε sp3. Λόγω «στερεοχημικής παρεμπόδισης», δηλαδή όσο πιο υποκατεστημένη είναι μια ένωση ,τόσο μειώνεται η δραστικότητα της. Η παρουσία λοιπόν αλκυλίου R μειώνει την πολικότητα του δεσμού C=O γι’αυτό οι αλδεΰδες είναι πιο δραστικές από τις κετόνες.

δραστικότητα

R

CH2=O > RCH=O > R2C=O > PhCH=O > PhC=O > Ph2C=O Όπου

67

R : αλκύλιο και Ph : φαινύλιο -C6H5

Δ. Μπαμπίλης

Εφαρμογές προσθήκης στον καρβονυλικό δεσμό a. Προσθήκη Η2 CH3CH=O + H2 Γενικά: αλδεΰδη + Η2 CH3CCH3 + H2

CH3CH2OH πρωτοταγής αλκοόλη

Νi,Pt,Pd

CH3CHCH3

O

OH

Γενικά: κετόνη + Η2

Νi,Pt,Pd

δευτεροταταγής αλκοόλη

Mε υδρογόνωση αλδεΰδης ή κετόνης δεν μπορούμε να παρασκευάσουμε τριτοταγή αλκοόλη. β. Προσθήκη HCN (κυανιδρινική σύνθεση)

CH3 Cδ+=Oδ- + H+ CNΗ

CH3CHCN

H2SO4

OH +2 H2O 2 υδροξυπροπανονιτρίλιο ( κυανιδρίνη)

CH3-CH-COOH + NH3 OH 2 υδροξυπροπανικό οξύ

γ.Προσθήκη αντιδραστηρίων Grignard και μετά υδρόλυση του προϊόντος. Ο Γάλλος χημικός François Grignard συνέθεσε πρώτος ενώσεις του τύπου RMgX που ονομάζονται αλκυλομαγνησιοαλογονίδια ή αντιδραστήρια Grignard προς τιμή του. Η προσθήκη αυτών στο καρβονύλιο (> C = O) γίνεται σύμφωνα με το σχήμα: R1

R1

R1

Cδ+ = Oδ- + R-(MgX)+  R2C+ – O- MgX R-

R2

+ H2O

R2C+ – OH + Mg(OH)X R-

Στις αντιδράσεις αυτές αυξάνεται η ανθρακική αλυσίδα (αντιδράσεις ανοικοδόμησης). Ανάλογα με το είδος της καρβονυλικής ένωσης που χρησιμοποιούμε προκύπτει και άλλη αλκοόλη. Δηλαδή, φορμαλδεΰδη (μεθανάλη) και RMgX προκύπτει η πρωτοταγής αλκοόλη.

CH2=O +

RMgX  RCH2OMgX

+ H2O

R-CH2OH + Mg(OH)X

Από αλδεΰδες (RCH=O) προκύπτουν δευτεροταγείς αλκοόλες. + H2O

Οργανική Χημεία

68

από

CH3CH=O + CH3MgX

CH3CHOΜgX

CH3CHOH

CH3

CH3

Από κετόνες προκύπτουν τριτοταγείς αλκοόλες.

CH3 + H2O CH3CCH3 + CH3CH2MgX CH3CCH2CH3 O

+ Mg(OH)X

OMgX

CH3 CH3CCH2CH3 + Mg(OH)X OH

Η μεθανόλη CH3OH είναι η μόνη αλκοόλη που δεν παρασκευάζεται από τα Grignard. Παρασκευή αντιδραστηρίων Grignard Τα αντιδραστήρια Grignard παρασκευάζονται κατά την επίδραση Mg σε διάλυμα RX σε απόλυτο (άνυδρο) αιθέρα.

RX + Mg

RMgX

Ο αιθέρας πρέπει να είναι άνυδρος γιατί αλλιώς το RMgX μετατρέπεται σε αλκάνιο.

RMgX + H2O

RH + Mg(OH)X

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 1. Ποιες αλκοόλες είναι δυνατόν να προκύψουν με προσθήκη Η2Ο στα παρακάτω αλκένια; Ποιο είναι το κύριο προϊόν κάθε φορά; α. προπένιο

β. 2-βουτένιο

Απάντηση α. CΗ3CΗ=CΗ2 + Η2Ο

CH3CHCH3 2-προπανόλη (κύριο προϊόν) OH

CΗ3CΗ=CΗ2 + Η2Ο

CH3CH2CH2ΟΗ

1-προπανόλη (δευτερεύον προϊόν)

Σύμφωνα με τον κανόνα του Markovnikov η 2-προπανόλη είναι το κύριο προϊόν. β. CΗ3CΗ=CΗCΗ3 + Η2Ο

CH3CHCH2CH3

2-βουτανόλη

OH Από το 2-βουτένιο, επειδή είναι συμμετρικό αλκένιο, παράγεται ένα μόνο προϊόν.

69

Δ. Μπαμπίλης

2. Χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα αντιδραστήρια Grignard και τις αντίστοιχες καρβονυλικές ενώσεις να παρασκευάσετε με όλους τους δυνατούς τρόπους τις αλκοόλες: a. 2-μεθυλο-2-βουτανόλη

β. 1-προπανόλη

γ. 2-βουτανόλη

Απάντηση Για να βρούμε όλους τους δυνατούς τρόπους με τους οποίους μπορεί να παρασκευαστεί μια αλκοόλη από τα αντιδραστήρια Grignard και τις καρβονυλικές ενώσεις, ακολουθούμε την εξής διαδικασία: i. Απομονώνουμε το άτομο άνθρακα που ενώνεται με το υδροξύλιο (-OH). ii.

0 αριθμός των διαφορετικών αλκυλίων που είναι ενωμένα με το παραπάνω άτομο άνθρακα, μας δίνει

τον αριθμό των δυνατών τρόπων παρασκευής της αλκοόλης. α.

CΗ3 CΗ3-CΗ2 CCΗ3

OH Τα διαφορετικά αλκύλια με τα οποία είναι ενωμένος ο άνθρακας που φέρει το -OH, είναι δύο (-CΗ3, CΗ3CΗ2-). Αρα δύο θα είναι και οι δυνατοί τρόποι παρασκευής της αλκοόλης. H καρβονυλική ένωση θα είναι κετόνη αφού η αλκοόλη είναι τριταταγής. i. Αν και τα δύο αλκύλια R και R΄ της κετόνης RCOR΄ είναι τα -CΗ3 τότε το αντιδραστήριο Grignard θα είναι το CH3CH2MgX και η αντίδραση παρασκευής είναι:

CH3CCH3 + CH3CH2MgX O

CH3 CH3CCH2CH3

+ H2O

OMgX

CH3 CH3CCH2CH3 + Mg(OH)X OH

ii. Αν από τα δύο αλκύλια R και R΄ της κετόνης RCOR΄, το R είναι το -CΗ3 και το R΄ είναι το CΗ3CΗ2- τότε το αντιδραστήριο Grignard θα είναι το CH3MgX και η αντίδραση παρασκευής είναι:

CH3CCH2CH3+ CH3MgX O

Οργανική Χημεία

CH3 CH3C CH2CH3 OMgX

+ H2O

CH3 CH3C CH2CH3 + Mg(OH)X OH

70

β. CH3CH2CH2ΟΗ H 1-προπανόλη παρασκευάζεται με έναν τρόπο, διότι ένα μόνο αλκύλιο ενώνεται με τον άνθρακα που φέρει το -OH. Η καρβονυλική ένωση θα είναι η μεθανάλη αφού η αλκοόλη είναι πρωτοταγής.

CH2=O + CH3CH2MgX  CH3CH2CH2OMgX

+ H2O

CH3CH2CH2OH + Mg(OH)X

γ. CH3CHCH2CH3 2-βουτανόλη OH Τα διαφορετικά αλκύλια με τα οποία είναι ενωμένος ο άνθρακας που φέρει το -OH, είναι δύο (-CΗ3, CΗ3CΗ2-). Αρα δύο θα είναι και οι δυνατοί τρόποι παρασκευής της αλκοόλης. Αφού η 2-βουτανόλη είναι δευτεροταγής αλκοόλη, θα χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή της, μια αλδεΰδη RCΗO (εκτός της μεθανάλης). i. Αν το αλκύλιο R της αλδεΰδης RCΗO είναι το -CΗ3 τότε το αντιδραστήριο Grignard θα είναι το CH3CH2MgX και η αντίδραση παρασκευής είναι: CH3CH=O + CH3CH2MgX

CH3CHOΜgX

+ H2O

CH3CH2

CH3CHCH2CH3

+ Mg(OH)X

OH

ii. Αν το αλκύλιο R της αλδεΰδης RCΗO είναι το CH3CH2- τότε το αντιδραστήριο Grignard θα είναι το CΗ3MgX και η αντίδραση παρασκευής είναι:

CH3CH2CH=O + CH3MgX

CH3CH2CHOΜgX

+ H2O

CH3

CH3CHCH2CH3

+ Mg(OH)X

OH

3. Κορεσμένη μονοκαρβονυλική ένωση Α έχει σχετική μοριaκή μάζα Μr=58. a. Na γραφούν τα συντακτικά ισομερή της ένωσης Α. β. Ποιο από τa ισομερή αυτά: i) μπορεί να προκύψει με προσθήκη Η2Ο σε αλκίνιο; ii) με υδρογόνωση δiνει πρωτοταγή αλκοόλη; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες του C=12, O=16, H=1. Απάντηση α. Ο γενικός μοριακός τύπος της ένωσης Α είναι CνH2νO οπότε έχουμε: Mr =12ν+2ν+ 16=58 71

ν=3

Δ. Μπαμπίλης

Άρα ο μοριακός τύπος της ένωσης Α είναι: C3Η6Ο και αντιστοιχεί στα παρακάτω συντακτικά ισομερή: CH3CH2CH=O προπανάλη CH3CCH3

προπανόνη

O β. Η C3Η6Ο διαθέτει τρία άτομα C και θα παρασκευασθεί με προσθήκη Η2Ο σε αλκίνιο που πρέπει να διαθέτει τρία άτομα C, δηλαδή το CH3C CH σύμφωνα με τον κανόνα Μarkovnikov : CH3C CH + Η2Ο

Ηg, Hg2SO4 H2SO4

CH3C= CH2

CH3CCH3

OH

O

Το ισομερές που μπορεί να προκύψει με προσθήκη Η2Ο σε αλκίνιο είναι η προπανόνη.

ii) Οι πρωτοταγείς αλκοόλες προκύπτουν με υδρογόνωση αλδεϋδών. Συνεπώς το ισομερές που δίνει με υδρογόνωση πρωτοταγή αλκοόλη είναι η προπανάλη.

CH3CH2CH=O + Η2

CH3CH2CH2ΟΗ

4. Αέριο αλκένιο Α έχει πυκνότητα ρ=2,5 g/L σε πρότυπες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. a. Να γραφούν τα συντακτικά ισομερή της ένωσης Α. β. Ποιο από τα ισομερή αυτά: i) σχηματίζει με προσθήκη Η2Ο τριτοταγή αλκοόλη; ii) σχηματίζει με προσθήκη HCl ένα μόνο προϊόν; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες του C=12, O=16, H=1. Απάντηση α. Όταν είναι γνωστή η πυκνότητα της αέριας ένωσης σε πρότυπες συνθήκες. n

m Mr

V 22,4

m Mr

V 22,4

Mr

m 22,4 V

Mr=ρ 22,4

Mr=56

Ο γενικός μοριακός τύπος της ένωσης Α είναι CνΗ2ν οπότε έχουμε: Μr=12ν +2ν=56 14ν=56 ν=4 Άρα ο μοριακός τύπος της ένωσης Α είναι: C4Η8 και αντιστοιχεί στα παρακάτω ισομερή: CH2 = CHCH2CH3

1 βουτένιο

CH3CH = CHCH3

2 βουτένιο

Οργανική Χημεία

72

CH2 = CCH3 | CH3

μεθυλο προπένιο

β. i) To μεθυλοπροπένιο με προσθήκη Η2Ο σύμφωνα με τον κανόνα Markovnikov δίνει τριτοταγή αλκοόλη. ΟΗ CH2 = CCH3 + Η2Ο | CH3

CH3CCH3 | CH3

ii) Το 2-βουτένιο είναι συμμετρικό αλκένιο. Αν το άτομο του Cl προστεθεί σε οποιοδήποτε από τα δύο άτομα C του διπλού δεσμού προκύπτει το ίδιο προϊόν. Συνεπώς το 2-βουτένιο με προσθήκη HCl δίνει ως αποκλειστικό προϊόν το 2-χλωροβουτάνιο.

CH3CH = CHCH3 + HCl

CH3CHCH2CH3 Cl

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 1. Να συμπληρώσετε τα κενά στις παρακάτω χημικές αντιδράσεις και να αναφέρετε τους καταλύτες όταν απαιτούνται. α. . . . . . . . . + H2

CH2=CH2

β. CH3CH2CH=CH2 + HCl → . . . . . . . . (κύριο προϊόν) γ. CH3CH=CH2 + Cl2

......

δ. CH3CH(CH3)CH=CH2 + Η2Ο

. . . . . . . . . . (κύριο προϊόν)

ε. CH3C≡CH + . . . . . . .

CH3COCH3 στ. . . . . . . . + Cl2 CH3CH2C=CCH3 ζ. HC≡CH + . . . . .

Cl Cl CH3CH3

η. HC≡CH + Η2Ο

.......

θ. CH2=CH2+H2 ι. CH3C≡CH +2Βr2

73

...........

Δ. Μπαμπίλης

κ. CH3CH2C≡CH +2HCl → . . . . . . . . . . . λ. CH3CH(CH3)CH=CH2 + Br2

..........

μ. . . . . . . . . + HCl → CH3CH CH2CH3 (αποκλειστικό προϊόν) ∣ Cl +H2O ν. . . . . . . . + HCHO → . . . . . . ────────> CH3CH2CH2OH -Mg(OH)Br +H2O ξ. CH3CHMgCl + CH3CHO → . . . . . . . ─────> . . . . . . . + . . . . . . .

CH3

+H2O ο. CH3CH2ΜgCl + CH3CH2CHO → . . . . . . . . . . .─────> . . . . . . . + . . . . . . .

CH3

CH3 CH3

π. CH3C-MgCl + . . . . . . → CH3-C CH3

+H2O C-CH3 ──────> . . . . . . . . + . . . . .

Cl MgO CH3

ρ. CH3CH2CHO + H2 ──────────> . . . . . . σ. CH3CCH3 + H2 ∥ O

......

τ. CH3CH2CHO + HCN

+ 2H2O

→ . . . . . . . ─────────> . . . . . . + . . . . . . . ↑

2. Να γραφούν οι εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων: α.Προσθήκη H2 και Cl2 στο: i. προπίνιο ii. βουτίνιο-2. β. Προσθήκη περίσσειας Η2 ή Cl2 στο: i. προπίνιο ii. βουτίνιο-2. γ. Προσθήκη HBr στο: i. αιθίνιο ii. προπίνιο.

Οργανική Χημεία

74

δ. Προσθήκη Η2Ο στο: i. προπένιο ii.2- βουτένιο παρουσία Η2SO4. ε. Προσθήκη Η2Ο στο: i. C2H2 ii. στο προπίνιο παρουσία H2SO4 και HgSO4. ζ. Προσθήκη ΗΒr σε μεθυλο προπένιο. η. Προσθήκη Η2 παρουσία Νi σε 1-βουτίνιο. θ. Προσθήκη ΗΒr στο 2-βουτίνιο. ι. Προσθήκη νερού, παρουσία καταλυτών σε 1-πεντίνιο. κ. Επίδραση Mg σε 2-χλωρο-προπάνιο και υδρόλυση του παραγόμενου προϊόντος. λ. Προσθήκη HCN σε: i. αιθανάλη, ii. προπανόνη, iii. φορμαλδεΰδη (μεθανάλη). μ. Προσθήκη CH3MgX σε: i. αιθανάλη, ii. προπανόνη και υδρόλυση των προϊόντων.

3. Αλκένιο Α αντιδρά με HCl και σχηματίζει την ένωση Β η οποία διαλύεται σε άνυδρο αιθέρα. Στο διάλυμα που προκύπτει προστίθεται αρχικά μαγνήσιο και στη συνέχεια μεθανάλη. Το τελικό προϊόν της αντίδρασης υδρολύεται, οπότε σχηματίζεται η οργανική ένωση Γ με τρία άτομα άνθρακα. Να καθοριστούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ. [Α: CH2=CH2]

4. Κατά την προσθήκη Η2Ο σε αλκίνια , ως προϊόντα λαμβάνουμε: α. Αλκοόλες. β. Κετόνες. γ. Κετόνες, εκτός από το HC≡CH που δίνει ακεταλδεΰδη. δ. Αλδεΰδες.

75

Δ. Μπαμπίλης

5. Κατά την προσθήκη Η2Ο στο 1-βουτίνιο παίρνουμε : α. 1-βουτανόλη .

β. 2-βουτανόλη.

γ. βουτανάλη.

δ. βουτανόνη.

6. Η αντίδραση οργανομαγνησιακής με καρβονυλική ένωση οδηγεί: α. Στη διατήρηση της ανθρακικής αλυσίδας. β. Στη μείωση της ανθρακικής αλυσίδας. γ. Στην αύξηση της ανθρακικής αλυσίδας. δ. Στο διπλασιασμό της ανθρακικής αλυσίδας.

7. Αλκίνιο αντιδρά με νερό παρουσία H2SO4 και HgSO4 και παίρνουμε προϊόν Α. Το ίδιο αλκίνιο με προσθήκη ισομοριακής ποσότητας Η2 και στη συνέχεια με προσθήκη ισομοριακής ποσότητας HBr δίνει προϊόν Β. Το Β με Mg σε άνυδρο αιθέρα δίνει το Γ. Το Γ αντιδρά με το Α και δίνει βουτανόλη 2. Το αλκίνιο είναι: α. προπίνιο.

β. 1-βουτίνιο.

γ. αιθίνιο.

δ. 2-βουτίνιο.

8. Ποια από τις ακόλουθες οργανικές ενώσεις με επίδραση Η2Ο στις κατάλληλες συνθήκες μπορεί να μετατραπεί σε μία αλδεΰδη; α. CH3CH=CH2

β. HC≡CH

γ. CH3CN

δ. CH2=CH2

9. Ποιο από τα παρακάτω αντιδραστήρια Grignard αν αντιδράσει με μία κετόνη θα δώσει τη 2 μεθυλο 2-βουτανόλη ; α. CH3CH2CH2MgCl β. CH3CHCH2MgCl CH3 γ. CH3MgCl δ. CH3CH2MgCl 10. Η Α είναι κάποιο αντιδραστήριο Grignard και η Β είναι μία καρβονυλική ένωση. +Η2Ο Μας δίνουν ότι: Α + Β → Γ ───────> Δ. Η Δ είναι η 2,3 διμεθυλο 2 βουτανόλη . Ποιο από τα πιο κάτω ζεύγη θα μπορούσε να είναι το Α + Β; α. μεθυλομαγνήσιο βρωμίδιο και 3-μεθυλο βουτανόνη.

Οργανική Χημεία

76

β. αιθυλομαγνήσιο βρωμίδιο και βουτανόνη. γ. προπυλομαγνήσιο βρωμίδιο και προπανόνη. δ. ισοπροπυλομαγνήσιο βρωμίδιο και προπανόνη.

11.

Δίνεται η ακόλουθη σειρά αντιδράσεων:

Ni +HCl +Mg Α + Η2 ─────> Β ───────> Γ ───────> Δ H2SO4 Α + Η2Ο ─────────> Ε Hg/HgSO4 +Η2Ο Δ + Ε → ΣΤ ─────> 2 βουτανόλη Ποιο είναι το Α; α. αιθίνιο.

β. προπίνιο.

γ. 1-βουτίνιο.

δ. 2-βουτίνιο.

12. H ένωση Α αντιδρά αρχικά με Mg παρουσία άνυδρου αιθέρα και εν συνεχεία με ακεταλδεΰδη (αιθανάλη). Το προϊόν υδρολύεται και παίρνουμε την 3 μεθυλο 2 βουτανόλη . Η Α είναι το: α. αιθυλοχλωρίδιο.

β. προπυλοχλωρίδιο.

γ. ισοπροπυλοχλωρίδιο.

δ. 2-χλωρο βουτάνιο.

13. Διαθέτουμε 10 g από το καθένα από τα εξής σώματα:

CH

CH, CH3C CH, CH3CH 2C CH, CH 2

CHCH 2CH

CH 2 . Ποιο θα απαιτήσει τον μεγαλύτερο

όγκο Η2 για να μετατραπεί σε κορεσμένο υδρογονάνθρακα; α. HC

CH β. CH 3C C

γ. CH 3CH 2 C

CH

δ. CH 2

CHCH 2 CH

CH 2

ε. Θα απαιτήσουν

όλα τον ίδιο όγκο. (Απ. Α)

14. Ποια από τις ακόλουθες οργανικές ενώσεις με επίδραση Η2Ο στις κατάλληλες συνθήκες μπορεί να μετατραπεί σε αλδεϋδη; α. CH 3CH

77

CH 2

β. CH 3C

CH

γ. CH3CN

δ. CH 2

CH 2

ε. HC

CH

Δ. Μπαμπίλης

15. Πώς παρασκευάζονται τα αντιδραστήρια Grignard; Με πρώτη ύλη τα αντιδραστήρια Grignard να παρασκευάσετε πρωτοταγείς, δευτεροταγείς και τριτοταγείς αλκοόλες.

Οργανική Χημεία

78

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΡΟΣΘΗΚΗΣ ΘΕΜΑ 1ο 1. Σωστό-Λάθος α. Τα αντιδραστήρια Grignard αντιδρούν με HCH=Ο και μετά από υδρόλυση του ενδιάμεσου προϊόντος, δίνουν δευτεροταγή αλκοόλη. (Τεχν.2001/Μον. 1) β. Με την επίδραση ενός αντιδραστηρίου Grignard (RMgX) σε φορμαλδεΰδη (HCHO) και υδρόλυση του προϊόντος προκύπτει πρωτοταγής αλκοόλη (RCH2OH) και Mg(OH)X. (Εσπ.Τεχν.2003/Μον. 1 – Εσπ. Τεχν. 2010/Μον 2) γ. Τα αντιδραστήρια Grignard αντιδρούν με κετόνες και μετά από υδρόλυση του ενδιάμεσου προϊόντος δίνουν δευτεροταγείς αλκοόλες. (Τεχν.2004/Μον. 2) δ. Η προσθήκη νερού στην ένωση CH≡CH δίνει ως τελικό προϊόν τη σταθερή ένωση CH2=CHOH. (Επαν.2003/Μον. 2) ε. Σύμφωνα με τον κανόνα του Markovnikov: όταν ένα μόριο ΑΒ προστίθεται στο διπλό δεσμό ενός μη συμμετρικού αλκενίου, το κύριο προϊόν της αντίδρασης είναι αυτό που προκύπτει από την προσθήκη του θετικού τμήματος (το οποίο είναι συνήθως Ηδ+) στον άνθρακα με τα λιγότερα υδρογόνα. (Εσπ.2005/Μον. 2) ζ. Η αντίδραση μιας οργανομαγνησιακής ένωσης με κετόνη δίνει ως προϊόν το αντίστοιχο οργανικό οξύ. (Επαν.Εσπ.2005/Μον. 2) η. Κατά την αντίδραση προπινίου με περίσσεια HCl, προκύπτει ως κύριο προϊόν το 1,2– διχλωροπροπάνιο.

(2007/Μον. 1-2011/Μον. 1) θ. Με επίδραση νερού στα αντιδραστήρια Grignard προκύπτουν κορεσμένες μονοσθενείς αλκοόλες. (Επαν.Τεχν.2007/Μον. 2) ι. Τα αντιδραστήρια Grignard αντιδρούν με το νερό και δίνουν αλκάνια. (Τεχν.2008/Μον. 2)

79

Δ. Μπαμπίλης

κ. Από την αντίδραση της μεθανάλης (ΗCHO) με το κατάλληλο αντιδραστήριο Grignard μπορεί να προκύψει η μεθανόλη (CH3OH).

(2008/Μον. 1) λ. Με την επίδραση ενός αντιδραστηρίου Grignard σε φορμαλδεΰδη (HCH=O) και υδρόλυση του προϊόντος προκύπτει δευτεροταγής αλκοόλη. (Εσπ.Τεχν.2008/Μον. 2-Τεχν. ΟΕΦΕ 2009/Μον. 1) μ. Με προσθήκη νερού σε αλκένιο προκύπτει πάντοτε δευτεροταγής ή τριτοταγής αλκοόλη. (Τεχν. ΟΕΦΕ 2011/Μον. 1) ν. Οι αντιδράσεις προσθήκης είναι γενικά ενδόθερμες αντιδράσεις. (Τεχν. ΟΕΦΕ 2012/Μον. 2)

2. Σωστό-Λάθος α. Η προσθήκη Η2 στην CH 3 - C - CH 3 δίνει ως προϊόν την 1-προπανόλη. Ο (Εσπ.Τεχν.2005/Μον. 2- Τεχν.2007/Μον. 2) β. Κατά την προσθήκη HCl σε CH3-CH=CH2 παράγεται ως κύριο προϊόν η ένωση CH 3 - CH - CH 3 .

Cl (Εσπ.Τεχν.2001/Μον. 1) γ. Τα αντιδραστήρια Grignard δίνουν αντιδράσεις προσθήκης με καρβονυλικές ενώσεις. (Τεχν.2000/Μον. 1) δ. Η μεθανάλη (HCH=O) με προσθήκη αντιδραστηρίου Grignard και υδρόλυση του ενδιαμέσου προϊόντος δίνει δευτεροταγή αλκοόλη. (Τεχν. 2007/Μον 1) ε. Κατά την προσθήκη Η2 σε κετόνες παράγονται πρωτοταγείς αλκοόλες. (Επαν. Τεχν. 2009/Μον. 2) ζ. Δεν μπορεί να παρασκευαστεί με προσθήκη νερού σε ακόρεστο υδρογονάνθρακα η αιθανάλη.

(OΕΦΕ 2005/Μον.1)

Οργανική Χημεία

80

η. Όλα τα αλκένια με προσθήκη Η2Ο δίνουν ως κύριο προϊόν δευτεροταγή η τριτοταγή αλκοόλη.

(OΕΦΕ 2005/Μον.1) θ. Η ένωση με τύπο RC

N ανήκει στις αμίνες. (Τεχν. ΟΕΦΕ 2009/Μον. 1)

ι. Η προσθήκη νερού στο προπίνιο δίνει 2-προπανόλη. (Τεχν. ΟΕΦΕ 2008/Μον.2) κ.Τριτοταγείς αλκοόλες προκύπτουν με αντιδράσεις προσθήκης των οργανομαγνησιακών ενώσεων με αλδεΰδες. (Τεχν. ΟΕΦΕ 2007/Μον. 2) λ. Η αιθανάλη είναι δραστικότερη στις αντιδράσεις προσθήκης από την προπανόνη. (ΟΕΦΕ 2005/Μον. 1) μ. Η αιθανάλη CH3CHO είναι δραστικότερη από την μεθανάλη (HCHO) στις αντιδράσεις προσθήκης. (ΟΕΦΕ 2010/Μον. 1) ν. Τα αντιδραστήρια Grignard αντιδρούν με κετόνες και μετά από υδρόλυση του ενδιάμεσου προϊόντος δίνουν τριτοταγείς αλκοόλες. (Τεχν. ΟΕΦΕ 2010/Μον. 2) ξ. Κατά την επίδραση αντιδραστηρίου Grignard (RMgX) σε κετόνη και υδρόλυση του προϊόντος προκύπτει πρωτοταγής αλκοόλη. (Εσπ. 2010/Μον. 2)

3. Κατά την προσθήκη περίσσειας HCℓ σε 1-βουτίνιο, επικρατέστερο προϊόν είναι: α. 1,2-διχλωροβουτάνιο β. 1,1-διχλωροβουτάνιο γ. 2,2- διχλωροβουτάνιο δ. 2,3- διχλωροβουτάνιο.

(2001/Μον. 6)

4. Να γράψετε στο τετράδιό σας την παρακάτω χημική εξίσωση, προσδιορίζοντας το συντακτικό τύπο της οργανικής ένωσης που αναφέρεται καθώς και την ανόργανη ουσία που αντιστοιχεί στο γράμμα Χ. αλκένιο + Χ

CH3CH2OH (Τεχν.2001/Μον. 4)

81

Δ. Μπαμπίλης

5. Η προσθήκη HCN στις καρβονυλικές ενώσεις του τύπου C3H6O δίνει δύο οργανικά προϊόντα. Να γραφούν οι σχετικές χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων, χρησιμοποιώντας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων. (Τεχν.2001/Μον. 8)

6. Κατά την επίδραση αντιδραστηρίου Grignard (RMgΧ) σε φορμαλδεΰδη (ΗCHO) και υδρόλυση του προϊόντος προκύπτει: α. πρωτοταγής αλκοόλη.

β. δευτεροταγής αλκοόλη.

γ. τριτοταγής αλκοόλη.

δ. πρωτοταγής, δευτεροταγής ή τριτοταγής αλκοόλη, ανάλογα με το είδος του αντιδραστηρίου Grignard (RMgX) που χρησιμοποιήθηκε. (Επαν.Εσπ.2003/Μον. 5)

7. Η ένωση CH3CHBr2 μπορεί να προκύψει με προσθήκη HBr στην ένωση: α. CH2=CH2 β. CH2=CH - Cℓ

γ. Br - CH = CH – Br

δ. CH≡CH. (Επαν.2003/Μον. 5)

8. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: HC CH + H2O CH3- C-CH3 +HCN O

Α (τελικό σταθερό προϊόν) B (Τεχν.2005/Μον. 4)

9. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά χημικών μετατροπών, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α και Β. Α(αντιδραστήριο Grignard) +Β(καρβονυλική ένωση) CH3 (ενδιάμεσο προϊόν)

2

g (OH ) X

H3C-C-CH3 OH (Τεχν.2008/Μον. 6)

Οργανική Χημεία

82

10. Με την επίδραση ενός αντιδραστηρίου Grignard (RMgX) σε προπανόνη (CH3COCH3) και υδρόλυση του προϊόντος προσθήκης προκύπτει: α. πρωτοταγής αλκοόλη. β. δευτεροταγής αλκοόλη. γ. τριτοταγής αλκοόλη.

δ. καρβοξυλικό οξύ.

(2000/Μον. 5)

11. Κατά την προσθήκη αντιδραστηρίου Grignard (R-Mg-X) : α. Σε μεθανάλη (φορμαλδεΰδη, HCH=O) και ακολούθως υδρόλυση του προϊόντος παράγεται ....................... αλκοόλη. β. Σε ....................... και ακολούθως υδρόλυση του προϊόντος παράγεται τριτοταγής αλκοόλη. (Εσπ.Τεχν.2001/Μον. 4)

12. Ποια από τις επόμενες χημικές ενώσεις αντιδρά με το Η2Ο σε κατάλληλες συνθήκες και δίνει τελικό προϊόν προπανόνη: α. CH 3CH 2C

N β. CH 3CH = CH 2 γ. CH 3C

CH

δ. CH 3CH 2 CH 2 MgX . (Ομογ.2006/Μον. 5)

13. Ακόρεστος υδρογονάνθρακας Χ δίνει αντιδράσεις προσθήκης με τα αντιδραστήρια της Στήλης Ι και προκύπτουν τα προϊόντα που αναγράφονται στη Στήλη ΙΙ. Στήλη Ι

Στήλη ΙΙ

(αντιδραστήριο προσθήκης)

(προϊόν προσθήκης)

1.

HCl

α. 2–βουτανόλη

2.

Cl2

β. βουτάνιο

3.

H2O

γ. 1,2–διχλωροβουτάνιο

4.

H2

δ. 2–χλωροβουτάνιο

α. Να γράψετε στο τετράδιό σας τους αριθμούς της Στήλης Ι και δίπλα από κάθε αριθμό ένα γράμμα της Στήλης ΙΙ, ώστε να προκύπτει σωστή αντιστοίχιση. β. Να γράψετε το συντακτικό τύπο του υδρογονάνθρακα Χ. (Ομογ.2006/Μον. 4+2)

83

Δ. Μπαμπίλης

14. Κατά την προσθήκη του αντιδραστηρίου Grignard CH3-CH2-MgX στην καρβονυλική ένωση CH3-CO-CH3 προκύπτει οργανική ένωση με την υδρόλυση της οποίας παράγεται η αλκοόλη: CH3 α. CH 3 - C - CH 3

β. CH 3 - CH 2 - CH - CH 2 - CH 3

OH

OH

CH3

CH3

γ. CH3 - CH - CH - CH 3

δ. CH 3 - C - CH 2 - CH 3

OH

OH (2009/Μον. 5)

15. Να συμπληρώσετε σωστά την παρακάτω πρόταση: Προσθήκη αντιδραστηρίου Grignard σε καρβονυλικές ενώσεις οδηγεί τελικά, μετά από υδρόλυση, στη σύνθεση ..................... . (Εσπ.Τεχν.2009/Μον. 3)

16. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των Α, Β, Γ ενώσεων:

Αλκινιο(Α) + Η 2 Ο

Καταλυτες

(Β)

RMgCl( Γ)

ενδιαμεσο προιον

+Η 2 Ο

2 - βουτανολη + Μg(ΟΗ)Cl (Τεχν. ΟΕΦΕ 2007/Μον.6)

17. Ποια από τις παρακάτω καρβονυλικές ενώσεις είναι πιο δραστική σε αντιδράσεις προσθήκης: α. CH3CH=O

β.C6H5COCH3

γ.CH3COCH2CH3

δ. HCH=O. (ΟΕΦΕ 2007/Μον. 4)

18. Δίνονται οι παρακάτω μετατροπές: Β

Προπινιο

H2 O H2SO4 /HgSO4

ΕνωσηΑ

RMgCl

ενδιαμεσο προιον

H2 O

Γ(C5 H12O)

Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παραπάνω χημικές εξισώσεις με τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β και Γ. (Τεχν. ΟΕΦΕ 2010/Μον. 6) 19. Ποιο είναι το κύριο προϊόν της επίδρασης νερού σε προπίνιο παρουσία των καταλυτών Hg, HgSO4, H2SO4;

Οργανική Χημεία

84

α. προπανόνη.

β. προπανόλη.

γ. προπανάλη.

δ. προπανικό οξύ. (Ομογ. 2010/Μον. 5)

20. Η υδρόλυση μιας κυανυδρίνης οδηγεί στο σχηματισμό: α. νιτριλίου

β. εστέρα

γ. 2-υδροξυοξέος

δ. αιθέρα (Επαν. 2011/Μον. 5)

21. Η παρακάτω πρόταση είναι σωστή ή λανθασμένη; Κατά την προσθήκη Η2Ο, παρουσία H2SO4 – HgSO4, σε αιθίνιο προκύπτει ως προϊόν η αιθανάλη. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (Τεχν. 2012/Μον. 1+2) 23. Διαθέτουμε αντιδραστήριο Grignard (RMgX) και θέλουμε να παρασκευάσουμε πρωτοταγή αλκοόλη. Ποια από τις επόμενες ενώσεις θα χρησιμοποιήσουμε; α. αιθανάλη

β. μεθανάλη

γ. προπανάλη

δ. προπανόνη (Επαν. 2012/Μον. 5)

ΘΕΜΑ 2Ο 1. Να μεταφέρετε στο τετράδιο σας σωστά συμπληρωμένες τις παρακάτω χημικές εξισώσεις : (Α) CH3CH=CH2 + HCl (Β) + Mg

(Β) …………………… (το προϊόν που σχηματίζεται σε μεγαλύτερη αναλογία) CH3-CH-MgCl (Γ) CH3

(Γ) + (Δ)

(Ε) + H2O

(Ε)

CH3-CH-CH2OH (Ζ) +Mg(OH)Cl CH3 (2000/Μον. 9)

2. Με την επίδραση CH3MgCl στην CH3CH2CH2CH=O και υδρόλυση του προϊόντος παρασκευάζεται η οργανική ένωση Ε. Η ίδια ένωση Ε παρασκευάζεται επίσης:

85

Δ. Μπαμπίλης

α. Με την επίδραση CH3MgCl στην CH3-C-CH2-CH3 και υδρόλυση του προϊόντος. Ο β. Με την επίδραση CH3CH2CH2CH2MgCl στην CH2=Ο και υδρόλυση του προϊόντος. γ. Με την επίδραση (CH3)3 – C – MgCl στην CH2=Ο και υδρόλυση του προϊόντος. δ. Με την επίδραση CH3CH2CH2MgCl στην CH3CH=O και υδρόλυση του προϊόντος. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση. Να γραφτούν οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που οδηγούν στην παρασκευή της ένωσης Ε.

(OΕΦΕ 2006/Μον.5) 3. Κατά την προσθήκη HCN σε καρβονυλική ένωση και στη συνέχεια υδρόλυση του προϊόντος, προκύπτει 2 – υδροξυοξύ. Να αιτιολογήσετε την πρότασή σας.

(2011/Μον. 2)

Οργανική Χημεία

86

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΠΟΣΠΑΣΗΣ Γενικό σχήμα: Οι αντιδράσεις απόσπασης είναι στην ουσία αντίθετες των αντιδράσεων προσθήκης, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα: C–C-



C=C

+ AB

όπου ΑΒ : Η2,Cl2,Br2,I2,H2O

A B Μια κορεσμένη ένωση(μόνο απλούς δεσμούς) μετατρέπεται σε ακόρεστη. Παρατηρείται μεταβολή υβριδισμού (από σε sp3 σε sp2) στους άνθρακες που πραγματοποιείται η απόσπαση.

1. Αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίων RX Κατά τη θέρμανση αλκυλαλογονιδίου με ΚΟΗ ή ΝaΟΗ σε αλκοόλη ( συνήθως

αιθανόλη) γίνεται

απόσπαση του Χ (Cl,Br,I) και ενός Η από το γειτονικό άτομο άνθρακα και σχηματίζεται διπλός δεσμός: RCHCH2 + KOH

αλκοόλη

H X παραδείγματα: CH3CH2Br + KOH πρωτοταγές

CH3CHCH2CH3 + KOH Br

αλκοόλη

δευτεροταγές

RCH=CH2 + KX + H2O αλκοόλη

CH2=CH2 + KBr + H2O

CH2=CHCH2CH3 + KBr + H2O ( 20%) CH3CH=CHCH3 + KBr + H2O ( 80%)

Το κύριο προϊόν, δηλαδή αυτό που σχηματίζεται σε πολύ μεγαλύτερη ποσότητα από το άλλο, προβλέπεται από τον κανόνα του Saytzeff

: κατά την απόσπαση μορίου ΗΑ από οργανική ένωση, το

Η αποσπάται ευκολότερα από το τριτοταγές άτομο άνθρακα, λιγότερο εύκολα από το δευτεροταγές άτομο άνθρακα και δυσκολότερα από το πρωτοταγές άτομο άνθρακα.

2. Αφυδραλογόνωση κορεσμένων διαλογονιδίων RX2 Κατά τη θέρμανση διαλογονιδίου με ΚΟΗ ή ΝaΟΗ σε αλκοόλη ( συνήθως αιθανόλη) γίνεται απόσπαση δύο ατόμων Χ (Cl,Br,I) και δύο ατόμων Η από το γειτονικό άτομο άνθρακα και σχηματίζεται τριπλός δεσμός. Ισχύει ο κανόνας του Saytzeff.

87

Δ. Μπαμπίλης

Αν το διαλογονίδιο έχει τα δύο άτομα αλογόνου (Χ) στο ίδιο άτομο άνθρακα ή σε γειτονικά άτομα άνθρακα , τότε το προϊόν είναι αλκίνιο: CH3CH2CHCl2 + 2KOH CH3CHCH2Cl + 2KOH

αλκοόλη

CH3C CH + 2KCl + 2H2O

αλκοόλη

CH3C CH + 2KCl + 2H2O

Cl Αν το διαλογονίδιο έχει τα δύο άτομα αλογόνου (Χ) σε απομακρυσμένα άτομα άνθρακα ,τότε το προϊόν είναι αλκαδιένιο: Cl CH2CH2CH2CH2Cl + 2KOH

αλκοόλη

CH2=CHCH=CH2 + 2KCl + 2H2O

3. Αφυδάτωση αλκοολών ROH (απόσπαση νερού) Κατά τη θέρμανση με πυκνό H2SO4 σε υψηλή θερμοκρασία 1700C σχηματίζεται αλκένιο. π. H2SO4, 1700C

CH3CH2CH2OH CH3CH=CH2 + H2O Ισχύει ο κανόνας Saytzeff. Κατά τη θέρμανση με πυκνό H2SO4 στους 1700C της CH3CHCH2CH3 το κύριο προϊόν είναι το CH3CH=CHCH3 και το δευτερεύον το CH2=CHCH2CH3. ΟΗ Aν αλλάξουμε τις συνθήκες δηλαδή έχουμε θέρμανση στους 1400C τότε σχηματίζεται αιθέρας: π. H2SO4, 1400C

2 CH3OH CH3OCH3 + H2O Πιο εύκολα αφυδατώνονται οι τριτοταγείς αλκοόλες από τις δευτεροταγείς και αυτές από τις πρωτοταγείς. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 1. Κατά την κατεργασία του 2 χλωροβουτανίου με αλκοολικό διάλυμα ΚΟΗ, σχηματίζεται μείγμα αλκενίων. Ποια είναι αυτά και ποιο σχηματίζεται σε μεγαλύτερο ποσοστό; Απάντηση Στην αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίων με επίδραση αλκοολικού διαλύματος ΚΟΗ αποσπάται πιο εύκολα άτομο Η από τριτοταγές άτομο άνθρακα, λιγότερο εύκολα από δευτεροταγές άτομο άνθρακα C και ακόμη δυσκολότερα από πρωτοταγές άτομο άνθρακα (Κανόνας Saytzeff).

Οργανική Χημεία

88

(Τριτοταγές άτομο C ονομάζεται το άτομο C που είναι ενωμένο με τρεις άνθρακες, δευτεροταγές ονομάζεται το άτομο C όταν είναι ενωμένο με δύο άτομα C και πρωτοταγές όταν είναι ενωμένο με ένα άτομο C.) Συνεπώς, για το 2 χλωροβουτάνιο θα προκύψει: CH2CHCH2CH3 + KOH | | Η Cl ή CH3CHCHCH3 + KOH | | Cl H

αλκοολικ ό

CH2 = CHCH2CH3 + KCl + H2O

διάλυμα

1 βουτένιο αλκοολικ ό

CH3CH = CHCH3 + KCl + H2O

διάλυμα

2 βουτένιο (κύριο προϊόν)

2. Κατά την κατεργασία της 3 μεθυλο 2 πεντανόλης με πυκνό H2SO4 στους 1700C σχηματίζεται μείγμα αλκενίων. Ποια είναι αυτά και ποιο σχηματίζεται σε μεγαλύτερο ποσοστό; Απάντηση CΗ3 | Κατά την κατεργασία της CH3CHCHCH2CH3 με πυκνό H2SO4 στους 1700C, θα | ΟΗ προκύψει μείγμα αλκενίων, ενώ ισχύει ο κανόνας Saytzeff, οπότε:

CH3 και

CH3 | CHCHCH2CH3 | OH

CH3 | CH3CH CHCH2CH3 | OH

.H2SO4 , 1700 C

CH3 | CH2 = CHCHCH2CH3 + H2O 3 μεθυλο 1 πεντένιο

.H2SO4 , 1700 C

CH3 | CH3CH = C CH2CH3 + H2O 3 μεθυλο 2 πεντένιο κύριο προϊόν

89

Δ. Μπαμπίλης

3. Να παρασκευάσετε από κορεσμένα διαλογονίδια προπίνιο. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις. Απάντηση Τα αλκίνια παρασκευάζονται από κορεσμένα διαλογονίδια των υδρογονανθράκων, τα οποία έχουν τα άτομα του αλογόνου στο ίδιο ή σε γειτονικά άτομα άνθρακα, με θέρμανση με αλκοολικό διάλυμα ΚΟΗ, οπότε αποσπάται ΗΧ (δηλαδή, αφυδραλογόνωση). Συνεπώς για το προπίνιο θα έχουμε: Cl | CH3C CH3 + 2KOH | Cl

CΗ3C

CH + 2KCl + 2H2O

Cl | CH3CH2CH + 2KOH | Cl

CΗ3C

CH + 2KCl + 2H2O

CH3CH | Cl

CH2 + 2KOH | Cl

CΗ3C

CH + 2KCl + 2H2O

4. Να παρασκευαστούν: α. Από 1 προπανόλη  2 προπανόλη β. 1 βουτένιο  2 βουτένιο Απάντηση α. CH3CH2CH2OH CH3CH = CH2 + Η

.H2SO4 , 1700 C

ΟΗ

β. CH2 = CHCH2CH3 + H

X | CH3CHCH2CH3 + KOH

Οργανική Χημεία

CH3CH = CH2 + H2O απόσπαση –ΟΗ από θέση 1

CH3CHCH3 (2 προπανόλη σύμφωνα με τον κανόνα | (Markovnikov) ΟΗ X  CH3CHCH2CH3 (Κανόνας Markovnikov) | Χ H2 SO 4

αλκο όλη

CH3CΗ = CHCH3 + KX + H2O 2 βουτένιο (σύμφωνα με το κανόνα Saytzeff)

90

5. Να παρασκευάσετε από: α. 1 χλωρο βουτάνιο  1,2 διβρωμο βουτάνιο β. 1 χλωρο βουτάνιο  2 βουτανόλη γ. αιθένιοαιθίνιο Απάντηση αλκο όλη

α. CH3CH2CH2CH2Cl + KOH CH3CH2CH = CH2 + Br2

αλκο όλη

β. CH3CH2CH2CH2Cl + KOH CH3CH2CH = CH2 + H

γ. CH2 = CH2+ Cl2

OH

CCl2

CH2

CH2 + 2NaOH

| Cl

| Cl

CH3CH2CH = CH2 + KCl + H2O

CH3CH2CHCH2 | | Br Br

CCl4

H2 SO 4

CH3CH2CH = CH2 + KCl + H2O CH3CH2CHCH3 | OH

(Markovnikov)

CH2 CH2 | | Cl Cl

Αλκοολικ ό

Διάλυμα

CH

CH + 2NaCl + 2H2O

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 1. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: 1700C, H2SO4

α. CH3CH2CH2OH ──────────> . . . . . . . . + . . . . . . .

1700C, H2SO4

β. CH3CHCH2CH3 ──────────> . . . . . . . . . + . . . . . . . .

OH

αλκοόλη

γ. . . . . . . . . + KOH ────────> CH2=CH2 + . . . . . . + . . . . . . . δ. CH3CH2CHCH3 + KOH

αλκοόλη

────>. . . . . . . . .

+ KCl + H2O

Cl ε. . . . . . . + . . . . . . → CH3C≡CH + 2KCl + 2H2O

91

Δ. Μπαμπίλης

...... στ. CH3CH(Cl)CH(Cl)CH3 + . . . . . ──────────── > . . . . . . + 2NaCl + 2H2O ζ. CH3CHBrCH2CH2CH2Βr + 2KOH ──────────> . . . . . . + . . . . . . . + . . . . . . . η. CH3CH2CHCH3

+ Μg

+ΗCΗΟ

+ Η2 Ο

1700C, Η2SΟ4

+ Η2Ο

───> B─────> Γ──────> Δ───────> E───────> Z

Cl

2. Να γραφούν οι εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων: Επίδραση αλκοολικού ΝaΟΗ σε: α. 1,1 διχλωροπροπάνιο β. 1,1 διχλωροβουτάνιο. γ. 2,3-διβρωμοβουτάνιο. δ. αιθυλοβρωμίδιο ε. προπυλοβρωμίδιο. στ. 2-βρωμοπροπάνιο ζ. 2-χλωρο-3 μεθυλο βουτάνιο.

3. Να γραφούν οι εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων: α. Επίδραση H2SO4 (στους 1700C) στην 1-πεντανόλη. Στη συνέχεια στο προϊόν που σχηματίζεται προσθήκη Η2Ο. β. Επίδραση αλκοολικού διαλύματος ΝaΟΗ σε

1 χλωροβουτάνιο. Στη συνέχεια

στο προϊόν που

σχηματίζεται προσθήκη ΗCl. γ. Προσθήκη ΗCl στο 1 πεντένιο. Στη συνέχεια στο προϊόν που σχηματίζεται επίδραση αλκοολικού διαλύματος ΝaΟΗ. δ. Προσθήκη Cl2 στο αιθένιο. Στη συνέχεια

στο προϊόν που σχηματίζεται επίδραση αλκοολικού

διαλύματος ΝaΟΗ. ε. Επίδραση H2SO4 (στους 1700C) στη 2 προπανόλη. Στη συνέχεια στο προϊόν που σχηματίζεται προσθήκη Cl2 . στ. Επίδραση αλκοολικού διαλύματος ΝaΟΗ σε 2 βρωμοπροπάνιο. Στη συνέχεια στο προϊόν που σχηματίζεται προσθήκη Βr2 .

Οργανική Χημεία

92

ζ. Επίδραση αλκοολικού διαλύματος ΝaΟΗ στο 1,2 διχλωρο αιθάνιο. Στη συνέχεια στο προϊόν που σχηματίζεται προσθήκη Η2Ο. η. Επίδραση αλκοολικού διαλύματος ΚΟΗ στο

βρωμοαιθάνιο.

Στη συνέχεια

στο προϊόν που

σχηματίζεται προσθήκη Η2Ο. θ. Επίδραση H2SO4 (στους 1700C) στη 1 βουτανόλη. Στη συνέχεια στο προϊόν που σχηματίζεται προσθήκη Βr2 . Κατόπιν επίδραση αλκοολικού διαλύματος ΚΟΗ. ι. Επίδραση αλκοολικού διαλύματος ΝaΟΗ σε

1 βρωμοπροπάνιο.

Στη συνέχεια

στο προϊόν που

σχηματίζεται προσθήκη Βr2 . Κατόπιν επίδραση αλκοολικού διαλύματος ΚΟΗ και τελικά προσθήκη Η2Ο.

4. Αλκυλαλογονίδιο Α θερμαίνεται με αλκοολικό διάλυμα ΚΟΗ και δίνει την ένωση Β. Με προσθήκη υδραλογόνου στη Β σχηματίζεται το προϊόν Γ διαφορετικό του Α. Αν το Α είναι έχει μοριακό τύπο C3H 7Cl να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ.

5. Με προσθήκη Br2 στην ένωση C3H6 (A) σχηματίζεται το προϊόν Β το οποίο θερμαίνεται με αλκοολικό διάλυμα NaOH, οπότε προκύπτει η οργανική ένωση Γ. Να προσδιοριστούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ.

6. Κατά την επίδραση αλκοολικού διαλύματος NaOH σε 2 χλωρο προπάνιο, η οργανική ένωση που παράγεται είναι: α. 2,3 διμεθυλο βουτάνιο

β. προπάνιο

γ. προπένιο

δ. προπίνιο.

7. Το προπένιο παρασκευάζεται εργαστηριακά με: α. πυρόλυση προπανίου β. αφυδάτωση 1 προπανόλης γ. αφυδραλογόνωση 2 χλωροβουτανίου δ. πυρόλυση βουτανίου.

8. Το αλκένιο που θα προκύψει από την αφυδάτωση της 2 βουτανόλης ως κύριο προϊόν είναι: α. 1 βουτένιο,

93

β. 2 βουτένιο

γ. βουτάνιο,

δ. βουτένιο.

Δ. Μπαμπίλης

9. Το αλκένιο που θα προκύψει από την αφυδάτωση της: 3,3 διμεθυλο 2 βουτανόλης είναι: α. 3,3 διμεθυλο βουτένιο β. 3,3 διμεθυλο 2 βουτένιο γ. 3,3 διμεθυλο 1 βουτένιο δ. 3,3 διμεθυλο 3 βουτένιο.

10. Για να παρασκευάσουμε την ένωση: CH3CH=C CH3 με αφυδραλογόνωση χρησιμοποιούμε: | CH3 α. CH3 CH CH CH3 | | Cl CH3 β. CH2 CH2 CH CH3 | | Cl CH3 γ. CH3 CH2 CH CH3 | CH3 Cl | δ.

CH3 CH2 C CH3 | Cl 11. Σε έναν ακόρεστο υδρογονάνθρακα προσθέτουμε Η2Ο. Στη συνέχεια αφυδατώνουμε με π.H2SO4 στους 1700C και προκύπτει ο ίδιος υδρογονάνθρακας. Ποιος από τους πιο κάτω υδρογονάνθρακες δεν είναι ο σωστός; α. αιθένιο.

β.1,3- πενταδιένιο.

γ. 1-βουτένιο.

δ. προπένιο.

12. Προπυλοχλωρίδιο κατεργάζεται με αλκοολικό διάλυμα ΚΟΗ και σχηματίζεται αέριο προϊόν Α που αντιδρά με Br2 και δίνει ένωση Β που κατεργάζεται με αλκοολικό διάλυμα ΚΟΗ. Το αέριο Γ που σχηματίζεται διοχετεύεται σε διάλυμα H2SO4 παρουσία HgSO4 και μετατρέπεται σε ένωση Δ. Η Δ είναι: α. αιθανάλη

β. προπανόνη

γ. προπένιο.

δ. προπανάλη.

13. Σε ποια από τις παρακάτω αλκοόλες, αν αφαιρέσουμε και στη συνέχεια ξαναπροσθέσουμε νερό, θα ξαναπάρουμε την ίδια αλκόολη.

Οργανική Χημεία

94

α. 2-βουτανόλη.

β.1-βουτανόλη.

γ. μεθυλο-2- προπανόλη.

δ. 2-προπανόλη.

14. Κατά την επίδραση αλκοολικού διαλύματος NaOH στο 3-μεθυλο 2-χλωρο βουτάνιο θα πάρουμε ως κύριο προϊόν: α. μεθυλο-2-βουτένιο. β. 3-μεθυλο-1-βουτένιο. γ. Τα δύο παραπάνω. δ. Κανένα από αυτά.

15. Ποιο αλκυλαλογονίδιο αφού του προσθέσουμε πρώτα Mg σε άνυδρο αιθέρα και στη συνέχεια αντιδράσει με προπανόνη και υδρολυθεί δίνει προϊόν το οποίο στους 1700C παρουσία θειικού οξέος δίνει ένωση που με Η2 και Ni δίνει συμμετρικό υδρογονάνθρακα; α. προπυλοχλωρίδιο. β. μεθυλο-2-χλωρο προπάνιο. γ. 2-χλωρο προπάνιο. δ. 2-χλωρο βουτάνιο.

16. Κατά την επίδραση αλκοολικού διαλύματος KΟΗ σε 2,2 δίχλωρο βουτάνιο, η οργανική ένωση που παράγεται είναι: α. 1–βουτίνιο

β. 2–βουτίνιο

γ. βουτάνιο

δ. 1–βουτένιο.

17. Δίνεται το διάγραμμα: .H2SO4 170o C

CH3CH2OH

X

H2 O H2SO4

Η ένωση Ψ είναι: α. αιθένιο

β. αιθανόλη

γ. αιθανάλη

δ. αιθανικό οξύ

ε. πολυαιθυλένιο (Απ. β)

18. Γράψτε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Ψ και Ζ

1

έ

HBr

/

19. Ποια από τις επόμενες αλκοόλες δεν θα δώσει αλκένιο με αφυδάτωση: α. 3-μεθυλο 2-βουτανόλη-2

β. 2-μεθυλο 2-βουτανόλη

γ. 2,2-διμεθυλο 1-προπανόλη

δ. 2-πεντανόλη (Απ. Γ) 20. Πώς θα μετατρέψουμε 1-βουτένιο σε 2-βουτένιο;

95

Δ. Μπαμπίλης

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΠΟΣΠΑΣΗΣ ΘΕΜΑ 1Ο 1.Σωστό-λάθος α. Σύμφωνα με τον κανόνα του Saytseff, κατά την απόσπαση μορίου ΗΑ από οργανική ένωση, το Η αποσπάται ευκολότερα από το τριτοταγές άτομο άνθρακα και λιγότερο εύκολα από το δευτεροταγές. (Εσπ.2004/Μον. 2) β. Η αφυδραλογόνωση του 2–χλωροβουτανίου δίνει ως κύριο προϊόν το 2–βουτένιο. (Επαν.2004/Μον. 2) γ. Με αφυδάτωση της αιθανόλης, παρουσία πυκνού Η2SO4 στους 1700C, παράγεται αιθίνιο (Η-C ≡ C-H). (Εσπ.Τεχν.2002/Μον. 1) δ. Η ένωση CH 3 - CH 2 - CH - CH 3 ονομάζεται 1-βουτανόλη.

ΟΗ (Εσπ.Τεχν.2001/Μον. 1) ε. Η απόσπαση δύο μορίων ΗCl από το 1,1−διχλωροπροπάνιο οδηγεί στο σχηματισμό προπινίου. (Τεχν.2006/Μον. 2) ζ. Κατά τη απόσπαση HBr από το 2-βρωμο 2-μεθυλο βουτάνιο το κύριο προϊόν είναι το 2- μεθυλο 1βουτένιο. (Τεχν. OΕΦΕ 2006/Μον.1)

2. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3-CH-CH3 + ΝaΟΗ

………….+……….. + Η2Ο

Cl β. NH3 + H2O

Γ+Δ

γ. CH3C =CHCH3 + HBr

Ε ( κύριο προϊόν )

CH3 (Εσπ.Τεχν.2003/Μον. 5)

Οργανική Χημεία

96

3. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά αντιδράσεων, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων (Α) , (Β) και (Γ).

CH3-CH=CH-CH3

r2 / CCl4

(A)

2 a

,

,

(Β)

2

καρβονυλική ένωση (Γ)

,

(Τεχν.2003/Μον. 6)

4. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις αντιδρά με αλκοολικό διάλυμα NaOH: α. CH3CH2CH3 β. CH3CH2OH γ. CH C-CH3 δ. CH3CH2CH2Cl. (2004/Μον. 5)

5. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις σωστά συμπληρωμένες: CH3CH2CH=CH2 + HBr

Α (κύριο προϊόν)

CH3CH2CH2CHBr2+2ΝaOH

Β + 2Γ + 2Η2Ο (Επαν.Τεχν.2007/Μον. 2+2)

6. Να συμπληρώσετε τα κενά με την κατάλληλη λέξη. α.Το αιθένιο (CH2=CH2) μπορεί να προκύψει με ………………….της αιθανόλης (CH3CH2OH). (Εσπ.Τεχν.2008/Μον. 2) β. Η αφυδάτωση των αλκοολών (ROH) οδηγεί στο σχηματισμό ................ (Εσπ.Τεχν.2004/Μον. 2)

CH 3 7. Το κύριο προϊόν της θέρμανσης της ένωσης CH 3

CH 2 CH CH CH 3

Cl με αλκοολικό διάλυμα NaOH είναι:

97

Δ. Μπαμπίλης

CH 3

CH 3

α. CH 2 = CH - CH 2 - CH - CH 3

β. CH3 - CH = CH - CH - CH 3

CH 2

CH 3

γ. CH3 - CH 2 - CH 2 - C - CH 3

δ. CH3 - CH 2 - CH = C - CH 3 . (Επαν. 2009/Μον. 5)

8. Δίνονται οι παρακάτω μετατροπές:

+RMgCl

HCH = O

(Β)

Γ + Mg(OH)Cl

H2O

ενδιαμέσο προϊόν

(Γ)

πH2SO4 1700 C

CH3CH = CH2 + H2O

Nα γράψετε τους Συντακτικούς Τύπους των οργανικών ενώσεων (RMgCl), (B), (Γ). (Τεχν. ΟΕΦΕ 2009/Μον. 6)

9. Ποιο είναι το κύριο προϊόν της αφυδάτωσης της 2-βουτανόλης παρουσία Η2SO4; α. 2-βουτίνιο

β. βουτανόνη

γ. 1-βουτένιο

δ. 2-βουτένιο (Ομογ. 2011/Μον. 5)

10.

Η αντίδραση:

CH3CH 2 C HCH3 |

NaOH (

CH3CH

ό)

CHCH3

NaCl H 2O αποτελεί

Cl

παράδειγμα: α. εφαρμογής του κανόνα Markovnikov γ. αντίδρασης προσθήκης

β. εφαρμογής του κανόνα Saytzev

δ. αντίδρασης υποκατάστασης (2012/Μον. 5)

ΘΕΜΑ 2Ο 1. Δίνεται η χημική ένωση 2- βρωμοβουτάνιο ( CH3-CH2-CH-CH3), η οποία Br υφίσταται κατεργασία με αλκοολικό διάλυμα NaOH.

Οργανική Χημεία

98

α. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης που οδηγεί στην παραγωγή του κύριου οργανικού προϊόντος. β. Να διατυπώσετε τον κανόνα σύμφωνα με τον οποίο καθορίζεται το κύριο οργανικό προϊόν της αντίδρασης. (Επαν.Εσπ.2003/Μον. 4+4) 2. Δίνονται οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων:

Α

π.H 2SO 4 ,θερμανση

CH 2 = CH - CH 3 + H 2O

O

Β + H 2O

H 2SO4 /Hg/HgSO4

||

CH 3 - C- CH 2 - CH 3

Να προσδιοριστούν όλοι οι πιθανοί συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων Α και Β που επαληθεύουν τις εξισώσεις αυτές. (Ομογ.2007/Μον. 8)

3. Να αιτιολογήσετε την επόμενη πρόταση: Το κύριο προϊόν της επίδρασης αλκοολικού διαλύματος NaOH στο 2-χλωροβουτάνιο με θέρμανση είναι το 2-βουτένιο. (Επαν. 2010/Μον. 2)

4. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά χημικών μετατροπών, να γράψετε στο τετράδιο σας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ και Δ.

C v H 2v έ ( )

Br2 / CCl4

(B)

2KOH ό

( )

H2O Hg,H 2SO4 HgSO4

( )

H 2 / Ni

(Τεχν. ΟΕΦΕ 2012/Μον. 8)

99

Δ. Μπαμπίλης

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΥΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Παρατηρείται αντικατάσταση (υποκατάσταση) ενός ατόμου ή μιας ομάδας Α από ένα άλλο άτομο ή ομάδα Β.

C A

+

B

C–B

+

A

1. Υποκατάσταση αλογόνου X στα αλκυλαλογονιδια RX O δεσμός Cδ+- Xδ- είναι πολωμένος λόγω της μεγαλύτερης ηλεκτραρνητικότητας των αλογόνων σε σχέση με τον άνθρακα. Τα RX λοιπόν θεωρούνται πολύ δραστικές ενώσεις γι’αυτό αντιδρούν εύκολα με τα παρακάτω αντιδραστήρια: NaΟΗ, RCN, R’OR, RNH2, R’COOR , R’C CNa H σειρά δραστικότητας είναι η ακόλουθη: RI > RBr > RCl >> RF Γενικό σχήμα:

Rδ+ - Xδ-

+

Υ- : 

R–Y +

X-

Εφαρμογές υποκατάστασης στα αλκυλαλογινίδια a. Με υδατικό διάλυμα ΝaΟΗ Κατά την αντίδραση αλκυλαλογονίδιου με υδατικό διάλυμα NaOH ευνοείται η υποκατάσταση του αλογόνου από υδροξύλιο: RX + NaOH Παράδειγμα:

H2O

CH3CH2Cl + NaOH

ROH + NaX H2O

CH3CH2OH + NaCl

Κατά την αντίδραση αλκυλαλογονίδιου με αλκοολικό διάλυμα NaOH ευνοείται η απόσπαση HCl και η δημιουργία αλκενίου: CH3CH2Cl + NaOH

αλκοόλη

CH3=CH2 + ΝaCl + H2O

β. Με κυανιούχο κάλιο (KCN) Η αντίδραση αλκυλαλογονίδιου με κυανιούχο κάλιο (KCN) οδηγεί στο σχηματισμό νιτριλίου (RCN), το οποίο στη συνέχεια μπορεί να υδρολυθεί προς σχηματισμό οξέος:

Οργανική Χημεία

100

RX + KCN

RC N + KX H+

RC N + 2H2O

RCOOH + NH3

για παράδειγμα: CH3Cl + KCN

CH3CN + KCl

CH3CN +2H2O

H+

CH3COOH + NH3

γ. Με αλκοξείδιο του νατρίου (RONa) Η αντίδραση αλκυλαλογονιδίου με αλκοξείδιο του νατρίου (RONa) οδηγεί στο σχηματισμό αιθέρα Αν διαλέξουμε διαφορετικά αλκύλια στο RX και στο R΄OΝa , τότε σχηματίζεται μικτός αιθέρας.

RX + R’ONa

ROR’ + NaX

για παράδειγμα: 2CH3I + CH3ONa  CH3OCH3 + NaI Διμεθυλαιθέρας ( συμμετρικός ) CH3I + CH3CH2ONa  CH3CH2OCH3 +

NaI

Αιθυλομεθυλαιθέρας (μικτός) Τα αλκοξείδια του νατρίου (RONa) παράγονται από τις αλκόλες με επίδραση Νατρίου: ROH + Na

RONa + 1/2H2

δ. Με ΝΗ3 Με επίδραση ΝΗ3 σε αλκυλαλογονίδιο παίρνουμε αμίνες. Η αντίδραση ολοκληρώνεται σε δύο στάδια: 1ο στάδιο 2ο στάδιο

RX + NH3

RNH3X άλας αλκυλαμμωνίου

Από το άλας αυτό με προσθήκη βάσης (KOH ή NaOH) παράγεται αμίνη.

RNH3X + KOH

RNH2 + KX + H2O

Παράδειγμα: CH3I + NH3

CH3NH3I

+KOH

CH3NH2 + KI

+ H2O . Τα δύο στάδια της παραπάνω

αντίδρασης μπορούν να γραφούν σε μία συνολική αντίδραση: CH3Ι + ΗNH2

101

CH3NH2 + HΙ

Δ. Μπαμπίλης

ε. Με άλατα καρβοξυλικών οξέων Με άλατα καρβοξυλικών δίνουν εστέρες: RX + R’COONa

R’COOR + NaX

Παράδειγμα: CH3I + CH3COONa

CH3COOCH3 + NaX

CH3CHCH3 + CH3COONa

CH3COOCHCH3 + NaX

I

CH3

Tα άλατα των καρβοξυλικών οξέων (RCOONa ) παρασκευάζονται από οξέα με επίδραση υδροξειδίου του νατρίου ή νατρίου: RCOOH + NaOH RCOOH + Na

RCOONa + H2O RCOONa + ½H2

στ.Με ακετυλενίδια (R’C CΝa) Με ακετυλίδια (R’C CΝa) παίρνουμε ανώτερα αλκίνια.

RX + R’C CNa

R’C CR + NaX

Παράδειγμα: CH3CHCH3 + CH3C CNa

CH3C CCHCH3 + NaI

I

CH3

Tα ακετυλίδια (R’C CNa) παρασκευάζονται από αλκίνια με επίδραση νατρίου: RC

CH + Na

RC

CNa + ½ H2

2. Υποκατάσταση του ΟΗ στις ROH a. επίδραση θειονυλοχλωριδίου (SOCl2) Επίδραση θειονυλοχλωριδίου SOCl2 προκαλεί αντικατάσταση του ΟΗ από το Cl: ROH + SOCl2

RCl + SO2 + HCl

Παράδειγμα: CH3CH2OH + SOCl2  CH3CH2Cl + SO2(g) + HCl(g) Προσοχή! Τα SO2 και HCl είναι αέρια και απομακρύνονται από το διάλυμα οπότε το RX λαμβάνεται σε καθαρή μορφή.

Οργανική Χημεία

102

β. Εστεροποίηση των αλκοολών H2SO4 RCOOH + R’OH RCOOR’ + H2O Παράδειγμα: H2SO4 CH3COOH + CH3CHCH3 CH3COOCH CH3 + H2O ΟΗ CH3 Η προς τα δεξιά αντίδραση ονομάζεται εστεροποίηση και γίνεται σε όξινο περιβάλλον (με H2SO4). Η προς τα αριστερά χαρακτηρίζεται υδρόλυση των εστέρων και γίνεται σε όξινο ή βασικό περιβάλλον.

3. Υποκατάσταση της ομάδας R’O στους εστέρες Η υδρόλυση των εστέρων γίνεται σε όξινο περιβάλλον: H2SO4

RCOOR’ + H-OH RCOOH + R’OH αλλά και σε βασικό περιβάλλον (αλκαλική υδρόλυση θερμό διάλυμα NaΟH ή ΚΟΗ) με μεγαλύτερη απόδοση από την όξινη: RCOOR’ + NaOH

RCOONa + R’OH.

Η αλκαλική υδρόλυση ονομάζεται και σαπωνοποίηση του εστέρα Παράδειγμα: CH3CH2COOCH3 +

NaOH

CH3CH2COONa + CH3OH

4. Υποκατάσταση υδρογόνου στα αλκάνια CVH2V+2 Οι δεσμοί -C-H- και –C-C- είναι σταθεροί, γι’αυτό και τα αλκάνια γενικά θεωρούνται αδρανείς ενώσεις. Με κατάλληλες συνθήκες όμως δίνουν αντιδράσεις υποκατάστασης. Η πιο χαρακτηριστική υποκατάσταση είναι η αλογόνωση που είναι μια φωτοχημική αντίδραση (απαιτεί διάχυτο φως). αλκάνιο + Χ2

διάχυτο φως

RX + HX

όπου Χ2 : Cl2 ή Br2

Η αλογόνωση είναι μια αλυσωτή αντίδραση στην οποία αντικαθίστανται διαδοχικά τα Η από άτομα Χ. Το τελικό μίγμα περιέχει όλα τα δυνατά ισομερή μονοαλογονοπαράγωγα και πολυαλογονοπαράγωγα. Παράδειγμα: CH4 + Cl2 CH3Cl + Cl2

103

CH3Cl + HCl CH2Cl2 + HCl

Δ. Μπαμπίλης

CH2Cl2 + Cl2

CHCl3 +HCl

CHCl3 + Cl2

CCl4 + HCl

5. Υποκατάσταση όξινου υδρογόνου από μέταλλο. Τα 1-αλκάνια, οι αλκόολες, τα οξέα και οι φαινόλες περιέχουν όξινο υδρογόνο που μπορεί να αντικατασταθεί με επίδραση Νa.

• RC

CH Na

π.χ. CH3C

CH Na

ειδικά το CH

CH

Na

CNa 1/ 2H2 CH3C CNa 1/ 2H 2

CH μπορεί να αντικαταστήσει και τα δύο Η από Νa.

CH Na

• ROH

RC

NaC CNa H 2 RONa 1/ 2H 2

π.χ. CH3CH 2 OH

Na

• RCOOH

RCOONa 1/ 2H2

Na

π.χ. CH3COOH • C6 H5OH

Na

Na

CH3CH 2ONa 1/ 2H 2

CH3COONa 1/ 2H 2

C6 H5 ONa 1/ 2H2

Προσοχή τα ακετυλενίδια του Νa, τα αλκοξείδια του Νa και τα άλατα των οργανικών οξεών με Νa δίνουν αντδράσεις υποκατάστασης με τα αλκυλαλογονίδια σχηματίζοντας αλκίνια, αιθέρες και εστέρες αντίστοιχα.

RC CNa X R '

RONa X R '

RC CR ' NaX

ROR ' NaX

RCOONa X R '

RCOOR ' NaX

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 1. Αλκυλοχλωρίδιο Α αντιδρά με KCN και το οργανικό προϊόν υδρολύεται παρουσία οξέος, οπότε παράγεται η οργανική ένωση Β. Αλκένιο Γ με προσθήκη HCl δίνει ως κύριο προϊόν το αλκυλοχλωρίδιο Α. Με επίδραση υδατικού διαλύματος NaOH στο αλκυλοχλωρίδιο Α παράγεται η οργανική ένωση Δ. Οι ενώσεις Β και Δ αντιδρούν μεταξύ τους σε όξινο περιβάλλον και σχηματίζεται η οργανική ένωση Ε, η οποία έχει σχετική μοριακή μάζα Μr=130. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων A, B, Γ, Δ και Ε. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες του C=12, O=16, H=1.

Οργανική Χημεία

104

Απάντηση Έστω CνH2ν+1Cl ο μοριακός τύπος του αλκυλοχλωριδίου Α.

CνH2ν+1Cl + KCN

CνH2ν+1CN

CνH2ν+1CN + KCl

+2H2O

H+

CνH2ν+1COOH + NH3 (B)

Το αλκένιο Γ έχει τον ίδιο αριθμό ατόμων άνθρακα με το αλκυλοχλωρίδιο Α. Συνεπώς ο μοριακός τύπος του αλκενίου Γ είναι: CνH2ν με ν≥ 2. Με επίδραση υδατικού διαλύματος NaOH στο αλκυλοχλωρίδιο Α παράγεται η οργανική ένωση Δ: CνH2ν+1Cl + NaOH

νερό

CνH2ν+1OH + NaCl (Δ)

Οι ενώσεις Β και Δ αντιδρούν μεταξύ τους και σχηματίζεται η οργανική ένωση Ε: CνH2ν+1COOH + CνH2ν+1OH

CνH2ν+1COOCνH2ν+1 + H2O (Ε)

ΜrE= 130

= 28ν + 46 = 130

28ν = 84

ν = 3.

Συνεπώς ο μοριακός τύπος του αλκενίου Γ είναι C3Η6, ο οποίος αντιστοιχεί σε ένα συντακτικό τύπο: CΗ3CΗ=CΗ2. Οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγματοποιήθηκαν είναι: CΗ3CΗ=CΗ2 + HCl —> CH3CHCH3 (Α) 2-χλωροπροπάνιο Cl Προσοχή: To σώμα A προέκυψε με εφαρμογή του κανόνα του Markovnikov.

CH3CHCH3 + KCN Cl CH3CH CN

CH3CHCN + KCl CH3

+ 2H2O

H+

CH3

CH3CHCH3 + NaOH Cl

105

CH3CHCOOH + NH3 CH3 (B) μεθυλοπροπανικό οξύ

νερό

CH3CHCH3 + NaCl OH (Δ) 2-προπανόλη

Δ. Μπαμπίλης

CH3CHCOOH + CH3CHCH3 CH3

OH

CH3CHCOOCHCH3 + H2O CH3 CH3 2-μεθυλοπροπανικός ισοπροπυλεστέρας

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 1. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3CHCH3 + SOCl2 → . . . . . . . . + . . . . . . . + . . . . . . . . .

OH β. CH3CH2CH2CH2Cl + . . . . . ────── > . . . . ……. + KCl +2H2O γ. . . . . . . . + KCN ──── > CH3CN ────── > . . . . . . .+ . . . . .

- KCl + KOH δ. CH3CH2Cl + NH3 . . . . . . . . ────── > . . . . . . .+ . . . . . + . . . . . . . και σε ένα στάδιο CH3CH2Cl + NH3

. . . . . . .+ . . . . .

ε. CH3CH2 CH2Cl + NaOH στ. CH3CH2Cl + NaO

H2O

αλκοόλη

. . . . . . .+ . . . . . . . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . .

ζ. CH3 CHCH3 + CH3CH2ONa I η. CH3CHCH3 + CH3COONa . . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . .

I θ. CH3CHCH3 + CH3C CNa

. . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . .

Ι ι. CH3COOH + . . . . . . . → CH3COOCH2CHCH3 + H2O CH3 κ. CH3ONa + CH3CH2CHI → . . . . . . . + . . . . . .

CH3 λ. Α + Νa Α + SOCl2

Οργανική Χημεία

CH3CH2ONa + . . . . . . . Β + SO2(g) + HCl(g)

106

Β + CH3CH2ONa

.......+......

+ 2H2O μ. . . . . . . . + KCN ──── > . . . . . ──────────> CH3CH2CHCOOH + NH3 - KCl CH3 ν. CH3CΗ2Cl + CH3CHCOONa → . . . . . . . + NaCl CH3

CH3

ξ. CH3C-COOCH2CH3 + H2O ⇄ . . . . . . + . . . . . . . .

CH3 ο. CH3CH2COOCH3 +

NaOH

......+......

π. . . . . . . . + NaOH → CH3CH2CHCOONa + CH3CH2OH CH3 2. Να γραφούν οι εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων α. Επίδραση Na σε προπίνιο. Επίδραση C2H5I στο παραγόμενο οργανικό προϊόν. β. Με επίδραση 1 mol Na σε 1 mol C2H2 παράγεται οργανικό προιόν Α. Με επίδραση 1 mol Η2 σε 1 mol C2H2 και στη συνέχεια στο προϊόν που σχηματίζεται με προσθήκη ΗCl παράγεται οργανικό προϊόν Β. Αντίδραση των Α και Β. γ. Επίδραση SOCl2 στην αιθανόλη. Στη συνέχεια στο προϊόν που σχηματίζεται επίδραση KCN και στη συνέχεια προσθήκη υδρογόνου. δ. Επίδραση SOCl2 στην 2 προπανόλη. Στη συνέχεια στο προϊόν που σχηματίζεται επίδραση KCN και υδρόλυση του προϊόντος. ε. Επίδραση

SOCl2 στην αιθανόλη. Στη συνέχεια στο προϊόν Α που σχηματίζεται επίδραση KCN και

υδρόλυση του προϊόντος Β. Το Β αντιδρά με αιθανόλη παρουσία H2SO4.

3. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις δύο αντιδράσεων υποκατάστασης με τις οποίες παρασκευάζεται καθένας από τους παρακάτω εστέρες: α. αιθανικός μεθυλεστέρας

β. μεθανικός ισοβουτυλεστέρας

γ. προπανικός ισοπροπυλεστέρας.

4. Πόσα ισομερή διχλωρίδια παράγονται κατά τη φωτοχημική χλωρίωση του αιθανίου; Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες τους.

107

Δ. Μπαμπίλης

5. Χρησιμοποιώντας ως πρώτη ύλη κατάλληλα αλκυλαλογονίδια να παρασκευάσετε με αντιδράσεις υποκατάστασης τις παρακάτω οργανικές ενώσεις: α. αιθανόλη

β. προπανονιτρίλιο

ε. διαιθυλαιθέρας

γ. μεθυλαμίνη

ζ. μεθυλοπροπυλαιθέρας

δ. αιθανικός αιθυλεστέρας

η. 1-βουτίνιο

θ. 2-πεντίνιο.

6. Αλκυλοβρωμίδιο Α αντιδρά με υδατικό διάλυμα ΚΟΗ και το οργανικό προϊόν B αντιδρά με Na και σχηματίζει την οργανική ένωση Γ. Η ένωση Γ αντιδρά με το αλκυλοβρωμίδιο Α οπότε σχηματίζεται η ένωση Δ με μοριακό τύπο C4Η100. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των εvώσεωv A, B, Γ και Δ.

7. Αλκυλοχλωρίδιο A αντιδρά με KCN και το οργανικό προϊόν Β υδρολύεται οπότε σχηματίζεται το οξύ Γ που περιέχει 40% w/w C. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, Β και Γ. β. Το οξύ Γ αντιδρά με κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη Δ και παράγεται ο εστέρας Ε με σχετική μοριακή μάζα Μr=68. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Δ και Ε.

8. Αλκυλοϊωδίδιο A αντιδρά με υδατικό διάλυμα ΝaΟΗ και σχηματίζει την οργανική ένωση Β. Το αλκυλοιωδίδιο Α αντιδρά επίσης με NaCN και το προϊόν της αντίδρασης Γ υδρολύεται παρουσία οξέος, οπότε σχηματίζεται η οργανική ένωση Δ. Οι ενώσεις Β και Δ αντιδρούν μεταξύ τους σε όξινο περιβάλλον και σχηματίζουν την οργανική ένωση Ε, η οποία έχει σχετική μοριακή μάζα Μr=102. Na βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, B, Γ, Δ και Ε.

9. Κατά την αντίδραση αιθανικού οξέος με κορεσμένη μονοσθενή δευτεροταγή αλκοόλη A παράγεται οργανική ένωση Β με σχετική μοριακή μάζα Mr=116. α. Να βρεθούν σι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων A και Β. β. Κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη Γ αντιδρά με Na και το προϊόν κατεργάζεται με αιθυλοβρωμίδιο, οπότε παράγεται η ένωση Δ, η οποία είναι ισομερής με την ένωση A. Να βρεθούν σι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων Γ και Δ.

Οργανική Χημεία

108

10. Εστέρας A κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος με κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη με πέντε άτομα άνθρακα στο μόριό του κατεργάζεται με αραιό υδατικό διάλυμα Η2SΟ4, οπότε σχηματίζονται οι ενώσεις Β και Γ. Αιθανόλη αντιδρά με SOCl2 και το οργανικό προϊόν κατεργάζεται με KCN, οπότε προκύπτει η οργανική ένωση Δ. Με υδρόλυση της ένωσης Δ προκύπτει και πάλι η ένωση B. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος και η ονομασία του εστέρα Α.

11. Κατά την επiδραση αλκυλοβρωμιδiου Α σε αλκοολικό άλας με νάτριο (ένωση B) σχηματίζεται ο αιθέρας, C3Η80. Ποσότητα του ίδιου αλκυλοβρωμιδίου Α αντιδρά με άλας με νάτριο καρβοξυλικού οξέος (ένωση Γ) οπότε σχηματίζεται ο αιθανικός αιθυλεστέρας. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων A, Β και Γ.

12. Κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη Α αντιδρά με SOCl2 και δίνει την ένωση Β η οποία αντιδρά με Mg παρουσία άνυδρου αιθέρα. Το προϊόν της αντίδρασης προστίθεται σε ακεταλδεΰδη και το σώμα που προκύπτει υδρολύεται, οπότε σχηματίζεται η ένωση Γ. Η ένωση αυτή μετατρέπεται κατάλληλα στο αντίστοιχο αντιδραστήριο Grignard το οποίο προστίθεται σε κορεσμένη μονοκαρβονυλική ένωση Δ. Με υδρόλυση του προϊόντος της αντίδρασης σχηματίζεται η 2,3-διμεθυλο-1-βουτανόλη. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ και Δ.

13. Αλκυλαλογονίδιο Α αντιδρά με αιθοξείδιο του νατρίου και δίνει την ένωση Β. Η αλκοόλη Γ, που είναι ισομερής με την ένωση Β, αντιδρά με SOCl2 και δίνει την ένωση Δ. Το αντιδραστήριο Grignard που προκύπτει από τη Δ αντιδρά με ΗCΗO και το προϊόν υδρολύεται, οπότε σχηματίζεται 1-βουτανόλη. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ και Δ.

14. Αιθυλοβρωμίδιο διαλύεται σε αιθέρα και μετατρέπεται στην αντίστοιχη ένωση Grignard η οποία αντιδρά με κορεσμένη μονοκαρβονυλική ένωση Β. Με υδρόλυση του προϊόντος σχηματίζεται η ένωση Γ. Ακετυλένιο αντιδρά με ισομοριακή ποσότητα Na και η οργανική ένωση που προκύπτει αντιδρά με αιθυλοβρωμίδιο δίνοντας το προϊόν Δ. Με προσθήκη ισομοριακής ποσότητας Η2 στη Δ προκύπτει η ένωση Ε η οποία με προσθήκη νερού δίνει τελικά την ένωση Γ. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ Δ και Ε.

109

Δ. Μπαμπίλης

15.

Δίνεται πιο κάτω ένα διάγραμμα χημικών μετατροπών: + H2O B <──────────────── CH≡CH HgSO4 / H2SO4

HCN Γ H2O H+

Δ Γράψετε τους Σ.Τ. των ενώσεων που συμβολίζονται με γράμματα στο πιο πάνω διάγραμμα.

16. Αλκυλοβρωμίδιο Α αντιδρά με υδατικό διάλυμα ΚΟΗ και το οργανικό προϊόν B αντιδρά με Na και σχηματίζει την οργανική ένωση Γ. Η ένωση Γ αντιδρά με το αλκυλοβρωμίδιο Α οπότε σχηματίζεται η ένωση Δ με μοριακό τύπο C4Η100. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των εvώσεωv A, B, Γ και Δ.

17. Αλκυλοϊωδίδιο A αντιδρά με υδατικό διάλυμα ΝaΟΗ και σχηματίζει την οργανική ένωση Β. Το αλκυλοιωδίδιο Α αντιδρά επίσης με NaCN και το προϊόν της αντίδρασης Γ υδρολύεται παρουσία οξέος, οπότε σχηματίζεται η οργανική ένωση Δ. Οι ενώσεις Β και Δ αντιδρούν μεταξύ τους σε όξινο περιβάλλον και σχηματίζουν την οργανική ένωση Ε. η οποία έχει σχετική μοριακή μάζα, Μr=102. Na βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, B, Γ, Δ και Ε.

18. Σε ορισμένη ποσότητα ένωσης Α επιδρά ισομοριακή ποσότητα HBr και παράγεται ποσοτικά η ένωση Β. Η Β αντιδρά με KCN και δίνει προπανονιτρίλιο. Η ένωση Α είναι: α. αιθίνιο.

β. αιθένιο.

γ. αιθανόλη.

δ. αιθάνιο.

19. Με ποιας αλκοόλης το αλκοξείδιο του Na πρέπει να αντιδράσει το μεθυλο-1- χλωροπροπάνιο για να δώσει απλό αιθέρα; α. 2-μεθυλο-2-βουτανόλη.

β. μεθυλο-1-προπανόλη.

γ. 2-μεθυλο-1-βουτανόλη.

δ. μεθυλο- 2-προπανόλη.

Οργανική Χημεία

110

20. Στο προϊόν της αντίδρασης μεταξύ αλκενίου και υδροχλωρικού οξέος επιδρά KCN και το προϊόν που προκύπτει είναι το προπανονιτρίλιο. Το αλκένιο είναι: α. αιθένιο.

β.2-βουτένιο.

γ. προπένιο.

δ. 1-βουτένιο.

21. Αλκοόλη (Α) κατεργάζεται με SOCl2 και προκύπτει το προϊόν Β. Το Β απομονώνεται, καθαρίζεται και διαλύεται σε άνυδρο αιθέρα. Στο διάλυμα επιδρά Mg , μετά διοχετεύεται μεθανάλη και στη συνέχεια υδρολύεται. Σχηματίζεται το οργανικό προϊόν CH3CH2OH . Η αλκοόλη (Α) είναι: α. αιθανόλη.

β. μεθανόλη.

γ.2-προπανόλη.

δ.1-βουτανόλη.

22. Ποιο αλκυλαλογονίδιο αφού του προσθέσουμε πρώτα Mg σε άνυδρο αιθέρα και στη συνέχεια αντιδράσει με προπανόνη και υδρολυθεί δίνει προϊόν το οποίο στους 1700C παρουσία θειικού οξέος δίνει ένωση που με Η2 και Ni δίνει συμμετρικό υδρογονάνθρακα; α. 1-χλωρο προπάνιο.

β. μεθυλο-2-χλωρο προπάνιο.

γ. 2-χλωρο προπάνιο.

δ. 2-χλωρο βουτάνιο.

23. Δίνονται οι πιο κάτω αντιδράσεις: α. (CH3 ) 2 CHC

CNa CH3Cl

γ. (CH3 )2 CHCH2CCl2CH2CH3

2NaOH

ό

β. CH3C

CNa (CH3 )2 CHCl

δ. CH3C

CNa CH3CH 2CH 2Cl

Με ποιες απο αυτές μπορεί να παρασκευαστεί ως κύριο προϊόν το 4-μεθυλο 2-πεντίνιο;

(Απ. α-β)

24. Ποιος απο τους πιο κάτω συνδυασμούς αντιδραστηρίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή του 2,5-διμεθυλο 3-εξινίου: CH3CH 2CH 2Cl β. NaC CNa (CH 3 ) 2 CHCH 2Cl α. (CH3 ) 2 CHC CNa γ. CH3CHClCH 3

(CH 3 ) 2 CHC CNa

ε. CH 3CHClCH 3

HC

δ. CH3C

CNa

(CH3 ) 2 CHCH 2Cl

CCH(CH 3 ) 2 (1992) (Απ. γ)

25. Υδρογονάνθρακας με Μ.Τ. C5H12 αντιδρά με Cl2. Το πλήθος των ισομερών αλκυλοχλωριδίων που παράγονται, με Μ.Τ. C5H11Cl, δεν μπορεί να είναι ίσο με: α. 1

β. 2

γ. 3

δ. 4 (Απ. β)

111

Δ. Μπαμπίλης

26. Το 1,2 διβρωμοαιθάνιο, βασικό προσθετικό της βενζίνης είναι το κύριο προϊόν κατά την αντίδραση, μεταξύ: α. βρωμίου και αιθανίου δ. υδροβρωμίου κι αιθενίου

β. βρωμίου και αιθενίου

γ. βρωμίου και βρωμοαιθενίου

ε. υδροβρωμίου και αιθανίου (Απ. β)

27. Πώς παρασκευάζονται τα αλκυλαλογονίδια από τις κορεσμένες μονοσθενείς αλκοόλες; Πώς γίνεται η αντικατάσταση του αλογόνου ενός αλκυλαλογονιδίου από υδροξύλιο;

28. Το 2-βρωμοπροπάνιο αντιδρά σε κατάλληλες συνθήκες με CH3ΟΝa. Ποιο από τα ακόλουθα προϊόντα θα σχηματιστεί; α. CH(CH 3 )3

β. CH 3CH(ONa)CH 3

γ. CH3CH(OCH 3 )CH 3

δ. CH 3CH

CH 2

ε. CH3CH(OH)CH 3

29. Υδρογονάνθρακας, ο Χ, με επίδραση Br2/CCl4 δίνει την ένωση Ψ. Η Ψ αντιδρά με αλκοολικό διάλυμα KCN και δίνει την ένωση Ζ. Η Ζ υδρολύεται σε όξινο περιβάλλον και δίνει το 2-μεθυλοβουτανοδιϊκό οξύ. Ο Χ είναι: α. προπένιο

β. 3-μεθυλοβουτίνιο

γ. 2-μεθυλοβουτένιο-1

δ. 2-μεθυλοβουταδιένιο-1,3

ε. μεθυλοπροπενιο (1986) (Απ. α)

Οργανική Χημεία

112

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΥΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΕΜΑ 1ο 1.Σωστό-Λάθος α. Η ένωση με τύπο RC≡Ν ανήκει στις αμίνες. (Τεχν.2001/Μον. 1) β. Τα αλκυλαλογονίδια αντιδρούν με αλκοξείδια του νατρίου (RONa) και δίνουν αιθέρες. (Τεχν.2001/Μον. 1-Τεχν. ΟΕΦΕ 2009/Μον. 1-Επαν. 2010/Μον. 1) γ. Η χλωρίωση του CH4 παρουσία διάχυτου φωτός οδηγεί στο σχηματισμό μίγματος χλωροπαραγώγων. (Τεχν.2002/Μον. 1) δ. Η αντίδραση αλκυλαλογονιδίου με αλκοξείδιο του νατρίου (RONa) οδηγεί στον σχηματισμό εστέρα. (Τεχν.2008/Μον. 2-Τεχν. ΟΕΦΕ 2006/Μον. 1) ε. Κατά την αλογόνωση του μεθανίου παρουσία διάχυτου φωτός λαμβάνεται μίγμα προϊόντων.

(2006/Μον. 1) ζ. Η αντίδραση αλκυλαλογονιδίου με αλκοξείδιο του νατρίου (RONa) οδηγεί στο σχηματισμό κετόνης. (Τεχν. 2006/Μον. 2) η. Η υδρόλυση του νιτριλίου (RCN) οδηγεί στο σχηματισμό αμίνης (RCH2NH2). (Εσπ.Τεχν.2004/Μον. 2) θ. Τα R-X είναι πολύ δραστικές ενώσεις. (ΟΕΦΕ 2005//Μον. 1) ι. Η υδρόλυση των κυανυδρινών οδηγεί στην σύνθεση α-υδροξυοξέων ή 2-υδροξυοξέων. (Τεχν. OΕΦΕ 2006/Μον.1/Επαν. 2010/Μον. 1) κ. Το CH3CH2Br είναι πιο δραστικό από το CH3CH2Cl στις αντιδράσεις υποκατάστασης. (Τεχν. ΟΕΦΕ 2011/Μον. 1)

2. Η αντίδραση: CH3Cl + CH3CH2ONa → CH3-O-CH2CH3 + NaCl

113

Δ. Μπαμπίλης

χαρακτηρίζεται ως: α. αντίδραση αποικοδόμησης β. αντίδραση πυρηνόφιλης υποκατάστασης γ. αντίδραση ηλεκτρονιόφιλης προσθήκης δ. αντίδραση πυρηνόφιλης προσθήκης.

(2000/Μον. 5)

3. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις:

CH3-CH2-CH-CH3 + ΝaΟΗ

Α + Β + Γ (όπου Α κύριο προϊόν)

,

Βr CH3-CH2-CH2-Cl + ΝaΟΗ

2

Δ+Ε (Τεχν.2002/Μον. 6)

4. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: CH3-CH2-Cl + CH3-COONa → A + B CH3-CH2-ΟΗ + SOCl2 → Γ + Δ + Ε (Τεχν.2003/Μον. 5)

5. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: CH3CH2OH

2 SO4

/1700 C

CH3-C-O-CH2CH2CH3+H2O

A+B

Γ+Δ

O (Τεχν.2004/Μον. 4)

Οργανική Χημεία

114

6. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: CH3C CH + 2HCl

A (κύριο προϊόν)

CH3C CΝa + CH3CH2Cl

B +Γ (Επαν.Τεχν.2004/Μον. 3)

7. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά χημικών μετατροπών, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Γ.

CH3CH 2 MgCl

+H 2 O

A + Mg(OH)Cl ενδιαμεσηενωση

CH3CH 2 MgCl + CH3CHO

H2O

Β

+SOCl2

Γ (Τεχν.2005/Μον. 6)

8. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις σωστά συμπληρωμένες: α. CH3C CH+HOH

A (τελικό προϊόν)

β. CH3COOCH2CH3+HOH

Β +Γ (Τεχν.2008/Μον. 4)

9. Να συμπληρώσετε τις αντιδράσεις: α.

CH 3CH 2CHBr2 + 2NaOH

β.

CH3COONa + CH3CH 2 Cl

γ.

CH3CH 2CH = O + H 2

αλκοολη

A + 2NaBr + 2H 2O

B + NaCl

Γ (Εσπ.Τεχν.2008/Μον. 6)

10. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β και Γ των παρακάτω χημικών αντιδράσεων: α. CH3 - CH - CH3 + NaOH β.

115

αλκοολη θερμανση

A + NaBr + H2O

Br

CH3 - CH = CH - CH 3 + HBr

B Δ. Μπαμπίλης

γ. CH3ΟΗ + SOCl2

Γ + SO 2 + HCl (Εσπ.Τεχν.2005/Μον. 6)

11. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β, και Γ των παρακάτω χημικών αντιδράσεων: α. CH3CH2Br + KCN → A + KBr

β. HC

CH + H 2

Ni

B

+Η 2

Γ (Εσπ.Τεχν.2004/Μον. 6)

12. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω χημικές ενώσεις:

CH3Cl + CH3COONa

CH3CΗ2ΟΗ

A+B

πυκνοH2SO4 0 170 C

Γ+Δ (Τεχν.2006/Μον. 4)

13. Συμπληρώστε τις χημικές εξισώσεις: α. CH3CH 2Cl + CH 3ONa

A+B

β. CH 3 MgCl + HCH = O

Γ

γ. CH3C

+Η 2 Ο

Ε

CH + HCl

Δ + Μg(OH)Cl

+HCl

(κυριο προιον)

Ζ

(κυριο προιον)

(Εσπ.Τεχν.2007/Μον. 6)

14. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β και Γ που προκύπτουν από τις παρακάτω χημικές αντιδράσεις. α. CH3CH = CH 2 + HOH β. CH 3CHCH 2CH 3

A( κυριο προιον)

π H 2SO 4 170Ο C

B + H 2O

κυριο προιον

OH

γ. CH 3CHCH 3 + NaOH

H2O

Γ + NaCl

Cl (Εσπ.Τεχν.2006/Μον 6)

Οργανική Χημεία

116

15. Να συμπληρώσετε σωστά τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: H2SO4 1700 C

α. CH3CH2CHCH3

.....(κυριο προιον)

ΟΗ Η+

β. HCOOH + CH3CH 2 OH

........ (Τεχν.2009/Μον 6)

16.Να συμπληρώσετε σωστά τις παρακάτω προτάσεις: α. Η αντίδραση αλκυλαλογονιδίου (RX) με κυανιούχο κάλιο (KCN) οδηγεί στο σχηματισμό της οργανικής ένωσης.............. . (Εσπ.Τεχν.2007/Μον. 4) β. Η αντίδραση ενός........... με αλκοξείδιο του νατρίου (RONa) οδηγεί στο σχηματισμό αιθέρα. (Εσπ.Τεχν.2002/Μον. 2)

17. Να συμπληρώσετε σωστά τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH 3 CH 2 Br + NH3

A + HBr

β. CH 3CH 2 CHCH 3 + NaOH

αλκοολη

Β + Γ + H 2O (κύριο οργανικό προϊόν)

Cl

(Επαν. Τεχν. 2009/Μον. 4) 18. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις:

A + NaOH

αλκοολη

CH 3 - CH - CH = CH 2 + NaBr + H 2O CH3

CH 3 - CH = O + HCN

B

H2O

CH 3 - CH 2 - CH = O + CH 3MgBr

Γ Δ

H 2O

Ε (Τεχν. OΕΦΕ 2006/Μον.5)

19. Στις αντιδράσεις υποκατάστασης, το πιο δραστικό αλκυλαλογονίδιο από τα παρακάτω, είναι το:

117

Δ. Μπαμπίλης

α. CH3CH2Cℓ

β. CH3CH2F

γ. CH3CH2I

δ. CH3CH2Br. (ΟΕΦΕ 2009/Μον. 5)

20. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: CH3-CH2-CH-CH3 +CH3ONa

A+ B

Br CH3-CH2-CH2-Cℓ + HCOONa

Δ+Ε (Τεχν. ΟΕΦΕ 2009/Μoν. 4)

21. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις:

A + CH 3CH = O

Γ+Δ

B

H2O

CH 3 - CH(OH) - CH 2 - CH 3

CH3COO - CH(CH3 ) - CH3 + NaBr (Τεχν. ΟΕΦΕ 2008/Μον.5)

22. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά αντιδράσεων, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων (Α), (Β), (Γ)

A + HBr

B

KCN

Γ

H2O

CH 3 - CH(CH 3 ) - COOH (Τεχν. ΟΕΦΕ 2008/Μον.6)

23. Να συμπληρώσετε στο τετράδιο σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3C CNa + CH3CH2Cl

A+ B

β. CH3CH2COOCH3 + NaOH

Γ+Δ (Τεχν. ΟΕΦΕ 2007/Μον.5)

24. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις:

CH3 - CH 2 - CH - CH3 + CH3C CNa Br

A+B

(όπου Α: οργανικό προϊόν)

CH3 - CH 2 - CH 2 - CN + H 2

Γ (Τεχν. ΟΕΦΕ 2010/Μον. 5)

25. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις σωστά συμπληρωμένες: α. CH3CH 2 Br + CH3COONa

Οργανική Χημεία

...... +......

118

β. CH3CHCH 3 + H 2O

...... + ......

MgCl (Τεχν. 2010/Μον. 4) 26. Να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Γ που προκύπτουν από τις παρακάτω χημικές αντιδράσεις: α. CH3CH 2 OH + SOCl2

Α + SO2 - +HCl -

β. CH3CH 2CH = CH 2 + HCl γ. CH3CHCH3

θερμανση πυκνοH2SO4

Β

κυριο προιον

Γ + H2 O

ΟΗ (Εσπ. Τεχν. 2010/Μον. 9)

27. Να συμπληρώσετε σωστά τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3CH 2 Cl + CH 3ONa β. CH 3CH 2 CHCl 2 + 2NaOH

................ Αλκοολη

................. (Τεχν. 2011/Μον. 6)

28. Συμπληρώστε τις παρακάτω χημικές αντιδράσεις σωστά: α. CH3

CH CH3 SOCl2 |

A B

OH

β. CH3COOCH 3

NaOH (Τεχν. ΟΕΦΕ 2012/Μον. 5)

29. Να συμπληρωθούν οι επόμενες χημικές εξισώσεις:

CH3 CH CH 2 CH3 |

NaOH (

.....

ό)

Cl

CH3 CH CH 2CH 3 |

NaOH (

ό)

ύ

ϊό

.......

Cl

(Τεχν. 2012/Μον. 2+3) 119

Δ. Μπαμπίλης

30. Οι αιθέρες παρασκευάζονται με επίδραση αλκυλαλογονιδίου, σε: α. αλκοόλη

β. καυστικό νάτριο

γ. αλκοξείδιο του νατρίου

δ. εστέρα (Επαν. 2012/Μον. 5)

ΘΕΜΑ 2Ο 1. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας σωστά συμπληρωμένες τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3CH2COOCH3+H2O β. HCHO+CH3CH2MgCl

ενδιάμεσο προϊόν

+Η 2

(Εσπ.2007/Μον. 3+4)

2. Δίνονται οι παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3CH = CH2 + HBr β. CH3CHCH 2 CH3

Α κυριο προιον

H2SO4 170 0C

Β

+ Η2 Ο

κυριο προιον

ΟΗ γ. CH3CH 2 Cl + CH 3COONa

Γ + NaCl

Να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β και Γ. (Εσπ.2006/Μον. 9)

3. Δίνονται οι οργανικές ενώσεις: Α: CH3CH2Cl

B: CH3CH2OH

Γ: CH2=CH2

Να γράψετε τη χημική εξίσωση για καθεμιά από τις παρακάτω χημικές μετατροπές: α. μετατροπή της Α στη Β. β. μετατροπή της Β στη Γ. γ. μετατροπή της Α στη Γ. (Ομογ.2006/Μον. 9)

4. Δίνεται το παρακάτω σχήμα: Να αντιστοιχίσετε τις ενώσεις Α, Β, Γ, Δ με τους συντακτικούς τύπους:

Οργανική Χημεία

120

CH 3CCH 3 , CH 3CHCH 3 , Ο

CH 3C

Cl

CH ,

CH 3CHCH 3 . ΟΗ

Και να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγματοποιούνται. Κάθε μετατροπή αντιστοιχεί σε μια μόνο αντίδραση. (Τεχν. OΕΦΕ 2006/Μον.5) 5. Να δικαιολογήσετε γιατί το αιθυλοχλωρίδιο είναι δραστικότερο του αιθυλοφθοριδίου στις αντιδράσεις υποκατάστασης των αλκυλαλογονιδίων. Δίνονται: 9F,

17

Cl (ΟΕΦΕ 2005/Μον. 2)

6. Να αιτιολογήσετε τις προτάσεις: α. Τα αντιδραστήρια Grignard παρασκευάζονται σε απόλυτο αιθέρα.

(2010/Μον. 2) β. Η επίδραση ΝaΟΗ σε αλκυλαλογονίδιο μπορεί να οδηγήσει σε δύο διαφορετικά προϊόντα που ανήκουν σε διαφορετικές ομόλογες σειρές. (Επαν. 2011/Μον. 2) 7. Προπένιο αντιδρά με HCl και δίνει ένωση Α (κύριο προϊόν). Η ένωση Α αντιδρά με Mg, σε απόλυτο αιθέρα, και δίνει ένωση Β, η οποία στη συνέχεια αντιδρά με μεθανάλη και δίνει ένωση Γ. Η ένωση Γ με υδρόλυση δίνει οργανική ένωση Δ. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των παραπάνω αντιδράσεων (οι οργανικές ενώσεις να γραφούν με συντακτικούς τύπους). (Τεχν. 2012/Μον. 8)

121

Δ. Μπαμπίλης

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΟΛΥΜΕΡΙΣΜΟΥ Πολυμερισμός: η αντίδραση κατά την οποία πολλά μικρά μόρια (τα μονομερή) ενώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν ένα μεγάλο μόριο (μακρομόριο ή πολυμερές) σύμφωνα με τη γενικό σχήμα: ν (Α) 

- Α-Α-Α-Α-Α-Α-Α-Α-Α-

μονομερή

Διάκριση

πολυμερές

πολυμερών:

σε

φυσικά

(άμυλο,

κυτταρίνη)

και

συνθετικά

(πολυαιθυλένιο,

πολυβινυλοχλωρίδιο)

Σημασία του πολυμερισμού: Τα περισσότερα από τα υφάσματα, χρώματα, γυαλιά, βερνίκια, κόλλες που χρησιμοποιούμε σήμερα είναι συνθετικά πολυμερή.

Παραδείγματα αντιδράσεων πολυμερισμού προσθήκης. Διασπάται ο δεσμός π στο μόριο του μονομερούς και σχηματίζεται δεσμός σ στο μόριο του πολυμερούς.

1. Πολυμερισμός ενώσεων που έχουν τη ρίζα βινύλιο, CH2 = CHΗ γενική αντίδραση πολυμερισμού μπορεί να συμβολιστεί: ν CH2 = CH  A

[ - CH2CH- ]ν ή CH2CH-CH2CH-CH2CHA

A

A

A

Όπου Α = -H, -CH3, -Cl, -CN, Απαιτούνται συγκεκριμένες συνθήκες πίεσης, θερμοκρασίας και καταλύτη, τα οποία καθορίζουν και το μέγεθος της ανθρακικής αλυσίδας του πολυμερούς. Πραγματοποιείται με αλυσιδωτό μηχανισμό μέσω ριζών, που αποτελείται από τρία στάδια (έναρξη, διάδοση και τερματισμό). Στον παρακάτω πίνακα αναφέρονται τα πολυμερή ανάλογα με τον υποκαταστάτη Α.

Οργανική Χημεία

122

Α

Μονομερές

Πολυμερές

Χρήση

Η-

CH2=CH2 αιθυλένιο

πολυαιθυλένιο (-CH2-CH2-)ν

Πλαστικές σακκούλες, πλαστικά παιχνίδια

CH3-

CH3CH=CH2 προπένιο

Πολυπροπένιο (-CH2-CH-)V

Πλαστικά σχοινιά

CH3 Cl-

CH2=CH-Cl βινυλοχλωρίδιο

Πολυβινυλοχλωρίδιο (-CH2-CHCl-) ν

Δίσκοι, πλαστικά χρώματα

φαινύλιο

Στυρόλιο CH2=CH C6H5

Πολυστυρόλιο (-CH2CH-)V C6H5

Πλαστικά δάπεδα

κυάνιο

ακρυλονιτρίλιο

Πολυακρυλονιτρίλιο

CN-

CH2=CH-CN

(-CH2-CH-)V CN

Συνθετική υφάνσιμη ύλη (orlon)

2. Πολυμερισμός των συζυγών αλκαδιένιων (προσθήκη 1,4) Συζυγή αλκαδιένια λέγονται αυτά που έχουν δύο διπλούς δεσμούς εναλλάξ με ένα απλό δεσμό όπως το CH2=CH CH=CH2. Η γενική αντίδραση πολυμερισμού μπορεί να συμβολιστεί: νCH2=C-CH=CH2 A



( -CH2 – C = CH – CH2 - )V A

Στο παρακάτω πίνακα αναφέρονται τα πολυμερή ανάλογα με τον υποκαταστάτη Α.

123

Δ. Μπαμπίλης

Α

Μονομερές

Πολυμερές

Χρήση

CH3-

2-μεθυλο-1,3-βουταδιένιο ή ισοπρένιο CH2=CHCH=CH2

(-CH2-C=CH-CH2-)V

φυσικό καουτσούκ και συνθετικό καουτσούκ, γουταπέρκα.

CH3

CH3 Cl-

2-χλωρο-1,3-βουταδιένιο CH2=CCH=CH2

Cl

τεχνητό καουτσούκ.

νεοπρένιο

Cl H-

(-CH2-C=CH-CH2-)V

1,3-βουταδιένιο

(-CH2-CΗ=CH-CH2-)ν

CH2=CΗ-CH=CH2

Buna

τεχνητό καουτσούκ.

3. Συμπολυμερισμός Ο πολυμερισμός που γίνεται με δύο ή περισσότερα είδη μονομερούς ονομάζεται συμπολυμερισμός. Στο παρακάτω πίνακα αναφέρονται τα συμπολυμερή. Μονομερή 1,3 βουταδιένιο + στυρόλιο

Συμπολυμερές Buna S: από τα αρχικά Bu για το βουταδιένιο

Χρήση τεχνητό καουτσούκ

na για το Na παρουσία του οποίου γίνεται ο συμπολυμερισμός και S για το στυρόλιο.

1,3 βουταδιένιο +

Buna N: από τα αρχικά Bu για το βουταδιένιο

ακρυλονιτρίλιο

na για το Na παρουσία του οποίου γίνεται ο

τεχνητό καουτσούκ

συμπολυμερισμός και Ν για το ακρυλονιτρίλιο

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 1. α. Ποια είναι η χημική εξίσωση πολυμερισμού του αιθενίου; β. Με ποιο τρόπο συνδέονται τα v μόρια των μονομερών μεταξύ τους και σχηματίζουν τα πολυμερή;

Απάντηση α. vCH2 = CH2

Ρ,Θ

καταλύτης

( CH2

CH2 )v

β. Ας δούμε πώς συνδέονται μεταξύ τους τα μόρια του αιθενίου.

Οργανική Χημεία

124

Τα δύο άτομα του άνθρακα συνδέονται μεταξύ τους με διπλό δεσμό. Αν ο ένας από τους δύο δεσμούς σπάσει, κάθε άτομο άνθρακα αποκτά έναν ελεύθερο δεσμό, χάρη στον οποίο μπορεί να ενωθεί με άλλο άτομο. Αν έχουμε λοιπόν πολλά μόρια αιθενίου: Η Η | | C=C | | Η Η

…

Η Η | | C=C | | Η Η

Η Η | | C=C … | | Η Η

ν μόρια αιθενίου και σπάσουν οι διπλοί δεσμοί μεταξύ των ατόμων του άνθρακα: Η Η | | … C C | | Η Η τα μόρια αυτά ενώνονται μεταξύ τους:

…

Η | C | Η

Η | C | Η

Η | C | Η

Η | C | Η

Η | C | Η

Η | C | Η

Η | C | Η

Η | C | Η

Η | C | Η

Η | C … | Η

H | C | H

H | C | H

H H | | C C | | H H

…

οπότε σχηματίζεται ένα μακρομόριο πολυαιθενίου, το οποίο μπορούμε να το παραστήσουμε: Η Η | | C C | | Η Η

ν

2. Να γράψετε τις αντιδράσεις πολυμερισμού του: α. τετραφθοροαιθενίου β. προπενίου γ. 2 βουτενίου και να ονομάσετε τα πολυμερή.

125

Δ. Μπαμπίλης

Απάντηση α.

F F | | v C=C | | F F



Τετραφθοροαιθυλένιο β. vCH2 = CH  ( CH | | CH3 CH3

F F | | C C | | F F

ν

Πολυτετραφθοροαιθυλένιο

CH2

γ. vCH = CH  ( CH CH )v | | | | CH3 CH3 CH3 CH3

)v

πολυπροπυλένιο ή πολυπροπένιο

πολυ (2 βουτένιο)

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 1. Ο πολυμερισμός του ισοπρενίου δίνει: α. Νεοπρένιο.

β. Τεχνητό καουτσούκ.

γ. Συνθετικό καουτσούκ.

δ. P.V.C.

2. Να γράψετε τις αντιδράσεις πολυμερισμού: α. προπενίου. β. 2- βουτενίου. γ. βινυλοχλωριδίου. δ. στυρόλιου CH2=CH-C6H5. ε. ακρυλονιτριλίου στ. 2-μεθυλο-1,3-βουταδιένιου ζ. 2-χλωρο-1,3-βουταδιένιου η. 1,3-βουταδιένιου 3. Ποιο από τα παρακάτω μονομερή δίνουν το πολυμερές (-CF2-CF2-CF2-CF2)v; α.CF4 β.

F F \/ C=C /\ F F

Οργανική Χημεία

126

F F F ⎥ ⎥ ⎥ γ. F - C - C = C ⎥ ⎥ F F F F F F ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ δ. F - C - C - C = C ⎥ ⎥ ⎥ F F F 4. Συμπληρώστε τις παρακάτω αντιδράσεις. α. . . . . . . . . ──────>(-CH2-C=CH-CH2-)V CH3 β. . . . . . . . . ──────>(-CH2-C=CH-CH2-)V Cl γ. . . . . . . . . ──────────> (-CH2CΗ=CHCH2-)v 5. Η σχετική μοριακή μάζα πολυμερούς ενός αλκενίου είναι 56000. Αν τα 5,6 L του μονομερούς ζυγίζουν 7 g σε STP να βρεθούν: α. Ο συντακτικός τύπος του αλκενίου β. Πόσα μόρια μνομερούς συνθέτουν το πολυμερές 6. Θέρμανση ένωσης Χ με αλκοολικό διάλυμα υδροξειδίου του καλίου και στη συνέχεια πολυμερισμό του λαμβανομένου προϊόντος, έδωσε το πολυμερές: C(CH3 ) 2 CH(CH3 )C(CH 3 ) 2 CH(CH 3 ) . Η ένωση Χ είναι: α. (CH3 ) 2 C

CHCH3

δ. (CH 3 ) 2 CClCHClCH 3

β. (CH3 ) 2 CHCHClCH3

γ. (CH3 ) 2 CHCH 2 CH 2 Cl

ε. (CH3 ) 2 CClCH(CH 3 ) 2 (Απ. β)

7. Πώς μπορούν να γίνουν οι μετατροπές: α. CH3CH 2 CH 2CH 2 Br σε CH3CH 2CHBrCH 3 ; β. CH 2

CHCl σε [ CH 2CHCl ]n ; (Απ. γ)

8. Ποια από τις ακόλουθες ενώσεις μπορεί να πολυμεριστεί και να δώσει μία ένωση της δομής:

127

Δ. Μπαμπίλης

CH3 H CH3 H CH3 H |

|

|

|

|

|

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

|

α. CH 2

|

|

|

CH CH

|

|

CH 2 β. CH3 CH

CH CH3 γ. CH 3 CH

CH 2 δ. CH 3 C(CH 3 )

CH 2 (Απ. γ)

Οργανική Χημεία

128

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΠΟΛΥΜΕΡΙΣΜΟΥ ΘΕΜΑ 1Ο 1.Σωστό-λάθος α. Το Buna είναι ένα πολυμερές που προκύπτει από πολυμερισμό του αιθυλενίου. (Τεχν.2002/Μον. 1) β. Το πολυμερές [−CH2−CH=CH−CH2−]ν προέρχεται από πολυμερισμό της ένωσης CH3−CH=CH−CH3 .

(2008/Μον. 1) γ. Το 1,3-βουταδιένιο με πολυμερισμό δίνει ένα είδος τεχνητού καουτσούκ που ονομάζεται Buna. (Εσπ.Τεχν.2005/Μον. 2) δ. Με πολυμερισμό της ένωσης 1,3-βουταδιένιο προκύπτει το πολυμερές: -CH2 - C = CH - CH2 - ν .

CH3

(2010/Μον. 1)

2. Να αντιστοιχίσετε σε κάθε χημική αντίδραση (Στήλη Ι) την κατηγορία οργανικών αντιδράσεων (Στήλη ΙΙ) στην οποία αυτή ανήκει. Στήλη Ι

Στήλη ΙΙ

(χημική αντίδραση)

(κατηγορία οργανικών αντιδράσεων)

α. CH3CH = CH2 + HBr

β. CH3CH2CH2OH γ. CH3CH2Cl + NH3

CH3CHCH3

1. Προσθήκη

Br

2. Απόσπαση

0 2 SO4 180 C

CH2 = CHCH3+ H2O

CH3CH2NH2 + HCl

3. Υποκατάσταση 4.Πολυμερισμός1,4 (Εσπ.Τεχν.2003/Μον. 6)

3. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της χημικής μετατροπής της Στήλης Ι και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα της Στήλης ΙΙ, το οποίο αντιστοιχεί στο χαρακτηρισμό της αντίδρασης με την οποία η χημική μετατροπή πραγματοποιείται. Ένας χαρακτηρισμός στη Στήλη ΙΙ περισσεύει.

129

Δ. Μπαμπίλης

Στήλη Ι

Στήλη ΙΙ

1. προπένιο → 2-βρωμοπροπάνιο

α. υποκατάσταση

2. μεθάνιο → χλωρομεθάνιο

β. απόσπαση

3. προπένιο → πολυπροπένιο

γ. προσθήκη

4. 2-προπανόλη → προπένιο

δ. υδρόλυση ε. πολυμερισμός (Επαν.2006/Μον. 4)

4. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. ΗC ≡ CH + 2HCℓ β. νCH2 = CH-CH3 γ. CH3COOCH3+ HOH (Εσπ.Τεχν.2002/Μον. 6)

5. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας σωστά συμπληρωμένες τις παρακάτων χημικές εξισώσεις: α.

CH3 CH3

C = O + H2

β. νCH 2 = CH - CH = CH 2 γ. CH 3CH 2 CHCl 2 + 2NaOH

πολυμερισμος

αλκοολη

(Εσπ. 2010/Μον. 9)

ΘΕΜΑ 2Ο 1. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας σωστά συμπληρωμένες (προϊόντα και συντελεστές) τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH2 =C-CH=CH2 Cl

Οργανική Χημεία

130

Cl β. CH3 –CH2 –C –CH3 +NaOH Cl γ. CH3-CH2-CH-MgCl + H2O CH3 δ. CH3-C C-Na + H3C-CH-Cl

(κύριο προϊόν)

,

CH3

(2007/Μον. 8)

2. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας σωστά συμπληρωμένες (προϊόντα και συντελεστές) τις παρακάτω χημικές εξισώσεις : α. CH3CH=CH2+HCl

κύριο προϊόν

β. CH3-CH-CH-CH2-CH3 + NaOH Ι

,

κύριο προϊόν

CH3

γ. HCOOH + CH3CH2OH δ. v CH2=CH-CH=CH2

1,4

(2002/Μον. 12)

3. Να συμπληρώσετε σωστά (προϊόντα και συντελεστές) τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. νCH2 = C- CH = CH2

πολυμερισμος

CH3 CH3 β. CH3 - CH - CH - CH3 + NaOH

αλκοολη

κυριο προιον

Cl CH3 γ. CH3CHCl + CH3COONa (2009/Μον. 9)

131

Δ. Μπαμπίλης

4.α.Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ, Κ και να γραφούν οι χημικές εξισώσεις (αντιδρώντα, προϊόντα, συντελεστές) των παρακάτω χημικών αντιδράσεων: i.

+NaCN -NaCl

A

ii. Α

+Mg

+2H2O/H+

B

Γ

+CH3CHO

iii. HC

CH + HCl

iv. HC

CCH 3 + H 2

Z

CH3CH2COOH

Δ

+H2O -Mg(OH)Cl

Πολυμερισμος

Ni

Ε

Θ

ΑΛΚΕΝΙΟ(Κ)

β. Να αναφερθεί το είδος των χημικών δεσμών σύμφωνα με την θεωρία του δεσμού σθένους και το είδος των τροχιακών: i. στο μόριο του HC

CCH 3

ii. στο μόριο του αλκενίου (Κ). (ΟΕΦΕ 2009/Μον.8+4)

5. Να χαρακτηρίσετε αν η πρόταση είναι σωστή ή λανθασμένη. Κατά CH 2

τον C |

πολυμερισμό

του

2-μεθυλο-2-βουτένιου

προκύπτει

πολυμερές

με

τύπο:

CH CH 2 ) v .

CH3

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (Επαν. 2012/Μον. 1+2)

Οργανική Χημεία

132

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔOΑΝΑΓΩΓΗΣ Είναι: οι αντιδράσεις στις οποίες μεταβάλλεται ο αριθμός οξείδωσης των ατόμων ή ιόντων.

Αριθμός οξείδωσης (Α.Ο.) Στις ιοντικές (ετεροπολικές) ενώσεις, ονομάζεται το πραγματικό φορτίο που έχει ένα ιόν. Στις ομοιοπολικές (μοριακές) ενώσεις, ονομάζεται το φαινομενικό φορτίο που θα αποκτήσει ένα άτομο, αν τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων των ομοιοπολικών δεσμών αποδοθούν στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο.

Πρακτικοί κανόνες για τον υπολογισμό του Α.Ο.

1. Τα αλογόνα, F , Cl , Br , I στις ενώσεις τους έχουν Α.Ο.= -1.

2. Το οξυγόνο (Ο) στις ενώσεις του έχει Α.Ο. -2, 3. Ο Α.Ο. του υδρογόνου (Η) είναι +1, 4. Τα αλκάλια (π.χ. Κ, Na) έχουν Α.Ο. =+1 και οι αλκαλικές γαίες (π.χ. Ca, Mg) Α.Ο.=+2.

5. Το άθροισμα των Α.Ο. των ατόμων σε μια ένωση ισούται με το μηδέν, ενώ το άθροισμα των Α.Ο. των ατόμων σε πολυατομικό ιόν ισούται με το φορτίο του ιόντος.

Παράδειγμα: Να βρείτε τον αριθμό οξείδωσης των ατόμων του άνθρακα στη παρακάτω ένωση: 1

2

CH3 – CH = O Ο άνθρακας 1 ενώνεται με 3 άτομα Η και ένα άτομο C (μεταξύ των ατόμων άνθρακα δεν υπάρχει διαφορά ηλεκτραρνητικότητας και δεν επηρεάζεται το φαινομενικό φορτίο που θα αποκτήσει ο άνθρακας 1) . Το άθροισμα των Α.Ο. των ατόμων στην ομάδα CH3 ισούται με το μηδέν. Αν x είναι ο Α.Ο. του άνθρακα 1 ισχύει: x+3 (+1) = 0

x =-3

Ο άνθρακας 2 ενώνεται με 1 άτομο Η και ένα άτομο Ο. Το άθροισμα των Α.Ο. των ατόμων στην ομάδα CH = O ισούται με το μηδέν. Αν y είναι ο Α.Ο. του άνθρακα ισχύει: y + 1 (+1) + 1 (-2) = 0

y = -1

Οξείδωση: είναι η αύξηση του αριθμού οξείδωσης ενός ατόμου ή ιόντος. Ειδικά στην οργανική ο άνθρακας οξειδώνεται όταν: ενώνεται με Ο, Ν, και Χ (αλογόνα) κατά την δημιουργία δεσμών C-O, C-N, C-X Για παράδειγμα η προσθήκη του Br2 σε αιθένιο:

133

Δ. Μπαμπίλης

-2

CH 2

-2

CH 2

-1

Br2

-1

CH 2 Br CH 2 Br

Και οι δύο C οξειδώνονται από Α.Ο. = -2 σε -1 αποβάλλονται Η κατά την διάσπαση των δεσμών C-H.

Aναγωγή: είναι η ελάττωση του αριθμού οξείδωσης ενός ατόμου ή ιόντος. Ειδικά στην οργανική ο άνθρακας ανάγεται όταν: ενώνεται με Η και σχηματίζονται

δεσμοί C-H. Κατά τη

προσθήκη

Η2 σε αλκένια, αλκίνια,

καρβονυλικές ενώσεις και νιτρίλια ο άνθρακας ανάγεται. αποβάλλει Ο, Ν, και Χ(αλογόνα) σαν επακόλουθο της διάσπασης των δεσμών C-O, C-N, C-X.

ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ Oξειδωτικά σώματα: τα στοιχεία, οι χημικές ενώσεις ή τα ιόντα που προκαλούν την οξείδωση δηλαδή περιέχουν άτομα τα οποία μπορούν να αναχθούν, δηλαδή να ελαττώσουν τον αριθμό οξείδωσής τους. Οξειδωτικά μέσα για την οξείδωση οργανικών ενώσεων Συνήθη οξειδωτικά Οξειδώνουν αλκοόλες, αλδεΰδες, τα οξέα ΗCOOH, HOOC COOH και τα άλατα των παραπάνω οξέων Μεταβολή Α.Ο. κατά 5 H2SO4 KMn+7O4 Mn+2SO4 ερυθρό άχρωμο

Ήπια οξειδωτικά Οξειδώνουν μόνο τις αλδεΰδες

Φελίγγειο υγρό ( Fehling) αλκαλικό διάλυμα ιόντων Cu+2SO4 Μεταβολή Α.Ο. κατά 1 NaOH + Cu+2SO4 Γαλάζιο

Μεταβολή Α.Ο. κατά 3 H2SO4 +6 K2Cr2 O7 Cr2+3(SO4)3 πορτοκαλί πράσινο

Cu2+1O + Na2SO4 καστανέρυθρο

Αντιδραστήριο Tollens αμμωνιακό διάλυμα AgNO3, Μεταβολή Α.Ο. κατά 1 Αg+ NO3 + NH3 + H2O  Ag0 + NH4NO3 Ο Ag σχηματίζει στα τοιχώματα του δοχείου που γίνεται η αντίδραση κάτοπτρο.

Aναγωγικά σώματα: τα στοιχεία, οι χημικές ενώσεις ή τα ιόντα που προκαλούν την αναγωγή δηλαδή περιέχουν άτομα τα οποία μπορούν να οξειδωθούν, δηλαδή να αυξήσουν τον αριθμό οξείδωσής τους.

Οργανική Χημεία

134

Αναγωγικές οργανικές ενώσεις Μεταβολή Α.Ο. κατά 2

[ ]

RCH 2 OH ΑΛΚΟΟΛΕΣ

πρωτοταγείς

Μεταβολή Α.Ο. κατά 2

[ ]

RCHO

αλδεϋδες

2

RCOOH οξέα

Μπορούμε να υπολογίζουμε τη μεταβολή του αριθμού οξείδωσης του άνθρακα (που οξειδώνεται) ακολουθώντας κάποιους πρακτικούς κανόνες:

ΑΛΔΕΫΔΕΣ

Όταν ένα άτομο άνθρακα χάνει 1 άτομο Η ή 1 άτομο αλκαλίου (π.χ. Na ή Κ) έχουμε αύξηση

του Α.Ο. κατά 1. Το άτομο του άνθρακα της πρωτοταγούς

αλκοόλης χάνει 2 άτομα Η όταν σχηματίζεται αλδεΰδη οπότε αυξάνεται ο Α.Ο. κατά 2. Όταν ένα άτομο άνθρακα ενώνεται με 1 άτομο οξυγόνου, έχουμε αύξηση του Α.Ο. κατά 2. Το άτομο του άνθρακα της αλδεΰδης ενώνεται με 1 άτομο οξυγόνου όταν σχηματίζεται οξύ οπότε αυξάνεται ο Α.Ο. κατά 2. Όταν μια πρωτοταγής αλκοόλη οξειδώνεται απευθείας σε οξύ χάνει 2 άτομα Η, ενώνεται με 1 άτομο οξυγόνου και αυξάνεται ο Α.Ο. κατά 4. Μεταβολή Α.Ο. κατά 2

R1 CH OH R2

R1

+ [O]

C

- H2O

O

R2

δευτεροταγείς

κετόνες

Μεταβολή Α.Ο. κατά 2

ΟΞΕΑ

2

4

HCOOH

CO2

Μεταβολή Α.Ο. κατά 1 +3

+3

HOOC COOH

Μεταβολή Α.Ο. κατά 2

ΑΛΑΤΑ

+2

HCOOΝa

+4

2CO2

+4

CO2



Μεταβολή Α.Ο. κατά 1 +3

+3

ΝaOOC COOΝa

135

+4

2CO2

Δ. Μπαμπίλης

Οι

πρωτοταγείς αλκοόλες όταν

οξειδώνονται από όξινο διάλυμα KMnO4 μετατρέπονται

αποκλειστικά σε καρβοξυλικά οξέα γιατί το όξινο διάλυμα KMnO4 είναι ισχυρότερο οξειδωτικό από το K2Cr2O7 . Αντίθετα, η οξείδωση μιας πρωτοταγούς αλκοόλης μέχρι το στάδιο της αλδεΰδης γίνεται συνήθως με K2Cr2O7. Όλες οι πρωτοταγείς

και δευτεροταγείς αλκοόλες όταν θερμανθούν στους 3000C παρουσία Cu,

μετατρέπονται σε αλδεΰδες και κετόνες αντίστοιχα (καταλυτική αφυδρογόνωση).

RCH2OH RCHR’

3000 C, Cu

3000 C, Cu

RCH=O + Η2 R-C-R’

+ Η2

OH O Οι τριτοταγείς αλκοόλες και οι κετόνες δεν οξειδώνονται. Παραδείγματα οξείδωσης οργανικών ενώσεων 1. Οξείδωση πρωτοταγούς RCH2OH σε RCHO με διάλυμα KMnO4 παρουσία H2SO4 5RCH2OH+2KMnO4+3H2SO4→5RCHO +2MnSO4+K2SO4+8H2O Κατά την οξείδωση αλκοόλης RCH2OH σε αλδεΰδη RCHO παρατηρείται αύξηση Α.Ο. του άνθρακα κατά 2, γιατί η αλκοόλη χάνει 2 άτομα Η. Γι’ αυτό πρέπει να έχουμε 2 άτομα Μn και βάζουμε συντελεστή 2 στο KMnO4 (βάζουμε τόσα άτομα από το στοιχείο που ανάγεται όση είναι η μεταβολή του αριθμού οξείδωσης του στοιχείου που οξειδώνεται). Επειδή ο Α.Ο. του Μn μειώνεται κατά 5

βάζουμε

συντελεστή 5 στη RCH2OH. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα C, Mn, K, S στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα υδρογόνου στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης, προσθέτοντας στο 2o μέλος που χρειάζεται 8 μόρια νερού.

2. Οξείδωση πρωτοταγούς RCH2OH σε RCΟOΗ με διάλυμα KMnO4 παρουσία H2SO4 5RCH2OH+4KMnO4+6H2SO4→5RCOOH+4MnSO4+2K2SO4+11H2O Κατά την οξείδωση RCH2OH σε RCOOH υπολογίζουμε ότι η συνολική αύξηση του Α.Ο. είναι 4, γιατί η ένωση χάνει 2 άτομα Η και κερδίζει 1 άτομο οξυγόνου (2+2=4). Για αυτό πρέπει να έχουμε 4 άτομα Μn και βάζουμε συντελεστή 4 στο KMnO4. Επειδή ο Α.Ο. του Μn μειώνεται κατά 5 βάζουμε συντελεστή 5 στη RCH2OH. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα C, Mn, K, S στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα υδρογόνου στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης, προσθέτοντας στο 2o μέλος που χρειάζεται 11 μόρια νερού.

Οργανική Χημεία

136

3. Οξείδωση δευτεροταγούς αλκοόλης σε κετόνη με διάλυμα KMnO4 παρουσία H2SO4 5RCHR'+2KMnO4+3H2SO4→5RCR'+2MnSO4+K2SO4+8H2O ∥ OH O Κατά την οξείδωση δευτεροταγούς αλκοόλης σε κετόνη παρατηρείται αύξηση Α.Ο. του άνθρακα κατά 2, γιατί η αλκοόλη χάνει 2 άτομα Η. Γι’αυτό πρέπει να έχουμε 2 άτομα Μn και βάζουμε συντελεστή 2 στο KMnO4 . Επειδή ο Α.Ο. του Μn μειώνεται κατά 5 βάζουμε συντελεστή 5 στη αλκοόλη. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα C, Mn, K, S στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα υδρογόνου στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης, προσθέτοντας στο 2o μέλος που χρειάζεται 8 μόρια νερού.

4. Οξείδωση αλδεΰδης σε οξύ με διάλυμα KMnO4 παρουσία H2SO4 5RCHO+2KMnO4+3H2SO4→5RCOOH+K2SO4+2MnSO4+3H2O Κατά την οξείδωση αλδεΰδης σε οξύ παρατηρείται αύξηση Α.Ο. του άνθρακα κατά 2, γιατί η αλδεΰδη ενώνεται με 1 άτομο οξυγόνου. Για αυτό πρέπει να έχουμε 2 άτομα Μn και βάζουμε συντελεστή 2 στο KMnO4 .

Επειδή ο Α.Ο. του Μn μειώνεται κατά 5

βάζουμε συντελεστή 5 στην αλδεΰδη.

Ισοσταθμίζουμε τα άτομα C, Mn, K, S στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα υδρογόνου στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης, προσθέτοντας στο 2o μέλος που χρειάζεται 3 μόρια νερού.

5. Οξείδωση HCOOH σε CO2 με διάλυμα KΜnO4 παρουσία HsSO4. +2

+7

+4

+2

5HCOOH+2KMnO4+3H2SO4→5CO2+K2SO4+2MnSO4+8H2O Κατά την οξείδωση HCOOH σε CO2 παρατηρείται αύξηση Α.Ο. του άνθρακα κατά 2. Για αυτό και βάζουμε συντελεστή 2 στο KMnO4 . Επειδή ο Α.Ο. του Μn μειώνεται κατά 5 βάζουμε συντελεστή 5 στο HCOOH. Η μεθανόλη και η μεθανάλη με περίσσεια οξειδωτικού οξειδώνονται σε CO2 -2

+4

5CH3OH + 6KMnO4+ 9H2SO4→5CO2+3K2SO4+6MnSO4+19H2O 0

+4

5 ΗCHO + 4KMnO4+ 6H2SO4→5CO2+2K2SO4+4MnSO4+11H2O

137

Δ. Μπαμπίλης

6. Οξείδωση (COOΗ)2 σε CO2 με διάλυμα KMnO4 παρουσία H2SO4

+3

+3

+7

+4

+2

5HOOC COOH +2KMnO4+3H2SO4 10CO2+K2SO4+2MnSO4+8H2O H συνολική αύξηση του Α.Ο. είναι 2 γιατί στο (COOΗ)2 υπάρχουν δύο άτομα C που οξειδώνονται από +3 +4. Γι αυτό και βάζουμε συντελεστή 2 στο KMnO4 . Επειδή ο Α.Ο. του Μn μειώνεται κατά 5 βάζουμε συντελεστή 5 στο (COOΗ)2.

7. Οξείδωση πρωτοταγούς RCH2OH σε RCΟOΗ με διάλυμα K2Cr2O7 παρουσία H2SO4 3RCH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4→3RCOOH+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+11H2O Κατά την οξείδωση RCH2OH σε RCOOH υπολογίζουμε ότι η συνολική αύξηση του Α.Ο. είναι 4. Για αυτό πρέπει να έχουμε 4 άτομα Cr και βάζουμε συντελεστή 2 στο K2Cr2O7. Επειδή ο Α.Ο. του Cr μειώνεται κατά 3 βάζουμε συντελεστή 3 στη RCH2OH. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα C, Cr, K, S στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης.

Ισοσταθμίζουμε τα άτομα υδρογόνου στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης,

προσθέτοντας στο 2o μέλος που χρειάζεται 11 μόρια νερού.

8. Οξείδωση δευτεροταγούς αλκοόλης σε κετόνη με διάλυμα K2Cr2O7 παρουσία H2SO4 3RCHR'+K2Cr2O7+4H2SO4→3R-C-R'+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O ∥ ΟΗ O Κατά την οξείδωση δευτεροταγούς αλκοόλης σε κετόνη παρατηρείται αύξηση Α.Ο. του άνθρακα κατά 2. Γι’αυτό πρέπει να έχουμε 2 άτομα Cr και βάζουμε συντελεστή 1 στο K2Cr2O7. Επειδή ο Α.Ο. του Cr μειώνεται κατά 3 βάζουμε συντελεστή 3 στην αλκοόλη. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα C, Cr, K, S στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα υδρογόνου στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης, προσθέτοντας στο 2o μέλος που χρειάζεται 7 μόρια νερού.

9. Οξείδωση αλδεΰδης σε οξύ με διάλυμα K2Cr2O7 παρουσία H2SO4 3RCHO+K2Cr2O7+4H2SO4→3RCOOH+K2SO4+Cr2(SO4)3+4H2O Κατά την οξείδωση αλδεΰδης σε οξύ παρατηρείται αύξηση Α.Ο. του άνθρακα κατά 2. Για αυτό πρέπει να έχουμε 2 άτομα Cr και βάζουμε συντελεστή 1 στο K2Cr2O7. Επειδή ο Α.Ο. του Cr μειώνεται κατά 3 βάζουμε συντελεστή 3 στην αλδεΰδη. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα C, Cr, K, S στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα υδρογόνου στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης, προσθέτοντας στο 2o μέλος που χρειάζεται 4 μόρια νερού.

Οργανική Χημεία

138

10. Οξείδωση HCOOΝa σε CO2 με διάλυμα K2Cr2O7 παρουσία H2SO4 +2

+4

3HCOOΝa +K2Cr2O7+ H2SO4→3CO2+K2SO4+ 3/2Νa2SO4 + Cr2(SO4)3+ H2O Κατά την οξείδωση HCOOΝa σε CO2 παρατηρείται αύξηση Α.Ο. του άνθρακα κατά 2. Γι αυτό πρέπει να έχουμε 2 άτομα Cr και βάζουμε συντελεστή 1 στο K2Cr2O7. Επειδή ο Α.Ο. του Cr μειώνεται κατά 3 βάζουμε συντελεστή 3 στο HCOOΝa. Για να ισοσταθμίσουμε τα άτομα Νa στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης πρέπει να βάλουμε συντελεστή

3/2 στο Νa2SO4. Για να μην έχουμε κλασματικούς

συντελεστές διπλασιάζουμε τους συντελεστές και ισοσταθμίζουμε όλα τα άτομα: 6HCOOΝa+2K2Cr2O7+ 11H2SO4→6CO2+2K2SO4+ 3Νa2SO4 + 2Cr2(SO4)3+ 14H2O 11. Οξείδωση (COOΝa)2 σε CO2 με διάλυμα K2Cr2O7 παρουσία H2SO4 +3

+4

3(COOΝa)2+K2Cr2O7+ 7H2SO4→6CO2+K2SO4+3 Νa2SO4 + Cr2(SO4)3+7H2O H συνολική αύξηση του Α.Ο. είναι 2 γιατί στο (COOΝa)2 υπάρχουν δύο άτομα C που οξειδώνονται από +3 +4. Για αυτό πρέπει να έχουμε 2 άτομα Cr και βάζουμε συντελεστή 1 στο K2Cr2O7. Επειδή ο Α.Ο. του Cr μειώνεται κατά 3 η συνολική μείωση του Α.Ο. είναι 6 γιατί στο K2Cr2O7 υπάρχουν δύο άτομα Cr. Γι αυτό πρέπει να έχουμε 6 άτομα C, βάζουμε συντελεστή 3 στο (COOΝa)2 .

12. Οξείδωση RCHO σε RCOOH (που δημιουργεί RCOONa) με διάλυμα Fehling (CuSO4 + NaΟΗ) RCHO + 2CuSO4 + 5NaOH → RCOOΝa + Cu2O↓ + 2Na2SO4 + 3H2O Κατά την οξείδωση αλδεΰδης σε RCOOΝa παρατηρείται αύξηση του Α.Ο. του άνθρακα κατά 2, γιατί η αλδεΰδη ενώνεται με 1 άτομο οξυγόνου (το Η που αποσπάται από την αλδεΰδη έχει τον ίδιο Α.Ο.=+1 με το Νa που ενώνεται). Γι’αυτό πρέπει να έχουμε 2 άτομα Cu και βάζουμε συντελεστή 2 στο CuSO4 . Επειδή ο Α.Ο. του Cu μειώνεται κατά 1 βάζουμε συντελεστή 1 στο RCHO. 13. Οξείδωση RCHO σε RCOOH (που δημιουργεί RCOONH4) με αμμωνιακό διάλυμα AgNO3.

RCHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → RCOONH4 + 2Ag↓ + 2NH4NO3 Κατά την οξείδωση αλδεΰδης σε RCOONH4 παρατηρείται αύξηση του Α.Ο. του άνθρακα κατά 2, γιατί η αλδεΰδη ενώνεται με 1 άτομο οξυγόνου (το Η που αποσπάται από την αλδεΰδη έχει τον ίδιο Α.Ο.=+1 με το NH4 που ενώνεται). Για αυτό πρέπει να έχουμε 2 άτομα Ag και βάζουμε συντελεστή 2 στο AgNO3. Επειδή ο Α.Ο. του Ag μειώνεται κατά 1 βάζουμε συντελεστή 1 στο RCHO. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα C,

139

Δ. Μπαμπίλης

Ag, N στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης. Ισοσταθμίζουμε τα άτομα υδρογόνου στα δυο μέλη της χημικής εξίσωσης, προσθέτοντας στο 1o μέλος που χρειάζεται 1 μόριο νερού.

14. Οξείδωση αλκοολών με άλλα οξειδωτικά μέσα. Μπορεί να γίνει με CuO.

CH3CH 2OH CuO

CH3CHO Cu H 2O

Ή με καταλυτική αφυδρογόνωση παρουσία Cu

RCH 2OH RCHR '

Cu 300o Cu 300o

RCHO H 2 R C R H2 ||

O

15. Αλογονοφορμική αντίδραση (αντιδραστήριο: διάλυμα Χ2 σε ΝaΟΗ) Οι δευτεροταγείς 2 αλκοόλες , δηλαδή αλκοόλες του τύπου

CνΗ2ν+1

CH

OH

CH3 και η αιθανόλη CH3CH2OH ( η μοναδική πρωτοταγής αλκοόλη), αντιδρούν με διάλυμα Cl2 ή I2 σε ΝaΟΗ και δίνουν CHCl3 ή κίτρινο ίζημα ιωδοφορμίου CHI3 (ιωδοφορμική αντίδραση) αντίστοιχα: RCHCH3 + 6NaOH + 4I2→ CHI3↓ + RCOONa + 5NaI + 5H2O ΟΗ CH3CH2OH + 6NaOH + 4I2 → CHI3↓+HCOONa + 5NaI + 5H2O Επίσης οι 2 κετόνες , δηλαδή κετόνες του τύπου: CνH2ν+1 CCH3 ∥ Ο και η αιθανάλη( η μοναδική αλδεΰδη), αντιδρούν με διάλυμα Cl2 ή I2 σε ΝaΟΗ και δίνουν CHCl3 ή κίτρινο ίζημα ιωδοφορμίου CHI3 (ιωδοφορμική αντίδραση) αντίστοιχα: CH3CR + 4NaOH + 3I2 → CHI3↓ + RCOONa + 3NaI + 3H2O ∥ O CH3CHO + 4NaOH + 3I2 → CHI3↓ + HCOONa + 3NaI + 3H2O Η αλογονοφορμική γίνεται σε 3 στάδια : 1) οξείδωση της RCH(OH)CH3 από Χ2 προς καρβονυλική

Οργανική Χημεία

140

CH3CHR + X20  CH3CR + 2HX-1 OH O Κατά την οξείδωση δευτεροταγούς αλκοόλης σε κετόνη παρατηρείται αύξηση Α.Ο. του άνθρακα κατά 2, γιατί η αλκοόλη χάνει 2 άτομα Η. Γι’αυτό πρέπει να έχουμε 2 άτομα X2 και βάζουμε συντελεστή 1 στο X2. Επειδή ο Α.Ο. του X2 μειώνεται κατά 1 βάζουμε συντελεστή 1 στην αλκοόλη.

2) υποκατάστaση των Η του CH3 από Χ Πχ H3 C-3CR + 3X2  RCC+3X3 + 3HX O O Παρατηρείται αύξηση του Α.Ο. του άνθρακα κατά 6 (-3 +3). Γι αυτό πρέπει να έχουμε 6 άτομα X2 και βάζουμε συντελεστή 3 στο X2. Επειδή ο Α.Ο. του X2 μειώνεται κατά 1 βάζουμε συντελεστή 1 στην αλκοόλη.

3) διάσπαση του δεσμού C – CX3 και σχηματισμός του CHX3 και RCOOΠχ RC – CX3 + OH-  RCO - + CHX3 O

O

ΑΝΑΓΩΓΗ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ • Υδρογόνωση αλκενίων Ni Pt,Pd

RCH CHR ' H2

RCH2CH2R '

• Υδρογόνωση αλκινίων

RC CR ' H2

Ni Pt,Pd

RCH2CH2R '

• Υδρογόνωση καρβονυλικών ενώσεων

R C R ' H2 ||

R C HR ' |

O OH • Υδρογόνωση νιτριλίων

RC

141

N 2H 2

RCH 2 NH 2

Δ. Μπαμπίλης

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 1. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών:

K2Cr2O7

H2SO4

Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις και να βρείτε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ, Κ, Λ και Ω, αν η Ω είναι εστέρας.

Απάντηση CH3OH+ SΟCl2 → CH3Cl (A) + SO2+ HCl CH3Cl + Mg → CH3MgCl (B) 3CH3OH + K2Cr2O7 +4H2SO4 → 3HCH=O(Γ) + K2SO4+ Cr2(SO4)3+7H2O HCH=O + CH3MgCl → CH3CH2OMgCl (Δ) CH3CH2OMgCl + H2O → CH3CH2OH (E) + Mg(OH)Cl 3CH3CH2OH + K2Cr2O7 +4H2SO4 → 3CH3CH=O(Z) + K2SO4+ Cr2(SO4)3+7H2O CH3CH=O + CH3MgCl →(CH3)2CHOMgCl (I) (CH3)2CHOMgCl + H2O → CH3CH(OH)CH3 (Λ)+ Mg(OH)Cl 3ΗCH=O + K2Cr2O7 +4H2SO4 → 3HCOOH(K) + K2SO4+ Cr2(SO4)3+4H2O HCOOH + CH3CH(OH)CH3 → HCOOCHCH3 + Η2Ο CH3

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 1. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3CH2OH+KMnO4+H2SO4→. . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . .

Οργανική Χημεία

142

β. CH3CHCH3R'+ KMnO4+ H2SO4→. . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . .

OH γ. CH3CHO+ KMnO4+ H2SO4→. . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . δ. HCOOH+ KMnO4+ H2SO4→. . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . ε. (COOH)2+ KMnO4+ H2SO4→. . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . στ. CH3CH2OH+ K2Cr2O7+ H2SO4→. . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . ζ. CH3CHCH3 + K2Cr2O7 + H2SO4→ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . ΟΗ η. CH3CHO + K2Cr2O7 + H2SO4→. . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . θ. HCOOH+ K2Cr2O7 + H2SO4→. . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . ι. (COOH)2 + K2Cr2O7+ 4H2SO4→. . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . κ. HCOOΝa + K2Cr2O7 + H2SO4→ . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . λ. (COOΝa)2 + K2Cr2O7 + H2SO4→ . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . μ. CH3CHO + CuSO4 + NaOH → . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . ν. CH3CHO + 2AgNO3 + NH3

→ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . .

ξ. HCOOH + 2AgNO3 + 2NH3→ . . . . . .+ . . . . . .+ . . . . . ο. CH3CHCH3 + NaOH + Cl2 → . . . . . . . . + . . . . . . + . . . . . . . + . . . . . . .

OH Cu π. CH3CHCH2CH3 ──────────> . . . . . . + . . . . . .

3200C OH ρ. HCHO + KMnO4 + H2SO4 → CO2 + . . . . . . + . . . . . . . + . . . . . . . σ. CH3CHO + Cl2 + NaOH → . . . . . . +. . . . . . . + . . . . . . + . . . . . . .

143

Δ. Μπαμπίλης

τ. CH3CCH3 + NaOH + Cl2 → . . . . . . . . + . . . . . . + . . . . . . . + . . . . . . .

O

2. Να γραφούν οι εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων: α. Οξείδωση της 1- βουτανόλης με KMnO4 (παρουσία H2SO4). β. Διοχέτευση ατμών 2- προπανόλης σε θερμαινόμενο Cu. γ. Οξείδωση της HCH=O με διάλυμα K2Cr2O7 - H2SO4 προς CO2. δ. Επίδραση φελίγγειου υγρού σε προπανάλη. ε. Επίδραση αντιδραστήριου Tollens σε HCH=O. στ. Επίδραση Cl2 και NaOH σε διάλυμα CH3CH2OH. ζ. Επίδραση Ι2 και NaOH σε διάλυμα 2 βουτανόνης. η. Επίδραση διαλύματος KMnO4 (παρουσία H2SO4) σε αιθανόλη. Στη συνέχεια

το προϊόν που

σχηματίζεται αντιδρά με αιθανόλη παρουσία H2SO4. θ. Με επίδραση διαλύματος KMnO4 (παρουσία H2SO4) σε 1 προπανόλη σχηματίζεται το προϊόν Α. Με επίδραση διαλύματος H2SO4 (στους 1700C) στη 1 προπανόλη σχηματίζεται το προϊόν Β. Στη συνέχεια αντιδρά το Α με το Β. ι. Με επίδραση διαλύματος K2Cr2O7 (παρουσία H2SO4) σε 2 προπανόλη σχηματίζεται το προϊόν Α. Με επίδραση

SOCl2 σε 2 προπανόλη σχηματίζεται το προϊόν Β. Το προϊόν Β μετατρέπεται στην

αντίστοιχη ένωση Grignard η οποία προστίθεται στην ένωση Α και το προϊόν της προσθήκης υδρολύεται. κ. Με επίδραση διαλύματος Ι2 και NaOH σε αιθανόλη σχηματίζεται το οργανικό προϊόν Α και ίζημα. Με επίδραση SOCl2 σε αιθανόλη σχηματίζεται το οργανικό προιόν Β. Στη συνέχεια αντιδρά το Α με το Β.

3. Αλκυλοβρωμίδιο Α αντιδρά με υδατικό διάλυμα ΝaΟΗ και η οργανική ένωση Β, η οποία σχηματίζεται, οξειδώνεται με όξινο διάλυμα K2Cr2O7, οπότε προκύπτει η οργανική ένωση Γ. Το αλκυλοβρωμίδιο Α μετατρέπεται στην αντίστοιχη ένωση Grignard η οποία προστίθεται στην ένωση Γ και το προϊόν της προσθήκης υδρολύεται, οπότε παράγεται η 3,4-διμεθυλο 3-εξανόλη. Να καθοριστούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ.

Οργανική Χημεία

144

4. Με επίδραση H2 σε προπανάλη σχηματίζεται το προϊόν Α. Το προϊόν Α χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Με επίδραση KMnO4 (παρουσία H2SO4) στο πρώτο μέρος του προϊόντος Α σχηματίζεται το οργανικό προϊόν Β. Το προϊόν Β προστίθεται στο πρώτο μέρος του προϊόντος Α και σχηματίζεται το οργανικό προϊόν Γ. Να καθοριστούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ.

5. Συμπληρώστε τις παρακάτω αντιδράσεις.

1- βρωμο 2- μεθυλοβουτάνιο + Mg → A +CH3CH2CHO + H2O A───────────>…………. ─────────> B +K2Cr2O7/H2SO4 B ────────────────> Γ +CH3MgBr + H2O Γ────────>……………… ────────> Δ H2SO4/1700C Δ──────────────> E Ni E + H2 ──────> Z 6. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών:

υδατικό

Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ζ, Θ, Λ και Μ.

7. Με επίδραση αιθυλομαγνησιοχλωριδίου στην καρβονυλική ένωση Α και υδρόλυση του προϊόντος προκύπτει η ένωση Β, η οποία με επίδραση διαλύματος Ι2 και NaOH παρέχει κίτρινο ίζημα και την οργανική ένωση Γ.

145

Δ. Μπαμπίλης

α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων A, Β και Γ. β. Η καρβονυλική ένωση A αντιδρά με Η2 καταλυτικά και η ένωση Δ που προκύπτει κατεργάζεται με SOCl2 οπότε προκύπτει η οργανική ένωση Ε και μείγμα αερίων. Η ένωση Ε αντιδρά με την ένωση Γ οπότε σχηματίζεται η οργανική ένωση Ζ. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος και η ονομασiα της ένωσης Ζ.

8. Ορισμένος όγκος αερίου αλκινίου A αντιδρά με περίσσεια Na οπότε σχηματίζεται το στερεό Β και αέριο H2, του οποίου ο όγκος είναι ίσος με τον όγκο του αλκινίου Α, μετρημένος στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Το στερεό Β αντιδρά με περίσσεια αλκυλοβρωμιδίου Γ, οπότε σχηματίζεται η οργανική ένωση Δ, η οποία διοχετεύεται σε υδατικό διάλυμα Η2SΟ4 και ΗgSΟ4. Έτσι σχηματίζεται η ένωση Ε η οποία παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, B, Γ, Δ και Ε.

9. Αλκυλοχλωρίδιο Α αντιδρά με υδατικό διάλυμα NaOΗ, οπότε σχηματίζεται η οργανική ένωση Β. Το αλκυλοχλωρίδιο Α διαλύεται σε απόλυτο αιθέρα και στο διάλυμα προστίθεται Mg. Το αντιδραστήριο Grignard που προκύπτει αντιδρά με κορεσμένη μονοκαρβονυλική ένωση Γ και το προϊόν υδρολύεται, οπότε προκύπτει η οργανική ένωση Δ.

Με επίδραση όξινου διαλύματος ΚΜnΟ4 στην ένωση Δ

προκύπτει η ένωση Ε, η οποία έχει μοριακό τύπο C5Η10Ο2. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και σι ονομασίες των ενώσεων A, B, Γ, Δ και Ε αν είναι γνωστό ότι η ένωση Β παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση. β. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις που πραγματοποιούνται κατά την επίδραση: i) ΝaΗCΟ3 σε υδατικό διάλυμα της ένωσης Ε, ii) περίσσειας όξινου διαλύματος Κ2Cr2Ο7 στην ένωση Γ.

10. Αλκυλοβρωμίδιο Α αντιδρά με υδατικό διάλυμα ΚΟΗ, οπότε σχηματίζεται η οργανική ένωση Β, η οποία αντιδρά με αλκαλικό διάλυμα Ι2

και παρέχει κίτρινο ίζημα και την οργανική ένωση Γ. Το

αλκυλοβρωμίδιο Α κατεργάζεται με θερμό αλκοολικό διάλυμα NaOH οπότε σχηματίζεται το 2-μεθυλο-2-βουτένιο. α. Να βρεθούν σι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων Α, B και Γ. β. Να γραφεί η χημική εξίσωση της αντίδρασης μεταξύ των ενώσεων A και Γ.

Οργανική Χημεία

146

11. Η ένωση Α έχει μοριακό τύπο C3H8O και με επίδραση Νa εκλύει φυσαλίδες Η2. Κατά τη θέρμανση της ένωσης A παρουσία Cu σχηματίζεται η οργανική ένωση Β. Αλκυλοβρωμίδιο Γ αντιδρά με Mg παρουσία απόλυτου αιθέρα και το προϊόν προστίθεται στην ένωση Β. Με υδρόλυση του σχηματιζόμενου σώματος προκύπτει η ένωση Δ, η οποία με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 παρέχει κίτρινο ίζημα. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων A, B, Γ και Δ.

12. Κορεσμένη μονοσθενής αλδεΰδη Α ανάγεται με Η2 παρουσία καταλυτών και μετατρέπεται στην ένωση Β, η οποία με επίδραση SOCl2 σχηματίζει την οργανική ένωση Γ. Στο αιθερικό διάλυμα της ένωσης Γ προστίθεται Mg και το προϊόν αντιδρά με την ένωση Α. Με υδρόλυση του προϊόντος σχηματίζεται η οργανική ένωση Δ, η οποία παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων A, B, Γ και Δ.

13. Κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη Α αντιδρά με SOCl2 οπότε παράγεται η οργανική ένωση Β. Με επίδραση KCN στην ένωση Β σχηματίζεται η οργανική ένωση Γ, η οποία υδρολύεται, σε όξινο περιβάλλον οπότε σχηματίζεται η οργανική ένωση Δ. Οι ενώσεις Α και Δ αντιδρούν σε κατάλληλες συνθήκες οπότε σχηματίζεται η οργανική ένωση Ε. Με καύση ορισμένου όγκου ατμών της ένωσης Ε παράγεται επταπλάσιος όγκος CΟ2, μετρημένος στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Αν είναι γνωστό ότι η ένωση Α με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 παρέχει κίτρινο ίζημα να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, B, Γ, Δ και Ε.

14. Ο εστέρας Α έχει μοριακό τύπο C8Η16Ο2 και με επίδραση θερμού διαλύματος NaOH παρέχει τις οργανικές ενώσεις Β και Γ. Με επίδραση υδατικού διαλύματος ΗCl

στην ένωση Β σχηματίζεται η

οργανική ένωση Δ, ενώ με επίδραση περίσσειας όξινου διαλύματος Κ2Cr2Ο7 στην ένωση Γ σχηματίζεται η ένωση Ε η οποία είναι ισομερής με την ένωση Δ. α. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος των ενώσεων Δ και Ε. β. Με θέρμανση της ένωσης Γ, παρουσία πυκνού Η2SΟ4 στους 1700C, σχηματίζεται ακόρεστη ένωση, η οποία με προσθήκη Η2Ο δίνει την ένωση Ζ, η οποία παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση. Να βρεθούν σι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, B, Γ, Δ, Ε και Ζ.

15. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; α. Οι αλδεΰδες οξειδώνονται μόνο με ήπια οξειδωτικά μέσα προς οξέα.

147

Δ. Μπαμπίλης

β. Οι κετόνες οξειδώνονται με οποιοδήποτε από τα οξειδωτικά μέσα με διάσπαση του μορίου τους σε μείγμα οξέων. γ. Η μεθανάλη οξειδώνεται με οποιοδήποτε από τα οξειδωτικά μέσα δίνοντας HCOOH ή ακόμα και CO2. δ. Ειδικά η προπανόνη δεν οξειδώνεται από κανένα οξειδωτικό μέσο.

16. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; α. Όλες οι καρβονυλικές ενώσεις οξειδώνονται με διάλυμα KMnO4-H2SO4 δίνοντας οξέα. β. Οι μεθυλο κετόνες δηλαδή ενώσεις του τύπου CvH2v+1CCH3 δίνουν την ιωδοφορμική αντίδραση. ∥ O γ. Η προπανόνη δίνει Cu2O όταν αντιδράσει με το φελίγγειο υγρό. δ. Η βουτανάλη δεν αποχρωματίζει διάλυμα KMnO4-H2SO4.

17. Tην αλοφορμική αντίδραση δίνουν: α. Όλες οι δευτεροταγείς αλκοόλες του γενικού τύπου CvH2v+1CHOH. CH3

β. Όλες οι δευτεροταγείς αλκοόλες. γ. Όλες οι πρωτοταγείς αλκοόλες πλην της CH3CH2OH. δ. Μόνο οι μεθυλο κετόνες.

18. Από τις παρακάτω ενώσεις αυτή που δεν αποχρωματίζει όξινο διάλυμα KMnO4 είναι: α. η αιθανάλη.

β. η προπανόνη.

γ. η 1-βουτανόλη.

δ. η μεθανόλη.

19. Από τις παρακάτω ενώσεις με φελίγγειο υγρό αντιδρά μόνο: α. η αιθανόλη.

β. η αιθανάλη.

γ. το αιθανικό οξύ.

δ. η προπανόνη.

20. Κατά την πλήρη οξείδωση της 1-προπανόλης παράγεται: α. προπανάλη.

β. προπανόνη.

γ. προπανικό οξύ.

δ. μείγμα προπανάλης και προπανικού οξέος.

21. Αμμωνιακό διάλυμα ΑgΝΟ3 διαβιβάζεται σε δοχείο που περιέχει ένωση Χ και σχηματίζεται κάτοπτρο αργύρου. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις μπορεί να είναι η ένωση Χ; α. CΗ3CΗ=Ο

Οργανική Χημεία

β. CΗ3CΗ2CΗ2ΟΗ

γ. CΗ3ΟΗ

δ. CΗ3CΟCΗ3.

148

22. Ποια από τις επόμενες οργανικές ενώσεις μπορεί και να οξειδωθεί και να αναχθεί; α. CΗ3CΗ2CΗ2ΟΗ

β. CΗ3CΗ2CΗΟ

γ. CΗ3CΗ2CΟΟΗ

δ. CΗ3CΟCΗ3

23. Από τις παρακάτω οργανικές ενώσεις: HCOOH (I), CΗ3CΗ(ΟΗ)CΗ3 (ΙΙ), CΗ3CΗ2CΗΟ (ΙΙΙ) και CΗ3CΟΟCΗ3 (IV) αποχρωματίζουν το όξινο διάλυμα KMnO4: α. όλες.

β. μόνο οι (Ι) και (ΙΙ).

γ. οι (Ι) (ΙΙ) και (III).

δ. μόνο η (ΙΙΙ).

24. Σε μία ποσότητα ενός αλκυλαλογονιδίου επιδρούμε με υδατικό διάλυμα ΝaΟΗ. Στη συνέχεια διηθούμε και ύστερα προσθέτουμε στο διήθημα διάλυμα ΚMnO4 που περιέχει H2SO4. Αν το διάλυμα του KMnO4 δεν αποχρωματιστεί , τότε το αλκυλαλογονίδιο είναι: α. 1-χλωρο βουτάνιο.

β. 2-χλωρο μεθυλο προπάνιο.

γ. 2-χλωρο βουτάνιο.

δ.1-χλωρο μεθυλο προπάνιο.

25. Ποια από τις ακόλουθες αντιδράσεις δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή του CH3COOH; α. CH3CH2OH + KMnO4 + H2SO4 ───> Ni β. CH3CHO + H2 ───> γ. CH3CHO + KMnO4 + H2SO4───> H+ δ. CH3CN + 2H2O ───> 26. Σε ποσότητα αλκοόλης προσθέτουμε διάλυμα Ι2 και NaOH και θερμαίνουμε. Αν με την διαδικασία αυτή σχηματιστεί κίτρινο ίζημα, η αρχική αλκοόλη είναι: α.1-προπανόλη.

β. 2-προπανόλη.

27. 1-προπανόλη

γ. 3-πεντανόλη.

δ. 2-μεθυλο 3-πεντανόλη.

οξειδώνεται με διάλυμα KMnO4 παρουσία Η2SO4. Το οργανικό προϊόν (Α)

εξουδετερώνεται με διάλυμα NaOH και προκύπτει οργανικό προϊόν (Β). Το οργανικό προϊόν (Β) αντιδρά με αιθυλοχλωρίδιο και προκύπτει προϊόν (Γ) το οποίο είναι: α. προπανικός αιθυλεστέρας.

149

β. προπανικό οξύ.

γ. αιθάνιο.

δ. προπάνιο.

Δ. Μπαμπίλης

28. Αλκοόλη (Α) κατεργάζεται με SOCl2 και προκύπτει το προϊόν Β. Το Β απομονώνεται, καθαρίζεται και διαλύεται σε άνυδρο αιθέρα. Στο διάλυμα επιδρά Mg και μετά διοχετεύεται μεθανάλη. Σχηματίζεται το οργανικό προϊόν (Γ). Το (Γ) δίνει με επίδραση Cl2 και NaOH κίτρινο ίζημα. Η αλκοόλη (Α) είναι: α. αιθανόλη.

β.μεθανόλη.

γ. 2-προπανόλη.

δ. 1-βουτανόλη.

29. Η ένωση Α: CH3CH(Βr)CH3 με επίδραση NaOH δίνει μία αλκοόλη (Β) που αντιδρά με διάλυμα Κ2Cr2O7/H2SO4. Το προϊόν αντιδρά με την οργανομαγνησιακή του Α και δίνει αφού υδρολυθεί την: α. 3,3- διμεθυλο 2- βουτανόλη. β. 2,3 -διμεθυλο 1- βουτανόλη. γ. 2,3 -διμεθυλο 2- βουτανόλη. δ. 2-μεθυλο 2-πεντανόλη.

30. Η ένωση Α αντιδρά με το φελίγγειο υγρό δίνοντας κεραμέρυθρο ίζημα. Η Α αν αντιδράσει με διάλυμα Ι2/NaOH δίνει κίτρινο ίζημα. Η Α είναι η: α. CH3CH2CHO.

β. CH3COCH3.

γ. CH3CHO.

δ. CH3CH2OH.

31. Έχουμε μία ένωση η οποία: i. δίνει την ιωδοφορμική, ii. αποχρωματίζει διάλυμα KMnO4-H2SO4, iii. δεν αντιδρά με φελίγγειο υγρό. Ποια είναι η ένωση αυτή; α. CH3COCH3.

β. CH3CH2CHO.

γ. CH3CHO.

δ. CH3CH2OH.

32. Έχουμε 4 δοχεία που κάθε δοχείο περιέχει τις εξής ενώσεις : βουτανάλη, βουτανόνη, 1-βουτανόλη και 2-βουτανόλη, αλλά δεν ξέρουμε ποια ένωση περιέχεται σε κάθε δοχείο. Κάναμε τις ακόλουθες δοκιμές: i. με διάλυμα Ι2/NaOH σχηματίζεται CHI3 μόνο για τις ενώσεις των δοχείων Α και Γ, ii. αποχρωματισμός διαλύματος KMnO4/H2SO4 γίνεται από τις ενώσεις των δοχείων Α, Β και Δ, iii. με φελίγγειο υγρό αντιδρά μόνο η ένωση του δοχείου Β. Ποια ένωση περιέχει το Α δοχείο; α. βουτανάλη.

β. βουτανόνη.

γ. 1-βουτανόλη.

δ. 2- βουτανόλη.

33. Δίνονται τα ακόλουθα διαγράμματα: |O| Α─────> Β

Οργανική Χημεία

150

π.H2SO4 +Η2Ο Α────────────> Γ───────> Δ 1700C Η+ Β + Δ → Ε και Β + Α → Ζ Η Α είναι αλκοόλη και η Ε και Ζ έχουν μοριακό τύπο C6H12O2. Ποιος ο Σ.Τ. της ένωσης Ε; α. προπανικός ισοπροπυλεστέρας. β. αιθανικός ισοβουτυλεστέρας. γ. αιθανικός δευτεροταγής βουτυλεστέρας. δ. προπανικός προπυλεστέρας.

34. Ποιες από τις πιο κάτω ενώσεις δεν παρασκευάζονται από το αιθένιο σε ένα στάδιο; α. C H 2 C H 2 |

|

OH

OH

β. CH3CHO

γ. CH 3CH 2 OH

δ. C H 2 C H 2 |

|

Br

Br

ε. CH3CH 2 Br

35. Πώς από αιθυλένιο παρασκευάζεται CHCl3;

36. Γράφοντας πλήρεις χημικές εξισώσεις, να δείξετε πώς μπορεί να γίνει η ακόλουθη μετατροπή. Μη χρησιμοποιείσετε άλλη οργανική ένωση, εκτός από αυτή που δίνεται.

CH3CH 2CH

CH 2

CH 3CH 2COOCH(CH 3 )CH 2CH 3

37. Η ένωση Χ υποβάλλεται στην πιο κάτω σειρά μετατροπών:

X

H2O,Hg, H2SO4 έ

1.CH3MgX 2.H2O

Η ένωση Ζ αποχρωματίζει όξινο διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου. Οι ενώσεις Χ και Ζ είναι αντίστοιχα: α. HC

CH3CH 2 CH 2 OH

β. CH3C

CH

(CH3 ) 2 COHCH3

γ. CH3CHO

CH3CHOHCH3

δ. CH 3C

CH

CH 3CH 2CHOHCH 3

ε. HC

CH3CHOHCH 3

CH

CH

(Απ. ε)

151

Δ. Μπαμπίλης

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗΣ ΘΕΜΑ 1Ο 1.Σωστό-Λάθος α. Στην αντίδραση CH2=CH2 + Br2 → CH2Br−CH2Br, το Br ανάγεται.

(2003/Μον. 2) β. Οι πρωτοταγείς αλκοόλες οξειδώνονται σε κετόνες. (Τεχν.2003/Μον. 1- Εσπ. Τεχν. 2007/Μον. 2) γ. Η προπανόνη οξειδώνεται από το αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα AgNO3). (Τεχν.2003/Μον. 1) δ. Από τα κορεσμένα μονοκαρβοξυλικά οξέα (RCOOH) μόνο το μεθανικό οξύ (HCOOH) παρουσιάζει αναγωγικές ιδιότητες.

(2004/Μον. 1) ε. Με αναγωγή καρβονυλικών ενώσεων προκύπτουν αλκοόλες. (Επαν.Τεχν.2006/Μον. 2) ζ. Κατά την προσθήκη Η2 σε νιτρίλιο παράγεται αμίνη. (Επαν.Τεχν.2007/Μον. 2) η. Οι δευτεροταγείς αλκοόλες οξειδώνονται σε κετόνες. (Εσπ.Τεχν. 2004/Μον. 2 - Εσπ.2006/Μον. 2 – Τεχν. 2008/Μον. 2) θ. Το μεθανικό οξύ (HCOOH) οξειδώνεται σε CO2. (Εσπ.Τεχν.2008/Μον. 2) ι. Η προσθήκη Η2 στις καρβονυλικές ενώσεις οδηγεί στο σχηματισμό καρβοξυλικών οξέων. (Εσπ.Τεχν.2002/Μον. 1) κ. Η προσθήκη Br2 στο αιθένιο είναι αντίδραση οξειδοαναγωγής. (ΟΕΦΕ 2008/Μον.1)

Οργανική Χημεία

152

λ. Όλες οι αλκοόλες με μοριακό τύπο C4Η9ΟΗ μπορούν να παρασκευαστούν με αναγωγή καρβονυλικής ένωσης. (ΟΕΦΕ 2007/Μον. 1) μ. Οι δευτεροταγείς ακλοόλες οξειδώνονται σε καρβοξυλικά οξέα. (Τεχν. ΟΕΦΕ 2007/Μον. 2) ν. Όλες οι αλκοόλες με μοριακό τύπο C4H10O οξειδώνονται χωρίς διάσπαση της ανθρακικής τους αλυσίδας. (Τεχν. 2010/Μον. 2) ξ. Προϊόν οξείδωσης του HCOOH είναι το CO2. (Επαν. 2010/Μον. 1) ο. Η βενζυλική αλκοόλη, C6H5CH2OH, οξειδώνεται πλήρως με όξινο διάλυμα KMnO4 προς βενζοϊκό οξύ, C6H5COOH. (ΟΕΦΕ 2011/Μον. 1) π. Το HCOOH εμφανίζει αναγωγικές ιδιότητες. (Τεχν. ΟΕΦΕ/Μον. 2)

2. Να αντιστοιχίσετε σε κάθε χημική αντίδραση (Στήλη Ι) την κατηγορία οργανικών αντιδράσεων (Στήλη ΙΙ), στην οποία αυτή ανήκει. Στήλη Ι

Στήλη ΙΙ

(χημική αντίδραση)

(κατηγορία οργανικών αντιδράσεων)

α. CH4 + Cl2

CH3Cl+ HCl

β. CH3CH2OH γ. CH2= CH2 +HCl δ. RCHO

O

,

CH2=CH2+ H2O CH3CH2Cl

RCOOH

1. οξείδωση 2. υποκατάσταση 3. απόσπαση 4. προσθήκη 5. πολυμερισμός (Εσπ.2001/Μον. 8)

3. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά χημικών μετατροπών, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων (Α), (Β) και (Γ).

153

Δ. Μπαμπίλης

CH3CH2CH2Cl

(A)

+ΝaΟΗ αλκοολη

+Η 2 Ο

(B)

(Γ)

+Κ2Cr2Ο7 Η+

κύριο προϊόν (Επαν.Τεχν.2004/Μον. 6)

4. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά χημικών μετατροπών, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Γ.

CH3CH=CH2 + HCl

A(κύριο προϊόν)

CN

B

2

Γ

2

(Τεχν.2006/Μον. 6)

5. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας σωστά συμπληρωμένες τις παρακάτω προτάσεις: α. Οι ………… αλκοόλες οξειδώνονται σε κετόνες. (Εσπ.Τεχν.2006/Μον. 1) β. Ο πολυμερισμός που γίνεται με δύο ή περισσότερα είδη μονομερούς ονομάζεται …. (Εσπ.Τεχν.2006/Μον. 1) γ. Οι δευτεροταγείς αλκοόλες οξειδώνονται σε ............... με επίδραση όξινου διαλύματος ΚMnO4. (Εσπ.Τεχν.2002/Μον. 2) δ. Οι ..................... αλκοόλες οξειδώνονται σε αλδεΰδες. (Εσπ.Τεχν.2005/Μον. 2)

6. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά χημικών μετατροπών, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Γ.

C4 Η10Ο(Α)

πυκνοH2SO4 1700 C

Β

+Η-ΟΗ

Γ

+ΚΜnΟ4 /Η + CH3CHCOOH CH3

7. Η χημική εξίσωση CH3CH2Cl + ΝaOH

Οργανική Χημεία

(Επαν.Τεχν.2006/Μον. 6) CH3CH2OH +NaCl είναι αντίδραση:

154

α. υποκατάστασης. β. απόσπασης. γ. οξείδωσης-αναγωγής. δ. προσθήκης. (Εσπ.2007/Μον. 5)

8. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά χημικών μετατροπών, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Γ.

CH3-CH-CH3

2Cr2

7

A

/

CN

B

2

Γ

ΟΗ (Επαν.Τεχν.2007/Μον. 6)

9. Η χημική εξίσωση:CH3CH2ΟΗ + SOCl2 → CH3CH2Cl + SO2 + HCl είναι αντίδραση: α. υποκατάστασης. β. πολυμερισμού. γ. οξείδωσης-αναγωγής. δ. προσθήκης. (Εσπ.2008/Μον. 5)

10. Οι δευτεροταγείς αλκοόλες: α. οξειδώνονται σε αλδεΰδες.

β. οξειδώνονται σε κετόνες.

γ. οξειδώνονται σε καρβοξυλικά οξέα.

δ. δεν οξειδώνονται. (Εσπ.2003/Μον. 5)

11. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Γ που προκύπτουν από τις παρακάτω χημικές αντιδράσεις: α. CH3CH2CH = O β. CH 3Cl + KCN

KMnO4 /H+

Α

Β + KCl

γ. CH 2 = CHCH 3 + H 2

καταλυτης

Γ (Εσπ.Τεχν.2009/Μον. 9)

12. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Γ.

155

Δ. Μπαμπίλης

+Η 2Ο Η 2SO4

Α

CH 3COCH 3

Hg,ΗgSO4

+Κ2Cr2O7/H+ +SOCl2

Γ

Β (Τεχν.2009/Μον. 6)

13. Να αντιστοιχίσετε σε κάθε μία από τις οργανικές ενώσεις (Στήλη Ι) το σωστό προϊόν της πλήρους οξείδωσης της (Στήλης ΙΙ). (όλες οι οξειδώσεις γίνονται με υδατικό διάλυμα ΚMnO4 παρουσία H2SO4). Στήλη Ι

Στήλη ΙΙ

α.CH 3COOH

1.CH 3CHCH 3 ΟΗ

2.CH3CH 2 CH 2 OH

β.CH3CH 2COOH

3.CH3CH = O

γ.CO2

4.HCOOH

δ.CH 3CCH 3 Ο (Εσπ.2009/Μον. 8)

14. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Γ.

CH3CH2CH = CH2

+Η2Ο

Α

+NaOH υδατικό διάλυμα

RCl( )

(κύριο προϊόν) Η+ +KMnO4 Β (Επαν. Τεχν. 2009/Μον. 6)

16.

Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά χημικών μετατροπών, να γράψετε στο τετράδιό σας τους

συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Γ.

Α

+KMnO4 (H + )

Β

+Η2

CH 3CH 2CH 2OH

+Β

Γ (Τεχν. 2010/Μον. 6)

Οργανική Χημεία

156

16. Κατά την οξείδωση της αιθανάλης προς αιθανικό οξύ, ο αριθμός οξείδωσης του C του καρβονυλίου μεταβάλλεται κατά: α. 1

β. 2

γ. 3

δ. 4 (Επαν. 2010/Μον. 5)

ΘΕΜΑ 2Ο 1. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας σωστά συμπληρωμένες τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3CH2OH

1700 C / π.H 2 SO4

β. CH3Cl + KCN γ. CH3CH2CH = O + KMnO4 + H2SO4 (Εσπ.2002/Μον. 3)

2. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας και να συμπληρώσετε τις παρακάτω αντιδράσεις α. HC CH + H2O

H S SO4 / HgSO4 Hg

β. CH3-C N+ 2H2 γ. CH3Cl +CH3-CH2-ONa (Εσπ.2004/Μον. 6)

3. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας σωστά συμπληρωμένες (προϊόντα και συντελεστές) τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. COONa COONa

+ KMnO4 +H2SO4

β. CH3CH2CHCH3 + NaOH

κύριο προϊόν

Br γ. CH3 C CH3 + CH3MgCl Ο

ενδιάμεσο προϊόν

2

(2006/Μον. 9)

157

Δ. Μπαμπίλης

4. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας σωστά συμπληρωμένες τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3-CΗ-CH2-CH3

1700 C H 2 SO4

κύριο προϊόν + …….

ΟΗ β. CH3 C≡N + 2H2 → … γ. CH3Cl + CH3CH2ONa → … + … (Εσπ.2008/Μον. 6)

5. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας σωστά συμπληρωμένες (προϊόντα και συντελεστές) τις παρακάτω χημικές εξισώσεις : α. CH3CH2C CH + 2HCl

κύριο προϊόν

β. CH3CH2C N + H2 CH3 γ. CH3CHCHCH3 +NaOH Cl

αλκοολικο διαλυμα

κύριο προϊόν (Επαν.2008/Μον. 9)

6. Διαθέτουμε τα εξής χημικά αντιδραστήρια: i. SOCl 2

ii. KCN

iii. H 2 παρουσία Ni

iv. KMnO 4/H 2SO 4

v. νερό, παρουσία μικρής ποσότητας H 2SO 4 Χρησιμοποιώντας μόνο, όσα από τα παραπάνω αντιδραστήρια χρειάζεστε, να κάνετε τις παρακάτω μετατροπές: α. προπανόνη β. αιθένιο

2 – χλωροπροπάνιο

αιθανικό οξύ

γ. βρωμοαιθάνιο

προπυλαμίνη (ΟΕΦΕ 2004/Μον. 8)

Οργανική Χημεία

158

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΩΝ - ΒΑΣΕΩΝ Α. ΕΝΩΣΕΙΣ ΠΟΥ ΕΜΦΑΝΙΖΟΥΝ ΟΞΙΝΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Σύμφωνα με τους Bronsted και Lowry οι χημικές ουσίες που δίνουν πρωτόνια (Η+) είναι οξέα. Επομένως ως οξέα θεωρούνται οι παρακάτω οργανικές ενώσεις a. RCOOH

β. C6H5OH (φαινόλες) γ. ROH δ. RC CH 1-αλκίνια (με ακετυλενικό υδρογόνο)

Όσο πιο μεγάλη η ka τόσο πιο ισχυρό το οξύ. Η σειρά ισχύος είναι: RCOOH > C6H5OH > ROH > RC CH Οι ROH και τα RC CH είναι πολύ ασθενή οξέα (ασθενέστερα από το νερό).

1. Όξινος χαρακτήρας RCOOH. α. Ιοντισμός RCOOH + H2O

ka

RCOO- + H3O+

β. Εξουδετέρωση με βάσεις (NaOH ή ΚOH ή NH3) RCOOH + NaOH RCOOH + NH3

RCOONa + H2O RCOONH4

γ. Αντικατάσταση υδρογόνου του καρβοξυλίου από μέταλλα (Na, Κ, Ca).

RCOOH + Na

RCOONa + ½ H2

2RCOOH + Ca

(RCOO)2Ca + H2

δ. Αντίδραση διπλής αντικατάστασης με ανθρακικά άλατα.

2RCOOH + Na2CO3  2RCOONa + CO2 RCOOH + NaHCO3  RCOONa + CO2

+ H2O + H2O

H αντίδραση αυτή είναι χαρακτηριστική που δείχνει την παρουσία - COOH. 2. Όξινος χαρακτήρας C6H5OH. Οι φαινόλες είναι αρωματικές ενώσεις που περιέχουν στο μόριο τους ένα

τουλάχιστον –ΟΗ

συνδεδεμένο απευθείας με τον αρωματικό δακτύλιο. ΟΗ 159

ή

C6H5OH

Δ. Μπαμπίλης

α. Ιοντισμός C6H5O- + H3O+

C6H5OH + H2O

β. Εξουδετέρωση με βάσεις (NaOH ή ΚOH) C6H5OH + NaOH

C6H5ONa + H2O

Δεν αντιδρά με ΝΗ3.

γ. Αντικατάσταση υδρογόνου του υδροξυλίου από μέταλλα (Na ή Κ).

C6H5OH + Na

C6H5ONa + ½ H2

3. Όξινος χαρακτήρας ROH. Οι αλκοόλες είναι πολύ ασθενή οξέα και δεν ιοντίζονται. α. Αντικατάσταση υδρογόνου του υδροξυλίου από μέταλλα (Na ή Κ).

ROH + Na  RONa + ½ H2

4. Όξινος χαρακτήρας RC CH. Τα αλκίνια με ακετυλενικό Η ( που έχουν τον

τριπλό δεσμό στην άκρη) εμφανίζουν ασθενή όξινο

χαρακτήρα. a. Αντικατάσταση του ακετυλενικού υδρογόνου από μέταλλα (Na,Κ ή Cu) RC CH + Na

RC

CNa + ½ H2

RC CH + CuCl + ΝΗ3

NH4Cl + RC

CCu

ίζημα

Β. ΕΝΩΣΕΙΣ ΠΟΥ ΕΜΦΑΝΙΖΟΥΝ ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Σύμφωνα με τους Bronsted και Lowry όσες ενώσεις δέχονται πρωτόνια (Η+) είναι βάσεις. Ως βάσεις λοιπόν θεωρούνται: a. αμίνες RNH2,

β. RCOO-

γ. C6H5O-

δ. RC C-

ε. R-

Όσο ισχυρότερο είναι ένα οξύ, τόσο ασθενέστερη είναι η συζυγής του βάση. Οι παραπάνω βάσεις αναφέρονται με σειρά αυξανόμενης ισχύος.

Οργανική Χημεία

160

1. Bασικός χαρακτήρας αμινών. Οι αμίνες διακρίνονται ανάλογα με τον αριθμό των αλκυλίων που ενώνονται με την αμινομάδα σε: πρωτοταγείς αμίνες RNH2 , δευτεροταγείς αμίνες RNHR΄ και τριτοταγείς αμίνες R1NR2.

R3

α. Ιοντισμός RNH3+ + OH-

RNH2 + H2O

β. αντιδρούν με ανόργανα ισχυρά οξέα CH 3 NH 2

HCl

μεθυλαμίνη

CH3CH2

CH 3 NH 3 Cl υδροχλωρικό άλας της μεθυλαμίνης

CH3CH2

NH + HCl

CH3CH2

CH3CH2

NH2+Cl-

2. Bασικός χαρακτήρας RCOO-. Είναι οι ασθενείς συζυγείς βάσεις των RCOOH. α. Ιοντισμός RCOO- + H2O

RCOOH + OH-

β. αντιδρούν με ανόργανα ισχυρά οξέα RCOO- + HCl

RCOOH + Cl-

3. Aντιδράσεις αλκυλίων R

–

Είναι ισχυρές βάσεις. Μπορούν να προκύψουν από τα Grignard με σχάση του δεσμού C--Mg+ . Αντιδρούν με νερό και παράγουν αλκάνια.

R-MgX + H2O

RH + Mg(OH)X

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 1. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις έχει τις εξής ιδιότητες; α. Αποχρωματίζει όξινο διάλυμα ΚΜnΟ4. β. Αντιδρά με Na.

161

Δ. Μπαμπίλης

γ. Αντιδρά με διάλυμα I2 και NaOH και δίνει κίτρινο ίζημα.

I. CH3CHCHO CH3 II.

CH3CH2CH2OH

III. CH3CHCH3 OH IV. CH3CCH2CH3 O Απάντηση Με όξινο διάλυμα ΚΜnΟ4 αντιδρούν oι ενώσεις που μπορούν να oξειδωθούν. Οι ενώσεις αυτές είναι οι (Ι), (ΙΙ) και (ΙΙΙ). Με Na αντιδρούν οι ενώσεις που έχουν όξινο υδρογόνο. Οι ενώσεις αυτές είναι οι (ΙΙ) και (ΙΙΙ). Με διάλυμα I2 και NaOH αντιδρούν οι δευτεροταγείς 2-αλκοόλες και η αιθανόλη, oι μεθυλοκετόνες και η αιθανάλη. Οι ενώσεις που αντιδρούν με διάλυμα I2 και NaOH, παρέχοντας κίτρινο ίζημα είναι οι (ΙΙΙ) και (IV). Συνεπώς η ένωση που έχει όλες τις παραπάνω ιδιότητες είναι η: CH3CHCH3 OH 2. Το αλκίνιο Α αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα CυCl οπότε καταβυθίζεται κεραμέρυθρο ίζημα. Το ίδιο αλκίνιο Α διοχετεύεται σε υδατικό διάλυμα που περιέχει Η2SO4, ΗgSΟ4 και Hg οπότε σχηματίζεται η οργανική ένωση Β. Αλκυλοχλωρίδιο Γ αντιδρά με Mg παρουσία απόλυτου αιθέρα και η ένωση Δ που παράγεται αντιδρά με την ένωση Β.

Το προϊόν που σχηματίζεται υδρολύεται οπότε προκύπτει η

οργανική ένωση Ε. Η ένωση Ε κατεργάζεται με διάλυμα Ι2 και NaOH οπότε καταβυθίζεται κίτρινο ίζημα, ενώ παράγεται η οργανική ένωση Ζ. Με επίδραση υδατικού διαλύματος HCl

στην ένωση Ζ

σχηματίζεται η ένωση Η. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων Α έως Η, αν είναι γνωστό ότι η ένωση H μπορεί να προκύψει

με υδρόλυση του προπανονιτριλίου σε όξινο

περιβάλλον.

Οργανική Χημεία

162

Απάντηση Αφού το αλκίνιο Α αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα CυCl συμπεραίνουμε ότι έχει τον τριπλό δεσμό σε ακραία θέση, δηλαδή είναι της μορφής RC CH με R: CνH2ν+1 (ν≥ 0).

RC CH + CuCl + ΝΗ3

NH4Cl + RC CCu

ίζημα

(A) Έστω R’Cl ο τύπος του αλκυλοχλωριδίου Γ με R’: CμH2μ+1

(μ ≥ 1). Γράφουμε τις ανιδράσεις που

αναφέρονται. Το αλκίνιο Α διοχετεύεται σε υδατικό διάλυμα που περιέχει Η2SΟ4, ΗgSΟ4 και Hg: RC CH + Η2Ο

Ηg,HgSO4

RC= CH2

H2SO4

RCCH3 (B)

OH O Αλκυλοχλωρίδιο Γ αντιδρά με Mg παρουσία απόλυτου αιθέρα: R’Cl + Mg (Γ)

R’MgCl (Δ)

H ένωση Δ που παράγεται αντιδρά με την ένωση Β. Το προϊόν που σχηματίζεται υδρολύεται: R’ RCCH3 + R’MgCl

RCCH3

+ Η2Ο

R’ RCCH3 +

Mg(OH)Cl

O O MgCl OH (Δ) (B) (E) Αφού η αλκοόλη Ε παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση συμπεραίνουμε ότι είναι δευτεροταγής αλκοόλη. Συνεπώς R: Η- (αφού R’

H).

CμH2μ+1 CΗCH3 + 4NaOH + 3I2 → CHI3↓ + CμH2μ+1 COONa + 3NaI + 3H2O ΟΗ

(E) (Z) Επίδραση υδατικού διαλύματος HCl στην ένωση Ζ: CμH2μ+1 COONa + HCl —> CμH2μ+1COOH + NaCl (Z) (H) Όμως η ένωση (H) προκύπτει και από την υδρόλυση του προπανονιτριλίου: CΗ3CΗ2CΝ + 2Η2Ο

CΗ3CΗ2CΟΟΗ + NH3

(Η) Συγκρίνοντας τις δύο παραστάσεις της ένωσης (H) προκύπτει: CμH2μ+1: CΗ3CΗ2Συνεπώς οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων Α έως H είναι:

163

Δ. Μπαμπίλης

A: ΗC CΗ αιθίνιο B: CΗ3CΗ=Ο αιθανάλη Γ: CΗ3CΗ2Cl χλωροαιθάνιο (αιθυλοχλωρίδιο) Δ: CΗ3CΗ2ΜgCl αιθυλομαγνησιοχλωρίδιο E: CH3CCH2CH3

2-βουτανόλη

OΗ Ζ: CΗ3CΗ2CΟΟΝa προπανικό νάτριο H: CΗ3CΗ2CΟΟΗ προπανικό οξύ

3. Το αλκίνιο Α με επίδραση μεταλλικού νατρίου ελευθερώνει Η2. Όταν διαβιβαστεί η ένωση Α σε υδατικά διάλυμα Η2SΟ4 και ΗgSΟ4 σχηματίζεται η ένωση Β, η οποία απομονώνεται. Το ίδιο αλκίνιο Α αντιδρά με ισομοριακή ποσότητα ΗCl οπότε προκύπτει το σώμα Γ, το οποίο με υδρογόνωση δίνει την ένωση Δ. Η ένωση Δ μετατρέπεται στο αντίστοιχο αντιδραστήριο Grignard Ε. Οι ενώσεις Ε και Β αντιδρούν και το προϊόν που προκύπτει υδρολύεται, οπότε παράγεται η ένωση Ζ η οποία μπορεί να αποχρωματίσει διάλυμα ΚΜnΟ4, παρουσία Η2SΟ4. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων Α έως Ζ. β. Να γραφεί η αντίδραση πολυμερισμού της ένωσης Γ. Απάντηση α. Το αλκίνιο Α αντιδρά με μεταλλικό Na, άρα είναι της μορφής: RC CH, με R: CνH2ν+1 (ν≥ 0).

RC CH + Νa

+ RC CNa + 1/2 H2

Το αλκίνιο Α διοχετεύεται σε υδατικό διάλυμα που περιέχει Η2SΟ4, ΗgSΟ4 και Hg: Ηg,HgSO4

RC CH + Η2Ο

RC CH + HCl

RC= CH2

H2SO4

RCCH3 (B)

OH

RCCl CH2

O RCHClCH3

RCHCH3 (Ε) MgCl

R RCCH3 + RCHCH3 O

MgCl

Οργανική Χημεία

+ RCH CCH3 CH3 O MgCl

+ Η2Ο

R’ (Ζ) RCH CCH3 +

Mg(OH) Cl

CH3 OH 164

Για να μπορεί η ένωση (Ζ) να αποχρωματίσει διάλυμα ΚΜnΟ4 παρουσία Η2SΟ4, πρέπει να είναι πρωτοταγής ή δευτεροταγής αλκοόλη και αυτό συμβαίνει όταν το αλκύλιο R είναι Η-, δηλαδή ν=0. Συνεπώς οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων Α έως Ζ είναι: A: HC CH αιθίνιο B: CΗ3CΗ=Ο αιθανάλη Γ: CΗ2=CΗCl χλωροαιθένιο (ή βινυλοχλωρίδιο) Δ: CΗ3CΗ2Cl χλωροαιθάνιο (ή αιθυλοχλωρίδιο) Ε: CΗ3CΗ2ΜgCl αιθυλομαγνησιοχλωρίδιο Ζ: CΗ3CΗ2CΗCΗ3 2-βουτανόλη OH β. Η χημική εξίσωση της αντίδρασης πολυμερισμού του σώματος Γ είναι: ν CH2 = CH  [ - CH2CH- ]ν Cl

Cl

4. Η κορεσμένη ένωση Α έχει μοριακό τύπο C4Η8Ο2 και με επίδραση ΝaΗCΟ3 δεν ελευθερώνει αέριο. Ποσότητα της ένωσης Α υδρολύεται σε όξινο περιβάλλον οπότε σχηματίζονται οι ενώσεις Β και Γ. Με πλήρη οξείδωση της ένωσης Β προκύπτει η ένωση Γ. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, Β και Γ. Απάντηση α. Ο μοριακός τύπος της ένωσης Α αντιστοιχεί σε γενικό τύπο CνΗ2νΟ2, ο οποίος περιγράφει τα κορεσμένα μονοκαρβοξυλικά οξέα και τους αντίστοιχους εστέρες. Αφού η ένωση Α δεν αντιδρά με ΝaΗCO3 συμπεραίνουμε ότι είναι εστέρας. ‘Εστω CκΗ2κ+1CΟΟCμΗ2μ+1 ο μοριακός τύπος του εστέρα Α, με k≥0 και μ 1. Ισχύει: k+μ+1=5

k+μ=4 (1)

CκΗ2κ+1CΟΟCμΗ2μ+1 + Η2Ο

CκΗ2κ+1CΟΟΗ + CμΗ2μ+1 ΟΗ (Γ) (Β) Αφού η ένωση Β οξειδώνεται προς την ένωση Γ συμπεραίνουμε ότι η ένωση Β είναι η αλκοόλη. Κατά την αντίδραση οξείδωσης της αλκοόλης προκύπτει οργανικό προϊόν (Γ) με τον ίδιο αριθμό ατόμων C. CμΗ2μ+1ΟΗ + 2|Ο|

CμΗ2μΟ2 + Η2Ο

(Β) (Γ) Για το σώμα Γ ισχύει: μ = k + 1 (2) Από τιςεξισώσεις (1) και (2) προκύπτει: k=1 και μ=2.

165

Δ. Μπαμπίλης

Άρα οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, Β και Γ είναι: A: CΗ3CΟΟCΗ2CΗ3 αιθανικός αιθυλεστέρας B: CΗ3CΗ2ΟΗ αιθανόλη Γ: CΗ3CΟΟΗ αιθανικό οξύ 5. Δίνεται το παρακάτω σχήμα μετατροπών:

α. Να βρείτε τις ενώσεις (Α), (Β), (Γ), (Δ) και (Ε) και να τις ονομάσετε. β. Να γράψετε τις αντιδράσεις πολυμερισμού της ένωσης (Β). Πώς ονομάζεται το παραγόμενο πολυμερές της ένωσης (Ζ) με την ένωση (Γ);

Απάντηση α. CΗ≡CΗ + Η2Ο → CH3CΗ=Ο (Α) CΗ≡CΗ + ΗCl→ CH2=CΗCl (B) CH2=CΗCl + H2 → CH3CH2Cl (Γ) CH3CH2Cl + Mg → CH3CH2ΜgCl (Δ) CH3CH2ΜgCl + CH3CΗ=Ο → CH3CΗΟ(ΜgCl)CH2CH3 CH3CΗΟ(ΜgCl)CH2CH3 + Η2Ο → CH3CΗ(ΟΗ)CH2CH3 (E)+ Μg(ΟΗ)Cl CH3CΗ(ΟΗ)CH2CH3 + Na→ CH3CΗ(ΟΝa)CH2CH3 + ½ Η2. Οι ονομασίες των ενώσεων είναι: Α: αιθανάλη, Β: χλωροαιθένιο (βινυλοχλωρίδιο), Γ: χλωροαιθάνιο, Δ: αιθυλομαγνησιοχλωρίδιο, Ε: 2-βουτανόλη. β. νCH2=CΗCl → (-CH2-CΗCl-)ν πολυβυνιλοχλωρίδιο.

CH3 C H CH2CH3 CH3CH2Cl | ONa

Οργανική Χημεία

CH3

C H2 O CH 2CH3

| CH3

NaCl

166

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 1. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων: α. Επίδραση Na σε προπανικό οξύ. β. Επίδραση Νa2CΟ3 σε διάλυμα προπανικού οξέος. γ. Επίδραση ΝaΗCΟ3 σε διάλυμα μυρμηκικού οξέος. δ. Επίδραση NaOH σε φαινόλη. ε. Επίδραση Na σε 2-προπανόλη. στ. Επίδραση ΝΗ3 σε βουτανικό οξύ. ζ. Επίδραση αμμωνιακού διαλύματος CuCl σε προπίνιο. η. Επίδραση ισομοριακής ποσότητας Na σε αιθίνιο. θ. Επίδραση περίσσειας Na σε αιθίνιο. ι. Επίδραση διαλύματος Ca(ΟΗ)2 σε οξικό οξύ. κ. Επίδραση ισομοριακής ποσότητας Κ σε αιθανοδιικό οξύ.

2. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων: α. Υδρόλυση μεθυλομαγνησιοχλωριδίου. β. Επίδραση νερού σε ισοπροπυλομαγνησιοβρωμίδιο. γ. Επίδραση HCl σε διάλυμα αιθανικού νατρίου. δ. Επίδραση μεθυλαμίνης σε προπανικό οξύ. ε. Διάλυση αιθανικού νατρίου στο νερό. στ. Επίδραση HCl σε αιθυλαμίνη. ζ. Επίδραση ΗΝΟ3 σε διμεθυλαμίνη. η. Ιοντισμός αιθυλαμίνης σε υδατικό διάλυμα.

3. Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι των αμινών με μοριακό τύπο C2Η7Ν και η αντίδραση της καθεμιάς με διάλυμα ΗCl. 4. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που παρέχει το αιθανικό οξύ με τα παρακάτω αντιδραστήρια: a. ΝaHCΟ3

167

β. ΝaΟΗ

γ. Κ2CΟ3

δ. Na

ε. NH3

ζ. CΗ3ΝΗ2

Δ. Μπαμπίλης

5. Ποιες από τις παρακάτω οργανικές ενώσεις: α. CΗ3CΗ2CΟΟΗ

β. C6H5CΟΟΗ

γ. C6H5CΗ2ΟΗ

δ. C6H5ΟΗ

ε. CΗ3CΗ2ΟΗ

αντιδρούν με: i) Na, ιι) NaOH, ιιι) ΝΗ3, ιν) Κ2CΟ3; 6. Ποιες από τις παρακάτω οργανικές ενώσεις έχουν όξινες ιδιότητες; α. (COOK)2

β. CΗ3ΟΗ

γ. CΗ3ΝΗ2

δ. CΗ3ΝΗ3Cl

ε. CΗ3CΗ2ΜgCl

7. Δίνονται οι παρακάτω οργανικές ενώσεις που έχουν όξινες ιδιότητες: CΗ3COOΗ, C6Η5OΗ, CΗ3C CH, CΗ3CΗ2OΗ. α. Να τις κατατάξετε κατά σειρά αυξανόμενης ισχύος ως οξέα. β. Να γράψετε τις συζυγείς τους βάσεις και να τις κατατάξετε κατά σειρά αυξανόμενης ισχύος.

8. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων με νερό, oι οποίες περιγράφουν ότι τα καρβοξυλικά ανιόντα (RCOO-), τα φαινολοξυανιόντα (C6Η5Ο-) και οι αμίνες (RΝΗ2) είναι ασθενείς βάσεις.

9. Να εξηγήσετε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες. a. Οι αλκοόλες αντιδρούν τόσο με Na όσο και με NaOH. β. Τα ανιόντα των καρβοξυλικών οξέων είναι ασθενεiς βάσεις. γ. Τα αλκοξυανιόντα είναι ασθενείς βάσεις. δ. Όλα τα ισομερή αλκίνια με μοριακό τύπο C4Η6 αντιδρούν με Na. ε. Οι αμίνες αντιδρούν με ανόργανα οξέα, ενώ δεν αντιδρούν με οργανικά οξέα. στ. Κατά την πλήρη εξουδετέρωση διαλύματος CΗ3ΝΗ2 με HCl προκύπτει ουδέτερο διάλυμα. ζ. Το υδατικό διάλυμα αιθανόλης είναι όξινο.

10. Να εξηγήσετε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες. α. Τα αντιδραστήρια Grignard είναι πολύ ασθενείς βάσεις. β. Κατά την προσθήκη α g Νa2CΟ3 σε δοχείο που περιέχει β g διαλύματος CΗ3CΟΟΗ προκύπτει τελικό διάλυμα μάζας (α+β) g. γ. Κατά την πλήρη εξουδετέρωση διαλύματος CΗ3CΟΟΗ με NaOH προκύπτει βασικό διάλυμα. δ. Κατά τη διάλυση αιθοξειδίου του νατρίου σε νερό προκύπτει βασικό διάλυμα. ε. Η αιθανόλη είναι ισχυρότερο οξύ από το νερό.

Οργανική Χημεία

168

11. Με ποια χαρακτηριστική αντίδραση μπορούμε να διακρίνουμε αν μια οργανική ένωση είναι: α. η 2-βουτανόλη ή ο διαιθυλαιθέρας; β. το προπανικό οξύ ή η 1-προπανόλη; γ. το προπανικό οξύ ή ο μεθανικός αιθυλεστέρας; δ. το προπίνιο ή το προπένιο; 12. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και τα ονόματα των παρακάτω οργανικών ενώσεων. α. Η ένωση Α έχει μοριακό τύπο C2Η6Ο και με επίδραση Na εκλύει φυσαλίδες αερίου. β. Η ένωση Β έχει μοριακό τύπο C4Η8Ο2 και με επίδραση ΚΗCΟ3 εκλύει φυσαλίδες αερίου. γ. Η ένωση Γ με μοριακό τύπο C2Η4Ο2 δεν αντιδρά με Na. δ. Το αλκοξείδιο Δ με επίδραση Η2Ο δίνει 2-βουτανόλη. ε. Το αντιδραστήριο Grignard Ε με υδρόλυση δίνει προπάνιο. στ.Το αλκίνιο Ζ έχει σχετική μοριακή μάζα ίση με 54 και αντιδρά με Na. ζ. Η ένωση Η έχει μοριακό τύπο C3Η8Ο και με επίδραση Na δεν παρατηρείται καμία μεταβολή.

13. Ακετυλένιο αντιδρά με ισομοριακή ποσότητα Na και το οργανικό προϊόν της αντίδρασης αντιδρά με το αλκυλοχλωρίδιο A, οπότε παράγεται η ένωση Β, η οποία περιέχει 10% w/w υδρογόνο. α. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος του αλκυλοχλωριδίου A; Να ονομαστεί η ένωση A με δύο διαφορετικούς τρόπους. β. Το αλκυλοχλωρίδιο A αντιδρά με άλας με Na κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος, οπότε σχηματίζεται η ένωση Γ, η οποία έχει μοριακό τύπο C4Η8Ο2. Ποσότητα της ένωσης Γ υδρολύεται παρουσία Η2SΟ4, οπότε σχηματίζονται οι ενώσεις Δ και Ε. Na βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Γ, Δ και Ε, αν γνωρίζουμε ότι η ένωση Ε αντιδρά με Κ2CΟ3 εκλύοντας φυσαλίδες CO2.

14. Ο εστέρας Α, με μοριακό τύπο C5Η10Ο2 υδρολύεται, παρουσία Η2SΟ4, οπότε σχηματίζονται οι οργανικές ενώσεις Β και Γ, οι οποίες έχουν ίδια σχετική μοριακή μάζα. Na βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων A, Β και Γ, αν είναι γνωστό ότι η ένωση Γ αντιδρά με ΝaΗCΟ3 και εκλύει αέριο.

15. Εστέρας A κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος με κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη περιέχει στο μόριό του μάζα οξυγόνου που είναι τετραπλάσια από τη μάζα του υδρογόνου, που περιέχεται στο μόριο αυτό. Ο εστέρας με όξινη υδρόλυση σχηματίζει δύο οργανικές ενώσεις Β και Γ που περιέχουν ίδιο

169

Δ. Μπαμπίλης

αριθμό ατόμων άνθρακα στα μόριά τους. Η ένωση B αντιδρά με ΝaΗCΟ3 και το αέριο Δ που εκλύεται διοχετεύεται σε πυκνό διάλυμα Ca(ΟΗ)2, οπότε σχηματίζεται το ίζημα Ε. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, Β και Γ. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος του αερίου Δ και ποιος του ιζήματος Ε; β. Αλκυλοβρωμίδιο Ζ αντιδρά με KCN. Το προϊόν της αντίδρασης, υδρολύεται παρουσία οξέος, οπότε σχηματίζεται η διακλαδισμένη ένωση H, η οποία είναι ισομερής με τον εστέρα A. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Ζ και Η.

16. Ακετυλένιο αντιδρά με ισομοριακή ποσότητα Na και το οργανικό προϊόν της αντίδρασης αντιδρά με το αλκυλοχλωρίδιο A, οπότε παράγεται η ένωση Β, η οποία περιέχει 10% w/w Η. α. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος του αλκυλοχλωριδίου A; Να ονομαστεί η ένωση A με δύο διαφορετικούς τρόπους. β. Το αλκυλοχλωρίδιο A αντιδρά με άλας με Na κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος, οπότε σχηματίζεται η ένωση Γ, η οποία έχει μοριακό τύπο C4Η8Ο2. Ποσότητα της ένωσης Γ υδρολύεται παρουσία Η2SΟ4, οπότε σχηματίζονται οι ενώσεις Δ και Ε. Na βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Γ, Δ και Ε, αν γνωρίζουμε ότι η ένωση Ε αντιδρά με Κ2CΟ3 εκλύοντας φυσαλίδες Η2.

17. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών:

Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ,Η, Θ, Ι, Κ, Λ, Μ, Ν, Ο, και Χ.

Οργανική Χημεία

170

18. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις δεν εμφανίζει όξινες ιδιότητες; α. CΗ3CΗ2ΟΗ

β. C6Η5ΟΗ

γ. C6Η5CΟΟΗ

δ. CΗ3CΞCΝa

19. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις δεν εμφανίζει βασικές ιδιότητες; α. CΗ3ΟΗ

β. CΗ3CΗ2CΟΟΝa

γ. CΗ3ΝΗ2

δ. CΗ3CΗ2ΟΚ

20. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις αντιδρά με Νa2CΟ3; α. CΗ3CΗ2ΟΗ

β. C6Η5CΟΟΗ

γ. CΗ3CΗ2ΝΗ2

δ. C6Η5ΟΗ

21. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις δεν αντιδρά με NaOH; α. C6Η5ΟΗ

β. ΗCΟΟΗ

γ. C6Η5CΗ2ΟΗ

δ. CΗ3CΗ2CΟΟH

22. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις δεν αντιδρά με Νa; α. CΗ3CΞCΗ β. CΗ2=CΗCΟΟΗ γ. CΗ3CΞCCΗ3

δ. C6Η5CΗ2ΟΗ

23. Ποια από τις επόμενες ενώσεις, όταν διαλυθεί στο νερό σχηματίζει όξινο διάλυμα; α. CΗ3ΝΗ2 β. CΗ3ΟΝa γ. CΗ3CΞCΝa δ. CΗ3ΝΗ3Cl 25. Αλκίνιο Χ αντιδρά με νάτριο και σχηματίζει μονο-νατριοκαρβίδιο. Σε δεύτερο στάδιο το μονοκαρβίδιο αντιδρά με 1-ιωδοπροπάνιο και δίνει το αλκίνιο Υ. Από αυτό μπορεί με υδρογόνωση να παρασκευάσουμε ένα οκτάνιο. Ποιο από τα πιο κάτω είναι το Χ; α. CH3CH 2 CH 2C

CH

ε. CH 3CH(CH 3 )CH

β. CH3CH 2 C

CCH3

γ. CH 3CH 2 C

CH

δ. CH3C

CCH3

CH 2

26. Για το αλκίνιο Χ δίνεται η χημική εξίσωση: X

Na

NH3

1 H 2 . Η ένωση Ψ όταν αντιδράσει με 2

το ισοβουτυλοϊωδίδιο δίνει το 2,7-διμεθυλοοκτίνιο-4. Ο Σ.Τ. του αλκινίου Χ είναι: α. CH

CH

β. (CH3 ) 2 CHCH 2C

δ. CH

CCH(CH 3 )CH 2 CH 3

CCH 2CH(CH 3 ) 2

γ. (CH 3 ) 2 CHCH 2 C

ε. κανένας από αυτούς

27. Ποιο από τα ακόλουθα αντιδραστήρια δεν αντιδρά με το CH 3C α. NaOH

β. H 2 O / H , Hg

CH

γ. HCl

δ. Na

CH ;

ε. H2/Ni

28. Η ένωση C5H8, Α σχηματίζει με Na την ένωση Β η οποία με C3H7I και δίνει την C8H14, Γ. Η Γ ανάγεται σε n-οκτάνιιο, Δ. Ποιοι είναι οι συντακτικοί τύποι των Α-Γ; (Απ. Α: πεντάνιο-1, Γ: οκτίνιο-4)

171

Δ. Μπαμπίλης

29. Δίνεται το ακόλουθο διάγραμμα: Z SOCl 2

CH 3

C

Na H

H 2 CH 2 OH(X)

.

2 SO 4

HCl

170o C K

Na

Με ποιες από τις παρακάτω αντιδράσεις μπορεί να παρασκευαστεί μεθυλοαιθυλ – προπυλ – αιθέρας. α. Λ+Η

β. Θ+Ζ

Οργανική Χημεία

γ. Η+Ζ

δ. Κ+Ζ

ε. Χ+Λ

172

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΩΝ-ΒΑΣΕΩΝ ΘΕΜΑ 1Ο 1. Σωστό – Λάθος α. Οι αμίνες αντιδρούν με το HCl και δίνουν τα αντίστοιχα άλατα. (Τεχν.2001/Μον. 1) β. Η φαινόλη (C6H5OH) δεν αντιδρά με υδατικό διάλυμα NaΟH. (Τεχν.2002/Μον. 1) γ. Το HCl αντιδρά τόσο με τη μεθυλαμίνη (CH3NH2) όσο και με το αιθένιο (CH2=CH2). (Τεχν.2003/Μον. 1) δ. Οι αλκοόλες αντιδρούν με ΝaΟΗ. (Επαν.Τεχν.2006/Μον. 2) ε. Το υδατικό διάλυμα της φαινόλης είναι όξινο. (Επαν.Τεχν.2007/Μον. 2) ζ. Η αιθανόλη αντιδρά με ΝaΟΗ. (Τεχν.2009/Μον. 2) η. Η μεθυλαμίνη (CH3NH2) αντιδρά με HCl. (Τεχν.2007/Μον. 2) θ. Τα αλκοξείδια του νατρίου είναι βάσεις κατά Brοnsted και Lowry.

(Επαν. Τεχν. 2009/Μον. 2)

ι. Η φαινόλη C6H5OH είναι ασθενές οξύ και εξουδετερώνεται από υδατικό διάλυμα NaOH. (ΟΕΦΕ 2010/Μον. 1) κ. Τα καρβοξυλικά οξέα RCOOH και οι αλκοόλες ROH αντιδρούν με υδροξείδιο του νατρίου (NaOH). (Τεχν. ΟΕΦΕ 2010/Μον. 2)

λ. Η φαινόλη (C6H5OH) αντιδρά με υδατικό διάλυμα NaOH. 173

Δ. Μπαμπίλης

(Εσπ. 2010/Μον. 2) μ. Το ιόν CH3O- στο νερό συμπεριφέρεται ως βάση κατά Bronsted και Lowry. (Επαν. 2003/Μον. 2) ν. Το ανιόν CH3CH2O- είναι ισχυρότερη βάση από ανιόν CH3COO-. (ΟΕΦΕ 2008/Μον.1) ξ. Το CH3COOH είναι ισχυρότερο οξύ από την C6H5OH. (OΕΦΕ 2005/Μον.1) ο. Το προπίνιο είναι ασθενέστερο οξύ από την αιθανόλη.

(OΕΦΕ 2005/Μον.1) π. Αν σε μία χημική ένωση με Μοριακό Τύπο C2H6O επιδράσει Νa, μπορεί και να μην εκλυθεί αέριο Η2. (Τεχν. ΟΕΦΕ/Μον. 2) ο

ρ. Υδατικό διάλυμα CH3OH στους 30 C έχει pH>7. (ΟΕΦΕ 2012/Μον. 1)

2. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις δεν αντιδρά με NaOH; α. C6H5OH β. CH3COOH γ. CH3CH2Cl δ. CH3CH2OH (2003/Μον. 4) 3. Η χημική εξίσωση: CH3- CH-CH2 + ΝaΟΗ Br

CH3-CΗ=CH2 + ΝaΒr + H2O

H

είναι αντίδραση: α. προσθήκης. β. υποκατάστασης γ. οξέος – βάσης δ. απόσπασης. (Εσπ.2005/Μον. 5)

4. Να αντιστοιχίσετε σε κάθε ζεύγος αντιδρώντων (Στήλη Ι) το οργανικό προϊόν που σχηματίζεται (Στήλη ΙΙ). Στήλη Ι α. CΗ CΗ+Η2Ο

Οργανική Χημεία

Στήλη ΙΙ H 2 SO4 / Hg / HgSO4

1. CH2=CΗCH3 174

β. CH3CΗΒrCH3 +NaOH

2. CH3CH2CΟΟΝa

γ. CH3Cl +CH3CH2ONa

3. CH3CΗΟ

δ. CH3CH2COOH +NaOH

4. CΗ CCH3 5. CH3ΟCH2CH3 (Εσπ.2007/Μον. 4)

5. Η οργανική ένωση με συντακτικό τύπο Η–C=Ο ανήκει: ΟΗ α. στις αλκοόλες β. στους εστέρες γ. στα καρβοξυλικά οξέα δ. στις αλδεΰδες. (Ομογ.2005/Μον. 5)

6. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις:

Ni

α. CH2=CH2 + H2 β. CH3Cl + NaCN γ. CH3COOH + NaOH

(Εσπ.Τεχν.2001/Μον. 6)

7. Ποια από τις ακόλουθες ενώσεις δεν αντιδρά με το Η2Ο σε όξινο περιβάλλον; α. CH3MgCl

β. CH2=CH2

γ. CH3CH3

δ. HCOOCH3. (Ομογ.2003/Μον. 5)

8. Ποια η επίδραση του νερού στα παρακάτω σώματα; α. προπένιο

β. προπίνιο

δ. αιθανικό οξύ ζ. μεθανικό κάλιο

ε. προπανονιτρίλιο

γ. αιθυλομαγνησιοβρωμίδιο στ. μεθανικό αιθυλεστέρα (OΕΦΕ 2003/Μον. 5)

9. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις όταν διαλυθεί στο νερό μπορεί να σχηματίσει διάλυμα με pΗ=13 στους 250C: α. C2H5OH

β. C2H5OK

γ. C6H5OH

δ. CH3NH3Br (ΟΕΦΕ 2008/Μον. 4)

175

Δ. Μπαμπίλης

10. Ένα διάλυμα μεθοξειδίου του νατρίου CH3ONa συγκέντρωσης 0,1 Μ σε θερμοκρασία 250C έχει: α. pH = 7

β. pH > 7

γ. pH < 1

δ. pH < 7 (ΟΕΦΕ 2011/Μον. 4)

11. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις έχει τις ιδιότητες να δίνει αντίδραση προσθήκης και να αντιδρά με Νa; α. αιθίνιο

β. αιθένιο

γ. αιθανόλη

δ. αιθανάλη (Ομογ. 2011/Μον. 5)

12. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά αντιδράσεων, να γράψετε στο τετράδιο σας τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β, Γ και Δ.

ROH (Α)

SOCl2

B

KCN

Γ

2H 2 /Ni

Δ

HCl

CH 3CH 2 NH 3Cl (Τεχν. ΟΕΦΕ 2011/Μον. 8)

ΘΕΜΑ 2Ο 1. Να χαρακτηρίσετε την παρακάτω προτάση ως σωστή ή λανθασμένη. Η αντίδραση που ακολουθεί είναι αντίδραση εξουδετέρωσης.

CH3ΟΚ + CH3Cl

CH3OCH3 + KCl

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

(2001/Μον. 6)

2. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας συμπληρωμένες τις παρακάτω χημικές αντιδράσεις: α. CH3CH=CHCH3 + HBr β. HCH=O + HCN γ. CH3CΟΟH + CH3ΟΗ δ. HCΟΟH + ΝaOH (Εσπ.2001/Μον. 8)

3. Δίνονται οι παρακάτω οργανικές ενώσεις που έχουν όξινες ιδιότητες: CH3COOH, C6H5OH, CH3C≡CH, CH3CH2OH. α. Nα τις κατατάξετε κατά σειρά αυξανόμενης ισχύος ως οξέα. Οργανική Χημεία

176

β. Να γράψετε τις συζυγείς τους βάσεις και να τις κατατάξετε κατά σειρά αυξανόμενης ισχύος. (Εσπ.2005/Μον. 4+6)

4. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας σωστά συμπληρωμένες τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH 3CHCH 3 + NaΟΗ

αλκοολη

κυριο προιον

Cl β. HCOOCHCH3 + ΝaΟΗ CH3 γ. C6 H5OH + NaOH (Ομογ.2008/Μον. 6)

5. Να συμπληρώσετε σωστά τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3CH 2 NH 2 + HCl β. CH 2 = CHCl

πολυμερισμος

γ. CH 3CHCH 2 + 2NaOH

αλκοολη

Br Br (Εσπ.2009/Μον. 6) 6.Ποια η επίδραση του νερού στα παρακάτω σώματα, γράφοντας και τους κατάλληλους καταλύτες ή συνθήκες όπου χρειάζονται: α. CH3-CH=CH2 β. CH3-C CH γ. CH3-CH2OK δ. CH3-CH2-CN ε. HCOOCH3 Να γραφούν τα κύρια προϊόντα των αντιδράσεων, όπου απαιτείται. (ΟΕΦΕ 2008/Μον.10) 7.Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας σωστά συμπληρωμένες (προϊόντα και συντελεστές) τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3CH2CHO + CuSO4 + NaOH → β. CH3CH2Cℓ + CH3CH2COONa →

177

Δ. Μπαμπίλης

γ. C6H5OH + NaOH → δ. CH3CH2CN + H2O (Επαν.2007/Μον. 8)

8. Υδρογονάνθρακας Α έχει εννέα σ (σίγμα) και δύο π (πι) δεσμούς. α. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος του υδρογονάνθρακα; β. Αν η ένωση Α μπορεί να δώσει αντίδραση πολυμερισμού τύπου 1,4 να βρεθεί ο συντακτικός της τύπος. Πως μπορεί να παρασκευαστεί με πρώτη ύλη την ένωση Α το τεχνητό καουτσούκ; γ. Ένωση Β που αποτελεί ισομερές ομόλογης σειράς της Α δεν αντιδρά με μεταλλικό νάτριο. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος της ένωσης Β και να εξηγήσετε αν όλα τα άτομα άνθρακα της ένωσης βρίσκονται στην ίδια ευθεία. (ΟΕΦΕ 2012/Μον. 2+2+1+1+2)

Οργανική Χημεία

178

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ A. Εύρεση μοριακού τύπου όταν είναι άγνωστη η ακριβής κατά βάρος σύσταση της ένωσης. Για την επίλυση αυτών των ασκήσεων: 1. Γράφουμε τον τύπο της ένωσης που αναφέρεται στην εκφώνηση της άσκησης.

2. Υπολογίζουμε το άθροισμα των σχετικών ατομικών μαζών όλων των ατόμων που περιλαμβάνονται στο τύπο της ένωσης. Εάν γνωρίζουμε τη σχετική μοριακή μάζα, την εξισώνουμε με το παραπάνω άθροισμα.

3. Η μάζα της ένωσης και η μάζα στοιχείου που περιέχεται σ΄ αυτή είναι ποσά ανάλογα.

4. Η σχετική μοριακή μάζα είτε δίνεται άμεσα είτε μπορεί να υπολογιστεί: i) Από την καταστατική εξίσωση όταν δίνεται η μάζα, η πίεση, ο όγκος και η θερμοκρασία της αέριας ένωσης.

PV=nRT

PV=

m Mr

R T

m R T V P

Mr

V P

m , η πίεση και η θερμοκρασία της αέριας ένωσης V

ή όταν δίνεται η πυκνότητα p

Mr

m R T

Mr

p R T P

ii) Όταν είναι γνωστή η μάζα (m) ορισμένου όγκου (V) της αέριας ένωσης σε πρότυπες συνθήκες. n

m Mr

V 22,4

m Mr

V 22,4

Mr

1. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος

m 22,4 V

ενός αλκινίου με σχετική μοριακή μάζα ίση με 40; Δίνονται οι

σχετικές ατομικές μάζες, C:12, H:1. Λύση Ο γενικός τύπος των αλκινίων είναι CνΗ2ν – 2. Υπολογίζουμε τη σχετική μοριακή μάζα: Μr = 12ν + 2ν - 2 = 14ν – 2 Επομένως: 14ν – 2 = 40

ν=3

Άρα ο μοριακός τύπος είναι C3H4.

179

Δ. Μπαμπίλης

2. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος ενός κορεσμένου μονοσθενή αιθέρα που περιέχει 26,67% w/w οξυγόνο; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες, C:12, H:1, O:16. Λύση Ο γενικός τύπος κορεσμένου μονοσθενή αιθέρα είναι CνΗ2ν + 2Ο. Υπολογίζουμε τη σχετική μοριακή μάζα: Μr = 12ν + 2ν +2 + 16 = 14ν + 18 Τα (14ν + 18) g αιθέρα περιέχουν Τα

16 g οξυγόνο

100 g αιθέρα περιέχουν 26,67 g οξυγόνο

Επομένως:

Όταν δίνεται η επί % περιεκτικότητα

ενός

στοιχείου σε μια ένωση,

14ν +18 16 = 100 26,67

τότε αυτή είναι πάντα η

v = 3.

επί

%

κατά

βάρος

περιεκτικότητα.

Άρα ο μοριακός τύπος είναι C3H8O.

3. 4,2 g αλκενίου ασκούν πίεση 2,7 atm σε κλειστό δοχείο όγκου 1 L, στους 560C. Να προσδιοριστεί ο μοριακός τύπος του αλκενίου. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες, C:12, H:1. Λύση Ο Γ.Τ. του αλκενίου είναι CνΗ2ν. Η σχετική μοριακή μάζα είναι: Μr = 12ν + 2ν = 14ν. Το μοριακό βάρος του αλκενίου υπολογίζεται από την καταστατική εξίσωση: PV=nRT

P V=

m R T Mr

Mr

m R T P V

Mr

4,2 0,082 (273 56) 2,7 1

42.

Επομένως: 14ν = 42

ν=3

Άρα ο μοριακός τύπος είναι C3H6.

Οργανική Χημεία

180

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες C:12, H:1, O:16 4. Η σχετική μοριακή μάζα ενός αλκενίου είναι 42. Να βρείτε το μοριακό τύπο του αλκενίου. (Απ.C3H6) 5. Ατμοί κορεσμένου μονοσθενούς αιθέρα έχουν όγκο 5,6 L σε πρότυπες συνθήκες και ζυγίζουν 18,5 g. Να βρείτε το μοριακό τύπο του αιθέρα. (Απ.C4H10O) 6. 1 g ατμών κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος, σε πίεση 0,82 atm και θερμοκρασία 3270C, καταλαμβάνει όγκο 1 L. Να βρείτε το μοριακό τύπο του οξέος. (Απ.CH3COOH) 7. Η πυκνότητα ατμών κορεσμένης μονοσθενούς αλδεΰδης είναι ρ=1,47

g σε πίεση 1,64 atm και L

θερμοκρασία 3270C. Να βρείτε το μοριακό τύπο της αλδεΰδης. (Απ.CH3CHO) 8. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος οργανικής ένωσης αν έχει εμπειρικό τύπο (CH5N)X, ενώ 1 mol της ένωσης περιέχει 5 g υδρογόνου; (Απ.CH5N) 9. Αλκάνιο περιέχει C και H με αναλογία ατόμων 1 : 4. Να βρείτε το μοριακό τύπο του αλκανίου. (Απ.CH4) 10.

Οργανική ένωση αποτελείται από C και H με αναλογία ατόμων 1:1. Η πυκνότητα της ένωσης σε

πρότυπες συνθήκες είναι 3,482 g/L. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος της ένωσης αυτής; (Απ.C6H6) 11. Κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη περιέχει 50% Ο. Να βρείτε το μοριακό τύπο της αλκοόλης. (Απ.CH3OH) 12. Αλκαδιένιο περιέχει C και H με αναλογία μαζών 9:1. Να βρείτε το μοριακό τύπο του αλκαδιενίου. (Απ.C3H4) 13. 0,2 mol ισομοριακού μείγματος δύο αλκενίων περιέχουν 6 g C. Να βρείτε τους μοριακούς τύπους των δύο αλκενίων. (Απ.C2H4-C3H6)

181

Δ. Μπαμπίλης

14. Αλκένιο αντιδρά με νερό σε κατάλληλες συνθήκες και παρασκευάζεται οξυγονούχος ένωση (Α), που περιέχει 26,6% w/w οξυγόνο. α. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος του αλκενίου. β. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος της οξυγονούχου ένωσης και να εξηγηθεί πλήρως η σχεδόν αποκλειστική παρασκευή στην πράξη μόνο ενός ισομερούς. γ. Πώς παρασκευάζεται η 2,3 διμέθυλο 2 βουτανόλη όταν η μοναδική διαθέσιμη οργανική ύλη είναι η Α. (Απ.α.C3H6 β.CH3CHOHCH3)

15. Ένωση Α έχει Ε.Τ. (CH2Br)v. 1,26 g των ατμών της καταλαμβάνουν όγκο 150 mL σε STP συνθήκες. α. Ποιο το Mr της Α; β. Ποιοι οι Σ.Τ. των σομερών της Α καθώς και τα ονόματά τους; γ. Να γράψετε μία αντίδραση παρασκευής κάθε ενός από τα ισομερή της (Α) αρχίζοντας από διαφορετικό υδρογονάθρακα για την κάθε περίπτωση.

16. α. Γράψτε το γενικό τύπο κορεσμένου μονοκαρβοζυλικού οξέος δείχνοντας την ομάδα που χαρακτηρίζει τη χημική του συμπεριφορά. β. Ποιος ο τύπος και το Mr κορεσμένου μονοκαρβονικού οξέος που περιέχει 48,6% w/w άνθρακα. Δώστε τον ή τους συντακτικούς τύπους και τις αντίστοιχες ονομασίες. (Απ. α. CvΗ2v+1CΟΟΗ β. C3Η6Ο2-74)

Οργανική Χημεία

182

B. Εύρεση Μοριακού Τύπου όταν είναι γνωστή η κατά βάρος (w/w) σύσταση της ένωσης.

1. Από τη γνωστή κατά βάρος σύσταση της ένωσης μπορούμε να υπολογίσουμε τον εμπειρικό τύπο της ένωσης. α. Την κατά βάρος σύσταση της ένωσης, ανεξάρτητα από το αν είναι εκφρασμένη επί τοις εκατό ή με οποιαδήποτε άλλη αναλογία, τη μετατατρέπουμε σε αναλογία mol ατόμων διαιρώντας τις μάζες των στοιχείων με τις αντίστοιχες ατομικές μάζες. β. Διαιρούμε τους αριθμούς mol ατόμων που βρήκαμε με το μικρότερο από αυτούς ώστε να προκύψει η μικρότερη αναλογία mol ατόμων. γ. Αν η αναλογία mol ατόμων δεν είναι ακέραια, τη μετατρέπουμε σε ακέραια πολλαπλασιάζοντας με τον ίδιο, όσο το δυνατό μικρότερο, ακέραιο όλους τους όρους της αναλογίας. δ. Η μικρότερη ακέραια αναλογία mol ατόμων είναι και αναλογία ατόμων στο μόριο της ένωσης. Με τον τρόπο αυτό, βρίσκουμε τον εμπειρικό τύπο της ένωσης.

2. Για να βρούμε το μοριακό τύπο αρκεί να βρούμε πόσα άτομα από κάθε στοιχείο περιέχονται στο μόριό της. Δηλαδή πρέπει να γνωρίζουμε τον εμπειρικό τύπο και τη σχετική μοριακή μάζα (Μr) της ένωσης. α. Η σχετική μοριακή μάζα μπορεί να προσδιοριστεί από τις σχέσεις n

m Mr

V Vm

V 22, 4L

PV .

RT

β. Υπολογίζουμε το άθροισμα των σχετικών ατομικών μαζών όλων των ατόμων που περιλαμβάνει ο εμπειρικός τύπος και το άθροισμα εξισώνεται με τη σχετική μοριακή μάζα. Από την εξίσωση που προκύπτει, μπορεί να προσδιοριστεί ο άγνωστος ν του εμπειρικού τύπου, δηλαδή ο ακριβής αριθμός των ατόμων στο μόριο της ένωσης.

1. Με ποσοτική ανάλυση μιας οργανικής ένωσης βρέθηκε ότι περιέχει 64,86% C, 13,51% Η και 21,63% Ο. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος της ένωσης αν η σχετική μοριακή μάζα της είναι 74; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες, C:12, H:1, O:16. Λύση α. Μετατρέπουμε την επί % w/w σύσταση της ένωσης σε αναλογία mol ατόμων διαιρώντας τα σχετικά βάρη των στοιχείων με τις αντίστοιχες σχετικές ατομικές μάζες: mol C =

183

64,86 12

5,405

Δ. Μπαμπίλης

mol H =

13,51 13,51 1

mol Ο =

21,63 16

1,352

β. Διαιρούμε τους αριθμούς mol ατόμων που βρήκαμε με το μικρότερο ώστε να προκύψει η μικρότερη αναλογία mol ατόμων: 5,405 1,352 13,51 mol Η = 1,352 1,352 mol Ο = 1,352 γ. Η μικρότερη

mol C =

4 10 1

αναλογία mol ατόμων που προλέκυψε είναι ακέραια. Η μικρότερη αναλογία mol ατόμων

είναι και αναλογία ατόμων στο μόριο της ένωσης. Επομένως ο εμπειρικός τύπος της ένωσης είναι: (C4H10O)ν. δ. Η σχετική μοριακή μάζα από τον εμπειρικό τύπο, συναρτήσει του ν, υπλογίζεται: Mr = (12 4+1 10+16 1) ν=74 ν Η σχετική μοριακή μάζα δίνεται ίση με 74. Επομένως ισχύει: 74ν = 74

ν = 1.

Άρα ο Μ.Τ. της ένωσης είναι C4H10O.

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 2. Η ποσοτική ανάλυση οργανικής ένωσης έδειξε ότι η ένωση περιέχει 48,63% άνθρακα και 8,11% υδρογόνο. Να βρείτε τον εμπειρικό τύπο της οργανικής ένωσης. (Απ.(C3H6O2)ν) 3. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος οργανικής ένωσης της οποίας η σύσταση είναι: 2,1% Η, 12,8% C και 85,1% Br. Από το πείραμα βρέθηκε ότι 1 g των ατμών της ένωσης αυτής σε πίεση 765 mm Hg και θερμοκρασία 1400C καταλαμβάνει όγκο 179 cm3. (Απ.C2H4Br2) 4. Υδρογονάνθρακας περιέχει 85,7% C και 17,34% Η. Η πυκνότητα των ατμών του είναι 2,308 g/L στους 300C και 750 mm Hg. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος του; (Απ.C4H10) 5. Οργανική ένωση έχει την εξής κ.β. σύσταση: 68,2% C, 13,6% Η και 18,2% Ο. Υπολογίστε τον εμπειρικό τύπο της ένωσης. Υπολογίστε το Mr της ένωσης, από τα εξής δεδομένα: 0,19 gr της ένωσης

Οργανική Χημεία

184

καταλαμβάνουν όγκο 90 cm3 στους 500 Κ και σε πίεση 1 atm. Γράψτε το Μ.Τ. της ένωσης και δύο ζεύγη ισομερών, ένα με την ίδια χαρακτηριστική ομάδα και ένα με διαφορετικές ομάδες. (Απ. C5H12O)

185

Δ. Μπαμπίλης

Γ. Απλές στοιχειομετρικές. Για την επίλυση αυτών των ασκήσεων: 1. Συμβολίζουμε την αρχική οργανική ένωση.

2. Υπολογίζουμε ή αν αυτό δεν είναι δυνατόν ορίζουμε τον αριθμό mol της αρχικής οργανικής ένωσης.

3. Γράφουμε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης που πραγματοποιείται.

4. Χρησιμοποιώντας τη στοιχειομετρία της αντίδρασης από τα mol της αρχικής οργανικής ένωσης υπολογίζουμε τα mol των υπολοίπων σωμάτων που παίρνουν μέρος στην αντίδραση. Υπενθυμίζουμε ότι σε μια χημική εξίσωση η αναλογία των συντελεστών των σωμάτων ισούται με την αναλογία mol των ποσοτήτων των σωμάτων που παίρνουν μέρος στην αντίδραση.

5. Μετατρέπουμε τα mol των σωμάτων στις μονάδες που ζητά η εκφώνηση της άσκησης.

1. Ποιος είναι ο μέγιστος όγκος διαλύματος ΚΜnΟ4 συγκέντρωσης Ο,5 Μ, οξινισμένου με Η2SΟ4, που μπορεί να αποχρωματιστεί από 4,6 g αιθανόλης; Δίνονται: ΑrC: 12, ArH: 1, ArΟ: 16. Λύση Υπολογίζουμε τον αριθμό mοl της αιθανόλης (CΗ3CΗ2ΟΗ, Μr=46). n=m/ Μr

n=4,6/46 n=0,1 mol.

Ο μέγιστος όγκος του διαλύματος ΚΜnΟ4 που μπορεί να αποχρωματιστεί από την CΗ3CΗ2ΟΗ (πρωτοταγής αλκοόλη) επιτυγχάνεται όταν η αιθανόλη οξειδωθεί σε

οξύ. Η χημική εξίσωση της

αντίδρασης που πραγματοποιείται είναι: 5 CΗ3CH2OH+4KMnO4+6H2SO4→5 CΗ3COOH+4MnSO4+2K2SO4+11H2O 0,1 mol

0,08 mοl

Για τη συγκέντρωση του διαλύματος ΚΜnΟ4 ισχύει: C=n/V

V=n/C V= 0,16 L διαλύματος .

2. 4,2 g αλκενίου προσλαμβάνουν με καταλυτική υδρογόνωση 2,24 L Η2 μετρημένα σε πρότυπες συνθήκες. Να βρείτε το μοριακό τύπο του αλκενίου. Δίνονται: ArC:12, ArH: 1. Λύση Υπολογίζουμε τα mol του H2 που αντέδρασαν: n=

V 22,4

n

Οργανική Χημεία

2,24 mol 22,4

n

0,1mol H2

186

Γράφουμε την αντίδραση υδρογόνωσης και υπολογίζουμε τα mol του αλκενίου που αντέδρασαν. Ο γενικός τύπος του αλκενίου είναι CvH2v.

CvΗ2v

+ Η2  CvH2v+2

1 mol

1 mol

; 0,1 mol 0,1 mol Άρα τα 0,1 mol αλκενίου έχουν μάζα 4,2 g και η σχετική μοριακή μάζα του είναι M r c ν H 2 v = 12v+2v = 14v. Ισχύει ότι n =

m Mr

0,1

4,2 14v

v

3.

Άρα ο μοριακός τύπος του αλκενίου είναι C3H6. ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 3. Τρία αλκένια Α,Β και Γ έχουν τον ίδιο μοριακό τύπο C4Η8. Το αλκένιο Γ παρουσιάζει με το Α ισομέρεια αλυσίδας, ενώ με προσθήκη διαλύματος βρωμίου στο Γ προκύπτει η ένωση 1,2διβρωμοβουτάνιο. α. Βρείτε τους συντακτικούς τύπους των υδρογονανθράκων Α,Β και Γ. β. Υπολογίστε τον όγκο του διαλύματος βρωμίου περιεκτικότητας 4% w/v που χρειάστηκε για την πλήρη αντίδραση 0,2 mοl του υδρογονάνθρακα Γ. Δίνεται: ArΒr: 80. (Απ.800 mL) 4. Διαλύονται 11 g κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος σε Η2Ο και προκύπτουν 100 mL διαλύματος. Για την πλήρη εξουδετέρωση 10 mL του διαλύματος που προκύπτει απαιτούνται 12,5 mL διαλύματος ΝaOH 1 Μ. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος του οξέος; Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.C3H7COOH) 5. Ποια η περιεκτικότητα % w/v ξυδιού σε οξικό οξύ, αν η πυκνότητα του είναι ίση προς 1,01 g/mL και αν με επίδραση 0,9 g ξυδιού σε περίσσεια όξινου ανθρακικού νατρίου ελευθερώνονται 30 mL CΟ2, μετρημένα στους 450C και πίεση 770 mm Hg. Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.7,84) 6. Ορισμένη ποσότητα κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος μετατρέπεται πλήρως σε 41,31 g μεθυλεστέρα. Ίδια ποσότητα οξέος μετατρέπεται σε 46,98 g αιθυλεστέρα. Να καθοριστεί ο συντακτικός τύπος του οξέος. Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.C3H6COOH)

187

Δ. Μπαμπίλης

7. Ποσότητα αιθανάλης αντιδρά με Ι2 και NaOH και δίνει 7,88 g κίτρινου ιζήματος. Ποια είναι η ποσότητα της αιθανάλης; Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1, ArO: 16, ArI: 127. (Απ.0,88 g) 8. Ποια ποσότητα διαλύματος K2Cr2O7 0,25 Μ απαιτείται για την οξείδωση 6 g CH3CH(OΗ)CH3; Το διάλυμα K2Cr2O7 είναι οξινισμένο με H2SO4. Δίνονται: ArC:12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.133,3 mL) 9. Για να προσδιορίσουμε την περιεκτικότητα μίας μπύρας σε αιθανόλη κατεργαζόμαστε 10 mL της μπύρας με διάλυμα ΚΟΗ και Ι2, οπότε σχηματίζονται 3 g CHI3. Ποια η μοριακή συγκέντρωση της αιθανόλης; Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1, ArO: 16, ArI: 127. (Απ.0,76 Μ) 10. Κατά την επίδραση μεταλλικού νατρίου σε 7,4 g μίας κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης εκλύονται 1120 mL H2 σε S.T.P. Ποιοι είναι οι συντακτικοί τύποι της αλκοόλης; Δίνονται: ArC:12, ArH: 1, ArO: 16.

(Aπ.C4H10O) 11. 15,4 L αέριου αλκενίου μετρημένα σε S.T.P. διοχετεύονται μαζί με υδρατμούς πάνω από κατάλληλο καταλύτη οπότε προκύπτουν 50,875 g αλκοόλης. Να καθοριστεί ο μοριακός τύπος της αλκοόλης. (Απ.ν=4) 12. Σε μία ποσότητα αιθυλικής αλκοόλης 72% v/v διαλύονται 25 mL καθαρής άνυδρης αιθανόλης. Από το διάλυμα που σχηματίστηκε παίρνουμε το 1/10 και προσθέτουμε Ι2 και NaOH οπότε η αλκοόλη αντιδρά όλη και παίρνουμε 78,8 g κίτρινου ιζήματος. Ποιος ο όγκος του αρχικού διαλύματος; Δίνεται: ρ αιθανόλης=0,8 g/mL, ArC: 12, ArH: 1, ArI: 127. (Απ.125 mL) 13. Κατά την καύση 43 g ενός κορεσμένου υδρογονάνθρακα, σχηματίζονται 132 g διοξειδίου του άνθρακα. Να προσδιοριστεί ο μοριακός τύπος του υδρογονάνθρακα και να γραφούν τα ισομερή του. (Απ. C6H14) 14. Σε ένα δοχείο βάζουμε 5 cm3 αερίου υδρογονάνθρακα και 30 cm3 οξυγόνου, και αναφλέγουμε το μείγμα με ηλεκτρικό σπινθήρα. Μετά την τέλεια καύση απομένει στο δοχείο αφού πρώτα το ψύξουμε όγκος 25 cm3. Στη συνέχεια στο δοχείο βάζουμε διάλυμα ΚΟΗ οπότε απομένει όγκος αερίου 15 cm3. (Τα αέρια βρίσκονται σε STP). Ζητείται ο τύπος του υδρογονάνθρακα. (Απ. C2H4)

Οργανική Χημεία

188

15. Για την πλήρη καύση 10 cm3 αερίου υδρογονάνθρακα απαιτούνται 35 cm3 οξυγόνου. Από την καύση αυτή παράγονται 20 cm3 διοξείδιου του άνθρακα. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος του υδρογονάνθρακα. Όλοι οι όγκοι μετρήθηκαν στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. (Απ. C2H6) 16. 0,25 g άκυκλου υδρογονάνθρακα με Ε.Τ: CvH2v-2 απαιτούν για πλήρη υδρογόνωση 207,4 cm3 Η2 σε STP. Ποιοι οι υδρογονάνθρακες; (Απ. C4H6) 17. Μείγμα 20 cm3 αερίου υδρογονάνθρακα και 180 cm3 Ο2 αναφλέγεται. Μετά τη συμπύκνωση των υδρατμών τα αέρια που παραμένουν μετρημένα στις ίδιες συνθήκες Θ και Ρ είναι 60 cm3 CO2 και 80 cm3 O2. Να βρεθεί ο Μ.Τ. του υδρογονάνθρακα. (Απ. C3H8) 18. Ποσότητα 0,1 L (STP) κάποιου αέριου υδρογονάνθρακα Ψ, έχει μάζα 0,241 gr. Η ίδια ποσότητα του Ψ μπορεί να αντιδράσει πλήρως με 0,2 L υδρογόνου (STP) παρουσία καταλύτη. Ο υδρογονάνθρακας αυτός μπορεί να είναι: α. προπίνιο β. βουτένιο-2

γ. τολουόλιο

δ. βουτίνιο-1

ε. μεθυλοπροπένιο

19. 0.56 g άγνωστου αλκενίου καίγονται με περίσσεια Ο2. Πόσα mol Η2Ο παράγονται; α. 0,04

β. 0,06

γ. 0,4

δ. 0,08 (Απ. α)

20. 5,6 g αλκενίου καίγονται πλήρως και δίνουν 17,6 g CO2. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος του αλκενίου; α. C2H4

β. C3H6

γ. C6H12

δ. δεν μπορεί να προσδιοριστεί (Απ. δ)

21. Το άρθρο μίας εφημερίδας αναφερόταν στον κίνδυνο θέρμανσης του πλανήτη μας, λόγω των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Μεταξύ των άλλων ανέφερε ότι «μειώνοντας την οδήγηση του αυτοκινήτου σας κατά 30 χιλιόμετρα την εβδομάδα, θα πετύχουμε τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα κατά ένα τόνο το έτος ανά αυτοκίνητο». Ελέγξατε αν η δήλωση της εφημερίδας είναι σωστή θεωρώντας ότι: α. το έτος έχει 52 εβδομάδες β. η βενζίνη είναι καθαρό οκτάνιο, το οποίο καίγεται πλήρως

189

Δ. Μπαμπίλης

γ. η πυκνότητα της βενζίνης είναι 0,8 g/mL δ. ένα αυτοκίνητο «καίει» 1 λίτρο βενζίνης στα 10 χιλιόμετρα που διανύει.

Οργανική Χημεία

190

Δ. Έλεγχος περίσσειας Όταν γνωρίζουμε τις ποσότητες και των δύο σωμάτων που αντιδρούν μεταξύ τους πρέπει να βρούμε τα mol καθενός σώματος και από την στοιχειομετρία της αντίδρασης να ελέγξουμε ποιο σώμα βρίσκεται σε έλλειμμα, το σώμα αυτό αντιδρά πλήρως.

1. 8,4 g προπενίου διοχετεύονται σε 600 mL διαλύματος Br2 σε CCl4 περιεκτικότητας 8% w/v. Να εξετάσετε αν θα αποχρωματιστεί το διάλυμα Br2. Δίνονται: ArC:12, Ar Br:80, ArH: 1.

Λύση Το διάλυμα Br2 σε CCl4 έχει χρώμα καστανέρυθρο. Αν η ποσότητα του Br2 που περιέχεται στο διάλυμα αντιδράσει πλήρως με το αλκένιο, το διάλυμα θα αποχρωματιστεί. Αν όμως περισσέψει ποσότητα Br2 τότε το διάλυμα δε θα αποχρωματιστεί. Υπολογίζουμε τις αρχικές ποσότητες σε mol του προπενίου (Μr C3Η6=3 12+6 1=42) και του Br2 (Μr =2 80=160). nC3Η6 =m/ Μr

n=8,4/42 n=0,2 mοl

Διάλυμα 8% w/v σημαίνει: Σε 100 mL διαλύματος περιέχονται 8g Br2 600 mL

x=;

x= 48 g Br2 n Br2 =m/ Μr

n=48/160 n=0,3 mοl

Γράφουμε την αντίδραση: CH3CH=CH2 +

Br2

CCl4

CH3CH CH2

Br Br Αρχικά 0,2 0,3 Αντιδρούν 0,2 0,2 Παράγονται 0,2 Τελικά 0,1 0,2 Αφού περισσεύει ποσότητα Br2 συμπεραίνουμε ότι το διάλυμα δε θα αποχρωματιστεί.

191

Δ. Μπαμπίλης

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 2. 4,8 g προπενίου διοχετεύονται σε 600 mL διαλύματος Br2 σε CCl4 περιεκτικότητας 16% w/v. Να εξετάσετε αν θα αποχρωματιστεί το διάλυμα Br2. Δίνονται: ArC:12, Ar Br:80, ArH: 1. (Απ.Όχι) 3. Σε 100 mL διαλύματος KMnO4 0,5 Μ οξινισμένου με H2SO4 προστίθεται 4,6 g αιθανόλης. Να εξετάσετε αν θα αποχρωματιστεί το διάλυμα του KMnO4 . Δίνονται: ArC:12, Ar Ο:16, ArH: 1. (Απ.Ναι) 4. Σε 100 mL διαλύματος KMnO4 οξινισμένου με H2SO4 προστίθεται 0,72 g οξαλικού οξέος. Μετά την αντίδραση για την πλήρη οξείδωση του οξαλικού χρειάζονται 5 mL διαλύματος K2Cr2O7 0,2 Μ οξινισμένου με H2SO4. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος KMnO4; (Απ.0,02 Μ) 5. 62 g μίγματος (Α) αιθενίου και Η2 έχουν όγκο 112 L σε STP. α. Ποια είναι η κατά βάρος σύσταση του μίγματος (Α); β. 15,5 g του μίγματος (Α) θερμαίνονται παρουσία Ni και σχηματίζεται νέο αέριο μίγμα (Β). Πόσα λίτρα έχουμε από κάθε αέριο σε STP στο μίγμα (Β); (Aπ. 56 g – 6 g – 5,6 L H2 – 11,2 L C2H6) 6. 5,6 L αιθενίου, μετρημένα σε STP, διοχετεύονται σε 400 mL διαλύματος Br2 σε CCl4, περιεκτικότητας 16% w/v. Να εξετάσετε αν θα αποχρωματιστεί το διάλυμα Br2.

7. 0,3 mol 2-προπανόλης προστίθενται σε 600 mL διαλύματος KMnO4 συγκέντρωσης 0,5 Μ, οξινοσμένου με H2SO4. Να εξετάσετε αν θα αποχρωματιστεί το διάλυμα KMnO4.

Οργανική Χημεία

192

Ε. Εστερoπoίηση - Απόδοση αντίδρασης. Η εστεροποίηση είναι μια αμφίδρομη αντίδραση που πραγματοποιείται προς τις δύο κατευθύνσεις και τελικά καταλήγει σε κατάσταση ισορροπίας. Απόδοση αντίδρασης, a, ονομάζεται το κλάσμα των mol που αντιδρούν προς τα mol που θεωρητικά θα μπορούσαν να αντιδράσουν, αν η αντίδραση ήταν μονόδρομη. Η απόδοση λαμβάνει τιμές από 0 έως 1 ή από 0 έως 100 όταν εκφράζεται ως ποσοστό επί τοις εκατό (%). Η απόδοση της αντίδρασης συμπίπτει με το ποσοστό μετατροπής του σώματος που βρίσκεται σε έλλειμμα.

1. Κατά την ανάμειξη 32,2 g αιθανόλης με 42 g αιθανικού οξέος, παρουσία πυκνού θειικού οξέος, παράγονται 41,4 g εστέρα. α. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της εστεροποίησης και να ονομάσετε τον εστέρα που παράγεται. β. Ποια είναι η επί % απόδοση της αντίδρασης; Δίνονται: ArC= 42, ΑrH = 1, ArO = 16. Λύση Υπολογίζουμε τα αρχικά mol των σωμάτων: ΜrCΗ3CΗ2ΟΗ =46 n αιθανόλης =

32,2 = 0,7 mol 46

ΜrCΗ3CΟΟΗ = 60 n αιθανικού oξέος =

42 =0,7 mol 60

ΜrCΗ3CΟΟCΗ2CΗ3 = 88 n εστέρα =

41,4 =0,47 mol 88

Έστω ότι η επί % απόδοση της αντίδρασης είναι α%. Οι αρχικές ποσότητες της αιθανόλης και του αιθανικού οξέος είναι στοιχειομετρικές. Η αντίδραση της εστεροποίησης είναι:

193

Δ. Μπαμπίλης

CΗ3CΟΟΗ +

CΗ3CΗ2ΟΗ

Αρχ.

0,7 mol

0,7 mol

Αντ.

0,7α mol

0,7α mol

CΗ3CΟΟCΗ2CΗ3+ Η2Ο

Σχημ. Τελ.

0,7(1-α) mol

0,7(1-α) mol

0,7α mol

0,7α mol

0,7α mol

0,7α mol

n αιθανικού αιθυλεστέρα = 0,47 mol => 0,7α = 0,47 => α =

0, 47 = 0,67.

0,7

Άρα η επί % απόδοση της εστεροποίησης είναι 67%.

2. 25,6 g μεθανόλης αναμειγνύονται με 44,4 g προπανικού οξέος παρουσία πυκνού θειικού οξέος. Αν η απόδοση της αντίδρασης είναι 70%, ποια είναι η μάζα του εστέρα που παράγεται; Ποιες είναι οι ποσότητες της μεθανόλης και του προπανικού οξέος τελικά; Δίνονται: ArC =12, ArΗ = 1, ArO=16. Λύση Υπολογίζουμε τα αρχικά mol των σωμάτων: ΜrCΗ3ΟΗ =32 n μεθανόλης =

25,6 = 0,8 mol 32

ΜrCΗ3CΗ2CΟΟΗ = 74 n προπανικού οξέος =

44,4 =0,6 mol 74

Παρατηρούμε ότι αρχικές ποσότητες δεν είναι στοιχειομετρικές, δηλαδή η αναλογία τους 0,8:0,6 δεν είναι ίση με την αναλογία των συντελεστών των σωμάτων στη χημική εξίσωση 1:1. Σε αυτή την περίπτωση, η απόδοση 70% λαμβάνεται για το σώμα που βρίσκεται σε έλλειμμα, που εδώ είναι το προπανικό οξύ. Οπότε η ποσότητα του προπανικού οξέος που αντιδρά υπολογίζεται ως εξής: n προπανικού (αντιδρά) =a n προπανικού (θεωρητικά) => n προπανικού (αντιδρά) = 0,7 0,6 = 0,42 mol Η αντίδραση εστεροποίησης είναι:

Οργανική Χημεία

194

CΗ3CΗ2CΟΟΗ +

CΗ3ΟΗ

Αρχ.

0,6 mol

0,8 mol

Αντ.

0,42 mol

0,42 mol

Σχημ. Τελ.

0,12 mol

0,32 mol

CΗ3CΗ2CΟΟCΗ3 + Η2Ο

0,42 mol

0,42 mol

0,42 mol

0,42 mol

Η μάζα του εστέρα είναι: Μr = 88, m εστέρα = 0,42 88 = 36,96 g. Τελικά, υπάρχουν 0,12 mol μεθανόλης και 0,32 mol προπανικού οξέος.

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 3. 23 g αιθανόλης κατεργάζονται με περίσσεια αιθανικού οξέος και παράγονται 35,2 g εστέρα. Να βρεθεί η απόδοση της αντίδρασης εστεροποίησης. Δίνονται: ArC =12, ArΗ = 1, ArO=16. (Απ.80%)

4. 16 g μεθανόλης και 40 g αιθανικού οξέος αναμειγνύονται παρουσία Η2SΟ4. Σχηματίζονται έτσι 18,5 g εστέρα. Να βρεθεί η απόδοση της αντίδρασης εστεροποίησης. Δίνονται: ArC =12, ArΗ = 1, ArO=16. (Απ.50%)

5. 32 g μεθανόλης αναμειγνύονται με 30 g αιθανικού οξέος παρουσία πυκνού Η2SΟ4. Αν η απόδοση της αντίδρασης είναι 60%, ποια είναι η μάζα του εστέρα που παράγεται; Δίνονται: ArC =12, ArΗ = 1, ArO=16. (Απ.22,2g)

6. 23 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης κατεργάζονται με περίσσεια αιθανικού οξέος, παρουσία πυκνού Η2SΟ4 οπότε τελικά σχηματίζονται 17,64 g εστέρα. Εάν η απόδοση της αντίδρασης εστεροποίησης είναι 70%, να βρείτε το μοριακό τύπο της αλκοόλης. Δίνονται: ArC =12, ArΗ = 1, ArO=16.

195

Δ. Μπαμπίλης

7. Μεθανόλη οξειδώνεται μερικά σε φορμαλδεϋδη. Ένα μέρος του μείγματος οργανικών ενώσεων που προέκυψε μετά την οξείδωση αντδρά με φελίγγειο υγρό δίνοντας 57,2 g ιζήματος. Ίση ποσότητα του μείγματος αντιδρά με

a οπότε εκλύονται 2,24 L αερίου σε STP.

α. Ποια η αναλογία mol των συστατικών του μείγματος β. Ποιο το ποσοστό οξείδωσης της CH3OH γ. Πόσος όγκος διαλύματος KMnO4 0,4 Μ μπορεί να αποχρωματιστεί από ίδια ποσότητα του παραπάνω μείγματος;

8. Ποσότητα αιθανόλης ίση με 0,5 mol υποβλήθηκε στην ακόλουθη κατεργασία:

CH3CH2OH

H2SO4 /170o C

έ

Br2 /CCl4

X

Το αέριο Ψ αντέδρασε πλήρως με 40 g βρωμίου. Ποια(ες) από τις προτάσεις α-γ που αναφέρονται πιο πάνω είναι ορθή(ες); α. Από την αιθανόλη παράχθηκαν 11,2 λίτρα του αερίου Ψ (STP). β. Η ένωση Χ είναι η 2-βρωμο 1-αιθανόλη γ. Η αντίδραση αφυδάτωσης της αιθανόλης έχει απόδοση 50% α. 1,2,3

β. 1,3 μόνο

γ. 2,3 μόνο

δ. 2 μόνο

ε. 3 μόνο (Απ. ε)

9. Κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ Α και κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη Β έχουν την ίδια σχετική μοριακή μάζα. 0,3 mol του οξέος Α αναμιγνύονται με ισομοριακή ποσότητα της αλκοόλης Β, οπότε πραγματοποιείται αντίδραση με συντελεστή απόδοσης

2 . Έτσι σχηματίζονται 14,8 g οργανικής 3

ένωσης Γ. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων Α, Β και Γ.

10. Η οργανική ένωση Α αποτελείται από C, H και Ο και έχει σχετική μοριακή μάζα ίση με 60. Κατά την καύση 6 g της οργανικής ένωσης Α παράγονται 13,2 g CO2 και 7,2 g H2O. α. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος της ένωσης Α. β. Ποιοι είναι οι δυνατοί συντακτικοί τύποι της ένωσης Α, αν είναι γνωστό ότι αυτή αντιδρά με Na; Ποια είναι η ένωση Α, αν δίνεται ότι με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 παρέχει κίτρινο ίζημα;

Οργανική Χημεία

196

γ. Πώς μπορεί να παρασκευαστεί η ένωση Α με επίδραση αντιδραστηρίων Grignard σε καρβονυλική ένωση; δ. Ποιος όγκος διαλύματος KMnO4 0,2 Μ, οξινισμένου με H2SO4, απαιτείται για την οξείδωση 12 g της ένωσης Α; ε. Αν αναμιχθούν 0,3 mol της ένωσης Α με 0,3 mol οξικού οξέος, πόσα mol οργανικού προϊόντος θα παραχθούν; Ποια είναι η απόδοση της αντίδρασης; Για την αντίδραση της εστεροποίησης δίνεται: Kc=4.

197

Δ. Μπαμπίλης

Στ. Το προϊόν της μιας αντίδρασης είναι αντιδρών στην επόμενη. Στις ασκήσεις όπου έχουμε σειρά από διαδοχικές αντιδράσεις το προϊόν της μιας αντίδρασης θα αποτελεί το αντιδρών της επόμενης. Εδώ πρέπει να προσέξουμε ότι ο αριθμός mol ενός σώματος που παράγεται στη μια αντίδραση είναι ίσος με τον αριθμό mol του ίδιου σώματος που μετέχει ως αντιδρών στην επόμενη αντίδραση, ανεξάρτητα από τους συντελεστές με τους οποίους το σώμα συμμετέχει στις χημικές εξισώσεις των δύο αντιδράσεων.

1. Η βιομηχανική παρασκευή του πολυβινυλοχλωριδίου γίνεται σε διάφορα στάδια: Αιθένιο και χλώριο αντιδρούν και παράγεται ένωση Χ. Από την ένωση αυτή, με απόσπαση HCl, σχηματίζεται βινυλοχλωρίδιο. Το βινυλοχλωρίδιο είναι ένα αέριο το οποίο υγροποιείται υπό πίεση. Ο πολυμερισμός γίνεται με την προσθήκη ενός καταλύτη στο υγροποιημένο βινυλοχλωρίδιο και ελάττωση της πίεσης, οπότε σχηματίζεται μια λευκή σκόνη, το πολυμερές. α. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης αιθενίου και χλωρίου, καθώς και το συντακτικό τύπο και το όνομα της ένωσης Χ. β. Πώς ονομάζεται κατά I.U.P.A.C. το βινυλοχλωρίδιο; γ. Να γράψετε τη χημική εξίσωση πολυμερισμού του βινυλοχλωριδίου. δ. Ποια μάζα καθενός από τα δύο αρχικά αέρια απαιτείται για την παραγωγή ενός τόνου πολυβινυλοχλωριδίου; Δίνονται: ΑrC: 12, ArH: 1, ArCl: 35,5. Λύση α. CH2 = CH2 + Cl2

CH2 CH2 1,2 διχλωρο αιθάνιο | | Cl Cl β. Το βινυλοχλωρίδιο έχει συντακτικό τύπο CH2 = CH2 Cl και ονομάζεται κατά I.U.P.A.C. χλωρο αιθένιο.

P. γ. v(CH2 = CH Cl) CH2 CH καταλύτης CCl4

| Cl μονομερές: βινυλοχλωρίδιο

v

πολυμερές: πολυβινυλοχλωρίδιο

δ. Έστω ότι απαιτούνται α mol αιθενίου για την παρασκευή ενός τόνου πολυβινυλοχλωριδίου.

Οργανική Χημεία

198

Οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα για την παρασκευή του P.V.C. είναι: CH2 = CH2 + Cl2  CH2 CH2 | | Cl Cl 1 mol 1mol 1mol α mol ;α mol ; α mol Άρα, απαιτούνται α mol Cl2 και παράγονται α mol CH2 CH2, από το οποίο γίνεται | | Cl Cl απόσπαση HCl. CH2

CH2

HCl

CH2 = CH

Cl

| | Cl Cl 1 mol 1 mol α mol ;α mol Παράγονται α mol CH2 = CH Cl, το οποίο πολυμερίζεται. Ρ, Θ v(CH2 = CH Cl) ( CH2 CH )V καταλύτης |

Cl 1 mol α ; πολυμερούς v

v mol α mol Παράγονται

α mol πολυβινυλοχλωριδίων (P.V.C.), τα οποία έχουν μάζα 1 τόνο = 1.000.000 g. v

Ισχύει: nP.V.C. =

m Mr

α v

1.000.000 v(12 2 3 1 35,5)

α

1.000.000 62,5

α = 16.000 mol.

Άρα χρειαζόμαστε α = 16.000 mol CH2 = CH2 και 16.000 mol Cl2 για την παρασκευή ενός τόνου P.V.C. Βρίσκουμε τις μάζες του CH2 = CH2 και του Cl2. nC 2H4

nCl2

m Mr

m Mr

m

m

nC 2H4 Mr

nCl2 Mr

m

m

16.000 (12 2 4 1)g

16.000 2 35,5g

448.000 g = 448 Kg C2H4.

1.136.000 g = 1.136 Kg Cl2.

2. Θέλουμε να υδρολύσουμε το βουτανικό αιθυλεστέρα, θερμαίνοντας και ανακατεύοντας ένα μείγμα, που αποτελείται από 1 mol του εστέρα και 3 mol νερού. Μετά από 24 h αποκαθίσταται η ισορροπία. Μετά από ψύξη ο τελικός όγκος του διαλύματος είναι 188 mL. Παίρνουμε 5 mL από

199

Δ. Μπαμπίλης

το ομογενές μείγμα και το ογκομετρούμε με τη βοήθεια του υδατικού διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου 1 Μ. Η μεταβολή του χρώματος του δείκτη που έχουμε χρησιμοποιήσει εμφανίστηκε, όταν προσθέσαμε 14,2 mL διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου. α. Nα γράψετε τη χημική εξίσωση της υδρόλυσης και να βρείτε τη μάζα των συστατικών του διαλύματος στην κατάσταση της χημικής ισορροπίας. β. Η υδρόλυση του βουτανικού αιθυλεστέρα παραγματοποιείται, αναμειγνύοντας ένα mol του εστέρα με ένα mol νερού. Ποια είναι η ποσότητα των συστατικών του διαλύματος στην κατάσταση ισορροπίας; Να συγκρίνετε τις ποσότητες του εστέρα που έχει υδρολυθεί στα ερωτήματα α και β. Τι συμπεραίνετε; (Γαλλικές Εξετάσεις 1988) Λύση α. Γράφουμε την ισορροπία που αποκαθίσταται: CH3CH2CH2COOCH2CH3 + H2O ⇄ CH3CH2CH2COOH + CH3CH2OH Αρχ. 1 mol 3 mol Αντ. x mol

x mol

Σχημ.

X.I. (1-x) mol

(3-x) mol

x mol

x mol

x mol

x mol

Στα 188 mL του μείγματος περιέχονται x mol οξέος. Στα 5 mL του μείγματος περιέχονται

n= x/37,2 mol οξέος.

Υπολογίζουμε τα mol του NaOH: n = C V ⇒ nNaOH = 14,2 10-3 mol. Γράφουμε την αντίδραση εξουδετέρωσης: NaOH +

CH3CH2CH2COOH → CH3CH2CH2COONa + H2O

0,0142 mol x/37,6 mol Επειδή γίνεται πλήρης εξουδετέρωση, ισχύει: x/37,6 = 0,0142 ⇒ x = 0,534 mol. Άρα σε θέση Χ.Ι. υπολογίζουμε τις μάζες των σωμάτων (m = n Μr): m CH3CH2CH2COOCH2CH3= (1-x) Μr = 54 g, m CH3CH2CH2COOH = x Μr = 0,53 88 = 47 g, m CH3CH2OH = x Μr = 0,53 46 = 24,6 g, m H2O = (3-x)18 = 44,4 g.

Οργανική Χημεία

200

Υπολογίζουμε τη σταθερά Χ.Ι.: kC=0,534 0,534/0,466 1,398=0,44. β. Όταν αναμείξουμε 1 mol του εστέρα με 1 mol H2O, θα έχουμε: CH3CH2CH2COOCH2CH3 +H2O ⇄ CH3CH2CH2COOH +CH3CH2OH Αρχ. 1 mol 1 mol Αντ. y mol

y mol

Σχημ.

X.I. (1-y) mol

(1-y) mol

y mol

y mol

y mol

y mol

Εφαρμόζουμε τη σταθερά Χ.Ι. που διατηρείται σταθερή: kC=y2/(1-y)2 ⇒ y/(1-y) =0,66⇒1,66 y = 0,66 ⇒ y =0,4 Άρα σε θέση Χ.Ι. θα έχουμε: mεστέρα=0,6 116 = 69,6 g, mH2O =0,6 18 = 10,8 g, mοξέος=0,4 88 = 35,2 g, mαλκοόλης=0,4 46 = 18,4 g. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα των δύο ερωτημάτων, βρίσκουμε ότι ο βαθμός υδρόλυσης στην πρώτη περίπτωση είναι α1 = 0,534, δηλαδή 53,4 %, ενώ στη δεύτερη περίπτωση: α2==0,4, δηλαδή 40%. Ο βαθμός υδρόλυσης στην

πρώτη περίπτωση είναι μεγαλύτερος, επειδή έχουμε αυξημένη ποσότητα

νερού, άρα η ισορροπία υδρόλυσης είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά.

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 3. Ποσότητα αιθενίου, που έχει όγκο σε S.T.P. 44,8 L μετατρέπεται ποσοτικά σε αιθυλική αλκοόλη, που στη συνέχεια μετατρέπεται ποσοτικά σε αιθανάλη. Να προσδιοριστούν οι μάζες της αιθυλικής αλκοόλης και της αιθανάλης, που σχηματίζονται. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες C:12, H:1, O:16. (Ομογενείς 1988)

(Απ.92 g-88 g)

4. 46,25 g αλκυλοχλωριδίου Α κατεργάζονται με αλκοολικό διάλυμα ΚΟΗ. Το οργανικό προϊόν Β που προέκυψε αντιδρά πλήρως με ισομοριακή ποσότητα Η2 και σχηματίζονται 29 g οργανικής ένωσης Γ. Να βρείτε τους μοριακούς τύπους των Α, Β, Γ. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες C:12, H:1, Cl:35,5

201

Δ. Μπαμπίλης

(Απ.C4Η9Cl)

5. 6 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης Α αφυδατώνονται παρουσία H2SO4 στους 1700C. Το οργανικό προϊόν Β, που προκύπτει, στη συνέχεια συγκρατεί 1,8 g H2O και μετατρέπεται σε προϊόν Γ. Εάν οι ενώσεις Α και Γ είναι ισομερείς, να βρεθούν οι συντακτικοί τους τύποι. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες C:12, H:1, O:16. (Απ.1 προπανόλη, 2 προπανόλη)

6. Ορισμένη ποσότητα κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης Α θερμαίνεται στους 1700C παρουσία H2SO4. Η ένωση Β που σχηματίζεται μπορεί να αποχρωματίσει 400 mL διαλύματος Br2 6% w/v. Ίση ποσότητα από την ένωση Α αντιδρά με SOCl2 και το προϊόν της αντίδρασης μετατρέπεται σε αντιδραστήριο Grignard. Μεθανάλη αντιδρά πλήρως με την ένωση Grignard και το προϊόν υδρολύεται σχηματίζοντας 11,1 g της ένωσης Δ. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ και Δ. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες C:12, H:1, Br:80, O:16. (Απ.Δ: C3H7OH)

7. Ορισμένη ποσότητα κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης οξειδώνεται σε οξύ. Το οξύ αντιδρά με ΝaΗCO3 και δίνει 9,6 g άλατος. Η ίδια ποσότητα αλκοόλης με αφυδάτωση δίνει αλκένιο που αυξάνει το βάρος διαλύματος βρωμίου κατά 4,2 g. Ποιοι είναι οι συντακτικοί τύποι της αλκοόλης, του οξέος και του αλκενίου; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες C:12, H:1, Νa:23, O:16. (Απ.CH3CH2CH2OH) 8. 3,7 g κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος απαιτεί 2 g ΝaOH για να εξουδετερωθεί. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος του οξέος; Ίδια ποσότητα του οξέος αντιδρά με περίσσεια αιθανόλης και στην ένωση που προκύπτει προστίθενται 2 g KOH. Μετά το τέλος της αντίδρασης το διάλυμα είναι αλκαλικό και εξουδετερώνεται τέλεια από 0,1825 g HCl. Πόσα g οξέος αντέδρασαν με την αλκοόλη; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες C:12, H:1, Νa:23, O:16, Κ:39 Cl: 35,5. (Απ.CH3CH2COOH-3,33 g)

Οργανική Χημεία

202

9. Αιθανάλη

που παράγεται από αιθένιο διαβιβάζεται σε αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 οπότε

αποβάλλονται 3,773 g στερεού σώματος. Ποιος ο όγκος του C2H4 στους 270C και 700 mm Hg; Δίνεται η σχετική ατομική μάζα του Αg:108. (Απ.0,467 L) 10. Ορισμένη ποσότητα κορεσμένου αλκυλοϊωδιδίου κατεργάζεται με υδατικό διάλυμα ΝaΟΗ

και

προκύπτουν 5,52 g οργανικής ένωσης Α. Ίδια ποσότητα αλκυλοϊωδιδίου διαλύεται σε άνυδρο αιθέρα και στο διάλυμα που προκύπτει επιδρά Mg. Το προϊόν που σχηματίζεται αντιδρά με μεθανάλη και το νέο προϊόν υδρολύεται. Έτσι παράγονται 7,2 g οργανικής ένωσης Β. Ποιοι οι συντακτικοί τύποι των Α και Β; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες C:12, H:1, O:16. (Απ.C2H5OH-C3H7OH) 11. 5,6 g αιθυλενίου αντιδρούν με νερό και παράγεται αλκοόλη που οξειδώνεται ποσοτικά προς την αντίστοιχη αλδεϋδη. Η αλδεϋδη αντιδρά με HCN, οπότε παράγεται το 2-υδροξυπροπανονιτρίλιο, το οποίο αντιδρά με το νερό σε όξινο περιβάλλον και δίνει γαλακτικό οξύ. Το γαλακτικό οξύ διαλύεται στο νερό και παίρνουμε διάλυμα μάζας 500 g. α. Να γράψετε όλες τις αντιδράσεις που αναφέρθηκαν. β. Να βρείτε την % w/w κατά βάρος περιεκτικότητα του διαλύματος του γαλακτικού οξέος. (Απ. 3,6% w/w) 12. 10 mL αλκενίου υφίστανται πλήρη υδρογόνωση με 12 mL Η2 και μετατρέπονται σε αλκάνιο. Το μίγμα των αερίων που προκύπτει απαιτεί για την πλήρη καύση του 66 mL Ο2. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος και οι δυνατοί συντακτικοί τύποι του αλκενίου. (Απ. C4H8 – 3 ισομέρη) 13. Αλκίνιο Α αντιδρά με νάτριο και παράγεται υδρογόνο. 5,4 g του αλκινίου Α αντιδρούν με περίσσεια νερού παρουσία Hg, HgSO4, H2SO4 και παράγεται τελικά ένωση Β. Η ένωση Β ανάγεται με περίσσεια υδρογόνου παρουσία νικελίου και παράγεται η ένωση Γ. Η ένωση Γ αντιδρά με την απαιτούμενη ποσότητα αλκαλικού διαλύματος ιωδίου (Ι2 + NaOH ), οπότε σχηματίζεται κίτρινο ίζημα μάζας 39,4 g. α. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των παραπάνω αντιδράσεων β. Να βρείτε το συντακτικό τύπο του αλκινίου Α και να το ονομάσετε. Όλες οι αναφερόμενες αντιδράσεις θεωρούνται ποσοτικές.

203

Δ. Μπαμπίλης

(Απ. Βουτίνιο 1)

14. 21,8 g βρωμοαιθανίου αντίδρουν πλήρως με αλκοολικό διάλυμα NaOH, οπότε σχηματίζεται αέριο Α. α. Να βρεθει ο όγκος του αερίου Α, μετρημένος σε STP. β. Το αέριο Α διοχετεύεται σε 160 mL διαλύματος Br2 σε CCl4, περιεκτικότητας 10% w/v. Να εξετάσετε αν θα αποχρωματιστεί το διάλυμα Br2.

15. 37 g 2-βουτανόλης αφυδατώνονται παρουσία πυκνού H2SO4, στους 170οC. Η οργανική ένωση Α που σχηματίζεται μπορεί να αποχρωματίσει 350 mL διαλύματος Br2 σε CCl4, περιεκτικότητας 16% w/v, οπότε προκύπτει η ένωση Β. α. Ποια είναι η απόδοση της αντίδρασης αφυδάτωσης της 2-βουτανόλης; β. Η ένωση Β θερμαίνεται με περίσσεια αλκοολικού διαλύματος ΚΟΗ και η οργανική ένωση Γ που σχηματίζεται αντιδρά πλήρως με υδατικό διάλυμα που περιέχει Hg, HgSO4 και H2SO4, οπότε παράγεται η ένωση Δ. Η ποσότητα της ένωσης Δ αντιδρά με περίσσεια μεθυλομαγνησιοχλωριδίου και το προϊόν υδρολύεται, οπότε προκύπτει η οργανική ένωση Ε. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος και η μάζα της ένωσης Ε.

16. Ορισμένη ποσότητα αλκυλοβρωμιδίου Α χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος αντιδρά πλήρως με αλκοολικό διάλυμα NaOH, οπότε ελευθερώνονται 4,48 L αερίου Β, μετρημένα σε STP. Το δεύτερο μέρος αντιδρά πλήρως με υδατικό διάλυμα ΝαΟΗ, οπότε παράγονται 9,2 g οργανικής ένωσης Γ. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ και να υπολογιστεί η αρχική ποσότητα του αλκυλοβρωμιδίου. β. Η ποσότητα της ένωσης Γ αντιδρά με ισομοριακή ποσότητα κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος Δ με συντελεστή απόδοσης

2 , οπότε σχηματίζονται 13,6 g οργανικής ένωσης Ε. Να βρεθούν οι 3

συντακτικοί τύποι των ενώσεων Δ και Ε.

Οργανική Χημεία

204

Ζ. Μείγμα ενώσεων. Σε μια άσκηση με μείγμα, όπου η σύσταση του μείγματος δεν είναι γνωστή, θέτουμε αγνώστους x, y, ... τους αριθμούς των mol κάθε συστατικού του μείγματος και σχηματίζουμε από τα δεδομένα της άσκησης ίσο αριθμό μαθηματικών εξισώσεων. Στις ασκήσεις αυτές, όπου το μείγμα αντιδρά με κάποιο αντιδραστήριο θα γράφουμε ξεχωριστά την αντίδραση κάθε συστατικού του μείγματος με το αντιδραστήριο αυτό (αρκεί βέβαια η αντίδραση να πραγματοποιείται).

1. 40,8 g μείγματος αιθανόλης και αιθανάλης απαιτούν για την πλήρη οξείδωσή τους 500 mL διαλύματος Κ2Cr2Ο7 1 Μ, οξινισμένου με Η2SΟ4. Να βρείτε τη σύσταση (σε g) του μείγματος των δύο οργανικών ενώσεων. Δίνονται: ΑrC: 12, ArH: 1, ArΟ: 16. Λύση ‘Εστω ότι περιέχονται x mol αιθανόλης (CΗ3CΗ2ΟΗ, Μr=46) και y mol αιθανάλης (CΗ3CΗ=Ο, Μr =44) στο αρχικό μείγμα. Για τη μάζα του μείγματος των δύο οργανικών ενώσεων ισχύει: mαιθανόλης + mαιθανάλης =40,8

46x + 44y = 40,8 (1)

Η αιθανόλη είναι πρωτοταγής αλκοόλη οπότε κατά την πλήρη οξείδωσή της με όξινο διάλυμα Κ2Cr2Ο7, μετατρέπεται σε οξύ (CΗ3COOH). Επίσης η οξείδωση μιας αλδεΰδης (CΗ3CΗ=Ο) με όξινο διάλυμα Κ2Cr2Ο7 οδηγεί στο σχηματισμό του ίδιου οξέος (CΗ3COOH). Οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγματοποιούνται είναι: 3 CΗ3CH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4→3 CΗ3COOH+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+11H2O x mol

2/3x mol

3 CΗ3CHO+K2Cr2O7+4H2SO4→3 CΗ3COOH+K2SO4+Cr2(SO4)3+4H2O y mol

y/3 mol

Ο αριθμός mol του Κ2Cr2Ο7που απαιτείται για την πλήρη οξείδωση του μείγματος είναι: n=C V

2/3x + y/3 =0,5 (2)

Από τις εξισώσεις (1) και (2) προκύπτει: x=0,6 και y=0,3. Συνεπώς oι μάζες των οργανικών ενώσεων στο αρχικό μείγμα είναι: mαιθανόλης = = 0,6 46 mαιθανάλης = 0,3 44

205

m

αιθανόλης

= 27,6 g,

mαιθανάλης = 13,2 g.

Δ. Μπαμπίλης

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 2. Μείγμα 45 g αιθανόλης και αιθανάλης οξειδώνεται πλήρως, χωρίς όμως να διασπασθεί η ανθρακική αλυσίδα των ενώσεων αυτών. Το προϊόν της οξείδωσης εξουδετερώνεται πλήρως από 500 mL διαλύματος NaOH 2 M. Nα προσδιοριστεί η ποσότητα σε g της αιθανόλης και αιθανάλης στο μείγμα. Δίνονται: ArO: 16, ArC: 12, ArH: 1. (ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 1988)

(Απ.23 g-22 g)

3. 10 mL διαλύματος που περιέχει αιθανικό και οξαλικό οξύ απαιτούν για πλήρη εξουδετέρωση 20 mL διαλύματος ΚΟΗ 0,1 Μ. ‘Ιδια ποσότητα του αρχικού διαλύματος αποχρωματίζει 10 mL διαλύματος ΚΜnO4 0,02 Μ οξινισμένου με H2SO4. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος ως προς κάθε οξύ; (Απ.0,1-0,05)

4. Αιθίνιο περιέχει μικρή ποσότητα αιθενίου. 120 cm3 από το αιθίνιο αυτό, απαιτούν για πλήρη υδρογόνωση 235 cm3 H2 μετρημένα στις ίδιες συνθήκες. Ποια είναι η % v/v

περιεκτικότητα του

αιθινίου σε αιθυλένιο; (Απ.4,17%)

5. Δίνεται αέριο μείγμα αιθενίου και προπενίου με όγκο 11,2 L μετρημένα σε S.T.P. Το μείγμα αντιδρά με το νερό παρουσία οξέος. Οι αλκοόλες που παράγονται απαιτούν για πλήρη οξείδωση 400 mL διαλύματος KMnO4 0,7 M. Να καθοριστεί η κατά βάρος σύσταση του μείγματος των αλκοολών και να γραφούν όλες οι παραπάνω αντιδράσεις. (Απ.CH3CH2OH-9,2 g-CH3CHΟΗCH3)

6. Aιθερικό διάλυμα περιέχει ίσες μάζες μεθυλοχλωριδίου και αιθυλοχλωριδίου. Επιδρούμε στο διάλυμα με περίσσεια Mg και στη συνέχεια υδρολύουμε τις ενώσεις που έχουν προκύψει. Ελευθερώνονται 605 cm3 αερίων σε S.T.P. Ποιες οι ποσότητες των αλκυλοχλωριδίων στο αρχικό διάλυμα; Δίνονται: ArCl: 35,5, ArC: 12, ArH: 1. (Απ.0,77 g CH3Cl-0,77 g CH3CH2Cl)

Οργανική Χημεία

206

7. Mείγμα 1-προπανόλης και προπανάλης οξειδώνεται πλήρως χωρίς διάσπαση της ανθρακικής τους αλυσίδας. Για τον σκοπό αυτό καταναλώθηκαν 200 mL όξινου διαλύματος διχρωμικού καλίου 0,5 Μ. Το προϊόν της οξείδωσης εξουδετερώνεται πλήρως από 200 mL διαλύματος NaOH 1 Μ. Να προσδιοριστεί η ποσότητα της προπανόλης και της προπανάλης στο μείγμα. Δίνονται: ArO: 16, ArC: 12, ArH: 1. (Απ.6 g-5,8 g)

8. Για την εξουδετέρωση 50 mL διαλύματος HCOOH και CH3COOH χρειάζονται 160 mL διαλύματος ΝaΟΗ 0,5 Μ. Για την οξείδωση 50 mL του ίδιου διαλύματος χρειάζονται 33,3 mL όξινου διαλύματος K2Cr2O7 0,7 Μ. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος των οξέων; (Απ.1,4 M-0,2 M)

9. 35,5 g μίγματος αιθυλοβρωμιδίου και προπυλοβρωμιδίου κατεργάζονται με περίσσεια αλκοολικού διαλύματος ΚΟΗ. Το μείγμα των αλκενίων που παράγεται μπορεί να αποχρωματίσει 300 mL διαλύματος Br2 σε CCl4 περιεκτικότητας 16% w/v. Να βρεθεί η σύσταση σε mol του αρχικού μείγματος των δύο αλκυλοβρωμιδίων.

10. 62 g μείγματος (Α) αιθενίου και Η2 έχουν όγκο 112 L, μετρημένο σε STP. α. Ποια είναι η κατά βάρος σύσταση του μείγματος (Α); β. 15,5 g του μείγματος (Α) θερμαίνονται παρουσία Ni και σχηματίζεται νέο αέριο μείγμα (Β). Πόσα λίτρα έχουμε από κάθε αέριο στο μείγμα (Β) που προκύπτει, μετρημένα σε STP;

11. Ορισμένη ποσότητα μείγματος μεθανίου και αιθενίου διαβιβάζονται σε περίσσεια διαλύματος Br2 σε CCl4. οπότε το διάλυμα Br2 παρουσιάζει αύξηση μάζας ίση με 1,4 g. Το αέριο που δε συγκρατήθηκε από το διάλυμα Br2, καίγεται πλήρως οπότε σχηματίζονται 8,8 g CO2. Να βρεθεί η μάζα του αρχικού μείγματος των δύο υδρογονανθράκων.

12. Αέριο μείγμα όγκου 4,48 L μετρημένα σε πρότυπες συνθήκες περιέχει ισομοριακές ποσότητες από ένα αλκάνιο Α και ένα αλκένιο Β. Το μίγμα διαβιβάζεται σε περίσσεια διαλύματος Br2 σε CCl4, οπότε

207

Δ. Μπαμπίλης

παρατηρείται αύξηση μάζας του διαλύματος Br2 κατά 2,8 g. Ίση ποσότητα του ίδιου μείγματος καίγεται πλήρως με Ο2, οπότε σχηματίζονται 22 g CO2. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των υδρογονανθράκων Α και Β. β. Να βρεθεί η μάζα του μίγματος των δύο υδρογονανθράκων. γ. 5,6 g από το αλκένιο Β πολυμερίζονται σε κατάλληλες συνθήκες οπότε σχηματίζεται πολυμερές με σχετική μοριακή μάζα 56.000. Να υπολογιστούν ο αριθμός των μορίων του μονομερούς που περιέχονται στο μόριο του πολυμερούς και η μάζα του πολυμερούς που παράγεται.

13. Αέριο μείγμα αλκανίου Α, αλκενίου Β και Η2 έχει όγκο 140 mL. Το μείγμα διαβιβάζεται πάνω από θερμαινομενο Ni, οπότε μετά το τέλος της αντίδρασης υπάρχουν 100 mL ενός μόνο αερίου σώματος. Αν το αέριο αυτό με πλήρη καύση δίνει 300 mL CO2, να βρεθούν οι μοριακοί τύποι των σωμάτων Α και Β καθώς και η σύσταση του αρχικού μίγματος. Όλοι οι όγκοι μετρήθηκαν στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

14. Μίγμα αιθανόλης και αιθανάλης βάρους 45 g οξειδώνεται πλήρως. Το προϊόν για να εξουδετερωθεί χρειάζεται 500 mL διαλύματος NaOH συγκέντρωσης 2 Μ. Να βρείτε την κατά βάρος σύσταση του μείγματος. (Απ. 23 g – 22 g)

Οργανική Χημεία

208

Η. Υδρογόνωση ακόρεστου υδρογονάνθρακα προς δύο διαφορετικά προϊόντα.

Στις ασκήσεις αυτές γράφουμε τις αντιδράσεις που γίνονται ξεχωριστά και θεωρούμε ότι x mol οργανικής ένωσης αντιδρούν στη μία και y mol στην άλλη.

1. Προπίνιο υδρογονώνεται παρουσία καταλύτη και το τελικό αέριο μείγμα αποτελείται από προπάνιο και προπένιο. Ο όγκος του αρχικού μείγματος ήταν 350 cm3. Αν το προπίνιο κα το υδρογόνο αντέδρασαν τέλεια, και το

1 της αρχικής ποσότητας του προπινίου μετατράπηκε σε 3

προπάνιο, να βρεθεί η σύσταση του αρχικού και τελικού μείγματος και να δοθούν οι χημικές αντιδράσεις.

Λύση Έστω ότι το αρχικό μείγμα αποτελείται από x cm3 προπινίου και y cm3 Η2.

Vμείγματος = 350 cm3

x+y = 350

(1)

Γράφουμε τις δύο αντιδράσεις υδρογόνωσης. Γνωρίζουμε ότι προπάνιο και επομένως C3H4 + H2 cm3

2x 3

2x 3

C3H4 + 2H2 cm3

x 3

Ni

x cm3 προπινίου μετατρέπεται σε 3

2x cm3 προπινίου μετατρέπεται σε προπένιο.

3

C3H6

2x 3 Ni

C3H8

2x 3

x 3

Το προπίνιο και το υδρογόνο αντέδρασαν τέλεια. Επομένως:

2x 3

VH2

2x 3

4x cm3 3

Επομένως ισχύει: y=

4x 3

(2)

Από (1) και (2) είναι: x = 150 cm3 y = 200 cm3 209

Δ. Μπαμπίλης

Άρα το αρχικό μείγμα αποτελείται από 150 cm3 C2H4 και 200 cm3 H2. Το τελικό μείγμα αποτελείται από

2x x = 100 cm3 C3H6 και = 50 cm3 C3H8.

3 3

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 2. Μείγμα που αποτελείται από 150 cm3 ακετυλενίου και 250 cm3 υδρογόνου διοχετεύεται πάνω από θερμαινόμενο Ni. Να καθοριστεί η ποιοτική και η επί % v/v σύσταση των αερίων που προκύπτουν. Όλοι οι όγκοι μετρήθηκαν στις ίδιες συνθήκες. (Απ.66,67% C2H6 – 33,33% C2H4)

3. Προπίνιο υδρογονώνεται παρουσία καταλύτη και το τελικό αέριο μείγμα αποτελείται μόνο από προπάνιο και προπένιο. Ο όγκος του αρχικού μείγματος ήταν 840 cm3. Αν το προπίνιο και το υδρογόνο αντέδρασαν τέλεια και το 60% του προπινίου μετατράπηκε σε προπένιο, να βρεθεί η σύσταση του αρχικού και του τελικού μείγματος και να δοθούν οι χημικές αντιδράσεις. (Απ.350 cm3 C3H4 – 490 cm3 H2 – 210 cm3 C3H6 – 140 cm3 C3H8)

4. Η πυκνότητα αερίου μείγματος αιθινίου και υδρογόνου είναι 0,518 g/L σε πρότυπες συνθήκες. Το μείγμα διοχετεύεται πάνω από Ni. Να καθοριστεί η ποιοτική και η επί % v/v σύσταση των αερίων που προκύπτουν. Να θεωρήσετε ότι οι όγκοι των αερίων θα μετρηθούν στις ίδιες συνθήκες. (Απ.50% C2H4 - 50% C2Η6)

5. Αλκίνιο Α περιέχει 10% w/w υδρογόνο. α. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος του αλκινίου Α; β. 12 g του αλκινίου Α αναμιγνύονται με 0,8 g H2 και το μείγμα θερμαίνεται παρουσία Ni. Να βρεθεί η ποιοτική και ποσοτική (σε mol) σύσταση του αερίου που προκύπτει.

6. 10,5 g ενός αλκενίου Α αντιδρούν πλήρως με Cl2 και το οργανικό σώμα που προκύπτει κατεργάζεται με περίσσεια αλκοολικού διαλύματος ΝαΟΗ, οπότε σχηματίζεται ο υδρογονάνθρακας Β, ο οποίος περιέχει 10% w/w Η. Ποιος ο Σ.Τ. του Β; Ολόλκηρη η ποσότητα του Β αναμειγνύεται με 0,8 g Η2 και θερμαίνεται παρουσία Ni. Ποια η ποιοτική και ποσοτική σύσταση του προϊόντος;

Οργανική Χημεία

210

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 3ο 1. Να γράψετε τους Συντακτικούς Τύπους των οργανικών ενώσεων Κ, Λ, Μ και Ν για τις παρακάτω μετατροπές: CH3CH=CH2

2

/

(Κ)

2 SO4

2 Cr2

7

/

(Λ)

CN

(Μ)

2

2

/

(Ν) + NH4+ (2001/Μον. 8)

2. 0,5 mol CH3CH2OH αντιδρούν πλήρως με SOCl2 και προκύπτει η οργανική ένωση Α η οποία με αλκοολικό διάλυμα ΝaOH μετατρέπεται πλήρως στην οργανική ένωση Β. Η ένωση Β αντιδρά με την απαιτούμενη ποσότητα Βr2 και προκύπτει η ένωση Γ, η οποία με επίδραση αλκοολικού διαλύματος ΝaOH, μετατρέπεται πλήρως στο αλκίνιο Δ. α. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των παραπάνω αντιδράσεων και τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β, Γ και Δ. β. Να υπολογίσετε τον όγκο του αλκινίου Δ σε κανονικές συνθήκες (stp). (Εσπ.2002/Μον. 16+9)

3. Δίνονται οι παρακάτω μετατροπές: HCH=O

(B)

RMgCl

2

(Γ) +Mg(OH)Cl

ενδιάμεσο προϊόν (Γ)

. H2 SO4 1700 C

CH3CH=CH2+H2O

CH3CH=CH2 (Ε) + Νa

r2 / CCl4

(Ζ)+

1 2

(Δ)

θερμο αλκοολικο διαλυμα ΚΟΗ

(Ε) +2ΚBr+2H2O

2

α. Να γράψετε τους Συντακτικούς Τύπους των οργανικών ενώσεων RMgCℓ, B, Γ, Δ, Ε και Ζ.

211

Δ. Μπαμπίλης

β. Με δεδομένο ότι ο όγκος του αερίου Η2 που εκλύεται είναι 1,12 L (μετρημένο σε STP) και ότι η ποσότητα του CH3CH=CH2 αποχρωματίζει 0,5 L διαλύματος Br2/CCℓ4, να υπολογίσετε τη συγκέντρωση (mol/L) του Βr2 στο διάλυμα Βr2 / CCl4 . Όλες οι παραπάνω αντιδράσεις θεωρούνται ποσοτικές και μονόδρομες.

(2001/Μον. 12+5)

4. Σε CH2= CH2 προστίθεται Η2Ο, σε κατάλληλες συνθήκες, και προκύπτει οργανική ένωση Α. Μια ποσότητα της ένωσης Α οξειδώνεται πλήρως μέχρι το τελικό προϊόν οξείδωσης Β. Έτσι προκύπτει υδατικό διάλυμα που περιέχει την ένωση Β με συγκέντρωση 0,1 Μ. α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α και Β. β. Αν το διάλυμα της ένωσης Β έχει pH = 3, να βρείτε τη σταθερά ιοντισμού ka της ένωσης Β. γ. Στην υπόλοιπη ποσότητα της ένωσης Α προστίθεται περίσσεια μεταλλικού Νa, οπότε προκύπτει η οργανική ένωση Γ. Σε ποσότητα CH3CH =CH2 προστίθεται HCl και το κύριο προϊόν Δ που παράγεται αντιδρά με την ένωση Γ, σχηματίζοντας την οργανική ένωση Ε. Να γράψετε τις παραπάνω χημικές αντιδράσεις. (Εσπ.2001/Μον. 12+5)

5. Δίνονται οι παρακάτω μετατροπές στις οποίες οι ενώσεις Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ και Λ είναι τα κύρια οργανικά προϊόντα. Δίνεται ότι η ένωση Δ είναι το οργανικό οξύ CΗ3CH2COOH. A

g

B

KCN

HCH O

Γ

2

Mg (OH )Cl

CH3CH2CH2OH Η 2SO4 θ

2Cr2

7

Δ

-Η2Ο

2 2 4 Ε Ζ Θ Λ α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Ε, Ζ, Θ και Λ.

2

r / CCl

β. Να γράψετε την αντίδραση της πλήρους οξείδωσης της αλκοόλης CH3CH2CH2OH στο οξύ Δ, με διάλυμα διχρωμικού καλίου οξινισμένου με θειικό οξύ (K2Cr2O7/H2SO4). γ. Πόσα mL διαλύματος K2Cr2O7 0,1 Μ απαιτούνται για την πλήρη οξείδωση 0,06 mol της αλκοόλης; Όλες οι παραπάνω αντιδράσεις θεωρούνται ποσοτικές και μονόδρομες.

(2002/Μον. 6+7+12)

Οργανική Χημεία

212

6. Aπό 0,3 mol 2-προπανόλης, παρουσία πυκνού Η2SO4 και σε θερμοκρασία 1700C, προκύπτει οργανική ένωση Α. Η οργανική ένωση Α αντιδρά με HCl και δίνει ως κύριο προϊόν την ένωση Β. Στην ένωση Β προστίθεται KCN και προκύπτει η οργανική ένωση Γ, η οποία υδρολύεται σε όξινο περιβάλλον, δίνοντας το οργανικό οξύ Δ. α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ και Δ. β. Να υπολογίσετε τα mol του οργανικού οξέος Δ που παράγονται. γ. Να υπολογίσετε την ποσότητα του ΝaΟΗ, σε γραμμάρια, που απαιτείται για την εξουδετέρωση του οργανικού οξέος Δ. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: Na=23, O=16, H=1. (Επαν.Εσπ.2003/Μον. 12+4+9)

7. Η αλδεΰδη CH3-CH2-CH=O ανάγεται προς την αλκοόλη Α. Η αλκοόλη Α οξειδώνεται πλήρως, με KMnΟ4 παρουσία H2SO4, προς την οργανική ένωση Β. α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α και Β. β. Να γράψετε την αντίδραση οξείδωσης της αλκοόλης Α. γ. Να υπολογίσετε τα mol του ΚΜnΟ4, που απαιτούνται για την πλήρη οξείδωση 0,2 mol της αλκοόλης Α. δ. Οι ενώσεις Α και Β αντιδρούν μεταξύ τους σε όξινο περιβάλλον και δίνουν την ένωση Γ και νερό. Να γράψετε την αντίστοιχη χημική αντίδραση. (Εσπ.2004/Μον. 6+7+6+6)

8. Σε CH3-CH=CH2 προστίθεται H2Ο, σε κατάλληλες συνθήκες, και προκύπτει ως κύριο προϊόν η ένωση Α. Μια ποσότητα της ένωσης Α οξειδώνεται με Κ2Cr2O7 παρουσία Η2SO4 προς την κετόνη Β. Μια άλλη ποσότητα της ένωσης Α αντιδρά με SOCl2 και δίνει την οργανική ένωση Γ. Η ένωση Γ αντιδρά με Μg σε απόλυτο αιθέρα και δίνει την ένωση Δ. α. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των παραπάνω αντιδράσεων και τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β, Γ και Δ. β. Η κετόνη Β αντιδρά με την ένωση Δ και δίνει το προϊόν Ε. Η Ε υδρολυόμενη δίνει την οργανική ένωση Ζ. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Ε και Ζ.

213

Δ. Μπαμπίλης

γ. Να υπολογίσετε σε γραμμάρια την ποσότητα της ένωσης Γ που παράγεται από 0,2 mol της ένωσης Α. Η αντίδραση είναι ποσοτική. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C=12, H=1, Cℓ=35,5. (Εσπ.2005/Μον. 16+6+3)

9. Σε CH2=CH2 προστίθεται HBr και προκύπτει ως προϊόν η ένωση Α. Η ένωση Α αντιδρά με KCN και δίνει την ένωση Β, η οποία με υδρόλυση σε κατάλληλες συνθήκες δίνει την ένωση Γ. α. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των παραπάνω αντιδράσεων. β. Σε CH2=CH2 προστίθεται Η2Ο σε κατάλληλες συνθήκες και προκύπτει ένωση Δ. Να γράψετε τη χημική εξίσωση. γ. Να υπολογίσετε την ποσότητα της ένωσης Δ, σε γραμμάρια, που απαιτείται για να αντιδράσει πλήρως με 0,3 mol της ένωσης Γ. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C=12, H=1, Ο=16. (Επαν.Εσπ.2005/Μον. 12+4+9)

10. Σε 4,2 g προπενίου προστίθεται HBr και προκύπτει ως κύριο προϊόν η ένωση Α. Στην Α προστίθεται Mg σε απόλυτο αιθέρα και προκύπτει η ένωση Β, η οποία υδρολύεται δίνοντας την οργανική ένωση Γ. α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους Α, Β και Γ. β. Να υπολογίσετε τα mol της Γ που παράγονται. γ. Στο προϊόν Α προστίθεται υδατικό διάλυμα NaΟΗ και προκύπτει η οργανική ένωση Δ. Με αφυδάτωση της ένωσης Δ, σε θερμοκρασία 1700C παρουσία πυκνού Η2SO4, προκύπτει προπένιο (CH3– CH=CH2). Να προσδιορίσετε την ένωση Δ και να γράψετε τις παραπάνω χημικές εξισώσεις. (Εσπ.2003/Μον. 12+5+8) 11. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών.

Οργανική Χημεία

214

Α

+SOCl2

Β

+Mg απολυτος

CH3 - CH - CH3

αιθερας

MgCl

Γ

+H 2O H 2SO4

ενδιάμεσο προϊόν

+H 2O

Δ

CH 3 - CH = O

Hg,HgSO4

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ και Δ β1. Να γράψετε σωστά συμπληρωμένη τη χημική εξίσωση της οξείδωσης της ένωσης CH3CH=O με υδατικό διάλυμα Κ2Cr2O7 παρουσία Η2SO4. β2. Να υπολογίσετε τον όγκο του διαλύματος Κ2Cr2O7 0,1 M που απαιτείται για την οξείδωση 0,6 mol CH3CH=O. (Εσπ.2009/Μον. 16+4+5)

12. Δίνονται οι παρακάτω μετατροπές στις οποίες οι ενώσεις Α έως Κ είναι τα κύρια οργανικά προϊόντα. +H 2 O

C v H 2v (A)

B

|O|

Γ

+HCl Δ

Ε

+Mg

+Γ

.......

+H 2 O

C6 H14 O(K)

+KCN Z

+2Η2

H

+2 H 2 O

Θ

+Β

Ι

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α έως Κ. β. Να γράψετε την αντίδραση οξείδωσης της Β στην Γ με διάλυμα KMnO4 οξινισμένου με H2SO4. γ. Πόσα mL διαλύματος KMnO4 0,05 Μ οξινισμένου με H2SO4 απαιτούνται για την οξείδωσης 6 g της ένωσης Β; (ΟΕΦΕ 2006/Μον. 10+8+7)

215

Δ. Μπαμπίλης

13. 0,1 mol της ένωσης CH 3 - CH - CH 3 αντιδρούν με SOCl2 . ΟΗ Να υπολογίσετε τον συνολικό όγκο των ανοργάνων αερίων σε κανονικές συνθήκες (stp), που παράγονται από την παραπάνω αντίδραση. Η αντίδραση θεωρείται μονόδρομη και ποσοτική. (Επαν. 2009/Μον. 6)

14. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών:

CH3CH 2CH 2Cl

Α

+NaOH αλκοολη

+H 2 O H+

Β

κυριο προιον

Δ

+CH3COOH H+

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Δ. β. Να γράψετε σωστά συμπληρωμένη την παρακάτω χημική εξίσωση:

CH3Cl + CH3C CNa γ. Να γράψετε σωστά συμπληρωμένη τη χημική εξίσωση της οξείδωσης της ένωσηςCH3CH2CHCH3 με υδατικό διάλυμα KMnO4 παρουσία H2SO4, χωρίς διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας.

OH

δ. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση c M του διαλύματος KMnO4, αν για πλήρη οξείδωση 0,05 mol CH3CH2CHCH3 απαιτούνται 0,2 L του διαλύματος KMnO4.

OH (Εσπ. 2010/Μον. 12+4+5+4)

15.

Δίνονται οι παρακάτω χημικές μετατροπές:

Α

+Νa

(αλκινιο)

Λ

+Γ

Μ

Η2/καταλύτης B (αλκένιο)

+Η2Ο

Η2SO4/Hg/HgSO4

Z

+ΗΙ

Γ

(κυριο προιον)

+Mg ανυδρος αιθερας

Οργανική Χημεία

Δ

+Ζ

Ε

+Η2 Ο

3, 4 - διμεθυλο - 3- εξανολη

216

Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Λ, Μ. (Επαν. 2010/Μον. 16) 16. Δίνονται οι παρακάτω χημικές μετατροπές:

A

+πυκνοH2SO4 1700 C

+ΚΜnO4/H+

Β

Γ

+ΗΙ

Δ(κυριο προιον) +Mg (απόλυτος αιθέρας) Ε +Β Ζ +Η2Ο

Θ +SOCl2

Cl CH3 | | CH 3 - C - C H - CH 3 | CH3

Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ.

(2011/Μον. 14)

17. Δίνονται τα επόμενα διαγράμματα οργανικών αντιδράσεων. (Η ένωση Β είναι η ίδια και στα δύο διαγράμματα).

217

Δ. Μπαμπίλης

2 - βουτανολη

A

+SOCl2

B

+Mg ανυδρος αιθερας

(οργανικο προιον)

+Νa

Γ

E

Δ

+A

(οργανικο προιον)

(οργανικο προιον)

+H O 2 (ασταθης ενωση) H SO /Hg 2 4 HgSO 4

Ζ

+B Θ

+HCl M

+Η2Ο

πολυμερισμος

Λ

-CH 2 C H |

Cl

ν

(Επαν. 2011/Μον. 18)

18. Δίνονται οι παρακάτω δύο σειρές αντιδράσεων.

1.

2.

A

NaOH υδατικοδιαλυμα

(C3 H7 Cl)

Δ

(ισομερης της Α)

Mg ανυδρος αιθερας

B

E

+KMnO4 /H+

Γ

(δεν αντιδραμε τοαντιδραστηριοTollens)

+Γ

Z

+H2 O

Θ

α. Να προσδιορίσετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ. β. Να γράψετε τις εξισώσεις των χημικών αντιδράσεων που περιγράφουν τις παραπάνω σειρές. (Ομογ. 2011/Μον. 7)

19. 0,1 mol αλκινίου με επίδραση Η2Ο, παρουσία Hg, HgSO4 και H2SO4, μετατρέπεται σε ένωση η οποία αντιδρά με αντιδραστήριο Fehling δίνοντας καστανέρυθρο ίζημα. Να υπολογίσετε τη μάζα του ιζήματος. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: Cu=63,5 και Ο=16. (Ομογ. 2011/Μον. 8)

Οργανική Χημεία

218

20. α. Αν η σχετική μοριακή μάζα της οργανικής ένωσης (Α) είναι ίση με 88, να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων Α, ….Ν, στο παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: δεν μπορεί να σχηματιστεί αλκένιο NaOH ά

( )

( )

ό

( )

( )

( )

SOCl2

( )

a

R OH ( )

H2O

(

ά

ϊό )

Cv H 2 v O

( )

Mg (

ό

έ

)

( ) aOH

K 2 Cr2 O7 H 2SO4

ά

(Ζ)

ό

(Ε)

CuSO4 NaOH

( ) ί β. Να βρεθεί ο όγκος διαλύματος K2Cr2O7/H2SO4 συγκέντρωσης 0,1 Μ που μπορεί να αποχρωματιστεί κατά την πλήρη μετατροπή 52,8 g της ένωσης (Α) στην ένωση (Ζ). (ΟΕΦΕ 2012/Μον. 15+4)

21. Διαθέτουμε διάλυμα όγκου 500 mL που περιέχει HCOOH, CH3COOH και CH3CH=O (διάλυμα Υ1). α. 50 mL διαλύματος Υ1 αποχρωματίζουν 400 mL διαλύματος KΜnO4 0,1 M, οξινισμένα με H2SO4. β. 50 mL διαλύματος Υ1 απαιτούν για πλήρη εξουδετέρωση 300 mL NaOH 0,5 M. γ. 50 mL διαλύματος Υ1 με αντιδραστήριο Fehling δίνουν 7,15 g ιζήματος. Να βρεθούν τα mol των συστατικών του αρχικού μείγματος. (Δίνονται ότι: Ar(O)=16, Ar(Cu)=63,5) (Επαν. 2012/Μον. 9)

219

Δ. Μπαμπίλης

ΘΕΜΑ 4ο 1. Διαθέτουμε διάλυμα Δ1 που περιέχει ΗCOOH συγκέντρωσης c M. Ογκομετρούνται 50 mL του διαλύματος Δ1 με πρότυπο διάλυμα ΝaΟΗ συγκέντρωσης 1 Μ. Για την πλήρη εξουδετέρωση του ΗCOOH απαιτούνται 100 mL διαλύματος NaΟΗ, οπότε προκύπτει τελικό διάλυμα Δ2 όγκου 150 mL. α. Στο διάλυμα Δ1 να υπολογίσετε τη συγκέντρωση c M του ΗCOOH και το βαθμό ιοντισμού του. β. Τα 150 mL του διαλύματος Δ2 αραιώνονται με νερό μέχρι όγκου 500 mL, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ3 . Να υπολογίσετε το pH του διαλύματος Δ3 . γ. Ποιος είναι ο μέγιστος όγκος διαλύματος ΚΜnO4 συγκέντρωσης 0,5 M οξινισμένου με H2SO4 , που μπορεί να αποχρωματισθεί από 200 mL του αρχικού διαλύματος Δ1; Δίνεται ότι όλα τα διαλύματα είναι υδατικά, στους 250C και ka(HCOOH) = 2⋅10–4, kw = 10–14. Να γίνουν όλες οι δυνατές προσεγγίσεις που επιτρέπονται από τα αριθμητικά δεδομένα του προβλήματος.

(2003/Μον. 9+8+8)

2. Ορισμένη ποσότητα ενός εστέρα κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος με κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη με Μr=116 υδρολύεται σε όξινο περιβάλλον και παράγονται 15 g ενός οξέος Α και ορισμένη ποσότητα μιας αλκοόλης Β. Η ποσότητα του οξέος διαλύεται σε νερό και το διάλυμα αραιώνεται μέχρι να αποκτήσει όγκο 2,5 L (διάλυμα Δ) και έχει pH=3

a. Αν για το οξύ δίνεται ότι ka=10-5 να βρεθεί ο συντακτικός τύπος του εστέρα αν γνωρίζουμε ότι η αλκοόλη Β δεν οξειδώνεται. β. Πόσα L διαλύματος ΝaΟΗ 0,1 Μ πρέπει να αναμειχθούν με το διάλυμα Δ, ώστε να παραχθεί ρυθμιστικό διάλυμα με pH=5. γ. Πόσα mol στερεό ΝaΟΗ απαιτούνται για την πλήρη εξουδετέρωση του διαλύματος Δ και ποιο θα είναι το pH του τελικού διαλύματος; Δίνεται ότι η προσθήκη του στερεού δεν μεταβάλει τον όγκο του διαλύματος. Δίνεται: θ=250C, kw=10-14. Ar:C=12 H=1 O=16. (Τεχν. ΟΕΦΕ 2008/Μον.25)

Οργανική Χημεία

220

5.4 ΔΙΑΚΡΙΣΕΙΣ – ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑ Διακρίσεις Για να διακρίνουμε μια ένωση Α από μια ένωση Β πρέπει να βρούμε μια αντίδραση που να την δίνει μόνο η μία από τις δύο ενώσεις. Η αντίδραση αυτή πρέπει να συνοδεύεται από κάποιο παρατηρήσιμο αποτέλεσμα

(έκλυση αερίου, αλλαγή χρώματος ενός διαλύματος, παραγωγή ιζήματος) και ονομάζεται

χαρακτηριστική αντίδραση. Παρόμοια, αλλά πιο πολύπλοκη, είναι η περίπτωση διάκρισης μιας ένωσης μεταξύ τριών ή περισσοτέρων ενώσεων. Ταυτοποιήσεις Ταυτοποίηση είναι η διαδικασία για τον καθορισμό μιας ένωσης, όταν δίνεται ο μοριακός τύπος και ορισμένες χαρακτηριστικές ιδιότητες της ένωσης.

Οι αντιδράσεις για κάθε κατηγορία οργανικών

ενώσεων που χρησιμοποιούνται για τη διάκριση ή την ταυτοποίησή τους είναι: 1. Υδρογονάνθρακες a. Η διάκριση των ακόρεστων υδρογονανθράκων από τους κορεσμένους υδρογονάνθρακες βασίζεται στον αποχρωματισμό του καστανέρυθρου διαλύματος Br2 σε CCl4. Προσθέτοντας μικρή ποσότητα διαλύματος

Br2

σε

CCl4

σε

περίσσεια

ακόρεστου

υδρογονάνθρακα

παρατηρείται

γρήγορος

αποχρωματισμός του διαλύματος Br2, αφού το Br2 θα αντιδράσει πλήρως με τον ακόρεστο υδρογονάνθρακα και θα σχηματιστεί άχρωμο προϊόν.

CvH2v + CvH2v-2 +

Br2 2Br2

καστανέρυθρο

CvH2vBr2 CvH2v-2Br4 άχρωμο

Αντίθετα οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες δεν αντιδρούν με διάλυμα Br2 σε CCl4, οπότε το χρώμα του διαλύματος παραμένει αμετάβλητο. Γενικότερα οι ακόρεστες ενώσεις αποχρωματίζουν το διάλυμα Br2 σε CCl4 ενώ οι κορεσμένες δεν το αποχρωματίζουν. β. Η διάκριση των υδρογονανθράκων με τον τριπλό δεσμό σε ακραία θέση βασίζεται στο σχηματισμό κεραμέρυθρου ιζήματος κατά την επίδραση αμμωνιακού διαλύματος CuCl. RC CH + CuCl + NH3 → RC CCu↓ + NH4Cl κεραμέρυθρο 221

Δ. Μπαμπίλης

HC CH +2CuCl + 2NH3

CuC CCu↓ + 2NH4Cl κεραμέρυθρο

> Η διάκριση των υγρών υδρογονανθράκων της μορφής RC CH μπορεί να γίνει και με επίδραση Na ή K, οπότε παρατηρείται έκλυση αερίου Η2 (φυσαλίδες Η2).

RC CH + Na

RC CHNa + 1/2 Η2

2. Αλκοόλες — Αιθέρες a. Η διάκριση μιας αλκoόλης από έναν αιθέρα βασίζεται στην έκλυση αερίου Η2 που παρατηρείται κατά την επίδραση Na ή Κ. Αν η άγνωστη ένωση με συντακτικό τύπο CνH2ν+2Ο αντιδρά με Na ή K και παράγει αέριο Η2 τότε είναι αλκοόλη.

ROH + Na → RONa + 1/2 H2↑ Αν η άγνωστη ένωση δεν αντιδρά με Na ή Κ τότε είναι αιθέρας. Η έκλυση αερίου H2 κατά την επίδραση Na ή Κ χρησιμοποιείται για τη διάκριση των οργανικών ενώσεων με όξινες ιδιότητες (ROH, RC CH, RCOOH, C6Η5ΟΗ) από τις υπόλοιπες οργανικές ενώσεις. > Η διάκριση μιας αλκοόλης από έναν αιθέρα μπορεί να γίνει επίσης και με επίδραση SΟCl2 στην άγνωστη ένωση. Αν η ένωση είναι αλκοόλη αντιδρά με SΟCl2.

ROH + SΟCl2 —> RCl + SΟ2 + HCl οπότε εκλύονται τα αέρια SO2 και HCl τα οποία έχουν όξινες ιδιότητες (π.χ. αλλάζουν το χρώμα ενός δείκτη). Αν η ένωση είναι αιθέρας δεν πραγματοποιείται αντίδραση, οπότε δεν παρατηρείται καμιά μεταβολή. β. Η διάκριση των πρωτοταγών και δευτεροταγών αλκοoλών από τις τριτοταγείς αλκοόλες βασίζεται στον αποχρωματισμό του ερυθροιώδους όξινου διαλύματος ΚΜnΟ4. Προσθέτοντας μικρή ποσότητα όξινου διαλύματος ΚΜnΟ4 σε περίσσεια αλκοόλης, παρατηρείται αποχρωματισμός του διαλύματος εάν η αλκοόλη είναι πρωτοταγής ή δευτεροταγής.

5RCH2OH+ 4KMnO4+6H2SO4→5RCOOH+4MnSO4+2K2SO4+11H2O 5RCHR'+

2KMnO4+3H2SO4→5RCR'+2MnSO4+K2SO4+8H2O ερυθροϊώδες ∥ άχρωμο OH Ο Αντίθετα οι τριτοταγείς αλκοόλες δεν αποχρωματίζουν το όξινο διάλυμα KMnO4, αφού δεν

οξειδώνονται. Η διάκριση των πρωτοταγών και δευτεροταγών αλκοoλών από τις τριτοταγείς αλκοόλες μπορεί να γίνει και με επίδραση όξινου διαλύματος Κ2Cr2O7, οπότε παρατηρείται αλλαγή χρώματος του διαλύματος από πορτοκαλί σε πράσινο.

Οργανική Χημεία

222

γ. Η διάκριση των δευτεροταγών αλκοoλών που διαθέτουν ΟΗ σε θέση 2 ( ενωμένο το ΟΗ στον δεύτερο άνθρακακα) και της αιθανόλης από τις υπόλοιπες αλκοόλες βασίζεται στο σχηματισμό κίτρινου ιζήματος CΗΙ3. Αν η αλκοόλη με επίδραση Ι2 παρουσία NaOH παρέχει κίτρινο ίζημα CΗΙ3 είναι η αιθανόλη ή της μορφής: CνH2ν+1 CΗCH3 ΟΗ RCHCH3 + 6NaOH + 4I2→ CHI3↓ + RCOONa + 5NaI + 5H2O κίτρινο ΟΗ CH3CH2OH + 6NaOH + 4I2 → CHI3↓+HCOONa+ 5NaI + 5H2O κίτρινο 3. Αλδεΰδες - Κετόνες a. H διάκριση των αλδεϋδών από τις κετόνες( και γενικότερα από όλες τις υπόλοιπες οργανικές ενώσεις) βασίζεται στο σχηματισμό ιζήματος κατά την επίδραση ήπιου οξειδωτικού μέσου (φελίγγειο υγρό ή αντιδραστήριο Tollens). Oι αλδεΰδες με επίδραση ήπιου οξειδωτικού δίνουν ίζημα ενώ οι κετόνες και οι υπόλοιπες οργανικές ενώσεις όχι.

RCHO + 2CuSO4 + 5NaOH → RCOOΝa + Cu2O↓+2Na2SO4+3H2O κεραμέρυθρο RCHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → RCOONH4 + 2Ag↓+2NH4NO3 κάτοπτρο > H διάκριση των αλδεϋδών από τις κετόνες μπορεί να γίνει και με τον αποχρωματισμό του όξινου διαλύματος KMnO4 ή την αλλαγή χρώματος του όξινου διαλύματος Κ2Cr2O7. Ο αποχρωματισμός του όξινου διαλύματος KMnO4 και η αλλαγή χρώματος του όξινου διαλύματος Κ2Cr2O7 χρησιμοποιούνται για τη διάκριση των οργανικών ενώσεων που οξειδώνονται (πρωτοταγείς αλκοόλες, δευτεροταγείς αλκοόλες, αλδεΰδες, HCOOH, (CΟΟΗ)2, HCOONa, (CΟΟΝa)2) από τις υπόλοιπες οργανικές ενώσεις. β. H διάκριση των μεθυλοκετονών δηλαδή κετονών της μορφής: CνH2ν+1 CCH3 και της αιθανάλης από τις υπόλοιπες καρβονυλικές ενώσεις βασίζεται στο σχηματισμό ∥ Ο κίτρινου ιζήματος CΗΙ3 κατά την επίδραση Ι2 παρουσία NaOH. Αν η καρβονυλική ένωση με επίδραση Ι2 παρουσία NaOH παρέχει κίτρινο ίζημα CΗΙ3 είναι μεθυλοκετόνη ή είναι η CΗ3CΗ=Ο.

RCCH3 + 4NaOH + 3I2 → CHI3↓ + RCOONa + 3NaI + 3H2O ∥ κίτρινο O

223

Δ. Μπαμπίλης

CH3CHO + 4NaOH + 3I2

CHI3↓ + HCOONa + 3NaI + 3H2O κίτρινο

Η καταβύθιση κίτρινου ιζήματος CΗΙ3, κατά την επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 σε μια άγνωστη οργανική ένωση, μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η άγνωστη ένωση είναι δευτεροταγής αλκοόλης που διαθέτει ΟΗ σε θέση 2, ή η CΗ3CΗ2ΟΗ, μεθυλοκετόνη ή η CΗ3CΗΟ.

4. Οξέα — Εστέρες a. Η διάκριση των οξέων από τους εστέρες βασίζεται στον όξινο χαρακτήρα των οξέων.

I) Ta οξέα αλλάζουν το χρώμα των δεικτών, ενώ οι εστέρες όχι. Για παράδειγμα διάλυμα οξέος μετατρέπει σε κόκκινο το κυανό βάμμα του ηλιοτροπίου. ii) Τα οξέα αντιδρούν με ανθρακικά άλατα (π.χ. Νa2CΟ3, ΝaΗCΟ3) και εκλύουν αέριο CΟ2, ενώ οι εστέρες και οι υπόλοιπες οργανικές ενώσεις όχι.

2RCΟΟΗ + Νa2CΟ3

2RCΟΟΝa + CΟ2↑+ Η2Ο

iii) Τα οξέα αντιδρούν με όλα τα μέταλλο που είναι πιο αναγωγικά από το υδρογόνο (π.χ. Na, Zn) και εκλύουν αέριο Η2, ενώ οι εστέρες όχι.

RCOOH + Na

RCOONa + Η2

β. Η διάκριση του μυρμηκικού οξέος (HCOOH) και του οξαλικού οξέος[(COOH)2 ] από τα υπόλοιπα καρβοξυλικά οξέα βασίζεται στον αποχρωματισμό του όξινου διαλύματος ΚΜnΟ4 ή στην αλλαγή χρώματος του όξινου διαλύματος Κ2Cr2Ο7. Τα παραπάνω οξέα προκαλούν μεταβολή στο χρώμα του όξινου διαλύματος ΚΜnΟ4 ή Κ2Cr2Ο7, όταν περίσσειά τους προστεθεί στα διαλύματα αυτά, ενώ τα υπόλοιπα οξέα όχι.

5HCOOH+2KMnO4+3H2SO4→5CO2+K2SO4+2MnSO4+8H2O 5(COOH)2+2KMnO4+3H2SO4→10CO2+K2SO4+2MnSO4+8H2O γ. Η ταυτοποίηση ενός εστέρα βασίζεται στην υδρόλυση ή σαπωνοποίηση του και στην ταυτοποίηση των προϊόντων που παράγονται. Οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγματοποιούνται είναι: RCOOR’ + Η2Ο RCOOR’ + NaOH

RCOOH + R’OH RCOONa + R’OH

5. Διάκριση αλκοολών (ROΗ), φαινολών (ArOH), υδρογονανθράκων με τον τριπλό δεσμό σε ακραία θέση (1-αλκίνια) και οξέων (RCOOH) με βάση τον όξινο χαρακτήρα τους. Μόνο οι παραπάνω ενώσεις αντιδρούν με Νa και εκλύουν Η2.

Οργανική Χημεία

224

RC≡CH + Na → RC≡CNa +1/2 H2↑ ROH + Na → RONa + 1/2 H2↑ RCOOH + Na → RCOONa + 1/2 H2↑ C6H5OH + Na→ C6H5ONa +1/2 H2 Για να διακρίνουμε μεταξύ τους τις παραπάνω ενώσεις (αλκοόλες, 1-αλκίνια, φαινόλες και καρβοξυλικά οξέα) κάνουμε τα εξής: Προσθέτουμε σε δοχείο που περιέχει διάλυμα της ένωσης ποσότητα ΝaΗCΟ3. Αν σχηματιστούν φυσαλίδες (CΟ2) τότε η ένωση είναι καρβοξυλικό οξύ.

RCOOH + ΝaΗCΟ3 —> RCOONa + CΟ2↑+ Η2Ο Στην περίπτωση που δε σχηματιστούν φυσαλίδες, σε άλλο δοχείο που περιέχει διάλυμα της ένωσης προσθέτουμε αμμωνιακό διάλυμα CuCl. Αν σχηματιστεί κεραμέρυθρο ίζημα τότε η ένωση είναι 1-αλκίνιο RC≡CH + CuCl + NH3 → RC≡CCu↓ + NH4Cl Στην περίπτωση που δε σχηματιστεί κεραμέρυθρο ίζημα, σε άλλο δοχείο που περιέχει διάλυμα της ένωσης επιδρούμε με διάλυμα ΝaΟΗ που έχει δείκτη. Αν το ΝaΟΗ εξουδετερωθεί και το διάλυμα αλλάξει χρώμα τότε η ένωση είναι φαινόλη.

C6H5OH + NaOH

C6H5ONa + H2O

Σε αντίθετη περίπτωση είναι αλκοόλη. Στον παρακάτω πίνακα παρατίθενται συνοπτικά οι τρόποι διάκρισης των

οργανικών ενώσεων που

μελετήσαμε.

1. Αντίδραση που δίνει μόνο μία ομόλογη σειρά οργανικών ενώσεων.

225

α. Τα αλκίνια 1

αντιδρούν με αμμωνιακό διάλυμα CuCl και δίνουν χαλκοκαρβίδια, που είναι κεραμέρυθρα ιζήματα.

RC≡CH + CuCl + NH3 → RC≡CCu↓ + NH4Cl

β. Τα οξέα

διασπούν τα ανθρακικά άλατα και εκλύουν CO2, που θολώνει το διάλυμα του Ca(OH)2.

RCOOH + NaHCO3 → RCOONa + CO2↑ + H2O CO2 + Ca(OH)2→ CaCO3↓ + H2O

γ. Οι αλδεΰδες

ανάγουν το φελίγγειο υγρό ή το αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 και δίνουν κεραμέρυθρο ίζημα Cu2O ή κάτοπτρο Ag αντίστοιχα.

RCHO + 2CuSO4 + 5NaOH → RCOOΝa + Cu2O↓+2Na2SO4+3H2O RCHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → RCOONH4 + 2Ag↓+2NH4NO3

γ. Οι αμίνες

εμφανίζουν βασικές ιδιότητες.

RNH2 + HCl → RNH3Cl

Δ. Μπαμπίλης

2. Αντιδράσεις που δίνουν περισσότερες από μία ομόλογες σειρές. α. Οι ακόρεστες ενώσεις

αποχρωματίζουν διάλυμα Br2.

CvH2v + Br2 → CvH2vBr2 CvH2v-2 + 2Br2→ CvH2v-2Br4.

β. Τα αλκίνια 1, οι αλκοόλες, τα οξέα και οι φαινόλες

αντιδρούν με Νa και εκλύουν Η2.

RC≡CH + Na → RC≡CNa +1/2 H2↑ ROH + Na → RONa + 1/2 H2↑ RCOOH + Na → RCOONa + 1/2 H2↑ C6H5OH + Na→ C6H5ONa +1/2 H2

γ. Οι δευτεροταγείς 2 αλκοόλες, η αιθανόλη, οι 2 κετόνες, η αιθανάλη

αντιδρούν με διάλυμα I2 σε ΝaΟΗ και δίνουν κίτρινο ίζημα ιωδοφορμίου (ιωδοφορμική αντίδραση).

RCHCH3 + 6NaOH + 4I2→ CHI3↓ + RCOONa + 5NaI + 5H2O ΟΗ CH3CH2OH + 6NaOH + 4I2 → CHI3↓+HCOONa+ 5NaI + 5H2O RCCH3 + 4NaOH + 3I2 → CHI3↓ + RCOONa + 3NaI + 3H2O ∥ O CH3CHO + 4NaOH + 3I2 → CHI3↓ + HCOONa + 3NaI + 3H2O

δ. Οι πρωτοταγείς και δευτεροταγείς αλκοόλες, οι αλδεΰδες, το μεθανικό (ή μυρμηγκικό) και το αιθανοδιικό (ή οξαλικό) οξύ

οξειδώνονται και αποχρωματίζουν διάλυμα KMnO4 ή μεταβάλλουν το πορτοκαλί χρώμα του K2Cr2O7 σε πράσινο.

5RCH2OH+4KMnO4+6H2SO4→5RCOOH+4MnSO4+2K2SO4+11H2O Το προϊόν οξείδωσης πρωτοταγούς αλκοόλης είναι οξύ που διασπά τα ανθρακικά άλατα και εκλύει CO2, που θολώνει το διάλυμα του Ca(OH)2.

5RCHR'+2KMnO4+3H2SO4→5RCR'+2MnSO4+K2SO4+8H2O ∥ OH Ο Το προϊόν οξείδωσης δευτεροταγούς αλκοόλης είναι κετόνη που δεν δίνει τη χαρακτηριστική αντίδραση των οξέων.

5RCHO+2KMnO4+3H2SO4→5RCOOH+K2SO4+2MnSO4+3H2O 5HCOOH+2KMnO4+3H2SO4→5CO2+K2SO4+2MnSO4+8H2O 5(COOH)2+2KMnO4+3H2SO4→10CO2+K2SO4+2MnSO4+8H2O ή 3RCH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4→3RCOOH+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+11H2O 3RCHR'+K2Cr2O7+4H2SO4→3R-C-R'+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O ∥ ΟΗ Ο 3RCHO+K2Cr2O7+4H2SO4→3RCOOH+K2SO4+Cr2(SO4)3+4H2O 3HCOOH+K2Cr2O7+4H2SO4→3CO2+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O 3(COOH)2+K2Cr2O7+4H2SO4→6CO2+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O

Οργανική Χημεία

226

ε. Το με οξείδωση δίνουν CO2 που θολώνει το διάλυμα Ba(OH)2 ή Ca(OH)2. μυρμηκικό CH3OH → HCHO → HCOOH → CO2 οξύ, το (COOH)2 → CO2 οξαλικό οξύ και οι ενώσεις που με οξείδωση δίνουν τα παραπάνω.

3. Αντίδραση που δίνει μόνο ένα μέλος μιας ομόλογης σειράς

227

Μόνο η αιθανάλη από τις αλδεΰδες

αντιδρά με διάλυμα I2 σε ΝaΟΗ και δίνει κίτρινο ίζημα ιωδοφορμίου CH3CHO + 4NaOH + 3I2 → CHI3↓ + HCOONa + 3NaI + 3H2O Αν μία ένωση ανάγει το φελίγγειο υγρό ή το αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 (οπότε είναι αλδεΰδη) και ταυτόχρονα αντιδρά με διάλυμα I2 σε ΝaΟΗ τότε είναι η αιθαινάλη.

Μόνο η αιθανόλη από τις πρωτοταγείς αλκοόλες

αντιδρά με διάλυμα I2 σε ΝaΟΗ και δίνει κίτρινο ίζημα ιωδοφορμίου.

CH3CH2OH + 6NaOH + 4I2 → CHI3↓+HCOONa+ 5NaI + 5H2O Αν μία ένωση προκύπτει με προσθήκη HCHO σε οργανομαγνησιακή (οπότε είναι πρωτοταγής αλκοόλη) και ταυτόχρονα αντιδρά με διάλυμα I2 σε ΝaΟΗ τότε είναι η αιθαινόλη.

Μόνο το μυρμηκικό οξύ από τα μονοκαρβοξυλικά οξέα

με οξείδωση δίνει CO2 που θολώνει το διάλυμα Ba(OH)2 ή Ca(OH)2.

HCOOH + Ο → CO2 + Η2Ο

Μόνο η μεθανάλη από τις αλδεΰδες

με οξείδωση δίνει CO2 που θολώνει το διάλυμα Ba(OH)2 ή Ca(OH)2 HCHO +2 Ο → CO2 + Η2Ο

Μόνο η μεθανόλη από τις αλκοόλες

με οξείδωση δίνει CO2 που θολώνει το διάλυμα Ba(OH)2 ή Ca(OH)2 5CΗ3ΟΗ + 6KMnO4 + 9H2SO4 —> 5CO2 + 6MnSO4 + 3Κ2SO4 + 19H2O

Μόνο το αιθίνιο από τα αλκίνια

με προσθήκη νερού δίνει αλδεΰδη (αιθανάλη).

CH CH + Η2Ο→ CH3CHO . Η αιθαινάλη ανάγει το φελίγγειο υγρό ή το αμμωνιακό διάλυμα AgNO3. Τα υπόλοιπα αλκίνια με προσθήκη νερού δίνουν κετόνες που δεν ανάγουν το φελίγγειο υγρό ή το αμμωνιακό διάλυμα AgNO3.

Μόνο το αιθένιο από τα αλκένια

με προσθήκη νερού δίνει πρωτοταγή αλκοόλη (αιθανόλη). Τα υπόλοιπα αλκένια με προσθήκη νερού δίνουν δευτεροταγείς αλκοόλες εξαιτίας του κανόνα Markovnikov.

Δ. Μπαμπίλης

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 1. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε αν μια οργανική ένωση είναι το βουτάνιο, το 2-βουτένιο ή το 1-βουτίνιο;

Απάντηση Προσθέτουμε σε δοχείο που περιέχει διάλυμα της οργανικής ένωσης ποσότητα αμμωνιακού διαλύματος CuCl. Αν σχηματιστεί κεραμέρυθρο ίζημα τότε η ένωση είναι το 1-βουτίνιο.

CΗ3CΗ2C≡CH + CuCl + NH3 → CΗ3CΗ2C≡CCu↓ + NH4Cl κεραμέρυθρο Αν δε σχηματιστεί ίζημα η ένωση είναι ή το βουτάνιο ή το 2-βουτένιο. Στην περίπτωση αυτή προσθέτουμε σε άλλο δοχείο που περιέχει διάλυμα της οργανικής ένωσης μικρή ποσότητα διαλύματος Br2 σε CCl4. Αν αποχρωματιστεί το διάλυμα τότε η ένωση είναι το 2-βουτένιο.

CΗ3CΗ CHCΗ3

+

Br2

CΗ3CΗBrCΗBrCΗ3

καστανέρυθρο

άχρωμο

Αν δεν αποχρωματιστεί το διάλυμα, τότε η ένωση είναι το βουτάνιο.

2. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε αν μια οργανική ένωση είναι η 1-βουτανόλη ή ο διαιθυλαιθέρας;

Απάντηση Προσθέτουμε σε δοχείο που περιέχει την οργανική ένωση ποσότητα Na. Αν εμφανιστούν φυσαλίδες (αέριο υδρογόνο) τότε η ένωση είναι η 1-βουτανόλη.

CΗ3CΗ2CΗ2CΗ2OH + Na → CΗ3CΗ2CΗ2CΗ2ONa + 1/2 H2↑ Αν δεν εμφανιστούν φυσαλίδες, τότε η ένωση είναι ο διαιθυλαιθέρας.

3. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε αν μια οργανική ένωση είναι η 1-προπανόλη ή η 2-προπανόλη; Απάντηση Προσθέτουμε σε δοχείο που περιέχει την οργανική ένωση διάλυμα I2 και NaOH. Αν σχηματιστεi κίτρινο ίζημα (CΗΙ3) τότε η ένωση είναι η 2-προπανόλη.

CΗ3CHCH3 + 6NaOH + 4I2→ CHI3↓ + CΗ3COONa + 5NaI + 5H2O ΟΗ

Οργανική Χημεία

κίτρινο 228

Αν δε σχηματιστεί ίζημα τότε η ένωση είναι η 1-προπανόλη.

4. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε αν μια οργανική ένωση είναι η μεθανόλη ή η 1 -προπανόλη;

Απάντηση Προσθέτουμε σε δοχείο που περιέχει την οργανική ένωση ποσότητα όξινου διαλύματος KMnO4. Αν εμφανιστούν φυσαλίδες (CO2) τότε η ένωση είναι η μεθανόλη.

5CΗ3ΟΗ + 6KMnO4 + 9H2SO4 —> 5CO2 + 6MnSO4 + 3Κ2SO4 + 19 H2O Η έκλυση αερίου CO2 μπορεί να επιβεβαιωθεί διοχετεύοντας το αέριο που εκλύθηκε από την οξείδωση σε διαυγές διάλυμα Ca(ΟΗ)2 (ασβεστόνερο) οπότε παρατηρεiται θόλωμα του διαλύματος.

CO2 + Ca(ΟΗ)2

CaCΟ3 + Η2Ο

Αν δεν εμφανιστούν φυσαλίδες, τότε η ένωση είναι η 1-προπανόλη.

5 CΗ3CΗ2CH2OH+4KMnO4+6H2SO4→5 CΗ3CΗ2COOH+4MnSO4+2K2SO4+11H2O

5. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε αν μια οργανική ένωση είναι η προπανάλη ή η 3-πεντανόνη;

Απάντηση Προσθέτουμε σε δοχείο που περιέχει διάλυμα της οργανικής ένωσης φελίγγειο υγρό. Αν σχηματιστεί κεραμέρυθρο ίζημα (Cυ2Ο) τότε η ένωση είναι η προπανάλη.

CΗ3CΗ2CΗ=Ο + 2CυSΟ4+ 5ΝaΟΗ

CΗ3CΗ2CΟΟΝa +

Cu2O↓ +2Na2SO4+3H2O κεραμέρυθρο Αν δε σχηματιστεί ίζημα, τότε η ένωση είναι η 3-πεντανόνη.

6. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε αν μια οργανική ένωση είναι το μυρμηκικό οξύ ή το αιθανικό (οξικό) οξύ;

Απάντηση Προσθέτοuμε σε δοχείο που περιέχει το διάλυμα της οργανικής ένωσης μικρή ποσότητας όξινου διαλύματος KMnO4. Αν αποχρωματιστεί το διάλυμα KMnO4 τότε η ένωση είναι το μυρμηκικό οξύ.

5HCOOH

+ 2KMnO4

+ 3H2SO4→5CO2 + K2SO4 + 2MnSO4

ερυθροϊώδες

229

+ 8H2O

άχρωμο

Δ. Μπαμπίλης

Αν δεν αποχρωματιστεί το διάλυμα KMnO4, τότε η ένωση είναι το αιθανικό οξύ.

7. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε τις κορεσμένες ισομερείς ενώσεις του τύπου C3Η6Ο2;

Απάντηση Οι πιθανοί τύποι είναι: CΗ3CΗ2CΟΟΗ (προπανικό οξύ) ή ΗCΟΟCΗ2CΗ3 (μεθανικός αιθυλεστέρας) ή CΗ3CΟΟCΗ3 (αιθανικός μεθυλεστέρας). Προσθέτουμε σε δοχείο που περιέχει διάλυμα της οργανικής ένωσης ποσότητα ΝaΗCΟ3. Αν εμφανιστούν φυσαλίδες (CΟ2) τότε η ένωση είναι το προπανικό οξύ.

CΗ3CΗ2CΟΟΗ + ΝaΗCΟ3 —> CΗ3CΗ2CΟΟΝa + CO2 + Η2Ο Αν δεν εμφανιστούν φυσαλίδες, η ένωση είναι ή ο μεθανικός αιθυλεστέρας ή ο αιθανικός μεθυλεστέρας. Στην περίπτωση που δεν εκλυθούν φυσαλίδες CΟ2 προσθέτουμε σε άλλο δοχείο που περιέχει διάλυμα της οργανικής ένωσης θερμό διάλυμα ΝaΟΗ οπότε οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγματοποιούνται είναι: ΗCΟΟCΗ2CΗ3 + NaOH CΗ3CΟΟCΗ3+ NaOH

ΗCOONa + CΗ3CΗ2OH CΗ3COONa + CΗ3OH

Έπειτα προσθέτουμε διάλυμα I2 και NaOH. Αν σχηματιστεί κίτρινο ίζημα (CΗΙ3) τότε στο δοχείο περιέχεται CΗ3CΗ2OH οπότε ο εστέρας είναι ο μεθανικός αιθυλεστέρας.

CH3CH2OH + 6NaOH + 4I2 → CHI3↓+HCOONa+ 5NaI + 5H2O κίτρινο Αν δε σχηματιστεί ίζημα, η ένωση είναι ο αιθανικός μεθυλεστέρας.

8. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε αν μια οργανική ένωση είναι το αιθανικό οξύ ή η αιθανόλη ή η αιθανάλη;

Απάντηση Προσθέτουμε σε δοχείο που περιέχει διάλυμα της οργανικής ένωσης φελίγγειο υγρό. Αν σχηματιστεί κεραμέρυθρο ίζημα τότε η ένωση είναι η αιθανάλη.

CΗ3CΗ2CΗ=Ο + 2CυSΟ4 + 5ΝaΟΗ

CΗ3CΟΟΝa +

Cu2O↓

+ 2Na2SO4 + 3H2O

κεραμέρυθρο Αν δε σχηματιστεί ίζημα, η ένωση είναι ή το αιθανικό οξύ ή η αιθανόλη.

Οργανική Χημεία

230

Στην περίπτωση που δεν καταβυθιστεί κεραμέρυθρο ίζημα προσθέτουμε σε άλλο δοχείο που περιέχει διάλυμα της οργανικής ένωσης διάλυμα I2 και NaOH. Αν σχηματιστεί κίτρινο ίζημα τότε η ένωση είναι η αιθανόλη.

CH3CH2OH + 6NaOH + 4I2 → CHI3↓ + HCOONa + 5NaI + 5H2O κίτρινο Αν δε σχηματιστεί ίζημα, τότε η ένωση είναι το αιθανικό οξύ.

9. Καρβονυλική ένωση Α έχει μοριακό Τύπο C5Η10Ο. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της ένωσης Α αν είναι γνωστό ότι η ένωση A: α. δεν αντιδρά με το φελίγγειο υγρό, β. δεν αντιδρά με διάλυμα I2 και NaOH.

Απάντηση Η ένωση Α είναι κετόνη διότι δεν αντιδρά με το φελίγγειο υγρό. Οι πιθανοί τύποι της ένωσης Α είναι: CH3CCH2CH2CH3

2 – πεντανόνη

Ο CH3CH2CCH2CH3

3 – πεντανόνη

Ο CH3 – C – CΗ - CH3 | Ο CH3

μεθυλο – βουτανόνη

Επειδή δεν αντιδρά με διάλυμα I2 και NaOH η ένωση A δεν είναι μεθυλοκετόνη. Άρα ο συντακτικός τύπος της Α είναι: CH3CH2CCH2CH3 3 – πεντανόνη. Ο 10. Οργανική ένωση Α έχει μοριακό τύπο C4Η10Ο. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της ένωσης Α, αν είναι γνωστό ότι: a. με επίδραση ποσότητας Na στην ένωση Α εκλύονται φυσαλίδες αερίου, β. με προσθήκη μικρής ποσότητας όξινου διαλύματος KMnO4 σε περίσσεια της ένωσης Α δεν παρατηρείται αποχρωματισμός του διαλύματος.

231

Δ. Μπαμπίλης

Απάντηση Ο μοριακός τύπος C4Η10Ο αντιστοιχεί στο γενικό τύπο CνΗ2ν+2Ο, ο οποίος αντιστοιχεί στις κορεσμένες μονοσθενείς αλκοόλες και στους κορεσμένους μονοσθενείς αιθέρες. Όμως αφού η ένωση Α αντιδρά με Na συμπεραίνουμε ότι είναι αλκοόλη.

ROH + Na —> RONa + ½ Η2 Αφού η αλκοόλη Α δεν αποχρωματίζει όξινο διάλυμα KMnO4, δηλαδή δεν οξειδώνεται συμπεραίνουμε ότι είναι τριτοταγής αλκοόλη. Συνεπώς ο συντακτικός τύπος της ένωσης Α είναι: ΟΗ | CH3CCH3 | CH3

2 – μεθυλο – 2 - προπανόλη

11. Η ένωση Χ μπορεί να είναι προπανόνη ή προπανάλη ή αιθανόλη ή αιθανάλη. Αφού επιλέξετε τα λιγότερα δυνατά από τα πιο κάτω προτεινόμενα αντιδραστήρια, να περιγράψετε σε συντομία πώς μπορείτε να αποδείξτε ότι η ένωση είναι η αιθανάλη. Προτεινόμενα αντιδραστήρια: Κ2Cr2O7/H2SO4, AgNO3/NH3,

KMnO4/H2SO4, I2/NaOH,

NaHCO3

Απάντηση Θα χρησιμοποιήσουμε αρχικά το αμμωνιακό διάλυμα ΑgΝΟ3. Αν προκύψει καθρέπτης Αg η ένωση θα είναι αλδεΰδη ( πραπανάλη ή αιθαινάλη): RCHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → RCOONH4 + 2Ag↓+2NH4NO3 Στη συνέχεια θα δούμε αν με το Ι2/ΝaΟΗ η ένωση μπορεί να δώσει κίτρινο ίζημα (CΗΙ3). Αν πάρουμε ίζημα θα είναι η αιθανάλη: CH3CHO + 4NaOH + 3I2 → CHI3↓ + HCOONa + 3NaI + 3H2O

12. Σε πέντε δοχεία A, B, Γ, Δ και Ε περιέχονται οι ενώσεις: 2-προπανόλη, αιθανικό οξύ, διαιθυλαιθέρας, 2-βουτένιο και βουτανάλη. Αν κάθε δοχείο περιέχει μια μόνο ένωση, πώς μπορούμε να ταυτοποιήσουμε το περιεχόμενο των δοχεiων με βάση τα παρακάτω πειραματικά αποτελέσματα; α. Με επίδραση Na μόνο στα δοχεία Β και Δ παρατηρήθηκε έκλυση φυσαλίδων. β. Με προσθήκη μικρής ποσότητας διαλύματος Br2 σε CCl4 μόνο στο δοχείο Α παρατηρείται αποχρωματισμός του διαλύματος.

Οργανική Χημεία

232

γ. Με προσθήκη διαλύματος I2 και NaOH σχηματίζεται κίτρινο ίζημα μόνο στο δοχείο Β. δ. Με επίδραση φελίγγειου υγρού παρατηρείται σχηματισμός κεραμέρυθρου ιζήματος μόνο στο δοχείο Γ.

Απάντηση Καταγράφουμε τα πειραματικά αποτελέσματα στον παρακάτω πίνακα και σημειώνουμε με + αν το περιεχόμενο του δοχείου αντιδρά θετικά με το αντιδραστήριο που χρησιμοποιήσαμε κάθε φορά.

Na

διάλυμα Br2 σε CCl4

διάλυμα I2/NaOH

διάλυμα CυSΟ4/ ΝaΟΗ

Α

-

+

-

-

Β

+

-

+

-

Γ

-

-

-

+

Δ

+

-

-

-

Ε

-

-

-

-

Στο δοχείο Α περιέχεται το 2-βουτένιο, το οποίο ως ακόρεστη ένωση αποχρωματίζει το διάλυμα Br2 σε CCl4 . Στο δοχείο Γ περιέχεται η βουτανάλη, η οποία ως αλδεΰδη σχηματίζει κεραμέρυθρο ίζημα με την επίδραση φελίγγειου υγρού. Στο δοχείο Β περιέχεται η 2-προπανόλη η οποία με διάλυμα I2/NaOH σχηματίζει κίτρινο ίζημα ως δευτεροταγής αλκοόλη που διαθέτει ΟΗ σε θέση 2, αλλά και με επίδραση Na ελευθερώνει φυσαλίδες αερίου Η2, ως ένωση που έχει όξινο υδρογόνο. Στο δοχείο Δ περιέχεται το αιθανικό οξύ, το οποίο με επίδραση Na ελευθερώνει φυσαλίδες αερίου Η2, ως ένωση που έχει όξινο υδρογόνο. Τέλος στο δοχείο Ε περιέχεται ο διαιθυλαιθέρας, ο οποίος δεν αντιδρά με κανένα αντιδραστήριο.

13. Σε τέσσερα δοχεία A, B, Γ και Δ περιέχονται οι ενώσεις: 1 -βουτίνιο, μεθανικό οξύ, φαινόλη, αιθανικός μεθυλεστέρας. Αν κάθε δοχείο περιέχει μια μόνο ένωση, πώς μπορούμε να ταυτοποιήσουμε το περιεχόμενο των δοχείων με βάση τα παρακάτω πειραματικά αποτελέσματα; α. Με επίδραση Na παρατηρήθηκε έκλυση φυσαλίδων μόνο στα δοχεία A, Γ και Δ. β. Με προσθήκη αμμωνιακού διαλύματος CuCl παρατηρήθηκε σχηματισμός ιζήματος μόνο στο δοχείο Γ. γ. Με προσθήκη μικρής ποσότητας όξινου διαλύματος ΚΜnΟ4 μόνο στο δοχείο Α παρατηρήθηκε αποχρωματισμός του διαλύματος.

233

Δ. Μπαμπίλης

Απάντηση Na

διάλυμα CuCl/ΝΗ3

όξινο διάλυμα KMnO4

Α

+

-

+

Β

-

-

-

Γ

+

+

-

Δ

+

-

-

Στο δοχείο Α περιέχεται το μεθανικό οξύ, το οποίο αποχρωματίζει το όξινο διάλυμα KMnO4. Στο δοχείο Γ περιέχεται το 1-βουτίνιο, το οποίο ως ένωση που περιέχει τριπλό δεσμό σε ακραία θέση σχηματίζει κεραμέρυθρο ίζημα με επίδραση αμμωνιακού διαλύματος CuCl. Στο δοχείο Δ περιέχεται η φαινόλη, η οποία ως ένωση που περιέχει όξινο υδρογόνο με επίδραση Na εκλύει φυσαλίδες αερίου Η2 (αλλά δεν αντιδρά με τα υπόλοιπα αντιδραστήρια). Τέλος στο δοχείο Β περιέχεται ο αιθανικός μεθυλεστέρας, ο οποίος δεν αντιδρά με κανένα αντιδραστήριο.

14. Ο εστέρας Α έχει μοριακό τύπο C5Η10Ο2 και με υδρόλυση σε όξινο περιβάλλον παρέχει δύο οργανικές ενώσεις Β και Γ από τις οποίες και οι δύο αποχρωματίζουν όξινο διάλυμα KMnO4, ενώ η μία από αυτές με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 παρέχει κίτρινο ίζημα. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των παρακάνω ενώσεων.

Απάντηση ‘Εστω CκΗ2κ+1CΟΟCμΗ2μ+1 ο μοριακός τύπος του εστέρα Α, με k≥0 και μ 1. Ισχύει: k+μ+1=5

k+μ=4 (1)

CκΗ2κ+1CΟΟCμΗ2μ+1 + Η2Ο

CκΗ2κ+1CΟΟΗ + CμΗ2μ+1 ΟΗ

Από την εκφώνηση της άσκησης γνωρίζουμε ότι και τα δύο προϊόντα της υδρόλυσης οξειδώνονται. Όμως το μόνο καρεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ που οξειδώνεται είναι το μεθανικό οξύ (HCOOH). Συνεπώς k=0 και μ=4. Άρα η αλκοόλη έχει μοριακό τύπο C4Η9ΟΗ και αφού παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση θα είναι της μορφής: RCHCH3 ΟΗ Συνεπώς R: CΗ3CΗ2-. Άρα η αλκοόλη έχει συντακτικό τύπο CΗ3CΗ2CΗCΗ3 (2-βουτανόλη). Ο συντακτικός τύπος του εστέρα Α είναι:

Οργανική Χημεία

OH

234

ΗCOΟCΗCΗ2CΗ3 μεθανικός δευτεροταγής βουτυλεστέρας CΗ3 15. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των παρακάτω ενώσεων. α. Η αλκοόλη Α είναι η μικρότερη κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη που δεν αποχρωματίζει όξινο διάλυμα KMnO4. β. Η καρβονυλική ένωση Β προκύπτει με προσθήκη νερού σε αλκίνιο και ανάγει το φελίγγειο υγρό. γ. Η αλκοόλη Γ έχει μοριακό τύπο C5Η11ΟΗ και δεν μπορεί να προκύψει με αναγωγή καρβονυλικής ένωσης. δ. Ο εστέρας Δ έχει μοριακό τύπο C6Η12Ο2 και με υδρόλυση, παρουσία οξέος, παρέχει δύο οργανικά προϊόντα, από τα οποία κανένα δεν αντιδρά με όξινο διάλυμα Κ2Cr2Ο7. ε. Η αλκοόλη Ε με επίδραση όξινου διαλύματος ΚΜnΟ4 παρέχει προϊόν το οποίο εξουδετερώνεται με διάλυμα NaOH. Επίσης με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 στην αλκοόλη Ε σχηματίζεται κίτρινο ίζημα. στ. Η καρβονυλική ένωση Ζ ανάγει το φελίγγειο υγρό, εvώ με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 παρέχει κίτρινο ίζημα. ζ. Η αλκοόλη Η παρασκευάζεται με προσθήκη οργανομαγνησιακής σε μεθανάλη και υδρόλυση του προϊόντος. Επίσης με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 στην αλκοόλη Η σχηματίζεται κίτρινο ίζημα.

Απάντηση α. Αφού η αλκοόλη Α δεν αποχρωματίζει όξινο διάλυμα KMnO4 συμπεραίνουμε ότι είναι τριτοταγής. Η μικρότερη τριτοταγής αλκοόλη έχει τέσσερα άτομα C στο μόριό της και είναι η:

ΟΗ | CH3CCH3 | CH3

2 – μεθυλο – 2 - προπανόλη

β. Η προσθήκη Η2Ο σε αλκίνια οδηγεί στο σχηματισμό καρβονυλικών ενώσεων. Αφού η καρβονυλική ένωση Β ανάγει το φελίγγειο υγρό συμπεραίνουμε ότι είναι αλδεΰδη. Η μόνη αλδεΰδη που προκύπτει με

235

Δ. Μπαμπίλης

προσθήκη Η2Ο σε αλκίνιο είναι η αιθανάλη από το αιθίνιο. Συνεπώς η ένωση Β είναι η αιθανάλη: CΗ3CΗ=Ο.

CH

CH + H2O

CH3CH=O

γ. Με αναγωγή των καρβονυλικών ενώσεων δεν μπορούν να προκύψουν τριτοταγείς αλκοόλες. Συνεπώς η ένωση Γ είναι τριτοταγής αλκοόλη. Η μόνη τριτοταγής αλκοόλη με πέντε άτομα C στο μόριό της είναι η: ΟΗ | CH3CCH2CH3 | CH3

2 – μεθυλο – 2 - βουτανόλη

δ. ‘Εστω CκΗ2κ+1CΟΟCμΗ2μ+1 ο μοριακός τύπος του εστέρα Δ, με k≥O και μ 1. Ισχύει: k+μ+1=6

k+μ=5 (1)

CκΗ2κ+1CΟΟCμΗ2μ+1 + Η2Ο

CκΗ2κ+1CΟΟΗ + CμΗ2μ+1 ΟΗ

Αφού η παραγόμενη αλκοόλη CμΗ2μ+1 ΟΗ δεν αντιδρά με όξινο διάλυμα Κ2Cr2Ο7 συμπεραίνουμε ότι είναι τριτοταγής, οπότε θα διαθέτει τουλάχιστον 4 άτομα άνθρακα δηλαδή μ ≥ 4 (2). Αφού το παραγόμενο οξύ CκΗ2κ+1CΟΟCμΗ2μ+1 δεν αντιδρά με όξινο διάλυμα Κ2Cr2Ο7 συμπεραίνουμε ότι δεν μπορεί να είναι το HCOOH, δηλαδή k≥ 1 (3). Με βάση τους περιορισμούς (2) και (3) από την εξίσωση (1) προκύπτει ως μοναδική λύση: k=1 και μ=4. Οι συντακτικοί τύποι του οξέος και της αλκοόλης είναι αντίστοιχα: CΗ3CΟΟΗ αιθανικό οξύ ΟΗ | CH3CCH3 2 – μεθυλο – 2 - προπανόλη | CH3 Ο εστέρας Δ έχει συντακτικό τύπο: CΗ3 CΗ3CΟΟC-CΗ3 αιθανικός τεταρτοταγής βουτυλεστέρας CΗ3 ε. Αφού το προϊόν οξείδωσης της αλκοόλης Ε εξουδετερώνεται με διάλυμα NaOH συμπεραίνουμε ότι είναι οξύ και συνεπώς η αλκοόλη Ε είναι πρωτοταγής. Αφού με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 στην

Οργανική Χημεία

236

αλκοόλη Ε σχηματίζεται κίτρινο ίζημα CΗΙ3 συμπεραίνουμε ότι η αλκοόλη Ε παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση. Η μόνη πρωτοταγής αλκοόλη που παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση είναι η αιθανόλη. Συνεπώς η αλκοόλη Ε είναι η αιθανόλη. Οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγματοποιούνται είναι: 5CΗ3CH2OH+4KMnO4+6H2SO4→5CΗ3COOH+4MnSO4+2K2SO4+11H2O CΗ3COOH + NaOH

CΗ3COOΝa + Η2Ο

CH3CH2OH + 6NaOH + 4I2 → CHI3↓+HCOONa+ 5NaI + 5H2O κίτρινο στ. Αφού η καρβονυλική ένωση Ζ ανάγει το φελίγγειο υγρό συμπεραίνουμε ότι είναι αλδεΰδη. Όμως η μόνη αλδεΰδη που παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση είναι η αιθανάλη. Συνεπώς η ένωση Ζ είναι η αιθανάλη. Οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγματοποιούνται είναι:

CH3CHO + 2CuSO4 + 5NaOH → CH3COOΝa + Cu2O↓

+ 2Na2SO4 + 3H2O

κεραμέρυθρο CH3CHO + 4NaOH + 3I2

CHI3↓ + HCOONa + 3NaI + 3H2O κίτρινο

ζ. Από μεθανάλη και RMgX προκύπτει η πρωτοταγής αλκοόλη. + H2O CH2=O +

RMgX  RCH2OMgX

R-CH2OH + Mg(OH)X

Αφού με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 στην αλκοόλη Η σχηματίζεται κίτρινο ίζημα CΗΙ3 συμπεραίνουμε ότι η αλκοόλη Η παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση. Η μόνη πρωτοταγής αλκοόλη που παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση είναι η αιθανόλη.

CH3CH2OH + 6NaOH + 4I2 → CHI3↓+HCOONa+ 5NaI + 5H2O Άρα η οργανομαγνησιακή είναι η CH3MgX. 16. Η ένωση Α δεν αντιδρά με Na, αλλά με επίδραση διαλύματος Ι2 και NaOH δίνει κίτρινο ίζημα. Αιθυλοβρωμίδιο αντιδρά με Mg παρουσία απόλυτου αιθέρα και δίνει την ένωση Β. Η ένωση Α αντιδρά με την ένωση Β και το προϊόν υδρολύεται οπότε παράγεται η οργανική ένωση Γ. Η ένωση Γ μπορεί να

237

Δ. Μπαμπίλης

αποχρωματίσει όξινο διάλυμα ΚΜnΟ4. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, Β και Γ και να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων.

Απάντηση Η ένωση Α αντιδρά με διάλυμα Ι2 και NaOH, άρα είναι της μορφής: CνH2ν+1 CCH3 ∥ Ο

ή

CνH2ν+1 CΗCH3 ΟΗ Όμως αφού δεν αντιδρά με Na, δεν είναι αλκόολη δηλαδή είναι της μορφής: CνH2ν+1 CCH3 ∥ Ο

όπου ν 0

Γράφουμε τις αντιδράσεις που αναφέρονται. Αιθυλοβρωμίδιο αντιδρά με Mg παρουσία απόλυτου αιθέρα: CΗ3CΗ2Βr + Mg

CΗ3CΗ2 MgΒr (Β)

Η ένωση Α αντιδρά με την ένωση Β και το προϊόν υδρολύεται: CH3 CνH2ν+1 CCH3 + CΗ3CΗ2 MgΒr ∥ Ο

CνH2ν+1 CCΗ2CH3

+ Η2Ο

CH3 CνH2ν+1 CCΗ2CH3 + Mg(OH)Br

ΟMgΒr

ΟΗ (Γ) H ένωση Γ μπορεί να αποχρωματίσει, όξινο διάλυμα ΚΜnΟ4, άρα είναι δευτεροταγής αλκοόλη (πρωτοταγής δεν μπορεί να είναι αφού η ένωση Α δεν είναι η μεθανάλη). Συνεπώς CνH2ν+1: H-, δηλαδή ν=0. Άρα οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, Β και Γ είναι: A: CΗ3CΗ=Ο αιθανάλη B: CΗ3CΗ2 MgΒr αιθυλομαγνησιοβρωμίδιο Γ: CΗ3CΗ2CΗCH3

2-βουτανόλη

ΟΗ Οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγματοποιούνται είναι: CΗ3CΗ=Ο + 3 Ι2 + 4ΝaΟΗ —> HCOONa + CΗΙ3 + 3ΝaΙ + 3Η2Ο + Η2Ο CΗ3CΗ2MgΒr + CΗ3CΗ=Ο —> CΗ3CΗ2CΗCH3 CΗ3CΗ2CΗCH3 Ο MgΒr

Οργανική Χημεία

+ Mg(OH)Br

OH (Γ) 238

5CΗ3CΗ2CHCH3+2KMnO4+3H2SO4→5CΗ3CΗ2CCH3 +2MnSO4+K2SO4+8H2O ∥ OH Ο

17. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών:

Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ, Κ και Λ.

Απάντηση: Ξεκινώντας από την ένωση RΟΗ (Α) έχουμε τις αντιδράσεις: RΟΗ + SΟCl2 → RCl + SO2 + HCl (Δ) RΟΗ + Νa → RONa + ½ H2. (Γ) Η (Γ) αντιδρά με την (Δ): RCl + RONa → ROR + NaCl Η Θ είναι ο αιθέρας RΟR με τύπο C6Η14Ο και κατά συνέπεια το αλκύλιο R είναι κάποιο προπύλιο με τύπο

C3Η7. Η οξείδωση της αλκοόλης (Α) από το ΚΜnΟ4 δίνει την ένωση Β, στην οποία γίνεται

προσθήκη ΗCΝ και κατά συνέπεια η Β είναι καρβονυλική ένωση. Όμως αν η αλκοόλη C 3Η7ΟΗ ήταν πρωτοταγής θα οξειδωνόταν σε οξύ, κατά συνέπεια η αλκοόλη είναι δευτεροταγής και οξειδώνεται σε κετόνη. Δηλαδή η αλκόολη είναι η CH3-CΗ(ΟΗ)-CH3 (Α) και οξειδώνεται στην κετόνη CH3-CΟ-CH3 (Β). Επομένως έχουμε τις αντιδράσεις:

239

Δ. Μπαμπίλης

CH3-CΗ(ΟΗ)-CH3 + SΟCl2 → CH3-CΗCl -CH3 + SΟ2 + ΗCl (Δ) CH3-CΗCl -CH3 + Μg CH3-CΗ -CH3 ΜgCl (Ε)

+ Μg(OH)Cl

(Z) Η ένωση (Ζ) πράγματι σαν τριτοταγής αλκοόλη, δεν οξειδώνεται. Επίσης:

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 1. Να διακρίνετε τις εξής ενώσεις: a. μεθανικό οξύ, αιθανικό οξύ. δ. προπανικό οξύ, πεντάνιο. στ. 1-εξανόλη, εξάνιο.

β. αιθανικό οξύ, αιθανάλη.

γ. οξαλικό οξύ, οξικό οξύ.

ε. αιθανικό οξύ, μεθανικός μεθυλεστέρας.

ζ. προπανόνη, 3-πεντανόνη.

η. 1,3-βουταδιένιο, βουτάνιο.

θ. προπανικός μεθυλεστέρας, αιθανικός αιθυλεστέρας.

2. Να διακρίνετε τις εξής ενώσεις: a. Προπάνιο, προπένιο, προπίνιο.

β. 1-πεντίνιο , 2-πεντανόλη, 2-πεντανόνη, πεντανικό οξύ.

γ. 1-προπανόλη , 2-προπανόλη, μεθυλαιθυλαιθέρας.

δ. Προπανόνη, αιθανάλη, 1-προπανόλη.

ε. Μεθυλο 1-προπανόλη , μεθυλο 2-προπανόλη, 2-βουτανόλη . στ. Αιθανόλη, μεθανόλη, 2-προπανόλη. ζ. 2-βουτανόλη, 2-βουτανόνη;

η. μεθανάλη, 1 -προπανόλη;

3. Να διακρίνετε τις εξής ενώσεις: a. 1 –χλωροπροπάνιο, 2- χλωροπροπάνιο

β. 1,2-διχλωροβουτάνιο, 1,4-διχλωροβουτάνιο.

γ. 1,1 –διβρωμοπεντάνιο, 2,2- διβρωμοπεντάνιο. δ. μεθανικός βουτυλεστέρας, προπανικός αιθυλεστέρας.

Οργανική Χημεία

ε. αιθυλαμίνη, 1-προπανόλη, προπίνιο.

240

4. Ποια από τις ενώσεις:μεθανόλη, αιθανόλη, μεθανικό οξύ και προπανικό οξύ, έχει τις ακόλουθες ιδιότητες; α. Αντιδρά με Na και ελευθερώνει φυσαλίδες Η2. β. Αντιδρά με ΝaΗCΟ3 ελευθερώνοντας φυσαλίδες CΟ2.

5. Ποια από τις ενώσεις: αιθανόλη,

αιθανάλη, προπανάλη και 2- βουτανόνη

έχει τις ακόλουθες

ιδιότητες; α. Με επίδραση διαλύματος Ι2 και NaOH παρέχει κίτρινο ίζημα.

β. Αντιδρά με HCN.

γ. Ανάγει το φέλιγγειο υγρό.

6. Με ποια από τα παρακάτω αντιδραστήρια μπορούμε να διακρίνουμε την 2-προπανόλη από την προπανόνη; a. Na,

β. φελίγγειο υγρό,

γ. αλκαλικό διάλυμα Ι2,

δ. όξινο διάλυμα ΚΜnΟ4.

7. Με ποια από τα παρακάτω αντιδραστήρια μπορούμε νa διακρίνουμε την αιθανόλη από την αιθανάλη; a. διάλυμα Κ2Cr2O7 και Η2SΟ4,

β. HCN,

γ. αλκαλικό διάλυμα Ι2,

δ. Na.

8. Να εξηγήσετε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες. α. Όταν ένας υδρογονάνθρακας αποχρωματίζει διάλυμα Br2 είναι υποχρεωτικά αλκένιο. β. Η διάκριση της 1-προπανόλης από την προπανόνη δεν μπορεί να γίνει με το αντιδραστήριο Tollens. γ. Όταν μια οργανική ένωση αποχρωματίζει όξινο διάλυμα ΚΜnΟ4, είναι πρωτοταγής ή δευτεροταγής αλκοόλη. δ. Το Na μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διάκριση του αιθανικού οξέος από την 1-προπανόλη. ε. Η διάκριση ισομοριακών ποσοτήτων 2-βουτενίου και 2-βουτινίου μπορεί να γίνει με τη μέτρηση του όγκου του διαλύματος Br2 που μπορεί να αποχρωματιστεί.

9. Με ποιες χαρακτηριστικές αντιδράσεις μπορούν να διακριθούν σι ισομερείς ενώσεις με μοριακό τύπο C3Η8Ο;

10. Ποια κορεσμένη μονοκαρβονυλική ένωση ανάγει το φελίγγειο υγρό, ενώ με αλκαλικό διάλυμα Ι2 παρέχει κίτρινο ίζημα;

241

Δ. Μπαμπίλης

11. Η αλκοόλη Α προκύπτει με προσθήκη Η2Ο σε αλκένιο, ενώ κατά την πλήρη οξείδωσή της παρέχει προϊόν που αντιδρά με ΝaΗCΟ3. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης A;

12. Η ένωση C4H10O παρουσιάζει τις παρακάτω χημικές ιδιότητες: α. Αντιδρά με μεταλλικό νάτριο, β. Αποχρωματίζει όξινο διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου και γ. Αντιδρά με αλκαλικό διάλυμα ιωδίου και δίνει ιωδοφόρμιο. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος και η ονομασία της ένωσης; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας δίνοντας και τις σχετικές χημικές αντιδράσεις.

13. Η κορεσμένη οργανική ένωση A έχει μοριακό τύπο C4Η8Ο2. Για την ένωση Α διαπιστώθηκε ότι: α. με επίδραση ΝaΗCΟ3 δεν εκλύεται αέριο. β. με επίδραση αραιού υδατικού διαλύματος Η2SΟ4 προκύπτουν δύο οργανικές ενώσεις, οι οποίες αποχρωματίζουν όξινο διάλυμα ΚΜnΟ4, ενώ η μια από αυτές με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 παρέχει κίτρινο ίζημα.

14. Η ένωση Α έχει μοριακό τύπο C5Η12Ο και παρουσιάζει τις παρακάτω ιδιότητες: a. Με επίδραση Na εκλύει φυσαλίδες Η2. β. Με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 παρέχει κίτρινο iζημα. γ. Προκύπτει με προσθήκη Η2Ο σε αλκένιο με ευθύγραμμη αλυσίδα. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος και η ονομασία της ένωσης Α.

15. Η οργανική ένωση A έχει μοριακό τύπο C5Η12Ο και διαπιστώθηκε ότι: α. αντιδρά με νάτριο και εκλύεται H2, β. δεν οξειδώνεται χωρίς διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας της. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της ένωσης A;

16. Τέσσερα δοχεία A, B, Γ και Δ περιέχουν το καθένα τους μια από τις ενώσεις:

Οργανική Χημεία

242

1-προπανόλη, 2-προπανόλη, 2-προπεν-1-όλη, αιθυλομεθυλαιθέρα, χωρίς να γνωρίζουμε σε ποιο δοχείο περιέχεται η κάθε ένωση. Με βάση τα παρακάτω πειραματικά αποτελέσματα να προσδιοριστεί ποια χημική ένωση περιέχεται σε κάθε δοχείο. α. Μόνο το περιεχόμενο των δοχείων A, Γ και Δ αντιδρά με Na. β. Μόνο το περιεχόμενο του δοχείου Γ αποχρωματίζει διάλυμα Br2. γ. Μόνο το περιεχόμενο του δοχείου Δ παρέχει κίτρινο ίζημα με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2.

17. Σε τέσσερα δοχεία A, B, Γ και Δ περιέχονται οι ενώσεις: αιθανόλη, αιθανάλη, προπανάλη και προπανόνη. Αν σε κάθε δοχείο περιέχεται μια μόνο ένωση, να ταυτοποιήσετε το περιεχόμενο κάθε δοχείου με βάση τα παρακάτω πειραματικά αποτελέσματα: α. Με επίδραση φελίγγειου υγρού σχηματίζεται κεραμέρυθρο ίζημα μόνο στα δοχεία Γ και Δ. β. Με επίδραση όξινου διαλύματος ΚΜnΟ4 παρατηρείται αποχρωματισμός του διαλύματος στα δοχεία A, Γ και Δ. γ. Με επίδραση διαλύματος Ι2 και ΚΟΗ σχηματίζεται κίτρινο ίζημα μόνο στα δοχεία Α, Β και Δ.

18. Σε πέντε δοχεία A, B, Γ, Δ και Ε περιέχονται οι ενώσεις: αιθανόλη, αιθανάλη, μεθανικό οξύ, προπανικό οξύ και διαιθυλαιθέρας. Αν σε κάθε δοχείο περιέχεται μια μόνο ένωση, να ταυτοποιήσετε το περιεχόμενο κάθε δοχείου με βάση τα παρακάτω πειραματικά αποτελέσματα: a. Με επίδραση Na εκλύεται αέριο μόνο στα δοχεία A, Β και Γ. β. Με επίδραση ΚΗCΟ3 εκλύεται αέριο μόνο στα δοχεία Α και Γ. γ. Με επίδραση όξινου διαλύματος ΚΜnΟ4 παρατηρείται αποχρωματισμός του διαλύματος μόνο στα δοχεία B, Γ και Δ.

19. Σε τέσσερα δοχεία 1, 2, 3 και 4 περιέχονται οι ενώσεις αιθανόλη. αιθανάλη, προπανόνη και αιθανικό οξύ. Σε κάθε δοχείο περιέχεται μια μόνο ένωση. Να προσδιορίσετε ποια ένωση περιέχεται στο κάθε δοχείο, αν γνωρίζετε ότι: a. Οι ενώσεις που περιέχονται στα δοχεία 2 και 4 αντιδρούν με Na. β. Η ένωση που περιέχεται στο δοχείο 2 αντιδρά με Νa2CΟ3. γ. Η ένωση που περιέχεται στο δοχείο 1 αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

243

Δ. Μπαμπίλης

20. ‘Εξι δοχεία, αριθμημένα από το 1 έως το 6, περιέχουν το καθένα μία από τις εξής οργανικές ενώσεις: αιθανόλη, 1-προπανόλη, προπανόνη, διαιθυλαιθέρα, αιθανάλη και αιθανικό οξύ. Να προσδιορίσετε ποια ένωση περιέχεται σε κάθε δοχείο, από τις επόμενες πληροφορίες. α. Το περιεχόμενο των δοχείων 3, 5 και 6 μπορεί να αντιδράσει με Na. β. Οι ενώσεις που περιέχονται στα δοχεία 2, 4 και 5 παρέχουν κίτρινο ίζημα με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2. γ. Το περιεχόμενο του δοχείου 6 αλλάζει το χρώμα των δεικτών. δ. Η ένωση που περιέχεται στο δοχείο 4 παρέχει κάτοπτρο Ag, όταν αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα ΑgΝΟ3.

21. Πέντε δοχεία A, B, Γ, Δ και Ε περιέχουν το καθένα ένα από τα μίγματα των παρακάτω ενώσεων: α. αιθανικό οξύ και μεθανόλη γ. βουτανόνη και προπανικό οξύ

β. 3-πεντανόνη και 2-μεθυλο-2-προπανόλη δ. αιθανόλη και προπανάλη

ε. αιθανάλη και μεθανικό οξύ.

Για την ταυτοποίηση του περιεχομένου κάθε δοχείου χρησιμοποιήθηκαν τα εξής αντιδραστήρια: i. όξινο διάλυμα ΚΜnΟ4 ii. αλκαλικό διάλυμα Ι2 iii. Νa2CΟ3. Τα πειραματικά αποτελέσματα καταγράφηκαν στον παρακάτω πίνακα, σημειώνοντας με ≪+≫ όταν το περιεχόμενο του δοχείου αντιδρά με το αντιδραστήριο που χρησιμοποιήθηκε κάθε φορά. Νa2CΟ3

διάλυμα I2/NaOH

όξινο διάλυμα ΚΜnΟ4

Α

+

-

+

Β

-

-

-

Γ

+

+

-

Δ

-

+

+

Ε

+

+

+

Να προσδιορίσετε ποιο από τα μείγματα περιέχεται σε κάθε δοχείο.

22. Σε τέσσερα δοχεία περιέχονται οι ενώσεις: αιθανόλη διαιθυλαιθέρας, προπανόνη και βουτανικό οξύ. Χρησιμοποιώντας δύο μόνο χημικά αντιδραστήρια να ταυτοποιήσετε το περιεχόμενο κάθε δοχείου.

Οργανική Χημεία

244

23. Σε τέσσερα δοχεία A, B, Γ και Δ περιέχονται υδατικά διαλύματα της ίδιας συγκέντρωσης από τα παρακάτω σώματα. a. μεθανόλη,

β. αιθανόλη,

γ. μεθανάλη,

δ. μεθανικό οξύ.

Ορισμένος όγκος από τα διαλύματα A, B, Γ και Δ αποχρωματίζει αντίστοιχα 100, 200, 200 και 300 ml αντίστοιχα όξινου διαλύματος ΚΜnΟ4 0,5 Μ. Να προσδιορίσετε το περιεχόμενο κάθε δοχείου, αν είναι γνωστό ότι με επίδραση φελίγγειου υγρού καταβυθίζεται κεραμέρυθρο ίζημα μόνο στο δοχείο Β.

24. Με προσθήκη Br2 στην ένωση C4H8 (A) σχηματίζεται το προϊόν Β το οποίο θερμαίνεται με αλκοολικό διάλυμα NaOH, οπότε προκύπτει η οργανική ένωση Γ. Αν η ένωση Γ δίνει ίζημα όταν διαβιβάζεται σε αμμωνιακό διάλυμα χλωριούχου υποχαλκού, να προσδιοριστούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ.

25. Εστέρας Α κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος με κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη σαπωνοποιείται και δίνει τις ενώσεις Β και Γ. Η ένωση Β θερμαίνεται παρουσία Cu στους 3000C και δίνει την ένωση Δ η οποία αντιδρά τόσο με φελίγγειο υγρό όσο και με αλκαλικό διάλυμα Ι2. Η ένωση Γ αποχρωματίζει διάλυμα ΚΜnO4. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ και Ε.

26. Δύο ισομερείς ενώσεις οι (Α) και (Β) με Μ.Τ. C3H8O μπορούν να οξειδωθούν στις αντίστοιχες ενώσεις (Γ) και (Δ). Η (Γ) αντιδρά με το φελίγγειο υγρό και δίνει κοκκινοκαφέ ίζημα και μια άλλη οργανική ένωση (Ζ). Η (Δ) δεν αντιδρά με το φελίγγειο υγρό, αλλά δίνει ίζημα και την ένωση (Ε) με επίδραση διαλύματος Ι2/NaOH. Zητούνται τα ονόματα και οι Σ.Τ. των (Α), (Β), (Γ), (Δ), (Ε) και (Ζ).

27. Οργανική ένωση Α με γενικό μοριακό τύπο CνΗ2ν+2Ο μπορεί να αντιδράσει με νάτριο (Na) σε άνυδρο περιβάλλον. Η ένωση Α αντιδρά με υδατικό διάλυμα που περιέχει ιώδιο και καυστικό κάλιο (Ι 2 + ΚΟΗ) οπότε σχηματίζονται δύο οργανικές ενώσεις, η Β και η Γ. Η ενωση Β είναι κίτρινο ίζημα. Η ένωση Γ μπορεί να παραχθεί και κατά την επίδραση NaΟΗ σε αιθανικό προπυλεστέρα. α. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των παραπάνω αντιδράσεων. β. Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων Α, Β και Δ.

245

Δ. Μπαμπίλης

28. Ορισμένος όγκος ατμών εστέρα Α, κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος με κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη, καίγεται πλήρως οπότε παράγεται επταπλάσιος όγκος CO2 μετρημένος στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Ο ίδιος εστέρας όταν υδρολύεται δίνει τις ενώσεις Β και Γ, οι οποίες δεν αποχρωματιζουν διάλυμα ΚΜnΟ4 παρουσία Η2SΟ4. Αν οι ενώσεις Β και Γ έχουν την iδια σχετική μοριακή μάζα και η ένωση B με θέρμανση παρουσία πυκνού Η2SΟ4, στους 1700C, δίνει την ένωση Δ, η οποία αποχρωματίζει διάλυμα Br2, να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων A, B, Γ και Δ.

29. Πέντε δοχεία περιέχουν χωριστά μείγματα των ακόλουθων ουσιών: a. αιθανικό οξύ και μεθανάλη β. 3 πεντανόνη και μεθυλο 2 προπανόλη γ. βουτανόνη και προπανικό οξύ δ. αιθανάλη και προπανάλη ε. προπανόνη και μεθανικό οξύ Τα δοχεία αυτά στάλθηκαν σε κάποιο χημικό εργαστήριο για ποσοτική ανάλυση. Ο βοηθός εργαστηρίου όμως, όταν μετέφερε το περιεχόμενο των δοχείων σε φιάλες τοποθέτησε τις ετικέτες λανθασμένα, με αποτέλεσμα να μη γνωρίζει σε ποια φιάλη βρισκόταν το κάθε μείγμα. Για να εξακριβώσει το περιεχόμενο της κάθε φιάλης, τις σημάδεψε τυχαία με τα γράμματα Α, Β, Γ, Δ και Ε και επέδρασε σε δείγματα από το περιεχόμενο της καθεμιάς με τα αντιδραστήρια: i. διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου οξινισμένο με θειικό οξύ, ii. όξινο ανθρακικό νάτριο και iii. ιώδιο και διάλυμα καυστικού νατρίου. Στις περιπτώσεις που παρατήρησε μεταβολή σημείωσε ένα σταυρό στην κατάλληλη θέση ενός πίνακα, ο οποίος δίνεται πιο κάτω. Με βάση τις παρατηρήσεις του ο βοηθός κατάφερε να εξακριβώσει το περιεχόμενο της κάθε φιάλης.

Οργανική Χημεία

KMnO4/H+

NaHCO3

I2/NaOH

Α

-

-

-

Β

-

+

+

Γ

+

+

+

Δ

+

+

-

Ε

+

-

+

246

α. Ποιες είναι οι κύριες μεταβολές που παρατηρήθηκαν κατά την επίδραση των πιο κάτω αντιδραστηρίων; β. Με βάση τις σημειώσεις του πίνακα να προσδιορίσετε ποιο από τα μείγματα 1 έως 5 είναι το καθένα από τα μείγματα Α έως Ε. γ. Μία από τις ενώσεις, που περιέχεται σε κάποιο από τα μείγματα και αντιδρά με το όξινο ανθρακικό νάτριο, αντιδρά επίσης και με το διάλυμα του υπερμαγγανικού καλίου, σε περιβάλλον θειικού οξέος. Αφού βρείτε την ένωση αυτή να γράψετε τη χημική εξίσωση με το υπερμαγγανικό κάλιο.

30. Η ένωση Α δεν αντιδρά με Na, αλλά με επίδραση διαλύματος Ι2 και NaOH δίνει κίτρινο ίζημα. Αιθυλοβρωμίδιο αντιδρά με Mg παρουσία απόλυτου αιθέρα και δίνει την ένωση Β. Η ένωση Α αντιδρά με την ένωση Β και το προϊόν υδρολύεται οπότε παράγεται η οργανική ένωση Γ. Η ένωση Γ μπορεί να αποχρωματiσει όξινο διάλυμα ΚΜnΟ4. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ και να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων.

31. Παρακάτω αναγράφονται πέντε ζεύγη ενώσεων. Για κάθε ζεύγος να γράψετε την πιο χαρακτηριστική, κατά την άποψή σας αντίδραση διάκρισης και αναφέρετε την παρατήρηση που θα κάνετε. α. CH3CH=CH2 και CH3C≡CH

β. (CH3)2CH-OH και (CH3)3C-OH

δ. CH3CH2OH και CH3COOH

ε. CH3CH2CH=O και CH3COCH3

γ. CH3CHO και CH3CH2CHO

32. Δίνεται το παρακάτω σχήμα. Να προσδιορίσετε τις ενώσεις που αναφέρονται.

Β +

CHI3

K2Cr2O7 /H2SO4

247

Δ. Μπαμπίλης

33. Το διάγραμμα που ακολουθεί δείχνει το τρόπο παρασκευής γαλακτικού οξέος (Ι) από αιθένιο (Α).

NaOH όξινο υδρόλυση (Α) → (Β) ────> (Ζ) ──────> CH3CHO →CH3CHOHCN ────────>(I) υδατικό K2Cr2O7) (H) (Θ) α. Να γραφεί κατά IUPAC η ονομασία του γαλακτικού οξέος. β. Η ένωση Β περιέχει μόνο άνθρακα, υδρογόνο και χλώριο και έχει σχετική μοριακή μάζα περίπου 65. Ποια η ένωση Β; γ. Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Ζ και Θ και η κατά IUPAC ονομασία τους. Δίνονται: ΑrC: 12, ArH: 1, ArCl: 35,5. (Διαγωνισμός Χημείας 1989)(Απ.C2H5Cl) 34. Για μία ένωση γνωρίζουμε ότι: i. αποχρωματίζει διάλυμα βρωμίου, ii. δεν εκλύεται αέριο κατά την προσθήκη μεταλλικού Na στην ένωση αυτή και iii. δεσμεύει διπλάσιο όγκο Η2. Η ένωση αυτή είναι : α. 1-βουτένιο.

β. 2-βουτίνιο.

γ. 1-βουτίνιο.

δ. 2-βουτένιο.

35. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε αν η ένωση του τύπου C2H4O2 είναι αιθανικό οξύ ή μεθανικός μεθυλεστέρας; α. Με αναγωγή.

β. Με οξείδωση.

γ. Με προσθήκη μιας σταγόνας κυανού βάμματος ηλιοτροπίου.

δ. Με επίδραση ανθρακικού άλατος.

36. Ένωση Χ αντιδρά με Η2Ο στις κατάλληλες συνθήκες και δίνει ένωση που δεν αποχρωματίζει το αραιό διάλυμα KMnO4/H2SO4. H ένωση Χ είναι: α. CH2=CH2

β. CH3CH=CH2

γ. CH3C=CH2 ∣ CH3

δ. CH3CH2CH=CH2

37. Οργανική ένωση Χ παρουσιάζει τις ακόλουθες ιδιότητες: α. Αντιδρά με το υδρογόνο. β. Δίνει καθρέπτη αργύρου με διάλυμα AgNO3/NH4OH. γ. Δίνει κίτρινο ίζημα με Ι2/ΝaΟΗ. H ένωση Χ είναι: a. CH3CHO

β. HC≡CCH3

γ. ΗC≡CCH2COOH

δ. CH2=CHCHO

38. Δίνονται οι ενώσεις: 1. CH3CH2Cl, 2. CH3CH2COOH, 3. CH3CH2OH, 4.CH2=CH2, 5. HC≡CCH3. Ποιες από αυτές αντιδρούν με υδατικό διάλυμα ΝaOH;

Οργανική Χημεία

248

α. 3,4,5 μόνο

β. 1,2 μόνο

γ. 1,3,4,5, μόνο

39. Δίνονται οι ενώσεις: 1. C6H5OH,

δ. 4,5 μόνο

2. CH3CH2COOH, 3. CH3CH2OH, 4.CH2=CH2, 5. HC≡CCH3.

Ποιες αντιδρούν με το νάτριο και ελευθερώνουν αέριο; α. 1, 2, 3, 5 μόνο

β. 1,4 μόνο

γ. 2, 3 μόνο

δ. 2, 5 μόνο

40. Πόσα από τα συντακτικά ισομερή των άκυκλων κορεσμένων πενταλονών δίνουν την αλοφορμική αντίδραση; α. 2

β. 3

γ. 4

δ. 5 (Διαγωνισμός Χημείας 2007)

41. Δίνεται η ακόλουθη σειρά μετατροπών: aOH/C2H5OH

1.H2SO4 2.H2O

NaOH/I2

CHI3 (CH3 )2 CHCOONa

Η ένωση Χ είναι: α. CH 2 ClCH(CH3 ) 2

β. CH3CHOHCH(CH 3 ) 2

δ. (CH3 ) 2 CHCH 2 CH 2 Cl

γ. CH3CH 2 CH(CH3 )CH 2 Cl

ε. CH 3CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Cl (Απ. δ)

42. Πρόκειται να εργαστούμε πειραματικά για τη διάκριση της ένωσης CH3 (CH 2 )3 C ενώσεις: CH 3 (CH 2 )3 CH

CH , από τις

CH 2 , CH3CH 2 CHOHCH 3 και CH3 (CH 2 ) 2 C CCH3 χρησιμοποιώντας ένα

μόνο από τα εξής αντιδραστήρια: α. διάλυμα KmnO4/H2SO4

β. Na /άνυδρο περιβάλλον

γ. Br2/CCl4

δ. CuCl/NH3

Ποιο είναι το κατάλληλο(-α) αντιδραστήριο(-α); (Απ. δ)

43. Υδρογονάνθρακας με τέσσερα άτομα άνθρακα στο μόριό του αντιδρά στις κατάλληλες συνθήκες με Η2Ο και δίνει μία ένωση, τη Χ. Η Χ δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση. Η Χ δεν αποχρωματίζει αραιό διάλυμα KΜnO4 και H2SO4. Εξάλλου ο υδρογονάνθρακας δε αντιδρά με CuCl σε αμμωνιακό περιβάλλον. Ποιος είναι ο Σ.Τ. του υδρογονάνθρακα; (Απ. βουτίνιο-2)

249

Δ. Μπαμπίλης

44. Περιγράψτε πώς θα διακρίνετε πειραματικά τα μέλη της πιο κάτω ομάδας οργανικών ενώσεων: 2-βουτανόλη, βουτανάλη, 1-βουτίνιο, 2-βουτίνιο, βουτανόνη. Γράψτε τις σχετικές χημικές εξισώσεις.

45. Δίνεται το ακόλουθο διάγραμμα χημικών μετατροπών: H2 O

KMnO4 H2SO4

Z

I2 NaOH

CHI3 (CH3 )2 CHCOONa

Από τις πιο κάτω δυάδες ενώσεων ποια είναι δυνατό να αντιπροσωπεύει τις ενώσεις Χ και Ψ; Χ

Ψ

α. CH 3COCH 2 CH 3

CH 3 MgCl

β. CH3CH 2 CHO

CH 3CH 2 MgCl

γ. CH 3COCH 3

CH 3CH 2 MgCl

δ. CH3CHO

CH3CH 2CH 2 MgCl

ε. CH3CHO

CH 3 C HCH 3 |

MgCl

(απ. ε)

46. Η δικετόνη (Α) με επίδραση πρώτα I 2 / NaOH και ύστερα αραιού διαλύματος HCl δίνει το δικαρβονικό οξύ (Η) που μπορεί να παρασκευαστεί και ως εξής:

C2H4

Cl2

KCN

I

H2O/HCl έ

Ποιοι οι τύποι των Α, Θ, Ι και Η; (Απ. α: CH3COCH2CH2COCH3)

47. Ο μοριακός τύπος ενός αλκενίου είναι C4H8. α. Ποια είναι τα ισομερή αυτού του αλκενίου; Να δώσετε τους συντακτικούς τύπους και τα ονόματά τους. β. Ένα από τα ισομερή του Α, με πρόσληψη νερού μας δίνει δύο αλκοόλες, τις Β και Γ. Διαχωρίζουμε τις δύο διαφορετικές αλκοόλες και τις υποβάλουμε σε οξείδωση, χωρίς περίσσεια οξειδωτικού μέσου. Η αλκοόλη που οξειδώνεται είναι η Β και μας δίνει την ένωση Β’, η οποία αντιδρά θετικά με το φελίγγειο υγρό. Η Γ δεν οξειδώνεται. Να βρείτε ποιες είναι οι οργανικές ενώσεις Α, Β, Β’ και Γ (να δώσετε τους συντακτικούς τύπους και τα ονόματά τους).

Οργανική Χημεία

250

γ. Πραγματοποιούμε την αντίδραση της ένωσης Β με ένα κορεσμένο μονοκαρβονικό οξύ Δ με ευθύγραμμη ανθρακική αλυσίδα και μοριακή μάζα 88. Ποια είναι η οργανική ένωση Ε που προκύπτει; Να γράψετε την εξίσωση της αντίδρασης. δ. Η οργανική ένωση Δ αντιδρά με SOCl2. Ποιο το όνομα και ο συντακτικός τύπος της ένωσης Ζ, που προκύπτει; ε. Η ένωση Ζ, αντιδρά με την ένωση Β. Ποιο είναι το προϊόν της αντίδρασης; Ποιες είναι οι συγκρίσεις, που μπορείτε να κάνετε με την αντίδραση της Β και της Δ; (Απ. α: μεθυλο-προπένιο – δ: βουτανικό οξύ)

48. Όταν μία μέλισσα κεντρίζει εκπέμπει και μία πτητική ουσία. Η μυρωδιά της προσελκύει και άλλες μέλισσες και τις ερεθίζει να κεντρίζουν και αυτές. Η ένωση Α με καυστικό νάτριο διασπάται και δίνει οξικό νάτριο και την 2-μεθυλοβουτανόλη-1. Να δώσετε το συντακτικό τύπο της ένωσης Α. (Απ. αιθανικός-2-μεθυλοβουτυλεστέρας)

251

Δ. Μπαμπίλης

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ A. Απλές στοιχειομετρικές 1. 0,6 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης με επίδραση περίσσειας διαλύματος I2 σε NaOH, δίνουν 3,94 g ιζήματος. Ποιος ο τύπος της αλκοόλης; Λύση Εφόσον η αλκοόλη δίνει την ιωδοφορμική αντίδραση θα είναι μία δευτεροταγής αλκοόλη της μορφής: CvH2v+1(CHOHCH3). Η συνoλική αντίδραση είναι: CvH2v+1(CHOHCH3) + 4I2 + 6NaOH → CHI3↓ + CvH2v+1COONa + 5NaI + 5H2O α mol α mol Mr CHI3=394. Σύμφωνα με τα δεδομένα της άσκησης: nCHI3 = m/ Μr

α=3,94/394

α= 0,01.

Για την αλκοόλη ισχύει nROH =m/Mr

α =m/Mr

0,01=0,6/14v+46 ν=1.

Άρα η αλκοόλη έχει Σ.Τ. CH3CHCH3. ⎥ OH

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 2. 5,4 g αλκινίου απαιτούν για πλήρη υδρογόνωση 4,44 L H2 μετρημένα σε πρότυπες συνθήκες. Να βρεθούν: α. Ο μοριακός τύπος του αλκινίου. β. Ο συντακτικός τύπος εάν γνωρίζουμε ότι αντιδρά με Na και εκλύεται Η2. Δίνονται: ArC:12, ArH: 1. (Απ.α. C4H6) 3. 0,58 g κορεσμένης μονοσθενούς ένωσης Α αντιδρούν με φελίγγειο υγρό και δίνουν κεραμέρυθρο ίζημα. Ίση ποσότητα ισομερούς της ένωσης Α με επίδραση Ι2 και NaOH δίνει 3,94 g χαρακτηριστικού κίτρινου ιζήματος. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των 2 ισομερών ενώσεων και η ποσότητα του Cu2O που παράγεται. Δίνονται: ArC:12, Ar Cu:63,5, ArH: 1, ArO: 16 ArI:127. (Απ.CH3CH2CHO-CH3COCH3 -1,43 gr Cu2O)

Οργανική Χημεία

252

4. 0,615 g κορεσμένου μονοσθενούς αλκυλοβρωμιδίου Α αντιδρά με 40 mL υδατικού διαλύματος ΝaΟΗ 0,125 Μ. Το οργανικό προϊόν που σχηματίστηκε στην αρχική αντίδραση δίνει την ιωδοφορμική αντίδραση. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος του Α. Δίνονται: ArC:12, ArH: 1, ArO: 16, ArΒr: 80. (Απ.C3H7Br) 5. Σε 17,6 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης ευθύγραμης αλυσίδας επιδρούμε με περίσσεια διαλύματος Ι2 και NaOH οπότε λαμβάνεται κίτρινο ίζημα και 22 g ενός άλλου οργανικού προϊόντος. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης. Δίνονται: ArC:12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.C5H11OH) 6. 2,88 g κορεσμένης μονοσθενούς αλδεΰδης οξειδώνονται πλήρως από 200 mL διαλύματος KMnO4 0,08 Μ. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της αλδεΰδης; (Απ. CH3 CH2CH2CHO) 7. Ατμοί κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης διοχετεύονται σε δοχείο κενό οξυγόνου πάνω από θερμαινόμενo Cu. Τα αέρια που προκύπτουν ψύχονται, οπότε σχηματίζονται 3,6 g υγρού οργανικού σώματος. Το υγρό αυτό χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Στο ένα μέρος επιδρά Νa, οπότε δεν παρατηρείται καμία μεταβολή. Στο άλλο μέρος επιδρά αμμωνιακό διάλυμα AgNO3, οπότε προκύπτουν 5,4 g ιζήματος. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης; (Απ.C4H10O) 8. 5,8 g κορεσμένης μονοσθενούς αλδεΰδης οξειδώνονται πλήρως από 200 mL διαλύματος Κ2Cr2O7 1/6 Μ οξινισμένου με Η2SO4. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της αλδεΰδης; Πώς από την αλδεΰδη αυτή παρασκευάζεται η 2 μεθυλο πεντανόλη 3; (Απ.Προπανάλη) 9. 7,2 g κορεσμένης μονοσθενούς αλδεΰδης απαιτούν για πλήρη οξείδωση 80 mL διαλύματος ΚΜnO4 0,5 Μ οξινισμένου με Η2SO4. Ποιοι είναι οι συντακτικοί τύποι της αλδεΰδης; (Απ.C3H7CHO) 10. 12 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης απαιτούν για πλήρη οξείδωση τους 800 mL όξινου διαλύματος KMnO4 0,1 M. Να καθοριστεί ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης. (Απ.2-Προπανόλη)

253

Δ. Μπαμπίλης

11. 10 cm3 ακόρεστου υδρογονάνθρακα χρειάζεται για πλήρη υδρογόνωση 20 cm3 Η2. 2,16 g του ίδιου υδρογονάνθρακα αντιδρούν με αμμωνιακό διάλυμα CuCl και δίνουν 4,66 g ιζήματος. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος του υδρογονάνθρακα; (Απ.1- Βουτίνιο)

12. 30 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης αντιδρούν πλήρως με μεταλλικό νάτριο και σχηματίζουν 5,6 L αερίου μετρημένα σε STP. a. Ποιος είναι ο μοριακός τύπος της αλκοόλης, ποια τα δυνατά ισομερή και πώς ονομάζονται; β. Ένα από τα παραπάνω ισομερή (Α) με αλκαλικό διάλυμα ιωδίου σχηματίζει κίτρινο ίζημα. Ποιο είναι το Α; Να γραφεί η εξίσωση της αντίδρασης

13. Ποσότητα κορεσμένου δικαρβονικού οξέος έχει εξουδετερωθεί με 200 cm3 διαλύματος

aOH

0,75 Μ. Μετά την εξάτμιση του το ουδέτερο στερεό άλας ζυγίζει 12,15 g. α. Ποιος ο μοριακός τύπος του οξέος; β. Ποιος ο συντακτικός τύπος του οξεός; (Θεωρείται πως στο μόριό του δεν υπάρχει διακλάδωση). γ. Παρασκευάστε το πιο πάνω οξύ ξεκινώντας από την αιθανόλη και χρησιμοποιώντας τα αντιδραστήρια που θεωρείται κατάλληλα. (Απ. ηλεκτρκό οξύ)

14. Η Δ έχει χαρακτηριστικά οξέος. 2 g αυτής εξουδετερώνονται πλήρως με 33,9 mL διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου 1 Μ. Η Δ μπορεί να παρασκευαστεί από το κατάλληλο αλκένιο όπως φαίνεται πιο κάτω, σε τρία στάδια:

έ

Br2 /CCl4

KCN 1

2

/

2

Να βρείτε το Σ.Τ. για την ένωση Δ και δικαιολογείστε επαρκώς την άπαντησή σας. (Απ. δ: βουτανοδιϊκό οξύ)

Οργανική Χημεία

254

B. Μεταβολή μάζας κατά την οξείδωση.

Οι μεταβολές μάζας κατά την οξείδωση των οργανικών ενώσεων φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Γενικοί τύποι αλκοολών και μεταβολές της μάζας τους κατά την οξείδωσή τους

i. Από πρωτοταγή αλκοόλη σε αλδεΰδη.

CνH2ν+1OH + ∣O∣ → CνH2νO + H2O 1 mοl μείωση κατά 2 g. ii. Από αλδεΰδη σε οξύ.

CνH2νO + ∣O∣ → CνH2νO2 1 mol αύξηση κατά 16 g. iii. Από πρωτοταγή αλκοόλη σε οξύ.

CνH2ν+1OH + 2∣O∣ → CνH2νO2 + H2O 1 mol αύξηση κατά 14 g =(16-2) g iv. Από δευτεροταγή αλκοόλη σε κετόνη.

CνH2ν+1OH + ∣O∣ → CνH2νO + H2O 1 mol μείωση κατά 2 g. v. Αλκοόλη που δίνει την ιωδοφορμική CvH2v+1CH(OH)CH3 + 4I2 + 6NaOH → CHI3↓ + CvH2v+1COONa + 5NaI + 5H2O 1 mol

αύξησηση κατά

22 g

1. 12 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης οξειδώνονται πλήρως χωρίς διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας, από Κ2Cr2O7 παρουσία θειικού οξέος οπότε σχηματίζονται 11,6 g οργανικής ένωσης. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης; Λύση Γνωρίζουμε ότι οι πρωτοταγείς αλκοόλες (CvH2v+1CH2OH) κατά την πλήρη οξείδωση τους, μετατρέπονται σε οξέα (CvH2v+1COOH) οπότε παρατηρείται αύξηση της μάζας κατά 14 g/mol. Οι δευτεροταγείς αλκοόλες (CvH2v+1OH) μετατρέπονται σε κετόνες (CvH2vO) οπότε παρατηρείται μείωση της μάζας κατά 2 g/mol. Οι τριτοταγείς αλκοόλες δεν οξειδώνονται. Επειδή η αλκοόλη οξειδώνεται πλήρως και το προϊόν έχει μικρότερη μάζα από την αλκοόλη, η αλκοόλη θα είναι δευτεροταγής. Γράφουμε την αντίδραση οξείδωσης:

255

Δ. Μπαμπίλης

3CvH2v+1OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3CvH2vO + K2SO4 + Cr2(SO4)3+ 7H2O α mol α mol Σύμφωνα με τα δεδομένα της άσκησης έχουμε: nαλκοόλης= α=m/ Μr nκετόνης= α= α=m/ Μr

a=12/ 14ν+18

(1)

a=11,6/ 14ν+16 (2)

Από τις (1) και (2) προκύπτει v=3. Άρα ο Σ.Τ. της αλκοόλης εφόσον είναι δευτεροταγής είναι: CH3CHCH3 (2 προπανόλη). ⎥ ΟΗ

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 2. Ορισμένη ποσότητα αλκυλοβρωμιδίου αντιδρά με αραιό υδατικό διάλυμα NaOH και μετατρέπεται σε κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη, οπότε παρατηρείται μείωση μάζας κατά 51,22%. Η αλκοόλη δίνει με επίδραση Ι2 σε NaOH κίτρινο ίζημα. Ποιος ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης; Δίνονται: ArC:12, ArH:1, ArO: 16, ArΒr: 80. (Απ.CH3CHOHCH3)

3. 11,6 g μονοσθενούς αλδεΰδης, οξειδώνονται με κατάλληλο οξειδωτικό και δίνουν 14,8 g του αντίστοιχου οξέος. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της αλδεΰδης; Δίνονται: ArC:12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.CH3CH2CHO) 4. Κορεσμένη μονοσθενής κετόνη ανάγεται καταλυτικά με υδρογόνο, οπότε παρουσιάζει αύξηση βάρους 2,32%. Αν η οργανική ένωση που σχηματίζεται δε δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση, να βρεθεί ο συντακτικός τύπος της κετόνης. (Απ.C5H10O)

5. Αλδεΰδη οξειδώνεται με K2Cr2O7 και Η2SO4 προς το αντίστοιχο μονοκαρβονικό οξύ, με αύξηση του βάρους της κατά 36,36%. Να γραφεί η αντίδραση οξείδωσης και να βρεθεί ο συντακτικός τύπος της αλδεΰδης. Δίνονται: ArC:12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.CH3CHO) Οργανική Χημεία

256

6. Το άλας με Νa κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος ζυγίζει 2,2 g περισσότερο από ορισμένη ποσότητα του οξέος. Η ίδια ποσότητα οξέος δίνει με κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη εστέρα που ζυγίζει 2,8 g περισσότερο από το οξύ. Ποια είναι η αλκοόλη; Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1, ArO: 16, ArNa: 23. (Απ.C2H5OH) 7. Καρβονυλική ένωση αντιδρά με οργανομαγνησιακή και μετά από υδρόλυση απομονώνεται η 3 μεθυλο 2-βουτανόλη με αυξημένο βάρος κατά 8,8 g, σε σχέση με την καρβονυλική ένωση. Η ίδια ποσότητα της ίδιας καρβονυλικής ένωσης αντιδρά με υδροκυάνιο και δίνει προϊόν προσθήκης βαρύτερο κατά 5,4 g. Ποιες είναι οι αρχικές ενώσεις; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες C:12, H:1, O:16.

(Aπ.CH3CHO-(CH3)2CHMgX) 8. Ορισμένη ποσότητα ενός αλκυλοβρωμιδίου Α αντιδρά πλήρως με υδατικό διάλυμα ΚΟΗ, οπότε προκύπτει οργανική ένωση Β, η οποία έχει μάζα κατά 57,8% μικρότερη από τη μάζα του αλκυλοβρωμιδίου Α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α και Β.

9. Ορισμένη ποσότητα κορεσμένης αλδεϋδης Α ανάγεται πλήρως, οπότε παρουσιάζει αύξηση μάζας κατά 0,2 g. Η ένωση Β που παράγεται αντιδρά πλήρως με SΟCl2. Το οργανικό σώμα Γ που προκύπτει διαλύεται σε άνυδρο αιθέρα και στο αιθερικό διάλυμα επιδρά περίσσεια Mg. Η ένωση που σχηματίζεται υδρολύεται οπότε παράγονται 4,4 g οργανικής ένωσης Δ. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων Α, Β, Γ και Δ.

10. Ορισμένη ποσότητα κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης Α αντιδρά με ισομοριακή ποσότητα SOCl2 και η οργανική ένωση Β που προκύπτει έχει μάζα κατά 25% μεγαλύτερη από την μάζα της αλκοόλης Α. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α και Β αν είναι γνωστό ότι με επίδραση αλκοολικού διαλύματος Ι2 στην ένωση Α καταβυθίζεται κίτρινο ίζημα. β. 0,1 mol της ένωσης Β αντιδρούν πλήρως με Mg, παρουσία απόλυτου αιθέρα και το προϊόν που σχηματίζεται αντιδρά πλήρως με κορεσμένη μονοσθενή αλδεϋδη Γ. Με υδρόλυση του προϊόντος σχηματίζεται η οργανική ένωση Δ. Επιδρώντας περίσσεια όξινου διαλύματος K2Cr2O7 στην ένωση Δ σχηματίζεται το οργανικό σώμα Ε το οποίο αντιδρά με Na2CO3, ελευθερώνοντας αέριο Ζ. i. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Γ, Δ και Ε.

257

Δ. Μπαμπίλης

ii. Ποιος είναι ο όγκος του αερίου Ζ, μετρημένος σε STP, που εκλύεται;

11. Κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη (Α) κατά την οξείδωσή της δίνει το αντίστοιχο οξύ που έχει μάζα κατά 18,9% μεγαλύτερη από τη μάζα της αλκοόλης. Ποιοι είναι οι συντακτικοί τύποι της αλκοόλης και οι ονομασίες τους; (Απ. 2 ισομερή)

Οργανική Χημεία

258

Γ. Το προϊόν της μιας αντίδρασης είναι αντιδρών στην επόμενη. ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 1. Η ένωση C3Η8Ο με επίδραση μεταλλικού Νa ελευθερώνει ένα αέριο. α. Να γραφούν και να ονομαστούν τα ισομερή της ένωσης που έχουν την παραπάνω ιδιότητα. β. Ένα από τα παραπάνω ισομερή (Α) αντιδρά με θειονυλοχλωρίδιο δίνοντας οργανική ένωση Β. Όταν αντιδράσει η ένωση (Β) με ισομοριακή ποσότητα ακετυλενιδίου του νατρίου, παράγονται 13,6 g υδρογονάνθρακα (Γ), με διακλαδισμένη αλυσίδα. Πόσα γραμμάρια από το ισομερές (Α) αντέδρασαν και πώς ονομάζεται η ένωση Γ; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C:12, H:1, O:16. γ. Πόσα γραμμάρια ενός εστέρα C4Η8Ο2 (Δ) πρέπει να υδρολυθούν για να πάρουμε ίση ποσότητα από το ισομερές (Α). Να ονομαστεί ο εστέρας (Δ). Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C:12, H:1, O:16. (Απ.12g, 17,6g)

2. Αλκυλοβρωμίδιο Α, που περιέχει 58,4% w/w Br, αντιδρά με Mg. Η ένωση που προκύπτει αντιδρά με μεθανάλη και το προϊόν της αντίδρασης υδρολύεται, οπότε σχηματίζονται 22 g οργανικής ένωσης Β. Ίση ποσότητα από το ίδιο αλκυλοβρωμίδιο θερμαίνεται με αλκοολικό διάλυμα ΚΟΗ και στο προϊόν της αντίδρασης επιδρά Br2. Η ένωση που προκύπτει θερμαίνεται με αλκοολικό διάλυμα ΚΟΗ, οπότε σχηματίζεται οργανική ένωση Γ, η οποία με αμμωνιακό διάλυμα CuCl δίνει ίζημα. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος των ενώσεων Α, Β και η ποσότητα της ένωσης Γ που παράγεται. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C:12, H:1, Br:80. (Απ.C4H9Br - 13,5 g)

3. Αλκίνιο Α αντιδρά με νάτριο και παράγεται υδρογόνο. 5,4 g του αλκινίου Α αντιδρούν με περίσσεια νερού παρουσία Hg, HgSO4, H2SO4 και παράγεται τελικά ένωση Β. Η ένωση Β ανάγεται με περίσσεια υδρογόνου παρουσία νικελίου και παράγεται η ενωση Γ. Η ένωση Γ αντιδρά με την απαιτούμενη ποσότητα αλκαλικού διαλύματος ιωδίου (Ι2 + ΝaΟΗ), οπότε σχηματίζεται κίτρινο ίζημα μάζας 39,4 g. α. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των παραπάνω αντιδράσεων. β. Να βρείτε το συντακτικό τύπο του αλκινίου Α και να το ονομάσετε. Όλες οι αναφερόμενες αντιδράσεις θεωρούνται ποσοτικές. Δίνεται: ArC:12, ArH: 1, ArI: 127. (Ομογενείς 1994)

259

(Απ.1- Βουτίνιο)

Δ. Μπαμπίλης

4. 2,3 g κορεσμένης πρωτοταγούς μονοσθενούς αλκοόλης όταν οξειδώνονται δίνουν οξύ, για την εξουδετέρωση του οποίου απαιτούνται 200 mL NaOH 0,25 Μ. Ποια προϊόντα παίρνουμε κατά την οξείδωση της αλκοόλης. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C:12, H:1, O:16. (Απ.C2H4 Ο-C2H4O2)

5. Ποσότητα κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης Α αντιδρά με αλκαλικό διάλυμα Ι2 και σχηματίζεται κίτρινο ίζημα 19,7 g. Ίση ποσότητα από την αλκοόλη μετατρέπεται πλήρως σε αλκυλαλογονίδιο και αυτό σε αντιδραστήριο Grignard Β. Η ένωση Β προστίθεται σε κορεσμένη μονοκαρβονυλική ένωση Γ και με υδρόλυση σχηματίζονται 3,7 g ένωσης Δ. Αν η ένωση Δ απαιτεί για πλήρη οξείδωση της 200 mL διαλύματος KMnO4 0,2 Μ να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ και Δ. (Απ.CH3CH(OH )CH3)

6. Ορισμένη ποσότητα κορεσμένης αλδεΰδης που παρέχει την αλοφορμική αντίδραση, αντιδρά με στοιχειομετρική ποσότητα αλκυλομαγνησιοϊωδιδίου. Το προϊόν υδρολύεται δίνοντας οργανική ένωση Α. Η ένωση Α αφού απομονωθεί υφίσταται αφυδάτωση με π.Η2SO4 στους 1700C, οπότε λαμβάνονται 4,2 g οργανικής ένωσης Β. Για την πλήρη βρωμίωση του Β απαιτούνται 200 mL διαλύματος Βr2 8% w/v. α. Ποιος είναι ο μοριακος τύπος του αλκυλομαγνησιοϊωδιδίου; β. Ποια είναι η μάζα της ένωσης Α; Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων. (Απ.μεθυλομαγνησιοϊωδίδιο – 6 g)

7. Δίνονται δύο κορεσμένες οργανικές ενώσεις Α και Β. Για τις ενώσεις αυτές υπάρχουν τα εξής δεδομένα: i. Στο μόριο καθεμιάς από τις ενώσεις Α και Β περιέχονται μόνο άτομα C, H και Ο. ii. Και οι δύο ενώσεις Α και Β έχουν σχετική μοριακή μάζα Mr=74, ενώ περιέχουν στο μόριό τους μια μόνο χαρακτηριστική ομάδα. iii. Και οι δύο ενώσεις Α και Β αντιδρούν με Νa, ελευθερώνοντας φυσαλίδες αερίου. iv. Από τις ενώσεις Α και Β, μόνο η ένωση Α αντιδρά με Na2CO3, ελευθερώνοντας φυσαλίδες. v. Για την πλήρη οξείδωση 29,6 g της ένωσης Β απαιτούνται 800 mL διαλύματος KMnO4 0,2 Μ, οξινισμένου με Η2SO4. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ενώσεων Α και Β.

Οργανική Χημεία

260

β. Ορισμένη ποσότητα της ένωσης Β αντιδρά με περίσσεια αλκαλικού διαλύματος Ι2 οπότε καταβυθίζονται 7,88 g κίτρινου ιζήματος, ενώ παράγεται η οργανική ένωση Γ. Η ποσότητα της ένωσης Γ απομονώνεται και προστίθεται διάλυμα όγκου 20 mL με pH=5. Να βρεθεί η σταθερά ιοντισμού της ένωσης Α.

8. 10 mL αλκενίου υφίστανται πλήρη υδρογόνωση με 12 mL Η2 και μετατρέπονται σε αλκάνιο. Το μίγμα των αερίων που προκύπτει απαιτεί για την πλήρη καύση του 66 mL O2. Να βρεθεί ο μοριακός τύπος και οι δυνατοί συντακτικοί τύποι του αλκενίου. (Απ. C4H8 – 3 ισομερή)

261

Δ. Μπαμπίλης

Δ. Μείγμα ενώσεων 1. Ισομοριακό μείγμα δύο αερίων αλκενίων καταλαμβάνει όγκο 448 mL, μετρημένa σε STP, ενώ όταν διαβιβάζεται σε περίσσεια διαλύματος Br2 σε CCl4 προκαλεί αύξηση της μάζας του διαλύματος κατά 0,7 g. Ποιοι είναι οι μοριακοί τύποι των δύο αλκενίων;

Λύση Ισομοριακό μείγμα είναι το μείγμα που περιέχει ίδιο αριθμό mol από τα συστατικά τoυ. ‘Εστω CνΗ2ν και CμΗ2μ οι μοριακοί τύποι των δύο αλκενίων, με ν≥2 και μ≥2. Αφού το μείγμα είναι ισομοριακό Θα έχουμε x mol από κάθε αλκένιο. n

μιγματος=

0,448/22,4 mol

x+x = 0,02 mol x=0,01 mol

Κατά τη διαβίβαση του μείγματος των δύο αερίων αλκενίων σε περίσσεια διαλύματος Br2 πραγματοποιούνται αντιδράσεις προσθήκης οπότε τa αλκένια μετατρέπονται σε υγρά διβρωμίδια. Έτσι, τα δύο αλκένια δεσμεύονται από το διάλυμα του Βr2. Συνεπώς η αύξηση της μάζας του διαλύματος Br2 ισούται με τη μάζα του μείγματος των δύο αλκενίων. m CνΗ2ν + m CμΗ2μ = 0,7 0,01 14ν + 0,01 14μ=0,7

ν+μ=5 (1) .

Όμως για τα αλκένια ισχύει: ν≥2, μ≥2. Έτσι, από τη σχέση (1) προκύπτει ως μοναδική λύση: ν=2 και μ=3. Συνεπώς οι μοριακοί τύποι των δύο αλκενίων είναι: C2Η4 και C3Η6.

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 2. Ορισμένη ποσότητα μείγματος αιθανόλης και 2- προπανόλης αντιδρά με διάλυμα Ι2 και NaOH, οπότε σχηματίζονται 59,1 g ιζήματος. Διπλάσια ποσότητα από το ίδιο μείγμα θερμαίνεται σε σωλήνα που περιέχει διάπυρο Cu. Το προϊόν της αντίδρασης μετά τη συμπύκνωσή του διαπιστώθηκε ότι δεν αντιδρά με Na, ενώ με επίδραση φελίγγειου υγρού δίνει 28,6 g ιζήματος. Να βρεθεί η % w/w σύσταση του αρχικού μείγματος. Δίνονται: ΑrCu: 63,5, ArO: 16, ArC: 12, ArH: 1, ArI: 128. (Απ.60,53 - 39,47%)

3. Μείγμα αιθανάλης και προπανόνης ανάγεται προς τις αντίστοιχες αλκοόλες, με αύξηση μάζας κατά 0,36 g. Εξάλλου η ίδια η ποσότητα του αρχικού μείγματος αποχρωματίζει 200 mL διαλύματος KMnO4 0,2 Μ που έχει οξινοσθεί με Η2SO4. Ποια είναι η % w/w σύσταση του μείγματος.

Οργανική Χημεία

262

(Απ. 51,32%)

4. Προπανόνη περιέχει μικρή ποσότητα αιθανόλης. 58 g της προπανόνης αυτής θερμαίνονται με Ι2 και NaOH. Το CHΙ3 που σχηματίζεται με την κατεργασία αυτή είναι 4,2552 g περισσότερο από την ποσότητα του CHΙ3 που θα σχηματιζόταν αν η προπανόνη ήταν καθαρή. Ποια η περιεκτικότητα της προπανόνης σε αιθανόλη; Δίνονται: ArO: 16, ArC: 12, ArH: 1. (Απ.4,14%)

5. 10 mL διαλύματος που περιέχει αιθανικό και οξαλικό οξύ απαιτούν για πλήρη εξουδετέρωση 20 mL διαλύματος ΚΟΗ 0,1 Μ. Ίδια ποσότητα του αρχικού διαλύματος αποχρωματίζει 10 mL διαλύματος ΚΜnO4 0,02 Μ οξινισμένου με H2SO4. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος ως προς κάθε οξύ; (Απ.0,1-0,05)

6. Mείγμα 1-προπανόλης και προπανάλης οξειδώνεται πλήρως χωρίς διάσπαση της ανθρακικής τους αλυσίδας. Για τον σκοπό αυτό καταναλώθηκαν 200 mL όξινου διαλύματος διχρωμικού καλίου 0,5 Μ. Το προϊόν της οξείδωσης εξουδετερώνεται πλήρως από 200 mL διαλύματος NaOH 1 Μ. Να προσδιοριστεί η ποσότητα της προπανόλης και της προπανάλης στο μείγμα. Δίνονται: ArO: 16, ArC: 12, ArH: 1. (Απ.6 g-5,8 g)

7. Για την εξουδετέρωση 50 mL διαλύματος HCOOH και CH3COOH χρειάζονται 160 mL διαλύματος ΝaΟΗ 0,5 Μ. Για την οξείδωση 50 mL του ίδιου διαλύματος χρειάζονται 33,3 mL όξινου διαλύματος K2Cr2O7 0,7 Μ. Ποια η συγκέντρωση του διαλύματος των οξέων; (Απ.1,4 M-0,2 M)

8. Μείγμα αιθανάλης και προπανόνης ανάγεται τέλεια, στο μείγμα που παίρνουμε προστίθεται Na οπότε εκλύεται αέριο όγκου 6,72 L (S.T.P.). Ίδια ποσότητα αρχικού μείγματος κατεργάζεται με Ι2 και NaOH, οπότε σχηματίζονται 46,4 g μείγματος οργανικών αλάτων. Ποια η σύσταση του αρχικού μείγματος; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C:12, H:1, Νa:23, O:16. (Απ.8,8 g-23,2 g)

263

Δ. Μπαμπίλης

9. Μείγμα μεθανάλης και αιθανάλης μάζας 3,35 g αντιδρά με φελίγγειο υγρό, δίνοντας ίζημα βάρους 14,3 g. Να προσδιοριστεί η σύσταση του μείγματος των αλδεϋδών. Δίνονται: ΑrCu: 63,5, ArO: 16, ArC: 12, ArH: 1. (Απ.2,25 g-1,1 g)

10. Διάλυμα, που περιέχει μεθανάλη, αιθανάλη και προπανόνη, χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη. Στο πρώτο μέρος γίνεται καταλυτική υδρογόνωση και παρατηρείται αύξηση βάρους 0,32 g. Το δεύτερο δίνει 51,84 g Ag με προσθήκη αμμωνιακού διαλύματος AgNO3 και ταυτόχρονα έκλυση CO2. Το τρίτο δίνει 23,64 g ιωδοφορμίου με προσθήκη ιωδίου και καυστικού καλίου. Ποια η κατά βάρος σύσταση του αρχικού μείγματος; Δίνονται: ΑrCu: 63,5, ArO: 16, ArC: 12, ArH: 1, ArI: 127. (Απ.9 g-5,28 g-3,48 g) 11. 10 mL διαλύματος μυρμηκικού και οξαλικού οξέος εξουδετερώνονται πλήρως από 30 mL διαλύματος NaOH 0,1 Μ. Ίδια ποσότητα διαλύματος αποχρωματίζει 8 mL διαλύματος KΜnO4 0,1 Μ. Ποιες οι συγκεντρώσεις των οξέων στο διάλυμα; (Απ. 0,1 Μ-0,1 Μ)

Οργανική Χημεία

264

Ε. Μείγμα ισομερών ενώσεων

Όταν έχουμε μείγμα ισομερών ενώσεων όπως και στην περίπτωση των μειγμάτων γενικά θα θεωρήσουμε x mol από το ένα συστατικό του μείγματος και y mol από το άλλο. Σε κάποιες περιπτώσεις δεν γνωρίζουμε αν μια χαρακτηριστική αντίδραση την δίνουν και οι δύο ενώσεις του μείγματος ή μόνο η μία. Στην περίπτωση αυτή γράφουμε την αντίδραση με το μοριακό τύπο της ένωσης και από τα στοιχειομετρικά δεδομένα καθορίζουμε ποια περίπτωση από τις δύο έχουμε. Παρόμοια εργαζόμαστε και για την περίπτωση που έχουμε μείγμα άγνωστων ενώσεων και δεν γνωρίζουμε την χαρακτηριστική αντίδραση αν την δίνουν η μία ή και οι δύο ενώσεις.

1. Ισομοριακό μείγμα δύο ισομερών κορεσμένων μονοκαρβονυλικών ενώσεων Α και Β αντιδρά πλήρως σε κατάλληλες συνθήκες, με περίσσεια HCN, οπότε η μάζα του μείγματος αυξάνεται κατά 13,5 g. Ίση ποσότητα του μείγματος καίγεται πλήρως, οπότε σχηματίζεται τριπλάσιος όγκος υδρατμών σε σχέση με τον όγκο του μείγματος. Οι όγκοι μετρήθηκαν στις ίδιες συνθήκες. Να βρεθούν: α. Οι ποσότητες των ενώσεων Α και Β στο μείγμα. β. Οι συντακτικοί τύποι των Α και Β. Δίνονται: ΑrC= 12, ΑrH = 1, ΑrN= 14.

Λύση Οι ενώσεις Α και Β είναι ισομερείς, επομένως, έχουν τον ίδιο γενικό τύπο. Ο γενικός τύπος των κορεσμένων μονοκαρβονυλικών ενώσεων είναι CvH2vO . Ισομοριακό μείγμα σημαίνει ίσα mol για τα δύο συστατικά του μείγματος. Έστω x mol A και x mol B. Γράφουμε μία αντίδραση προσθήκης HCN και για τις δύο ενώσεις θέτοντας τα συνολικά mol: CvH2vO + HCN  CvH2v(OH)(CN) 2x mol

2x mol

2x mol

H αύξηση της μάζας του μείγματος οφείλεται στην προσθήκη του HCN (Mr = 27). mHCΝ = 13,5 g

2x·27 = 13,5

x = 0,25 mol

Επομένως, το μείγμα περιέχει 0,25 mol ένωσης Α και 0,25 mol ένωσης Β. Γράφουμε μια αντίδραση καύσης και για τις δύο ενώσεις θέτοντας τα συνολικά mol: CvH2vO +

265

3v 1 O2 vCO2 + vH2O 2 Δ. Μπαμπίλης

0,5 mol

v·0,5 mol

Για τα αέρια, στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, η σχέση όγκων είναι και σχέση mol. Οπότε: VH2 O Vμείγμ.

=

3 1

nH2 O nμείγμ.

=

3 1

v 0,5 3 = 0,5 1

v

3.

Επομένως ο μοριακός τύπος των ενώσεων Α και Β είναι C3H6O. Οι μοναδικοί δυνατοί συντακτικοί τύποι των Α και Β είναι: CH3CH2CHO και CH3CCH3 || Ο 2. Ένα ομογενές μείγμα αποτελείται από δύο ισομερείς ενώσεις με μοριακό τύπο C4Η100. Από τα συστατικά του μείγματος μόνο η μια ένωση μπορεί να οξειδωθεί με ΚΜnΟ4 παρουσία οξέος, χωρίς να διασπαστεί το μόριό της. Το αρχικό μείγμα χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος του μείγματος αντιδρά με διάλυμα Ι2 και NaOH, οπότε σχηματίζεται κίτρινο ίζημα. Το δεύτερο μέρος του μείγματος απαιτεί για την πλήρη οξείδωση της οξειδώσιμης ένωσης 100 mL διαλύματος ΚΜnΟ4 0,16 Μ παρουσία Η2SΟ4. Το τρίτο μέρος του μείγματος αντιδρά με περίσσεια μεταλλικού νατρίου οπότε ελευθερώνονται 1,12 L Η2 μετρημένα σε STP. α. Να γραφούν όλοι οι δυνατοί συντακτικοί τύποι και τα ονόματα των ενώσεων που αντιστοιχούν στο μοριακό τύπο C4Η10Ο. β. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις όλων των χημικών αντιδράσεων που πραγματοποιήθηκαν. γ. Να προσδιοριστεί ο συντακτικός τύπος και να υπολογιστεί η μάζα του κάθε συστατικού στο αρχικό μείγμα. Λύση Οι δυνατοί συντακτικοί τύποι και τα ονόματα όλων των ισομερών είναι: CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CHCH3 | ΟΗ

Οργανική Χημεία

1 –βουτανόλη 2 –βουτανόλη

266

CH3CHCH2ΟH | CH3 ΟΗ | CH3CCH3 | CH3 CH3OCH2CH2CH3

2 – μέθυλο -1- προπανόλη

2 – μέθυλο – 2 - προπανόλη μεθυλοπροπυλαιθέρας

CH3ΟCHCH3 | CH3

μεθυλοϊσοπροπυλαιθέρας

CH3CH2ΟCH2CH3

διαιθυλαιθέρας

Δίνεται ότι η μία μόνο ένωση μπορεί να οξειδωθεί. Αυτή μπορεί να είναι μόνο πρωτοταγής ή δευτεροταγής αλκοόλη (ένωση Α). Αφού η άλλη ένωση δεν οξειδώνεται, συμπεραίνουμε ότι είναι τριτοταγής αλκοόλη ή αιθέρας (ένωση Β). Δίνεται επίσης ότι το μείγμα αντιδρά με Ι2 και NaOH και σχηματίζει κίτρινο ίζημα, δηλαδή το μείγμα δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση. Συνεπώς το μείγμα περιέχει δευτεροταγή 2- αλκοόλη. Απ’ όλα τα ισομερή του τύπου C4Η10Ο η μόνη ένωση, που παρέχει την αλογονοφορμική αντίδραση, είναι η 2-βουτανόλη. ‘Ετσι η ένωση Α είναι η ίδια που δίνει την αλογονοφορμική, αλλά και οξειδώνεται. ‘Εστω ότι το αρχικό μείγμα περιέχει x mol της οξειδώσιμης ένωσης Α (2-βουτανόλης) και y mol της μη οξειδώσιμης ένωσης Β (η οποία είναι ή η τριτοταγής αλκοόλη ή κάποιος αιθέρας). Χωρίζοντας το αρχικό μείγμα σε τρία ίσα μέρη, κάθε μέρος θα περιέχει x/3 mol ένωσης Α και ψ/3 mol ένωσης Β. .

1°μέρος .

CH3CH2CH(OH)CH3 + 4I2 + 6NaOH → CHI3↓ + CH3CH2COONa + 5NaI + 5H2O

2° μέρος. Από τις δύο ενώσεις που περιέχει το δεύτερα μέρος του μείγματος μόνο η 2-βουτανόλη (ένωση A) οξειδώνεται. Η πλήρης οξείδωση της 2-βουτανόλης οδηγεί στο σχηματισμό κετόνης.

5CH3CH2CHCH3 +2KMnO4+3H2SO4→5CH3CH2CCH3 +2MnSO4+K2SO4+8H2O ∥ OH O x/3 mol 2x/15 mol Όμως n ΚΜnΟ4 =C V=0,16 0,1 2x/15 =0,016 x=0,12 mol.

267

Δ. Μπαμπίλης

3° μέρος. Στο τρίτο μέρος του μείγματος περιέχονται x/3 mol της ένωσης Α δηλαδή 0,04 mol 2-βουτανόλης και ψ/3 mol της ένωσης Β (η οποία μπορεί να είναι τριτοταγής αλκοόλη ή αιθέρας). Με νάτριο αντιδρά σίγουρα η ένωση Α (αφού είναι αλκοόλη) και πιθανώς η ένωση Β (στην περίπτωση που είναι και αυτή αλκοόλη και όχι αιθέρας). Ο αριθμός mol του Η2 που παράγονται από την επίδραση Na στο τρίτο μέρας του μείγματος είναι: . n H2=1,12/22,4=0,05 mol Θα υπολογίσουμε τον αριθμό mol του Η2 που εκλύονται από την αντίδραση της ένωσης Α με Na. CH3CH2CH(OH)CH3 + Na —> CH3CH2CH(ONa)CH3 + 1/2 Η2↑ 0,04 mol

0,02 mol

Αφού τα mol του Η2 που παράγονται από την αντίδραση της ένωσης Α με τo Na (0,02 mol H2) είναι λιγότερα από τα mol που παράγονται από την αντίδραση του τρίτου μέρους του μείγματος με Na (0,05 mol H2) συμπεραίνουμε ότι και η ένωση Β αντιδρά με Na. Συνεπώς η ένωση Β είναι αλκοόλη και μάλιστα η 2-μεθυλο-2-προπανόλη ΟΗ | CH3CCH3 | CH3 ψ/3 mol

+ Na

n H2 =0,02 +ψ/6

ΟΝa | —> CH3CCH3 + | CH3

1/2 Η2↑ ψ/6 mol

0,05 = 0,02 + ψ/6 ψ =0,18 mol

Συνεπώς στο αρχικό μείγμα περιέχονται: η ένωση Α: 2-βουτανόλη με μάζα: m =n Μr =0,12•74 =8,88 g και η ένωση B: 2-μεθυλο-2-προπανόλη με μάζα: m = n Mr = 0,18 74 = 13,32 g

ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 2. 10,2 g ισομοριακού μείγματος δύο κορεσμένων μονοσθενών καρβονυλικών ενώσεων Α και Β δίνουν με την επίδραση ιωδίου σε αλκαλικό περιβάλλον 78,8 g κίτρινου στερεού. Άλλα 10,2 g του ίδιου μείγματος δίνουν με την επίδραση φελίγγειου υγρού 14,3 g ιζήματος. Ποιες είναι οι ενώσεις Α και Β; (Διαγωνισμός Χημείας 1996)

Οργανική Χημεία

(Απ. Αιθανάλη-Προπανόνη)

268

3. 10,6 g ισομοριακού μείγματος κορεσμένων μονοσθενών αλκοολών αποχρωματίζει 200 mL διαλύματος ΚΜnO4 0,6 Μ. Ίδια ποσότητα του μείγματος με επίδραση Ι2 σε ΝaOH δίνουν 78,8 g κίτρινου ιζήματος. Ποιοι οι τύποι των ενώσεων; (Απ.Αιθανόλη, 2-προπανόλη)

4. 5,6 g αλκενίου αντιδρούν με νερό και το μείγμα αλκοολών που παράγεται χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το ένα μέρος αντιδρά με Νa οπότε εκλύονται 0,56 L (S.T.P.) αερίου. Το δεύτερο μέρος αντιδρά με Ι2 παρουσία ΝaOH οπότε σχηματίζονται 15,76 g κίτρινου ιζήματος. Ποιος ο τύπος του αλκενίου, των αλκοολών και σε τι ποσότητα σχηματίστηκε κάθε μία; (Απ.C4H8 - 0,08 mol – 0,02 mol)

5. Έστω μείγμα δύο ισομερών ενώσεων με μοριακό τύπο C3Η8Ο. Το μείγμα χωρίζεται σε 2 ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος του μείγματος αντιδρά με μεγάλη ποσότητα Νa και εκλύονται 448 mL αερίου μετρημένα σε S.T.P. Το δεύτερο μέρος του μείγματος αντιδρά με ιώδιο σε διάλυμα ΝaOH και παράγονται 3,94 g κίτρινου ιζήματος. Ποιοι είναι οι συντακτικοί τύποι των δύο ισομερών ενώσεων; Ποια η κατά βάρος σύσταση του μείγματος; Δίνονται: ArO: 16, ArC: 12, ArH: 1, ArI: 127. (Απ.1-Προπανόλη, 2-Προπανόλη, 1,8g-0,6g)

6. Ισομοριακό μείγμα τριών καρβονυλικών ενώσεων του τύπου C4H8O, με επίδραση αντιδραστηρίου Fehling, δίνει 5,72 g ιζήματος (Cu2O). Να βρεθούν τα mol των συστατικών του μείγματος. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες του Cu=63,5 και του Ο=16. (Απ.0,02 mol μεθυλοπροπανάλης, 0,02 mol βουτανάλης)

7. Ισομοριακό μείγμα δύο ισομερών κορεσμένων μονοσθενών αλκοολών μάζας 90 g χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη. Στο πρώτο μέρος προστίθεται περίσσεια νατρίου οπότε εκλύονται 5,6 L αερίου μετρημένα σε STP. Να βρεθούν: α. Η ποιοτική και ποσοτική (σε mol) σύσταση του μείγματος των δύο αλκοολών. β. Η ποιοτική και ποσοτική (σε g) σύσταση του μείγματος των οργανικών ενώσεων που θα προκύψει από την πλήρη οξείδωση του δεύτερου μέρους του μείγματος των δύο αλκοολών, με όξινο διάλυμα K2Cr2O7.

269

Δ. Μπαμπίλης

γ. Τον όγκο του υδρογονάνθρακα, μετρημένο σε STP, που μπορούμε να παρασκευάσουμε με αφυδάτωση σε κατάλληλες συνθήκες των αλκοολών που αποτελούν το τρίτο μέρος του αρχικού μείγματος.

8. Ομογενές μίγμα περιέχει ισομοριακές ποσότητες τριών ισομερών ενώσεων με γενικό μοριακό τύπο CvH2v+2O. Το μίγμα αυτό χωρίζεται σε τέσσερα ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος καίγεται πλήρως και δίνει 6,6 g CO2 και 3,24 g Η2Ο. Το δεύτερο μέρος αντιδρά με περίσσεια Νa και ελευθερώνει 336 mL αερίου, μετρημένα σε STP. Το τρίτο μέρος αντιδρά με Ι2 και ΚΟΗ και σχγηματίζει 7,88 g κίτρινου ιζήματος. Το τέταρτο μέρος απαιτεί για την πλήρη οξείδωση του 40 mL διαλύματος KMnO4 0,2 Μ, παρουσία H2SO4. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των συστατικών του μίγματος.

9. Ένα ομογενές μίγμα μάζας 66,6 g αποτελείται από δύο ενώσεις με μοριακό τύπο C4H10O. Η ποσότητα του μίγματος χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη. Στο πρώτο μέρος προστίθεται περίσσεια Νa, οπότε εκλύονται 3,36 L αερίου, μετρημένα σε STP. Στο δεύτερο μέρος του μίγματος προστίθεται περίσσεια διαλύματος Ι2 και ΝαΟΗ, οπότε καταβυθίζονται 39,4 g κίτρινου ιζήματος. Το τρίτο μέρος του μίγματος απαιτεί για πλήρη οξείδωση 100 mL διαλύματος KMnO4 0,4 Μ οξινοσμένου με Η2SO4. α. Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι και οι ονομασίες των ισομερών που αντιστοιχούν στο μοριακό τύπο C4H10O. β. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος και η μάζα καθεμιάς από τις δύο ισομερείς ενώσεις που περιέχονται στο αρχικό μίγμα.

10. Ισομοριακό μείγμα 2 ισομερών κορεσμένων μονοσθενών αλδεϋδών Α και Β αντιδρά πλήρως σε κατάλληλες συνθήκες με περίσσεια Η2, οπότε η μάζα του μείγματος αυξάνεται κατά 0,6 g. Ίση ποσότητα του μείγματος καίγεται πλήρως παράγοντας τετραπλάσιο όγκο διοξειδίου του άνθρακα σε σχέση με τον όγκο του μείγματος. Να βρεθούν: α. Η ποσότητα κάθε ένωσης Α και Β στο μείγμα. β. Οι δυνατοί συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α και Β.

11. Iσομοριακό μείγμα 2 ισομερών κορεσμένων μονοσθενών καρβονυλικών ενώσεων Α και Β αντιδρά πλήρως σε κατάλληλες συνθήκες με περίσσεια Η2, οπότε η μάζα του μείγματος αυξάνεται κατά 0,4 g.

Οργανική Χημεία

270

Ίση ποσότητα του μείγματος καίγεται πλήρως παράγοντας τριπλάσιο όγκο διοξειδίου του άνθρακα σε σχέση με τον όγκο του μείγματος. Να βρεθούν: α. Η ποσότητα κάθε ένωσης Α και Β στο μείγμα. β. Οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α και Β. Απ.: 0,1 mol CH3CH2CHO, 0,1 mol CH3CΟCH3

12. Δύο υδρογονάνθρακες, έστω Α και Β, έχουν σχετική μοριακή μάζα 68 ο καθένας. a. Ποιοι είναι οι μοριακοί τύποι των Α και Β; β. Ποιοι είναι οι δυνατοί συντακτικοί τύποι των Α και Β, αν είναι γνωστό ότι με υδρογόνωση παρουσία νικελίου, ως καταλύτη, δίνουν κανονικό πεντάνιο; γ. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος του Α αν είναι γνωστό ότι δίνει αντίδραση πολυμερισμού 1,4. Να γραφεί η αντίδραση. δ. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος του Β, αν είναι γνωστό ότι: i. αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα χλωριούχου χαλκού (Ι), (CuCl) παρέχοντας ίζημα, ii. αντιδρά με νερό και παρέχει ένωση Γ, η οποία δίνει την αλοφορμική αντίδραση. Να γραφούν οι σχετικές αντιδράσεις. ε. Να παρασκευαστεί η ένωση Γ από προπανόλη-1, ακυτελένιο και ανόργανα αντιδραστήρια. Να γραφούν οι σχετικές αντιδράσεις. στ. 6,8 g μείγματος των ενώσεων Α και Β αντιδρούν με 0,2 g υδρογόνου παρουσία καταλύτη. Το μείγμα που προκύπτει αντιδρά μ διάλυμα βρωμίου σε τετραχλωράνθρακα 16% v/v. Πόσα mL του διαλύματος βρωμίου μπορούν να αποχρωματιστούν; (Απ. α: πενταδιένιο-1,3 β: πεντίνιο-1 V=100 mL)

271

Δ. Μπαμπίλης

Στ. Ένα αντιδρών δίνει δύο διαφορετικά προϊόντα. Στις ασκήσεις όπου μία οργανική ένωση δίνει περισσότερες από μία αντιδράσεις, γράφουμε τις αντιδράσεις που γίνονται ξεχωριστά και θεωρούμε ότι x mol οργανικής ένωσης αντιδρούν στη μία και y mol στην άλλη.Τέτοιες αντιδράσεις είναι: Οξείδωση πρωτοταγούς αλκοόλης προς σχηματισμό αλδεΰδης και οξέος. Προσθήκη ΗΧ ή Η2Ο σε ακόρεστο υδρογονάνθρακα προς σχηματισμό δύο προϊόντων: ενός κύριου προϊόντος σύμφωνα με τον κανόνα του Μarkovnikov και ενός παραπροϊόντος που δεν συμφωνεί με τον κανόνα του Μarkovnikov. Αφυδάτωση ή αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίου προς σχηματισμό δύο προϊόντων: ενός κύριου προϊόντος, σύμφωνα με τον κανόνα του Saytzeff και ενός παραπροϊόντος που δεν συμφωνεί με τον κανόνα του Saytzeff. Επίδραση ΝaΟΗ σε αλκυλαλογονίδιο προς σχηματισμό αλκενίου (αφυδραλογόνωση) και αλκοόλης (υποκατάσταση). Υδρογόνωση ακόρεστου υδρογονάθρακα (π.χ. αλκινίου) προς δύο διαφορετικά προϊόντα (π.χ. αλκενίου – αλκενίου).

1. Ορισμένη ποσότητα από την αλκοόλη Α με μοριακό τύπο C3Η7ΟΗ αντιδρά πλήρως με όξινο διάλυμα Κ2Cr2Ο7, οπότε σχημaτίζεται ομογενές μείγμα δύο οργανικών προϊόντων. Το μείγμα των οργανικών προϊόντων χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος με επίδραση περίσσειας φελίγγειου υγρού σχηματίζει 14,3 g ιζήματος. Το δεύτερο μέρος απαιτεί για πλήρη εξουδετέρωση 150 mL διαλύματος NaOH 1 Μ. Να βρεθούν: α. Η μάζα της αλκοόλης Α που αντέδρασε με το διάλυμα του Κ2Cr2Ο7. β. Τα ποσοστά μετατροπής της αλκοόλης Α σε καθένα από τα οργανικά προϊόντα. Δίνονται: ΑrCu: 63,5, ArO: 16, ArC: 12, ArH: 1. Λύση Οι πιθανοί συντακτικοί τύποι της αλκοόλης Α ειναι: CH3CH2CH2ΟΗ 1 προπανόλη CH3CHCH3 2 προπανόλη | ΟΗ

Οργανική Χημεία

272

Αφού η αλκοόλη οξειδώνεται σε μείγμα δύο οργανικών προϊόντων συμπεραίνουμε ότι είναι πρωτοταγής.

To ένα από τα προϊόντα είναι αλδεΰδη (αφού με επίδραση φελίγγειου υγρού δίνει ίζημα Cυ2Ο) και το άλλο οξύ (αφού εξουδετερώνεται με διάλυμα ΝaΟΗ). Συνεπώς ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης Α είναι: CH3CH2CH2ΟΗ . Όταν μια πρωτοταγής αλκοόλη οξειδώνεται προς μείγμα προϊόντων δηλαδή οξειδώνεται προς αλδεΰδη και οξύ θα γράφουμε ξεχωριστά τις χημικές εξισώσεις των δύο αντιδράσεων: α. της μετατροπής της αλκοόλης σε αλδεΰδη και β. της μετατροπής της αλκοόλης σε οξύ. Έστω ότι x mol αλκοόλης οξειδώνονται προς αλδεΰδη και y mol προς οξύ. Οι χημικές εξισώσεις των δύο αντιδράσεων οξείδωσης που πραγματοποιούνται είναι: .

3 CΗ3CH2CH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4→3 CΗ3CH2COOH+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+11H2O x mol

x mol

3 CΗ3CH2CH2OH +K2Cr2O7+4H2SO4→3 CΗ3CH2CHO +K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O y mol

y mol

Το μείγμα των οργανικών προϊόντων περιέχει x mol αλδεΰδης και y mol οξέος. Αφού το μείγμα είναι ομογενές, χωρίζοντάς το σε δύο ίσα μέρη, θα έχουμε σε κάθε μέρος x/2 mol αλδεΰδης και y/2 mol οξέος.

10 μέρος Aπό τα δύο συστατικά του πρώτου μέρους του μείγματος με φελίγγειο υγρό αντιδρά μόνο η αλδεΰδη: CΗ3CH2CHO + 2CuSO4 + 5NaOH → CΗ3CH2RCOOΝa + Cu2O↓+2Na2SO4+3H2O x/2 mol n

x/2 mol

ιζήματος=m/Mr

n

ιζήματος=14,3/143

x/2 =0,1 x=0,2 mol

2° μέρος Από τα δύο συστατικά του δεύτερου μέρους του μείγματος εξουδετερώνεται μόνο το οξύ: CΗ3CΗ2CΟΟΗ +

NaOH

y/2 mol

y/2 mol

n

ΝaOH

=C V

CΗ3CΗ2CΟΟΝa + Η2Ο

y/2 =1 0, 15 mol y= 0,3 mol.

Συνεπώς η ποσότητα της CH3CH2CH2ΟΗ που οξειδώθηκε είναι: x+ y = 0,2+0,3=0,5 mol.

273

Δ. Μπαμπίλης

m1

προπανόλης

=n Μr =0,5 60 =30 g.

γ) ποσοστό μετατροπής αλκοόλης σε αλδεΰδη =[n που οξειδώθηκαν σε αλδεΰδη / n ολικά] 100% = =40%. Αφού η αλκοόλη αντέδρασε πλήρως το ποσοστό μετατροπής της προς οξύ είναι το υπόλοιπο 60%.

2. Σε δοχείο που περιέχει υδατικό διάλυμα Η2SΟ4 διοχετεύουμε 4,2 g προπενίου παίρνοντας διάλυμα Α. Το διάλυμα Α μπορεί να αποχρωματίσει 220 mL διαλύματος ΚΜnΟ4 0,2 Μ. α. Στα τελικά προϊόντα υπάρχει μόνο μία ή περισσότερες οργανικές ενώσεις; β. Να βρεθεί το ποσοστό του προπενίου που αντέδρασε σύμφωνα με τον κανόνα του Μarkovnikov; Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1.

Λύση Η ποσότητα του προπενίου είναι n=m/Μr =4,2/42= 0,1 mol. Αν το προπένιο αντιδρούσε με το νερό σύμφωνα με τον κανόνα του Μarkovnikov θα είχαμε: CH3CΗ=CH2 + Η2Ο→ CH3CΗ(ΟΗ)CH3 0,1 mol 0,1 mol Και κατόπιν: 5CH3CΗ(ΟΗ)CH3 +

2ΚΜnΟ4 + 3Η2SΟ4 →

5CH3CΟCH3+Κ2SΟ4+2ΜnSΟ4 + 8Η2Ο

x mol 2x/5 mol Ο αριθμός των mol του ΚΜnΟ4 που θα αποχρωματίζοταν θα ήταν 2x/5 =0,04 mol. Τα δεδομένα όμως μας δίνουν n=C V =0,2·0,22 mol = 0,044 mol. Συμπεραίνουμε ότι εκτός από τη 2-προπανόλη θα πρέπει να είχε παραχθεί και 1-προπανόλη αντίθετα με τον κανόνα του Μarkovnikov, η οποία απαιτεί περισσότερο ΚΜnΟ4 για πλήρη οξείδωση, σύμφωνα με τις χημικές εξισώσεις: CH3CH=CH2 + Η2Ο → CH3CH2CH2ΟΗ y mol

και

y mol

5CH3CΗ2CH2ΟΗ + y mol

4ΚΜnΟ4 + 6Η2SΟ4 →

5CH3CΗ2CΟΟΗ +2Κ2SΟ4+4ΜnSΟ4 +11Η2Ο

4y/5 mol

Οπότε στα τελικά προϊόντα περιέχονται η κετόνη CH3CΟCH3 και το οξύ CH3CH2CΟΟΗ.

Οργανική Χημεία

274

β. Από την στοιχειομετρία των παραπάνω εξισώσεων έχουμε: x+y=0,1 (1) όπου x τα mol του προπενίου που έδωσαν την 2-προπανόλη και y την 1-προπανόλη.

2x/5+4y/5 =0,044 (2) Η λύση του συστήματος των (1) και (2) δίνει: x=0,09 και y=0,01 Άρα το ποσοστό του προπενίου που αντέδρασε σύμφωνα με τον κανόνα του Μarkovnikov ήταν 90%. ΓΙΑ ΕΞΑΣΚΗΣΗ 3. Ποσότητα 2,3 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης οξειδώνεται πλήρως προς δύο προϊόντα. Το ένα από τα προϊόντα μετά το διαχωρισμό τους απαιτεί 200 mL διαλύματος NaOH 0,15 Μ για πλήρη εξουδετέρωση, ενώ το άλλο προϊόν με θέρμανση παρουσία Ι2 και NaOH δίνει κίτρινο ίζημα. Ποιος ο μοριακός τύπος της αλκοόλης και πόσα g κίτρινου ιζήματος παίρνουμε; Δίνονται: ΑrI: 128, ArC: 12, ArH: 1, ArΟ: 16. (Απ.CH3CH2OH-7,88 g)

4. 448 g 1 -βουτενίου με προσθήκη νερού μετατρέπονται σε μείγμα 2-βουτανόλης και 1- βουτανόλης. Το 1/10 του μείγματος των αλκοολών οξειδώνεται από διάλυμα ΚMnO4 1 M oπότε το διάλυμα σταματά να αποχρωματίζεται όταν έχουν προστεθεί 340 mL διαλύματος. Σε τι ποσοστό σχηματίστηκε η 1βουτανόλη ; Πώς δικαιολογείται το ποσοστό αυτό; Δίνονται: ΑrI: 128, ArC: 12, ArH: 1. (Απ.6,25%)

5. 18,4 g μείγματος αιθυλοχλωριδίου και μεθυλοχλωριδίου αντιδρούν πλήρως με διάλυμα NaOH. Σχηματίζεται μείγμα που αποτελείται από μεθανόλη, αιθανόλη και ελευθερώνονται 896 mL αερίου αιθενίου, μετρημένα σε S.T.P. Στο υγρό μείγμα που προκύπτει προσθέτουμε περίσσεια Ι2 σε ΚΟΗ, οπότε σχηματίζονται 47,28 g ιζήματος. Ποια η σύσταση του αρχικού μείγματος και η σύσταση των προϊόντων που πήραμε μετά την επίδραση του NaOH. Δίνονται: ΑrI: 128, ArC: 12, ArH: 1.

(Aπ.0,16 mol-0,345 mol-0,04 mol-0,12 mol)

275

Δ. Μπαμπίλης

6. 285,6 g προπενίου μετατρέπονται σε 2-προπανόλη, που περιέχει και μικρή ποσότητα 1-προπανόλη. Το 1/100 του μείγματος των δύο αλκοολών αντιδρά με διάλυμα KMnO4 0,1 Μ παρουσία H2SO4. Το διάλυμα του KMnO4 παύει να αποχρωματίζεται όταν έχουν προστεθεί στο μείγμα των αλκοολών 288 mL διαλύματος. Να υπολογιστεί η περιεκτικότητα του μείγματος των αλκοολών σε 1-προπανόλη. Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1. (Απ.5,882%) 7. Κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη αντιδρά με Ι2 σε διάλυμα NaOH και δίνει κίτρινο ίζημα. Ορισμένη ποσότητα της αλκοόλης οξειδώνεται χωρίς διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας και δίνει μείγμα προϊόντων. Η μισή ποσότητα των προϊόντων αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου και δίνει 1,08 g ιζήματος. Η άλλη μισή ποσότητα χρειάζεται για πλήρη εξουδετέρωση 150 mL διαλύματος ΚΟΗ 0,3 Μ. Ποιoς ο μοριακός τύπος της αλκοόλης; Σε τι ποσοστό σχηματίστηκε κάθε προϊόν οξείδωσης; Δίνεται: ΑrΑg: 108. (Απ.10%-90%)

8. Κορεσμένη, πρωτοταγής, μονοσθενής αλκοόλη υφίσταται οξείδωση από το οξυγόνο του αέρα με θέρμανση της πάνω από καταλύτη λευκόχρυσο. Η οξείδωση

οδηγεί σε δύο διαφορετικά προϊόντα.

Διαπιστώνονται τα εξής: α. Ποσότητα ίση με το 1/10 του υγρού μείγματος, που προέκυψε μετά από την παραπάνω αντίδραση, αντιδρά με φελίγγειο υγρό, δίνοντας 12,87 g ιζήματος. β. Άλλο 1/10 του μείγματος των προϊόντων απαιτεί για την πλήρη εξουδετέρωση του 30 mL διαλύματος ΝaΟΗ 1 Μ. Να προσδιορισθούν: α. ο μοριακός τύπος της αλκοόλης, αν η σχετική μοριακή της μάζα είναι 46 και β. οι ποσότητες που σχηματίζονται για κάθε ένα από τα προϊόντα. Δίνονται: ΑrCu: 63,5, ArC: 12, ArH: 1, ArΟ: 16. (Απ.CH3CH2OH-0,9 mol-0,3 mol)

9. Μείγμα 2-βουτινίου και Η2 διαβιβάζεται πάνω από καταλύτη Ni. 5,68 g του μείγματος των οργανικών προϊόντων που προκύπτουν διαβιβάζονται σε διάλυμα Η2SO4 οπότε παρατηρείται αύξηση της μάζας του διαλύματος κατά 2,78 g. Μετά την αραίωση του διαλύματος αποστάζει μείγμα οργανικών ενώσεων. Το μείγμα αυτό που προκύπτει αποχρωματίζει 32 mL διαλύματος ΚMnO4 0,5 M. Ποιο το

Οργανική Χημεία

276

ποσοστό βουτινίου: α. που μετατράπηκε σε βουτένιο; β. που μετατράπηκε σε βουτάνιο; γ. που δεν υδρογονώθηκε; Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1, ArΟ: 16. (Απ.40%-50%-10%)

10. Από την αντίδραση αλκυλοβρωμίδιου με ΚΟΗ, σχηματίζεται μείγμα προϊόντων, μεταξύ των οποίων περιλαμβάνονται 2,3 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης με σχετική μοριακή μάζα 46, ένας ακόρεστος υδρογονάνθρακας και 11,91 g KBr. Να βρείτε την ονομασία, το Σ.Τ. και την ποσότητα του σχηματιζόμενου ακόρεστου υδρογονάνθρακα. Δίνονται: ΑrBr: 80, ΑrK: 39, ArC: 12, ArH: 1, ArΟ: 16. (Εξετάσεις 1981)

(Απ.1,4 g C2H4)

11. 6 g μεθανάλης αντιδρούν με 250 mL διαλύματος K2Cr2O7 0,4 M. Αν είναι γνωστό ότι αντιδρά όλη η ποσότητα της μεθανάλης και του K2Cr2O7, να βρεθεί η κατά βάρος σύσταση των οργανικών προϊόντων. Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.4,4 g CO2 – 4,6 g HCOOH)

12. 23 g αιθανόλης αντιδρούν με 1,5 L διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου 0,2 Μ σε όξινο περιβάλλον. Να βρεθεί η ποιοτική και ποσοτική σύσταση του διαλύματος που προκύπτει. Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.0,25 mol-0,25 mol)

13. 0,46 g αιθανόλης οξειδώνονται από 100 mL διαλύματος K2Cr2O7 0,05 Μ οξυνισμένου με H2SO4. Ποια τα mol των προϊόντων που παίρνουμε; Δίνονται: ArC: 12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.0,005 mol-0,005 mol) 14. Ατμοί κορεσμένης μονοσθενούς πρωτοταγούς αλκοόλης οξειδώνονται. Η μισή ποσότητα των προϊόντων κατεργάστηκε με αλκαλικό διάλυμα Ι2 και έδωσε 3,94 g κίτρινου στερεού. Η άλλη μισή ποσότητα χρειάστηκε για εξουδετέρωση 40 mL διαλύματος NaOH 1 Μ. Ποιος ο τύπος της αλκοόλης; Σε τι ποσοστό σχηματίστηκε καθένα προϊόν οξείδωσης; Δίνονται: ΑrI: 128, ArC: 12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.CH3CH2OH - 20% αλδεΰδη) 15. 5,6 g αλκενίου αντιδρούν με νερό και το μείγμα αλκοολών που παράγεται χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το ένα μέρος αντιδρά με Νa οπότε εκλύονται 0,56 L (S.T.P.) αερίου. Το δεύτερο μέρος αντιδρά με 277

Δ. Μπαμπίλης

Ι2 παρουσία ΝaOH οπότε σχηματίζονται 15,7 g κίτρινου ιζήματος. Ποιος ο τύπος του αλκενίου, των αλκοολών και σε τι ποσότητα σχηματίστηκε κάθε μία; Δίνονται: ΑrI: 128, ArC: 12, ArH: 1. (Απ.C4H8 - 0,8 mol - 0,2 mol)

16. Έστω δύο ισομερείς ενώσεις με μοριακό τύπο C3H8O. Μείγμα τους χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος του μείγματος αντιδρά με μεγάλη ποσότητα Νa και εκλύονται 448 mL αερίου μετρημένα σε S.T.P. Το δεύτερο μέρος του μείγματος αντιδρά με ιώδιο σε διάλυμα ΝaOH και παράγονται 5,91 g κίτρινου ιζήματος. Ποιοι είναι οι συντακτικοί τύποι των 2 ισομερών ενώσεων; Ποια είναι η % w/w σύσταση του μείγματος; Δίνονται: ΑrI: 128, ArC: 12, ArH: 1, ArO: 16. (Απ.1-προπανόλη 1, 2-προπανόλη -37,5%)

17. 41,1 g ενός αλκυλοβρωμιδίου Α αντιδρούν πλήρως με αλκοολικό διάλυμα ΚΟΗ, οπότε σχηματίζεται αέριο μίγμα των οργανικών ενώσεων Β και Γ, καθώς και 35,7 g KBr. Η μάζα της ένωσης Β που παράχθηκε είναι 15,12 g. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β και Γ. β. Να βρεθεί το ποσοστό μετατροπής της ένωσης Α σε κάθε μια από τις ενώσεις Β και Γ.

18. 67,2 g 1-βουτενίου αντιδρούν πλήρως με Η2Ο σε κατάλληλες συνθήκες, οπότε σχηματίζεται ομογενές μίγμα δύο αλκοολών. Το μίγμα χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος αντιδρά πλήρως με Ι2 και ΝαΟΗ και παράγονατι 177,3 g κίτρινου ιζήματος. Το δεύτερο μέρος του μίγματος οξειδώεται πλήρως με όξινο διάλυμα K2Cr2O7 0,5 Μ. Να βρεθεί ο όγκος του διαλύματος K2Cr2O7 που καταναλώθηκε κατά την οξείδωση του δεύτερου μέρους του μίγματος των αλκοολών;

19. Ορισμένη ποσότητα αλκυλοβρωμιδίου Α χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Το πρώτο μέρος αντιδρά πλήρως με αλκοολικό διάλυμα ΝαΟΗ, οπότε ελευθερώνεται 4,48 L αερίου Β, μετρημένα σε STP. Το δεύτερο μέρος αντιδρά πλήρως με υδατικό διάλυμα ΝαΟΗ, οπότε παράγονται 9,2 g οργανικής ένωσης Γ. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ και να υπολογιστεί η αρχική ποσότητα του αλκυλοβρωμιδίου.

Οργανική Χημεία

278

β. Η ποσότητα της ένωσης Γ αντιδρά με ισομοριακή ποσότητα κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος Δ με συντελεστή απόδοσης

2 , οπότε σχηματίζονται 13,6 g οργανικής ένωσης Ε. Να βρεθούν οι 3

συντακτικοί τύποι των ενώσεων Δ και Ε.

20. Πυρολύονται 720 g κανονικού πεντανίου. Το 60% του πεντανίου μετατρέπεται σε Η2 και πενταδιένιο 1,3 και το 40% σε προπάνιο και αιθυλένιο. Να βρεθούν ο αριθμός mol του καθενός από τα προϊόντα της πυρόλυσης και τα g της C2H5OH που μπορούν να παρασκευαστούν από το αιθυλένιο που σχηματίστηκε.

21. Μείγμα 2 L C2H2 και Η2 αντιδρά σε κατάλληλες συνθήκες και δίνει ως τελικό προϊόν αέριο μείγμα που αποτελείται από αιθάνιο και αιθένιο. Δίνεται ακόμη ότι κατά την αντίδραση αντέδρασαν τέλεια το ακετυλένιο και το Η2 και ότι η μισή ποσότητα C2H2 μετατρέπεται σε αιθένιο. Ζητούνται: α. Οι χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα β. Οι όγκοι του C2H2 και του Η2 σρο αρχικό μείγμα και γ. Οι όγκοι του C2H4 και του C2H6 στο τελικό μείγμα. (Απ. β. VC2H2=0,8 L – VH2=1,2 L g. VC2H4=VC2H4=0,4 L)

279

Δ. Μπαμπίλης

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΑΛΟΦΟΡΜΙΚΗ – ΔΙΑΚΡΙΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1ο 1. Σωστό - Λάθος α. Η προπανάλη και η προπανόνη μπορούν να διακριθούν μεταξύ τους με επίδραση φελίγγειου υγρού. (Τεχν.2002/Μον. 1) β. Τα καρβοξυλικά οξέα διασπούν τα ανθρακικά άλατα.

(2003/Μον. 2) γ. Τα καρβοξυλικά οξέα RCOOH και οι αλκοόλες ROH αντιδρούν με νάτριο (Na). (Τεχν.2004/Μον. 2) δ. Τα αλκίνια του τύπου R−C CH αντιδρούν με Νa. (Τεχν.2003/Μον. 1) ε. Αν ένας υδρογονάνθρακας αποχρωματίζει διάλυμα Br2 σε CCl4 , τότε αυτός είναι αλκένιο. (Επαν.2004/Μον. 2) ζ. Το αντιδραστήριο Fehling (Φελίγγειο υγρό) είναι αμμωνιακό διάλυμα AgNO3. (Τεχν.2005/Μον. 2) η. Tο προπίνιο (CH3C ≡CH) έχει ιδιότητες οξέος. (Τεχν.2005/Μον. 2) θ. Οι κετόνες αντιδρούν με το αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου). (Επαν.Τεχν.2004/Μον. 2) ι. Η προπανάλη είναι η μοναδική αλδεΰδη που δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση. (Επαν.2006/Μον. 1) κ. Το μεθανικό οξύ μπορεί να αποχρωματίσει όξινο διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου. (Επαν.Τεχν.2006/Μον. 2) λ. Η φαινόλη (C6H5OH) αντιδρά με NaOH και με Na. (Επαν.Τεχν.2004/Μον. 2) μ. Οι αλδεΰδες οξειδώνονται και με πολύ ήπια οξειδωτικά μέσα. (Επαν.2007/Μον. 1)

Οργανική Χημεία

280

ν. Τα καρβοξυλικά οξέα (RCOOH) αντιδρούν με ανθρακικά άλατα. (Τεχν.2001/Μον. 1) ξ. Οι φαινόλες είναι ισχυρότερα οξέα από τις αλκοόλες.

(2002/Μον. 1) ο. Οι εστέρες διακρίνονται από τα μονοκαρβοξυλικά οξέα RCOOH, αφού μόνο τα οξέα διασπούν τα ανθρακικά άλατα εκλύοντας διοξείδιο του άνθρακα. (Τεχν.2006/Μον. 2) π. Τα καρβοξυλικά οξέα (RCOOH) αντιδρούν με Na2CO3. (Εσπ.Τεχν. 2007/Μον. 1-Τεχν. ΟΕΦΕ 2007/Μον. 2) ρ. Όλα τα αλκίνια αντιδρούν με μεταλλικό νάτριο. (Επαν. 2009/Μον. 1) σ. Η φαινόλη (C6H5OH) δεν αντιδρά με NaOH. (Εσπ.Τεχν.2004/Μον. 2) τ. Τα καρβοξυλικά οξέα αντιδρούν με Νάτριο (Νa). (Εσπ.Τεχν.2002/Μον. 1) υ. Το αντιδραστήριο Τollens oξειδώνει τις αλδεΰδες σε οξέα. (Εσπ.Τεχν.2002/Μον. 1) φ. Οι αλκοόλες (ROH) αντιδρούν με Νa. (Εσπ.Τεχν.2008/Μον. 2-Εσπ.2009/Μον. 2) χ. Το διάλυμα Br2 σε τετραχλωράνθρακα δεν αποχρωματίζεται κατά την προσθήκη κορεσμένου υδρογονάνθρακα. (Εσπ.Τεχν.2006/Μον. 2) ψ. Το αντιδραστήριο Tollens οξειδώνει τις κετόνες. (Εσπ.Τεχν.2006/Μον. 2) 2. Σωστό - Λάθος α. Οι αλκοόλες (ROH) αντιδρούν με NaΟH. (Τεχν.2000/Μον. 1) β. Μπορούμε να διακρίνουμε μία αλκοόλη από ένα αιθέρα με επίδραση μεταλλικού Νa.

(2009/Μον. 1)

281

Δ. Μπαμπίλης

γ. Οι αλδεΰδες αντιδρούν με αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου (αντιδραστήριο Tollens). (Τεχν.2009/Μον. 2) δ. Η οργανική ένωση με μοριακό τύπο C3H8O αντιδρά οπωσδήποτε με Νa.

(OΕΦΕ 2005/Μον.1) ε. Το ΗCΟΟΗ αντιδρά τόσο με ΚΗCΟ3 όσο και με όξινο διάλυμα KMnO4.

(OΕΦΕ 2005/Μον.1) ζ. 0,1 mol ενός αλκινίου Α μπορούν να αποχρωματίσουν 160 mL διαλύματος Br2 σε CCl4 περιεκτικότητας 20%w/v. Ar Br=80. (Τεχν. OΕΦΕ 2006/Μον.1) η. Μια οργανική ένωση με μοριακό τύπο C4H10O διαπιστώθηκε ότι αντιδρά με Νa και δεν μπορεί να οξειδωθεί χωρίς διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας, δηλαδή είναι η μεθυλο-2-προπανόλη. (Τεχν. OΕΦΕ 2006/Μον.1) θ. Η προπανόνη οξειδώνεται με το αντιδράστηριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου). (Εσπ. Τεχν. 2010/Μον. 2) ι. Το (COONa)2 οξειδώνεται από το KMnO4 με την παρουσία H2SO4.

(2010/Μον. 1) κ. Αν μια καρβονυλική ένωση δίνει ίζημα με αλκαλικό διάλυμα Ι2 αλλά και με αμμωνιακό διάλυμα AgNO3, τότε πρόκειται για την προπανόνη CH 3 - C- CH 3 .

|| O

(ΟΕΦΕ 2011/Μον. 1) λ. Με αντιδραστήριο Tollens μπορούμε να διακρίνουμε την προπανάλη από την προπανόνη. (Τεχν. ΟΕΦΕ 2011/Μον. 1) μ. Κατά την προσθήκη Νa σε αιθανόλη, παρατηρείται έκλυση αερίου.

(2011/Μον. 1) ν. Η προπανόνη αποχρωματίζει διάλυμα Br2 σε CCl4. (Τεχν. 2011/Μον. 2) ξ. Οι εστέρες των κορεσμένων μονοκαρβοξυλικών οξέων διασπούν τα ανθρακικά άλατα, εκλύοντας διοξείδιο του άνθρακα. (Επαν. 2011/Μον. 1)

Οργανική Χημεία

282

ο. Το ΗCOONa όταν οξειδωθεί με όξινο διάλυμα KMnO4 παράγει διοξείδιο του άνθρακα. (Επαν. 2011/Μον. 1)

3. Η ανίχνευση διπλού δεσμού σε έναν υδρογονάνθρακα γίνεται με προσθήκη μικρής ποσότητας : α. αντιδραστηρίου Grignard. β. αμμωνιακού διαλύματος AgNO3. γ. φελίγγειου υγρού. δ. διαλύματος Βr2 σε τετραχλωράνθρακα. (Εσπ.2002/Μον. 5)

4. Ποιος από τους παρακάτω υδρογονάνθρακες αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα CuCℓ δίνοντας κεραμέρυθρο ίζημα; α. CH3−CH=CH2

β. CH3−C C−CH3

γ. CH2=CH−CH=CH2

δ. CH3−C CH. (2002/Μον. 5)

5. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά χημικών μετατροπών, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β και Γ. Αλκένιο (Α)

+Η 2 Ο

C3H7OH

ΚΜnO 4 /Η +

(Β)

C3H6O

Αντιδραστηριο Fehlling

δεν αντιδρά

(Γ)

κύριο προϊόν (Τεχν.2004/Μον. 6)

6. Οργανική ένωση Α, η οποία αποχρωματίζει διάλυμα Βr2 σε CCl4, είναι όπωσδήποτε: α. αλκένιο. β. αλκίνιο. γ. αλκάνιο. δ. ακόρεστη ένωση. (Επαν.2005/Μον. 5)

7. Ποια από τις επόμενες χημικές ενώσεις οξειδώνεται προς CO2, ενώ το υδατικό της διάλυμα εμφανίζει βασικό χαρακτήρα; α. CH3ΟΗ β. HCOONa γ. HCOOH δ. HCHO. (Ομογ.2005/Μον. 5)

283

Δ. Μπαμπίλης

8. Από τις οργανικές ενώσεις CH3C≡CCH3 (A), CH3CH2C≡CH (B), CH3CH2OH (Γ) και CH3CH2OΝa (Δ) εμφανίζουν όξινες ιδιότητες: α. μόνο η Β.

β. οι Α και Β.

γ. οι Β, Γ και Δ.

δ. οι Β και Γ. (Επαν.2008/Μον. 5)

9. To αντιδραστήριο Tollens (αμμωνιακό διάλυμα AgNO3) οξειδώνει την ένωση: α. CH3CH2ΟΗ.

β. CH 3 - C - CH 3

γ. CH3COOH.

δ. CH3CH=O.

Ο

(Εσπ.Τεχν 2007/Μον. 2)

10. Ποια από τις παρακάτω οργανικές ενώσεις αντιδρά με HCN και ανάγει το αντιδραστήριο Tollens (AgNO3 / NH3) ; α. Βουτανόνη.

β. Βουτανάλη.

γ. 2- βουτανόλη.

δ. Βουτανικό οξύ. (Ομογ.2007/Μον. 5)

11. Αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 (αντιδραστήριο Tollens) διαβιβάζεται σε δοχείο που περιέχει ένωση Χ και σχηματίζεται κάτοπτρο αργύρου. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις μπορεί να είναι η ένωση Χ; α. CH3−CH=O

β. CH3−CH2−CH2−OH

γ. CH3OH

δ. CH 3 - C- CH 3 ||

(Ομογ.2004/Μον. 5) 12. Να αντιστοιχίσετε τα αντιδρώντα της Στήλης Ι με το σωστό οργανικό προϊόν της Στήλης ΙΙ, γράφοντας στο τετράδιό σας τον αριθμό της Στήλης Ι και δίπλα το αντίστοιχο γράμμα της Στήλης ΙΙ. (Ένα οργανικό προϊόν της Στήλης ΙΙ περισσεύει). Στήλη Ι (Αντιδρώντα)

Στήλη ΙΙ (Οργανικό προϊόν)

1. CH3CH(OH)CH3+I2+ΝaOH

α. CH3CH2COOΝa

2. CH3CH2CN+H2

β. CH3CH3

3. CH3CH2MgCl+H2O

γ. CH3CH2COOH

4. CH3CH2COOH+ΝaOH

δ. CH3COOΝa

Οργανική Χημεία

284

5. CH3CH2CN+H2O

ε. CH3CH2OH στ. CH3CH2CH2ΝH2 (Ομογ.2008/Μον. 5)

13. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις αποχρωματίζει διάλυμα Br2 σε CCl4; α. CH3CH2CH3

β. CH3CH2CH=O

γ. CH3COOH δ. CH3CH=CH2 . (Ομογ.2003/Μον. 5)

14. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά χημικών μετατροπών, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Γ.

CH2 = CH2

+Βr2 CCl4

Α

+ΝaΟΗ αλκοολη

Β

+2CuCl+2ΝΗ3

Γ (Τεχν.2007/Μον. 6)

15. Αφού μελετήσετε τις παρακάτω εξισώσεις, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων (Α) , (Β) και (Γ).

+Νa C3Η8Ο

+ΚΜnO +H SO 4 2 4

(Α)

(Β) + Η2

C3Η6Ο + ….. (Γ)

(Τεχν.2002/Μον. 6)

16. Να συμπληρώσετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: CH3-C CH+CuCl+NH3 CH3CH2OH+SOCl2

A+B Γ+Δ+Ε (Επαν.Τεχν.2006/Μον. 5)

17. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3 - C

285

CH + Na

Δ. Μπαμπίλης

β. CH2 = CH2 + H2O

Η+

γ. CH 3 - Cl + CH 3ONa (Τεχν.2000/Μον. 6) 18. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω χημικές εξισώσεις σωστά συμπληρωμένες: α. CH3CH 2OH + Na

Α+Β

β. CH3CH2COOH + CH3OH

Γ+Δ (Τεχν.2007/Μον.4)

19. Βασικό είναι το υδατικό διάλυμα της: α. KCl

β. CH3COOK

γ. NH4NO3

δ. CH 3C

CH (2001/Μον. 5)

20. Ποιες από τις παρακάτω ενώσεις αντιδρούν με το φελίγγειο υγρό; α. CH3-CH2-OH

β. CH2=O

γ. CH3-C-CH3

δ. HO-CH2-CH2-CH=O

O (ΟΕΦΕ 2007/Μον.4)

21. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις δεν αντιδρά με διάλυμα Ι2-ΚΟΗ; α. CH 3 - C - CH - CH 3 Ο CH3 γ. CH3CH 2 CHCH 2 CH3 ΟΗ

β. CH3 - CH = O CH3

δ. CH3 - C - CH - CH 3 CH3 OH

(ΟΕΦΕ 2006/Μον. 5) 22. Σε τέσσερα δοχεία περιέχονται οι ενώσεις: α. CH 3CH = CHCOOH

β. CH3 - C = CHCH 2CH3 CH3

γ. CH3 CHCH3

δ. CH 3COOH

OH Ποια από αυτές αντιδρά και με τα δύο παρακάτω αντιδραστήρια;

Οργανική Χημεία

286

i. διάλυμα Br2 σε CCl4

ii. K 2 CO 3 (ΟΕΦΕ 2006/Μον. 5)

23. Ποιες από τις παρακάτω χημικές ενώσεις αντιδρούν με ΝaΟΗ: α. CH3COOH

β. CH3CH2CHCH3

γ. C6H5OH

δ. CH 3CH 2 C

CH

Cl ε. CH 3CH 2 CH 2OH Νa γραφούν οι αντίστοιχες χημικές εξισώσεις.

(OΕΦΕ 2006/Μον.5)

24. Ποια από τις παρακάτω οργανικές ενώσεις αντιδρά με i. νάτριο και ii. όξινο διάλυμα K2Cr2O7; a. CH 3CH = CH 2

β. CH3CH 2COOH

γ. CH 3CH 2CH = O

δ. CH 3CH 2 CH 2OH (Ομογ. 2009/Μον. 5)

25. Με αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 (αντιδραστήριο Tollens) αντιδρά η ένωση: α. CH3COOH. β. CH3COCH3. γ. CH3CH3. δ. CH3CHO. (Εσπ. 2010/Μον. 5)

26. Να συμπληρώσετε τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: α. CH3 - C

CH + CuCl + NH3

β. CH3CH 2 MgCl + H 2 O

A+B

Γ+Δ (Τεχν. ΟΕΦΕ 2011/Μον. 4)

27. Αφού μελετήσετε την παρακάτω σειρά χημικών μετατροπών, να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β και Γ.

CH 3CH = O

+HCN

Α

K2Cr2O7/H+ B

287

+Na

Γ

Δ. Μπαμπίλης

(Τεχν. 2011/Μον. 6)

28. Η φαινόλη (C6H5OH) και το προπίνιο (CH3−C≡CH) είναι οργανικές ενώσεις με ιδιότητες .................. . (Εσπ.Τεχν.2005/Μον. 2)

ΘΕΜΑ 2ο 1. Οργανική ένωση (Α) με μοριακό τύπο C3H8O οξειδώνεται και δίνει οργανικό προϊόν (Β), το οποίο ανάγει το αντιδραστήριο Fehling. α. Να βρείτε το συντακτικό τύπο της ένωσης (Α) αιτιολογώντας την απάντησή σας. β. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης της ένωσης (Β) με το αντιδραστήριο Fehling. (Ομογ.2002/Μον. 3+3)

2. Από τις παρακάτω ενώσεις: Βουτάνιο CH3–CH2–CH2–CH3 1 – Bουτίνιο CH3–CH2–C≡CH 1 – Βουτένιο CH3–CH2–CΗ=CH2 2 – Βουτένιο CH3–CH=CH-CH3 α. ποιες μπορούν να αποχρωματίσουν διάλυμα Br2/CCl4; β ποια αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα χλωριούχου χαλκού Ι (CuCl/NH3); Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης. γ.ποια δίνει, με προσθήκη HCl, ένα μόνο προϊόν; (2005/Μον. 3+3+1)

3. Δίνονται οι παρακάτω οργανικές ενώσεις: προπάνιο CH3CH2CH3, προπένιο CH3CH=CH2, προπίνιο CH3C≡CH, προπανάλη CH3CH2CHO. α. Ποιες από αυτές μπορούν να αποχρωματίσουν διάλυμα Br2 σε CCℓ4; β. Ποια αντιδρά με Na; γ. Ποια αντιδρά με αντιδραστήριο Tollens; (Επαν.Εσπ.2005/Μον. 4+2+2)

Οργανική Χημεία

288

4. Δίνεται η οργανική ένωση CH3CH2C CH. α. Πόσοι δεσμοί σ (σίγμα) και πόσοι δεσμοί π (πι) υπάρχουν στην ένωση; β. Να αναφέρετε το είδος των υβριδικών τροχιακών που έχει κάθε άτομο άνθρακα της ένωσης. γ. Να προτείνετε ένα τρόπο διάκρισης της παραπάνω ένωσης από το 2 –βουτίνιο (CH3C ≡ CCH3). (Επαν.2005/Μον. 2+4+2)

5. Σε κάθε μία από τέσσερις φιάλες περιέχεται μόνο μία από τις παρακάτω υγρές οργανικές ενώσεις: CH3CH2CH2OH, CH3CHOHCH3, CH3COCH3, CH3CH2OCH2CH3 Να εξετάσετε πώς μπορούμε να ταυτοποιήσουμε το περιεχόμενο της κάθε φιάλης, αν διαθέτουμε μόνο τα αντιδραστήρια: α. υδατικό διάλυμα Ι2/NaΟΗ β. μεταλλικό νάτριο. (Επαν.2006/Μον. 8)

6. Οι ενώσεις CH3COOH, CH3C≡CH, C6H5OH και C2H5OH εμφανίζουν ιδιότητες oξέος κατά Bronsted και Lowry. α. Να διατάξετε τα παραπάνω οξέα κατά σειρά αυξανόμενης ισχύος. β. i. Ποιες από τις ενώσεις αυτές αντιδρούν με NaOH; ii. Ποια από τις ενώσεις αυτές αντιδρά με Na2CO3; γ. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των αντίστοιχων αντιδράσεων. (Ομογ.2005/Μον. 3+3+3)

7. Σε τέσσερα δοχεία 1, 2, 3 και 4 περιέχονται οι ενώσεις αιθανόλη (CH3CH2OH), αιθανάλη (CH3CHΟ), προπανόνη (CH3CΟCH3) και αιθανικό οξύ (CH3CΟΟH). Σε κάθε δοχείο περιέχεται μία μόνο ένωση. Να προσδιορίσετε ποια ένωση περιέχεται στο κάθε δοχείο, αν γνωρίζετε ότι: α. Οι ενώσεις που περιέχονται στα δοχεία 2 και 4 αντιδρούν με Νa. β. Η ένωση που περιέχεται στο δοχείο 2 αντιδρά με Νa2CO3. γ. Η ένωση που περιέχεται στο δοχείο 1 αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου (αντιδραστήριο Tollens).

289

Δ. Μπαμπίλης

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Δεν απαιτείται η αναγραφή χημικών εξισώσεων.

(2008/Μον. 8)

8. Διαθέτουμε τις οργανικές ενώσεις προπανικό οξύ (CH3CH2COOH), προπανάλη (CH3CH2CHO) και 1-βουτίνιο (CH CCH2CH3) καθώς και τα αντιδραστήρια: αμμωνιακό διάλυμα χλωριούχου χαλκού I (CuCl/NH3), όξινο ανθρακικό νάτριο (NaHCO3), φελίγγειο υγρό (CuSΟ4/ NaOH). Να γράψετε στο τετράδιό σας: α. για καθεμιά από τις παραπάνω οργανικές ενώσεις το αντιδραστήριο με το οποίο αντιδρά. β. σωστά συμπληρωμένες (σώματα και συντελεστές) τις χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που θα πραγματοποιηθούν, όταν η καθεμιά οργανική ένωση αντιδράσει με το αντιδραστήριο που επιλέξατε.

(2004/Μον. 3+6)

9. Σε τέσσερα δοχεία 1, 2, 3 και 4 περιέχονται οι ενώσεις: 2–βουτανόλη (CH3CH(OH)CH2CH3), αιθανικός αιθυλεστέρας (CH3CΟΟCH2CH3), βουτανικό οξύ (CH3CH2CH2CΟΟH) και 1–βουτανόλη (CH3CH2CH2CH2ΟΗ). Σε κάθε δοχείο περιέχεται μόνο μία ένωση. Να προσδιορίσετε ποια ένωση περιέχεται στο κάθε δοχείο, αν γνωρίζετε ότι: α. Η ένωση που περιέχεται στο δοχείο 1 αντιδρά με μεταλλικό νάτριο και δεν δίνει την αλογονοφορμική αντίδραση. β. Η ένωση που περιέχεται στο δοχείο 3, όταν αντιδράσει με όξινο διάλυμα K2Cr2O7, δίνει οργανικό προϊόν που δεν αντιδρά με το αντιδραστήριο Tollens. γ. H ένωση που περιέχεται στο δοχείο 4 αντιδρά με διάλυμα Na2CO3 και εκλύεται αέριο CO2. (Επαν.2004/Μον. 8)

10. Μια οργανική ένωση Χ έχει τις εξής ιδιότητες: i. Αποχρωματίζει όξινο διάλυμα ΚΜnO4. ii. Δίνει κίτρινο ίζημα με επίδραση διαλύματος I2 – NaOH. α. Ποια από τις παρακάτω ενώσεις μπορεί να είναι η ένωση Χ;

Οργανική Χημεία

290

CH3 |

1. CH 3 - C - CH 3 |

,

2. CH3 - C H - CH 2 - CH 3 |

,

3. CH 3 - C- CH 3 ||

OH

β. Να αναγράψετε τις χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων της ένωσης Χ με τα δύο παραπάνω αντιδραστήρια. (Ομογ.2004/Μον. 2+6) 11. Δίνονται οι ενώσεις: O (Ι) CH3CH2CH=O, (ΙΙ) CH3CH2COOH, (ΙΙΙ) CH3-C-CH2-CH3 Διαθέτουμε μόνο τα αντιδραστήρια : Ι2—ΚΟΗ, Na2CO3 και AgNO3—NH3 α. Με ποιο από τα παραπάνω αντιδραστήρια μπορείτε να διακρίνετε μεταξύ τους καθεμιά από τις ενώσεις (Ι), (ΙΙ) και (ΙΙΙ); β. Να γράψετε τις αντίστοιχες χημικές εξισώσεις που περιγράφουν αυτές τις αντιδράσεις. (Ομογ.2003/Μον. 3+6)

12. Διαθέτουμε τις οργανικές ενώσεις CH3CHO , CH 3 COOH και CH 3 - CH = CH 2 καθώς και τα αντιδραστήρια: διάλυμα βρωμίου σε τετραχλωράνθρακα

Br2 /CCl4 , αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού

αργύρου AgNO3 /NH3 και μεταλλικό νάτριο Na . Να γράψετε: α. Το αντιδραστήριο με το οποίο αντιδρά η καθεμιά από τις παραπάνω οργανικές ενώσεις. β. Τη χημική εξίσωση (αντιδρώντα, προϊόντα, συντελεστές) της αντίδρασης του αμμωνιακού διαλύματος νιτρικού αργύρου με εκείνη την οργανική ένωση από τις παραπάνω, με την οποία αντιδρά. (Επαν. 2009/Μον. 3+4) 13. Ποια η επίδραση όξινου (H2SO4) KMnO4 στα παρακάτω σώματα; α. αιθανόλης

β. μεθανόλης

γ. αιθανάλης

δ. μεθανικού καλίου

ε. αιθανοδιικού οξέος. (ΟΕΦΕ 2003/Μον. 4)

14. Ποια η επίδραση Ι2/ΚΟΗ στα παρακάτω σώματα; α. αιθανόλης

β. προπανόνης

γ. αιθανάλης. (ΟΕΦΕ 2003/Μον. 4)

291

Δ. Μπαμπίλης

15. Σε πέντε δοχεία Α, Β, Γ, Δ και Ε περιέχονται οι ενώσεις: αιθανόλη, αιθανάλη, προπανάλη, προπανόνη, τριτοταγής βουτανόλη. Να προσδιορίσετε ποια ένωση περιέχεται στο κάθε δοχείο με βάση τα εξής δεδομένα: α. Με προσθήκη διαλύματος Ι2/ΝaΟΗ σχηματίζεται κίτρινο ίζημα στα δοχεία Α, Γ, Δ. β. Το περιεχόμενο των δοχείων Α, Β, Δ αποχρωματίζει το όξινο διάλυμα KMnO4. γ. Με προσθήκη Νa ελευθερώνονται φυσαλίδες αερίου στα δοχεία Δ, Ε. δ. Το περιεχόμενο των δοχείων Α και Β αντιδρά με το αντιδραστήριο Tollens. (ΟΕΦΕ 2003/Μον. 8)

16. Να προσδιοριστούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων Α εως Ε στην παρακάτω σειρά αντιδράσεων.

C3 H7 Cl

+NaOH/ υδατικο

+I2 /NaOH

B

κιτρινο ιζημα

Α

Β

+KMnO4 H2SO4

Γ

+RMgX

...

+H2 O

C5H12O

H2SO4 1700 C

Ε

Δ

(ΟΕΦΕ 2003/Μον. 9)

17. Οι ενώσεις CH3C CH, CH3CH2CH3OH, CH3CH=CH2, CH3CH2CH=O CH3-C-CH3

,

O

CH3-CH-CH3.

OH

Περιέχονται στα δοχεία Α,Β,Γ,Δ,Ε,Ζ. Να βρεθεί το περιεχόμενο του κάθε δοχείου από τα παρακάτω πειραματικά δεδομένα: α. Το διάλυμα Br2/CCl4 αποχρωματίζεται στα δοχεία Β και Δ. β. Με την προσθήκη διαλύματος Ι2/ΝaΟΗ σχηματίζεται ίζημα στα δοχεία Α και Γ. γ. Με την προσθήκη Νa εκλύεται αέριο στα δοχεία Δ,Ε,Α. δ. Το διάλυμα KMnO4/H2SO4 αποχρωματίζεται από τα δοχεία E,A,Z. Ποια από τις παραπάνω ενώσεις αντιδρά με το αντιδραστήριο Tollens. Να γραφεί η χημική εξίσωση. (ΟΕΦΕ 2007/Μον. 6+2)

18. Αφού μελετήσετε τις παρακάτω χημικές εξισώσεις να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α έως Ζ.

Οργανική Χημεία

292

δεν αντιδρά +KMnO4/H+

Α(C4H10O)

H2SO4 1700 C

Β

HCl

Γ

KCN

Δ

H2 O

ΣΤ

+Νa αέριο Η2

Ε(καρβονυλικηενωση) + Ζ(αντιδραστηριοGrignard)

αιθερας

(ενδιαμεσο προιον) Α

H2 O

(Τεχν. ΟΕΦΕ 2007/Μον. 7)

19. Σε δοχείο περιέχεται άκυκλος υδρογονάνθρακας με τρία (3) άτομα άνθρακα στο μόριό του, ο οποίος αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα χλωριούχου χαλκού I (CuCl / NH3) και δίνει ίζημα. α. Να γράψετε το συντακτικό τύπο του υδρογονάνθρακα. β. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης που πραγματοποιείται. (Ομογ. 2009/Μον. 4+4)

20. α. Να αναγνωρίσετε το είδος των υβριδικών τροχιακών όλων των ατόμων C στο μόριο της ένωσης: 3

2

1

C Η2 = C H - C

N

β. Να μεταφέρετε στο τετράδιο σας σωστά συμπληρωμένες (προϊόντα και συντελεστές) τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: i. CH3CH 2OH + Cl2 + KOH ii. CH 3C

CH + CuCl + NH 3

iii. CH 2 = CH - CN

πολυμερισμος

(ΟΕΦΕ 2010/Μον. 1,5 + 4,5)

21. Κάθε μία από τις ενώσεις: πεντάνιο, 1-πεντένιο και 1-πεντίνιο, περιέχεται αντίστοιχα σε τρεις διαφορετικές φιάλες. Πώς θα ταυτοποιήσετε το περιεχόμενο κάθε φιάλης; Να γραφούν οι αντίστοιχες χημικές εξισώσεις.

(2010/Μον. 6)

293

Δ. Μπαμπίλης

22. Κάθε μία από τις ενώσεις: βουτανάλη, βουτανόνη, βουτανικό οξύ και προπανικός μεθυλεστέρας, περιέχεται αντίστοιχα σε τέσσερις διαφορετικές φιάλες. Πώς θα ταυτοποιήσετε το περιεχόμενο κάθε φιάλης; Να γράψετε τις απαραίτητες χημικές εξισώσεις. (Επαν. 2010/Μον. 10)

23. Σε σχολικό εργαστήριο υπάρχει υάλινη φιάλη που περιέχει υγρό χωρίς να υπάρχει ένδειξη του περιεχομένου της. Γνωρίζουμε όμως ότι περιέχει ή αιθανόλη ή αιθανάλη ή υδατικό διάλυμα οξικού οξέος. Υποδείξτε ένα πειραματικό τρόπο με τον οποίο θα διαπιστώσετε ποιο υγρό περιέχει η φιάλη. (Ομογ. 2010/Μον. 9)

24. Τέσσερα δοχεία αριθμημένα από το ένα έως το τέσσερα περιέχουν τις παρακάτω ενώσεις, χωρίς να γνωρίζουμε το περιεχόμενο του κάθε δοχείου: α. CH 3 - C- CH 3 (προπανόνη)

|| Ο

β. CH3 - C H- CH3 (2-προπανόλη) |

OH γ. CH 2 = CH - CH 2 - CH 3 (1-βουτένιο) δ. CH

C - CH 2 - CH 3 (1-βουτίνιο)

Με βάση τις παρακάτω πληροφορίες να προσδιορίσετε ποια ένωση περιέχεται στο κάθε δοχείο: · Το περιεχόμενο του δοχείου ένα και του δοχείου δύο αντιδρά με Νa. · Το περιεχόμενο των δοχείων δύο και τρία δίνει κίτρινο ίζημα με επίδραση Ι2 παρουσία ΝaΟΗ. Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας. (ΟΕΦΕ 2011/Μον. 2+4) 25. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος της οργανικής ένωσης Χ, η οποία έχει τις παρακάτω ιδιότητες: α. Προκύπτει με απ’ ευθείας επίδραση νερού σε αλκίνιο παρουσία H2SO4/Hg/HgSO4. β. Δίνει κεραμέρυθρο ίζημα με επίδραση αντιδραστηρίου Fehling. (ΟΕΦΕ 2011/Μον. 2)

26. Κάθε μία από τις ενώσεις: HCH=O, HCOOH, CH3CH=Ο και CH3COOH, περιέχεται αντίστοιχα σε τέσσερις διαφορετικές φιάλες.

Οργανική Χημεία

294

Πώς θα ταυτοποιήσετε την ένωση που περιέχεται σε κάθε φιάλη, αν διαθέτετε μόνο τα εξής αντιδραστήρια: α. Αντιδραστήριο Fehling. β. Διάλυμα Ι2 παρουσία ΝaΟΗ. γ. Όξινο διάλυμα KMnO4. Να γράψετε τις παρατηρήσεις στις οποίες στηριχτήκατε για να κάνετε τις παραπάνω ταυτοποιήσεις.

(2011/Μον. 8)

27. Κάθε μία από τις ενώσεις: 1-προπανόλη, 2-προπανόλη, προπανάλη, προπανόνη και προπανικό οξύ, περιέχεται αντίστοιχα σε πέντε διαφορετικές φιάλες. Πώς θα ταυτοποιήσετε την ένωση που περιέχεται σε κάθε φιάλη, αν διαθέτετε μόνο τα εξής αντιδραστήρια: α. Νa

β. όξινο διάλυμα KMnO4

γ. διάλυμα Ι2 παρουσία NaOH. (Επαν. 2011/Μον. 7)

28. Σε σχολικό εργαστήριο υπάρχει υάλινη φιάλη που περιέχει υγρό χωρίς να υπάρχει ένδειξη του περιεχόμενου της. Γνωρίζουμε όμως ότι περιέχει ή 1-βουτανόλη ή 2-βουτανόλη ή 2-μεθυλο-2προπανόλη. Υποδείξτε ένα πειραματικό τρόπο με τον οποίο θα διαπιστώσετε ποιο υγρό περιέχει η φιάλη. (Ομογ. 2011/Μον. 6)

29. Διαθέτουμε τέσσερις κορεσμένες οργανικές ενώσεις του τύπου C3HxO. Κάθε μία από τις ενώσεις αυτές περιέχεται σε ένα από τα δοχεία Α, Β, Γ, Δ. α. Με επίδραση

2

aOH εμφανίζεται κίτρινο ίζημα μόνο σε δείγματα από τα δοχεία Β και Δ.

β. Αντιδραστήριο Grignard αντιδρά μόνο με δείγματα από τα δοχεία Α και Β. γ. Διάλυμα KMnO4/H+ αποχρωματίζεται μόνο από δείγματα των δοχείων Α, Γ και Δ. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι ων ενώσεων που περιέχονται στα δοχεία Α, Β, Γ και Δ. (Δεν χρειάζεται να γραφούν οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων). (Επαν. 2012/Μον. 8)

295

Δ. Μπαμπίλης

30. Σε τέσσερα δοχεία περιέχεται κάθε μια από τις ενώσεις: βουτανάλη, βουτανόνη, βουτανικό οξύ, 2-βουτανόλη. Αν στηριχτούμε στις διαφορετικές χημικές ιδιότητες των παραπάνω ενώσεων, πώς μπορούμε να βρούμε ποια ένωση περιέχεται σε κάθε δοχείο; Να γράψετε τα αντιδραστήρια και τις παρατηρήσεις στις οποίες στηριχτήκατε για να κάνετε τη διάκριση (δεν απαιτείται η γραφή χημικών εξισώσεων).

(2012/Μον. 8)

ΘΕΜΑ 3ο 1. 4,48 L αερίου αιθενίου, μετρημένα σε κανονικές συνθήκες (stp), διοχετεύονται σε H2O (σε όξινο περιβάλλον) και παράγεται η οργανική ένωση (Α). Η ένωση (Α) απομονώνεται και η ποσότητά της χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη (Ι) και (ΙΙ). α. Στο (Ι) μέρος της ένωσης (Α) προστίθεται ισομοριακή ποσότητα SOCl2. Να υπολογίσετε τον όγκο των ανόργανων αερίων προϊόντων της αντίδρασης σε κανονικές συνθήκες (stp). β. Το (ΙΙ) μέρος της ένωσης (Α) θερμαίνεται και αντιδρά πλήρως με αλκαλικό διάλυμα ιωδίου (Ι2/ΝaΟΗ), οπότε σχηματίζεται κίτρινο ίζημα. β.1. Να γράψετε αναλυτικά τα στάδια και τη συνολική αντίδραση της ένωσης (Α) με το αλκαλικό διάλυμα ιωδίου. β.2. Να υπολογίσετε τη μάζα του ιζήματος. Όλες οι αντιδράσεις θεωρούνται ποσοτικές. Δίνονται οι ατομικές μάζες: H:1, C: 12, I: 127.

(2000/Μον. 12+13)

2. Δίνεται η παρακάτω σειρά χημικών εξισώσεων: CvH2vΟ (A) (B)+ CH3CH2X (Γ)+H2O

. I 2 / KOH

CHΙ3+οργανικό άλας (B) +KJ+H2O

(Γ) + ΚΧ HCOOH+ (Δ)

α. Να γράψετε στο τετράδιό σας τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων (Α), (Β), (Γ) και (Δ). β. Να γράψετε στο τετράδιό σας τα επί μέρους στάδια της αντίδρασης της ένωσης Α.

Οργανική Χημεία

296

γ. Ποσότητα 23 g ΗCOOH αντιδρά πλήρως με διάλυμα ΚΜnΟ4 οξινισμένο με Η2SΟ4. Να υπολογίσετε τον όγκο (σε STP) του αερίου προϊόντος της παραπάνω αντίδρασης. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C=12, H=1, O=16. Η παραπάνω αντίδραση θεωρείται ποσοτική. (Ομογ.2002/Μον. 8+8+9)

3. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: δεν αντιδρά +CuCl+NH3 A(C4H6) αλκίνιο

Ε

2,

i

B αλκένιο

αντιδραστηριο καρβονυλικη +Ζ Grignard ενωση

2

αιθερας

,

Γ

KMnO4 ,

Δ

+Η2Ο

ενδιαμεσο προιον

+Ι2+NaOH CHΙ3 + Θ α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ και Θ. β. Ποιες από τις ενώσεις του διαγράμματος, εκτός από την Ε, δίνουν επίσης την αλογονοφορμική αντίδραση; γ. Ποια από τις ενώσεις του διαγράμματος αντιδρά με Νa και ποια ανάγει το αντιδραστήριο Fehling (φελίγγειο υγρό); Να γραφούν οι αντίστοιχες χημικές εξισώσεις.

(2003/Μον. 14+4+7)

297

Δ. Μπαμπίλης

4. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: CHI3 +Ι2+NaOH A(C4H9OH)

2Cr2

7

/

B

(ενδιάμεσο προϊόν)

CH3 MgX

+Η2Ο Γ Η2SO4

1700C Δ (κύριο προϊόν) +Η2/Νi

HC CΝa +Ζ(αλκυλοχλωρίδιο) Θ Ε α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ και Θ.

2

2

/ i

β. Να προτείνετε από μια χημική δοκιμασία (αντίδραση) που να επιτρέπει τη διάκριση μεταξύ των ενώσεων: i. A και Γ ii. Δ και Θ Να γραφούν οι αντίστοιχες χημικές εξισώσεις. γ. Η ένωση Α αντιδρά με κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ, σε όξινο περιβάλλον, και παράγεται οργανικό προϊόν με σχετική μοριακή μάζα ίση με 130. Να βρείτε το συντακτικό τύπο του οργανικού προϊόντος. (Επαν.2003/Μον. 14+2+4+5)

5. Δίνεται το διάγραμμα των παρακάτω χημικών μετατροπών: Θ

2

Κ

+KCN (Α) C3H7Cl +Mg

+ΝaOH Υδατ. διαλυμα

B

2Cr2

7

Γ

+I2 / ΝaOH

κίτρινο ίζημα

(άνυδρος αιθέρας) Δ + Ε (καρβονυλική ένωση)

Οργανική Χημεία

(ενδιάμεσο προϊόν) +Η2Ο C7H15OH Z (δεν οξειδώνεται χωρίς διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας) 298

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ και Κ. β. Η ένωση Β αντιδρά με κορεσμένο μονοκαρβοξυλικό οξύ , σε όξινο περιβάλλον , και παράγεται οργανικό προϊόν με σχετικη μοριακή μάζα ίση με 116. Να βρείτε το συντακτικό τύπο του οργανικού προϊόντος .Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C=12, O=16, H=1. (Επαν.2004/Μον. 16+9) 6. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: CH3CH2CΟΟΗ +ΚΜnΟ4/Η+ (A) C6H12O2

(B) +CH3CH2COOH +SOCl2 (Γ) Απόλυτος αιθέρας +Mg

CH CH+H2O

Hg / HgSO4 / H 2 SO4

2

/

(ασταθής ένωση)

(Δ) + Ε

(ενδιάμεσο προϊόν) +Η2Ο (Ζ) +Ι2+KOH

.

2 SO4

(Κ)

/1700 C

(Θ) + κίτρινο ίζημα α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ, και Κ. β. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης πλήρους οξείδωσης της οργανικής ένωσης Β σε CH3CH2COOH με διάλυμα ΚΜηΟ4 οξινισμένου με H2SO4 (KMnO4/ H2SO4). γ.Πόσα mL διαλύματος KMnO4 0,1 Μ οξινισμένου με H2SO4 απαιτούνται για την παραγωγή 0,02 mol CH3CH2COOH από την ένωση Β; Η παραπάνω αντίδραση θεωρείται μονόδρομη και ποσοτική.

(2004/Μον. 16+5+4)

299

Δ. Μπαμπίλης

7. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: Α (CvH2v)

CN Δ (κύριο προϊόν) απόλυτος +Mg αιθέρας

Ε

Cl

+Η2Ο

Β (κύριο προϊόν)

2

Ζ

/

+2H2

Θ

+KMnO4/H+

2

Λ

+H2O

Γ (C3H6O)

K

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ, Κ και Λ. β. Ποιες από τις οργανικές ενώσεις B, Λ, Z έχουν, κατά Bronsted και Lowry, ιδιότητες οξέων και ποιες έχουν ιδιότητες βάσεων; γ.0,5 mol της οργανικής ένωσης Β προστίθενται σε 500 mL διαλύματος ΚΜnO4 0,1 M οξινισμένου με H2SO4. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης που πραγματοποιείται, και να εξετάσετε αν θα αποχρωματισθεί το διάλυμα του KMnΟ4.

(2005/Μον. 18+3+4)

8. Δίνονται οι παρακάτω χημικές μετατροπές: (C4H8O2)A+NaOH

B +

+KMnO4/H+

+SOCl2

CO2

Γ

Δ

Ε

+Mg απολυτος αιθερας

7

/

2 SO4

(ενδιάμεσο προϊόν)

2

Κ

/1700

Θ (κύριο προϊόν) α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ και Κ. Δίνεται ότι 2Cr2

Ζ

Γ

.

2 SO4

η ένωση Γ αντιδρά με Ι2 / NaOH και δίνει κίτρινο ίζημα. β. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των μετατροπών: Γ

2Cr2

7

/

2 SO4

Οργανική Χημεία

Ζ 300

Γ

Δ

SOCl2

γ. Μεθανόλη (CH3OH) αντιδρά με Na και δίνει οργανική ένωση Μ. Να γράψετε την χημική εξίσωση της αντίδρασης των ενώσεων Δ και Μ (Επαν.2005/Μον. 16+3+2+4)

9. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: Α (C4H8)

r2 / CCl4

B

+2ΝaOH/αλκοολη

Γ

CuCl NH3

Δ (ίζημα)

+Η2Ο/Η+

Ε

2 Cr2

7

/

Ζ

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε και Ζ. β. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της οξείδωσης της ένωσης Ε στην ένωση Ζ από το όξινο διάλυμα K2Cr2O7. γ. Σ’ ένα δοχείο που περιέχει 100 mL διαλύματος Br2 σε CCl4 περιεκτικότητας 4% w/v, προσθέτουμε 0,04 mol από την οργανική ένωση Α. Να υπολογίσετε την ποσότητα του οργανικού προϊόντος Β που σχηματίζεται, σε mol, αν η αντίδραση θεωρηθεί ποσοτική. Δίνεται: ArBr=80. (Ομογ.2005/Μον. 12+5+8)

10. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: Ε(κύριο προϊόν) +Η2Ο/Η+ CH3CH2CH2CN+KCl +Η2Ο/Η

Ζ

+

CN

A

+ΝaΟΗ υδατ.Δλμ

+ΝaOH Αλκ.Διαλυμα

B

Γ +Βr2/CCl4

Δ

Θ

+ΝaΟΗ/αλκ

Κ

+Νa

Η2+Λ

α.Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ, Κ και Λ.

301

Δ. Μπαμπίλης

β.Να προτείνετε μια χημική δοκιμασία (αντίδραση), που να επιτρέπει τη διάκριση μεταξύ των ενώσεων Δ και Ε, και να αιτιολογήσετε την επιλογή σας (δεν απαιτείται η αναγραφή χημικών εξισώσεων). γ.0,2 mol της οργανικής ένωσης Κ διαβιβάζονται σε 0,5 L διαλύματος Βr2 σε CCl4 συγκέντρωσης 1,2 Μ. Να εξετάσετε αν θα αποχρωματιστεί το διάλυμα του Βr2 .

(2006/Μον. 18+3+4)

11. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: Δ

Ε

Fehling

nO4 /

CO2

K2Cr2O7/H+ CvH2vO2

2

/

B + Γ

(Α)

+SOCl2 Z

Κ ΚMnO4/H+ B α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ και Κ.

Mg

Θ

(ενδιάμεσο προϊόν)

2

β. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις (αντιδρώντα, προϊόντα, συντελεστές) των παρακάτω μετατροπών: i. επίδραση νερού στη Θ. ii. μετατροπή της Δ σε Ε με επίδραση αντιδραστηρίου Fehling. γ. Κατά την αντίδραση της ένωσης Γ με SOCℓ2 ο συνολικός όγκος των ανοργάνων αερίων που παράγονται είναι 1,12 L σε κανονικές συνθήκες (stp). Να υπολογίσετε τα mol της ένωσης Γ που αντέδρασαν. Η αντίδραση θεωρείται μονόδρομη και ποσοτική. (Επαν.2006/Μον. 16+2+3+4)

12. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών:

Οργανική Χημεία

302

Έκλυση αερίου

Κϊτρινο ίζημα

+NaHCO3 Α (C7H14O2)

2

/

B

+

+2Η2Ο/Η+ E

+I2/NaOH Γ +Κ2Cr2O7/H+ Z

+KCN C2H5OH

SOCl2

Δ

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε και Ζ. β. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης μεταξύ της ένωσης Β και του NaHCO3. γ. Ποσότητα 0,1 mol της ένωσης B αντιδρά πλήρως με NaHCO3. Να υπολογίσετε τον όγκο του αερίου που εκλύεται σε STP συνθήκες. (Ομογ.2006/Μον. 12+6+7)

13. Η πρωτοταγής αλκοόλη C3H7OH (ένωση Α) οξειδώνεται προς προπανάλη C2H5CHO με την επίδραση διαλύματος Κ2Cr2O7 παρουσία θειικού οξέος. Ποσότητα της προπανάλης αντιδρά με HCN και δίνει την οργανική ένωση Β, η οποία υδρολύεται σε κατάλληλες συνθήκες και παράγει το υδροξυοξύ Γ. α. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των παραπάνω αντιδράσεων. β. Ποσότητα της προπανάλης αντιδρά με αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 (αντιδραστήριο Tollens). Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης αυτής. γ. 24 g της ένωσης Α αντιδρούν πλήρως με SOCl2. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης και να υπολογίσετε τα mol της οργανικής ένωσης που παράγονται. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C:12, H:1, O:16 (Εσπ.2007/Μον. 12+4+9)

303

Δ. Μπαμπίλης

14. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: (Θ) + (Γ)

SOCl2

C4H8O2(A)

ΝaΟΗ

(E) + RMgCl

(Z)

2

H2/Ni

(B) KMnO4, H2SO4

I2/NaOH +

(Γ) HCl

(Δ) α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων RMgCl, Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ και Θ. β. Να γράψετε αναλυτικά τα στάδια της αντίδρασης της ένωσης Ζ με το αλκαλικό διάλυμα Ι2.

(2007/Μον. 16+3)

15. Αλκίνιο (CνΗ2ν–2) με επίδραση υδατικού διαλύματος H2SO4 – HgSO4 παράγει τελικά ένωση, η οποία με αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 σχηματίζει κάτοπτρο. Να βρεθεί ο συντακτικός τύπος του αλκινίου. 2,6 g του αλκινίου αυτού αντιδρούν με περίσσεια αμμωνιακού διαλύματος CuCl. Να υπολογιστεί η μάζα του ιζήματος που θα σχηματιστεί. Δίνονται oι σχετικές ατομικές μάζες: C=12, Η=1, Cu=63,5.

(2007/Μον. 2+4)

16. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: C3H6

2

/

Br2 (Δ)

+2ΝaΟΗ/C2 Η5ΟΗ

(Α)

+SOCl2

(Β)

(Γ)

+Mg απολυτοςαιθερας

(κύριο προϊόν)

(Ε)

+Η2Ο/HgSO4 -Η2SO4

+ (ασταθής ένωση)

(Ζ)

(ενδιάμεσο προϊόν) +Η2Ο SO4 /1700 C

2 (Κ) (κύριο προϊόν)

(Θ)

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ και Κ. β. Να προτείνετε έναν τρόπο διάκρισης των ενώσεων Α και Θ.

Οργανική Χημεία

304

γ. 6 g ισομοριακού μείγματος δύο ενώσεων με μοριακό τύπο C3H8O αντιδρούν με περίσσεια Νa και εκλύονται 1,12 L αερίου (μετρημένα σε STP). Nα προσδιοριστούν οι συντακτικοί τύποι των παραπάνω ενώσεων. (Επαν.2007/Μον. 16+4+5)

17. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: 2 Β (C3H6O)

Ι /ΝaΟΗ

Γ + κίτρινο ίζημα.

(ασταθής ένωση) Hg/HgSO4 H2SO4

+H2O Α

H2 Ni

Νa

Δ

Cl

Ε

+ΝaΟΗ Υδατικοδιαλυμα

Ζ

αλκένιο

Θ α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ και Θ. β. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις (αντιδρώντα, προϊόντα, συντελεστές) των παρακάτω χημικών αντιδράσεων: Ε+ Θ → Ε+Γ→ γ. Κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη (Λ) με Μ.Τ. C4H10O αντιδρά με διάλυμα Ι2 παρουσία ΝaΟΗ. i. Να γράψετε τον Συντακτικό Τύπο της αλκοόλης Λ και την χημική εξίσωση της αντίδρασης της Λ με το διάλυμα Ι2 παρουσία ΝaOH. ii. 0,3 mol της ένωσης Λ προστίθενται σε διάλυμα Κ2Cr2O7 0,2 M οξινισμένου με Η2SO4. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης που πραγματοποιείται και να υπολογίσετε τον όγκο του διαλύματος Κ2Cr2O7 που απαιτείται για την πλήρη οξείδωση της ένωσης Λ.

(2008/Μον. 14+4+2+5)

305

Δ. Μπαμπίλης

18. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών. Α

2

/

CH3CH2OH

2Cr2O7

B

CH 3 MCl

Γ

2

Δ

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ και Δ. β. 0,5 mol της αέριας οργανικής ένωσης Α προστίθενται σε 500 mL διαλύματος 1 M Br2 σε CCl4, χωρίς μεταβολή του όγκου. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης που πραγματοποιείται και να εξετάσετε αν θα αποχρωματιστεί πλήρως το διάλυμα του Br2. γ. Να γράψετε σωστά συμπληρωμένη τη χημική εξίσωση της πλήρους οξείδωσης της οργανικής ένωσης Δ με K2Cr2O7 παρουσία Η2SO4. (Εσπ.2008/Μον. 3+5+8+9)

19. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: Β

nO4 2 SO4

+HCN

Κ

ROH

SOCl2

Δ

g

Ε

(Α) +Na

Γ +H2O

(ενδιάμεσο προϊόν) +H2O -Mg(OH)Cl Ζ

+Δ

+KMnO4/H2SO4

Λ

C6H14O Δεν αντιδρά (Θ) α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, B, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ, Κ και Λ. β. Διαθέτουμε x mol αλκινίου Μ, τα οποία αντιδρούν με νερό παρουσία HgSO4/Hg, H2SO4 και σχηματίζεται η καρβονυλική ένωση Ν. Όλη η ποσότητα της ένωσης Ν αντιδρά με αντιδραστήριο Fehling και σχηματίζονται 14,3 g καστανέρυθρου ιζήματος. i. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Μ και Ν. ii. Να υπολογίσετε την αρχική ποσότητα (x mol) του αλκινίου Μ που αντέδρασαν. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες Cu: 63,5, O: 16. (Επαν.2008/Μον. 18+2+5)

Οργανική Χημεία

306

20.Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών:

B

+Na

Δ

H2SO4 1700 C

Α(C3 H 4 ) Ε

+H2O

+Η 2 Ο H 2SO4 /Hg HgSO4

(ασταθης ενωση)

Ζ(κυριο προιον)

Γ

K2Cr2Ο7 /H2SO4

Γ

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ. β. Ποιες από τις ενώσεις του διαγράμματος, εκτός από την Α, αντιδρούν επίσης με Νa, και ποιες ενώσεις δίνουν την αλογονοφορμική αντίδραση; γ. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης οξείδωσης της ένωσης Z από διάλυμα K2Cr2O7 οξινισμένου με H2SO4. Πόσα g της ένωσης Ζ απαιτούνται για να αντιδράσουν πλήρως με 500 mL διαλύματος K2Cr2O7 0,2 Μ οξινισμένου με H2SO4; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C:12, Η:1, Ο:16. (Ομογ.2008/Μον. 12+6+3+4)

21. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών:

Α(C3H7 OH)

+KMnO4/H+

Β

+Ι2 +NaOH

CHI3 +Γ

+SOCl2 KCN

2 2

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε και Ζ. β. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της οξείδωσης της ένωσης Α στην ένωση Β από το όξινο διάλυμα KMnO4. γ. Ποσότητα της ένωσης Α αφυδατώνεται στους 1700C παρουσία πυκνού διαλύματος H2SO4. Το οργανικό προϊόν που προκύπτει πολυμερίζεται και δίνει πολυμερές με σχετική μοριακή μάζα Mr=42.000. Να υπολογίσετε τον αριθμό των μορίων του μονομερούς, που συνενώθηκαν για το σχηματισμό του πολυμερούς. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C=12, H=1 . (Ομογ.2003/Μον. 12+5+8)

307

Δ. Μπαμπίλης

22. Σε αλκίνιο Α προστίθεται Η2Ο παρουσία H2SO4/Hg/HgSO4 και προκύπτει η αλδεΰδη CH3CHΟ. Στην αλδεΰδη αυτή προστίθεται Η2 και παράγεται η οργανική ένωση Β. Η ένωση Β αντιδρά με SOCℓ2 και προκύπτει η οργανική ένωση Γ. α. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των παραπάνω αντιδράσεων και τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β και Γ. β. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης της CH3CHO με το αντιδραστήριο Fehling (φελίγγειο υγρό). γ. 0,5 mol της CH3CHO αντιδρά πλήρως με CH3MgCℓ και προκύπτει το προϊόν Δ, το οποίο υδρολύεται και δίνει την οργανική ένωση Ε. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των δύο παραπάνω αντιδράσεων και να υπολογίσετε την ποσότητα της ένωσης Ε σε γραμμάρια. Οι αντιδράσεις αυτές θεωρούνται μονόδρομες και ποσοτικές. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C=12, Ο=16, H=1. (Εσπ.2006/Μον. 12+5+8) 23. Δίνονται οι παρακάτω χημικές ενώσεις

R - C CH +Η2Ο

+Να - 1 H2 2

Β

+RCl(Γ) -ΝaCl

Δ

+2Η 2 Ni

Ε

(Α)

Η2SO4 Hg, HgSO4 (ασταθής ένωση)

Ζ

Γ

+ΗCN

Θ

+ΝaΟΗ υδατινο διαλυμα -ΝaCl

+2Η2Ο/Η+ -ΝΗ3

Κ

C 3 H 7 OH Λ

+Ι2/ΝaΟΗ

κιτρινο ιζημα

Δίνεται ότι το αλκύλιο R- της ένωσης Α είναι το ίδιο με το αλκύλιο R- της ένωσης Γ. α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β,Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ, Κ και Λ. β. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις (αντιδρώντα, προϊόντα, συντελεστές) των παρακάτω μετατροπών: i.Επίδραση αμμωνιακού διαλύματος CuCl στην Α. ii.Επίδραση διαλύματος KMnO4 παρουσία H2SO4 στη Λ, χωρίς διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας.

Οργανική Χημεία

308

γ. Να υπολογίσετε το μέγιστο όγκο V διαλύματος Br2 σε CCl4 0,4 Μ που μπορεί να αποχρωματιστεί από 0,1 mol της ένωσης Α.

(2009/Μον. 18+2+2+3)

24. Οργανική ένωση (Α) έχει μοριακό τύπο C5H12Ο και διαπιστώθηκε ότι: i. Αντιδρά με νάτριο (Na) και εκλύεται H2. ii. Με πλήρη οξείδωση της από όξινο διάλυμα KMnO4 δίνει ως προϊόν ένωση (B) με μοριακό τύπο C5H10O. Η ένωση (Β) με επίδραση αλκαλικού διαλύματος Ι2 δεν σχηματίζει κίτρινο ίζημα. α.Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων (Α) και (Β). β.Να σχηματίσετε την ένωση (Α) χρησιμοποιώντας την κατάλληλη καρβονυλική ένωση και το κατάλληλο αντιδραστήριο Grignard, γράφοντας τις χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων. γ.Να γράψετε την χημική εξίσωση της αντίδρασης οξείδωσης της (Α) από το διάλυμα KMnO4/H2SO4. Ποιος όγκος διαλύματος KMnO4 0,2 M απαιτείται για την οξείδωση 22 g της (Α); Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C:12. H:1, O:16 (Ομογ.2007/Μον. 4+4+8+4+5)

25. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών:

A

αλκινιο

+Η 2 Ο καταλυτες

Β

+Η 2 Ni

CH3 - CH - CH 3

+Νa Δ

OH

CH3 - CH - CH3 + HCOOH

E

OH

B+ HCN

Z

CH3 - CH - CH 3 + SOCl2

Γ

OH α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α (αλκίνιο), Β, Γ, Δ, Ε και Ζ. β. Να αναφέρετε δύο από τις ενώσεις Α, Β, Γ, Δ, Ε και Ζ που πρέπει να αντιδράσουν μεταξύ τους για να σχηματιστεί αιθέρας με μοριακό τύπο C6H14O. Να γράψετε την αντίστοιχη χημική εξίσωση. γ. Αναμειγνύονται 0,4 mol HCOOH με 0,25 mol 2-προπανόλης και αντιδρούν μεταξύ τους προς παραγωγή της ένωσης Ε, με απόδοση 80%. Να υπολογίσετε τα mol της ένωσης Ε που σχηματίζονται. (Ομογ.2004/Μον. 12+2+3+8)

309

Δ. Μπαμπίλης

26. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών:

Α

Κ 2Cr2O7 /H+

Β

+Ι2 ΝaΟΗ

Γ + κιτρινο ιζημα

SOCl2

Δ

+Mg απολυτος αιθερας

Ε

ενδιαμεσο

+Ζ

προιον

+Η2 Ο -Mg(OH)Cl

Θ C5H12O +Κ2Cr2O7/H2SO4

Λ

+NaHCO3

CO 2

α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ και Λ. β. Να γράψετε τη χημική εξίσωση (αντιδρώντα, προϊόντα, συντελεστές) της παρακάτω χημικής μετατροπής: K2Cr2O7 / H 2 SO4

(Επαν. 2009/Μον. 16+3)

27. 4,48 L ενός άκυκλου υδρογονάνθρακα (Α), μετρημένα σε S.T.P. απαιτούν για πλήρη αντίδραση 200 mL διαλύματος Br2 σε CCl4 περιεκτικότητας 16%w/v, οπότε σχηματίζεται κορεσμένη ένωση. α. Σε ποια ομόλογη σειρά ανήκει ο υδρογονάνθρακας (Α); (Ar Br=80) β. Ίση ποσότητα από τον (Α) αντιδρά πλήρως με νερό και σχηματίζονται 12 gr οργανικής ένωσης (Β). Ποιος ο συντακτικός τύπος του (Α). (Αr: C=12, H=1, O=16). γ. Να προσδιοριστούν οι άγνωστοι συντακτικοί τύποι στο επόμενο σχήμα:

Β

Κ2Cr2O7 /H2SO4

Γ

NaCN,H2SO4

Δ

H2O H2SO4

Ε (OΕΦΕ 2004/Μον. 5+6+6)

28. α. Υδρογονάνθρακας του τύπου C v H 2v-2 (A) έχει συνολικά στο μόριο του 11 δεσμούς σ και π. Να βρεθεί ο Μοριακός τύπος του υδρογονάνθρακα Α. β. Με βάση το παρακάτω διάγραμμα να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ, Λ.

Οργανική Χημεία

310

A + H2O

.......,.....

B

Γ

H2 Ni

Δ + κιτρινο ιζημα

I2 +NaOH

+Na

Z+1/2H2

+Θ

+SOCl2

+Θ Λ

Θ

E + NaCl

γ. Να γραφούν όλες οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγματοποιούνται. δ. Πόσα mL διαλύματος K2Cr2O7 1/6 Μ παρουσία H2SO4 απαιτούνται για την πλήρη οξείδωση 0,1 mol της Γ; (ΟΕΦΕ 2007/Μον. 6+8+6+5)

29. α. Σε 8,8 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης (Α) προσθέτουμε περίσσεια μεταλλικού νατρίου και εκλύονται 1,12 L αερίου υδρογόνου μετρημένα σε stp. Να προσδιορίσετε τον μοριακό τύπο της αλκοόλης (Α). β. Δίνονται οι παρακάτω χημικές μετατροπές:

C3H6

+HCl

(Δ)

+Mg ανυδροςαιθερας

(Γ)

+(Β)

(ενδιαμεσο προιον)

(κυριο προιον)

+H2O

(Αλκινιο)Cv H2ν-2

+H2 O HgSO4 , H2SO4

(Ε)

(Ζ)

+H2 Ni

(Α)

(κυριο προιον)

+Ι2+NaOH (Θ) + κίτρινο ίζημα + HCl (Λ)

καστανερυθρο

+CuSO4 , NaOH

(Β)

+Ι2 ,ΚΟΗ

κιτρινο ιζημα

Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ και Λ. Δίνετε ότι ο μοριακός τύπος της ένωσης (Α) στην ερώτηση β είναι ίδιος με τον μοριακό τύπο της ένωσης (Α) του ερωτήματος α. γ. Σε 1,44 g ισομοριακού μείγματος δύο ισομερών κορεσμένων καρβονυλικών ενώσεων μοριακού τύπου C4H8O, προσθέτουμε περίσσεια διαλύματος Tollens, οπότε σχηματίζονται 2,16 g κατόπτρου αργύρου.

311

Δ. Μπαμπίλης

Να υπολογίσετε τον όγκο του διαλύματος KMnO4 0,1 M, οξινισμένου με H2SO4, που απαιτείται για την πλήρη οξείδωση ίσης ποσότητας του παραπάνω μείγματος. Δίνονται: Κατά την επίδραση του διαλύματος KMnO4 δεν γίνεται διάσπαση της ανθρακικής αλυσίδας. Οι σχετικές ατομικές μάζες: Ar(Ag)=108, Ar(C)=12, Ar(H)=1, Ar(O)=16. (ΟΕΦΕ 2010/Μον. 4+16+5)

30. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: (Κ)+(Λ) κίτρινο ίζημα Ι2+ΚΟΗ

(A)

+H2O Hg/H2SO4

Cv H2vO

+RMgBr ανυδροςαερας

(Δ)

+H2O

(Ε)

(Γ) +Na

H2SO4

(ισομοριακή

+διάλυμα

ποσότητα)

Tollens

1700C (Z)

κάτοπτρο (Β)

Αg

+Br2

CCl4 +CH3Br

(H)

(Θ)

+NaOH αλκοόλη (Θ)

α. Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Η, Θ, Κ. Λ. β. Ποσότητα της οργανικής ένωσης (Γ) χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Στο ένα μέρος προστίθεται περίσσεια διαλύματος Tollens και σχηματίζονται 0,5 mol Ag. Το δεύτερο μέρος διαβιβάζεται σε 200 mL διαλύματος KMnO4 συγκέντρωσης 1 Μ, οξινισμένο με H2SO4. Εξετάστε και δικαιολογήστε αν θα αποχρωματιστεί το όξινο διάλυμα του KMnO4. Όλες οι αντιδράσεις να θεωρούνται ποσοτικές. (ΟΕΦΕ 2008/Μον. 15+10)

Οργανική Χημεία

312

31. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: +Br2 /CCl4

(Α)

(Β)

CvH2v

+NaOH αλκοολη

(Γ)

+H2 O H 2SO4 HgSO4

(Δ)

+NaOH+CuSO4

(Ε) + καστανερυθρο ιζημα

+HCl

(Ζ)

+Mg ανυδρος αιθερας

(Κ)

Cu 3000 C

(Θ)

(Λ)

+ενωση(Θ) ανυδρος αιθερας

οργανικο

+H2Ο

προιον

(Μ)

πυκνο H2SO4 1700 C

οργανικο προιον

+H2 O Η+

(Ξ)

περίσσεια όξινου διαλύματος KMnO4 αέριο

αλογονοφορμική

CO2 α. Να γραφούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων (Α), (Β), (Γ), (Δ), (Ε), (Ζ), (Θ), (Κ), (Λ), (Μ) και (Ξ). β. Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις: i.

της οργανικής ένωσης (Δ) με το διάλυμα NaOH και CuSO4 προς σχηματισμό της οργανικής ένωσης

(Ε). ii. της επίδρασης περίσσειας διαλύματος KMnO4 οξινισμένου με H2SO4 στην οργανική ένωση (Κ) προς σχηματισμό του αερίου διοξειδίου του άνθρακα. γ. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε τις οργανικές ενώσεις (Μ) και (Ξ) χρησιμοποιώντας μίγμα αντιδραστηρίων Ι2 και NaOH στην απαιτούμενη στοιχειομετρική αναλογία; Να γραφούν οι κατάλληλες χημικές εξισώσεις. δ. 0,6 mol της άκυκλης κορεσμένης οργανικής ένωσης με μοριακό τύπο C3H6O αντιδρούν πλήρως με 200 mL διαλύματος Δ1 που περιέχει K2Cr2O7 συγκέντρωσης C οξινισμένου με H2SO4. Να γραφεί η χημική εξίσωση της αντίδρασης που πραγματοποιείται και να υπολογιστεί η συγκέντρωση C του K2Cr2O7 στο διάλυμα Δ1. (ΟΕΦΕ 2009/Μον. 11+5+4+5)

313

Δ. Μπαμπίλης

32. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών: (Α)

RBr

(Β) +KOH H2O

C3H8O

+KMnO4 H+

απολ. +Mg αιθ. (Δ) +R1CHO(E)

+K2CO3

(Γ)

(αεριο)

(+B) (Θ) +υδατικό διάλυμα KOH

(Z) +H2O

(I) +(B)

(H) +I2/KOH (ίζημα) α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων (Α), ....., (Ι). β. Ποια η επίδραση των: i. Κ

ii. ΝaΟΗ

iii. Όξινο διάλυμα (H2SO4) KMnO4 iv. Διάλυμα Ι2/ΚΟΗ.

Στα παρακάτω σώματα: i. C 2 H 5 OH

ii. C2 H5 - CH- COOH

OH Να γραφούν όσες από τις χημικές εξισώσεις γίνονται. γ. Σε κάποιο δοχείο περιέχεται ένα καθαρό υγρό που μπορεί να είναι (Ε) ή η ένωση (Η). Πώς θα διαπιστώσουμε το περιεχόμενο του δοχείου, αν διαθέτουμε τα παρακάτω αντιδραστήρια: i. K2CO3

ii. Φελίγγειο υγρό

iii. H2SO4

iv. NaOH.

γράφοντας την ανάλογη χημική εξίσωση. (ΟΕΦΕ 2005/Μον. 18+6+1)

33. Δίνεται το παρακάτω διάγραμμα χημικών μετατροπών:

Α

(ROH)

+SOCl2

Β

+Mg (απολυτος αιθερας)

+CH3CH2ONa Ζ

Γ

+Δ

(ενδιαμεσο προιον) +H2O -Mg(OH)Cl

Ε (C2H6O) α. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε και Ζ.

Οργανική Χημεία

314

β. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης της ένωσης Ε με αλκαλικό διάλυμα ιωδίου (I2/NaOH). γ. Ποσότητα της ένωσης Ε οξειδώνεται πλήρως με 500 mL διαλύματος KMnO4 0,4 M οξινισμένου με H2SO4, προς προϊόν που εμφανίζει όξινες ιδιότητες. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης. Να υπολογίσετε την ποσότητα της ένωσης Ε σε g. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C:12, H:1, O:16. (Ομογ. 2009/Μον. 12+5+4+4)

34. Δίνονται οι παρακάτω χημικές μετατροπές:

Α

C3H7 Br

+NaOH υδατικοδιαλυμα

Β

Ι2 +ΝaΟΗ

Γ

κιτρινο ιζημα

+Δ

+Mg / άνυδρος αιθέρας Ζ

Μ

+Λ (καρβονυλική ένωση)

+Α Ε

+H2O

Ν (τριτοταγής αλκοόλη με 6 άτομα C)

Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Λ, Μ, Ν.

(2010/Μον. 18)

35. Ισομοριακό μείγμα τριών καρβονυλικών ενώσεων του τύπου C4H8O, με επίδραση αντιδραστηρίου Fehling, δίνει 2,86 g ιζήματος (Cu2O). Να βρεθούν τα mol των συστατικών του μείγματος. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες του Cu=63,5 και του Ο=16.

(2010/Μον. 7)

36. Ορισμένη ποσότητα μείγματος των ισομερών αλκοολών του τύπου C3H7OH χωρίζεται σε δυο ίσα μέρη. α. Το πρώτο μέρος με επίδραση I2+NaOH δίνει 7,88 g κίτρινου ιζήματος.

315

Δ. Μπαμπίλης

β. Το δεύτερο μέρος απαιτεί για την πλήρη οξείδωσή του 160 mL διαλύματος KMnO4 0,1 M, παρουσία H2SO4. Να βρεθούν τα mol των συστατικών του αρχικού μείγματος. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: H=1, C=12, I=127. (Επαν. 2010/Μον. 9)

37. Οργανική ένωση Χ με Μοριακό Τύπο C3H8O αντιδρά με αλκαλικό διάλυμα ιωδίου (NaOH+I2) και δίνει κίτρινο ίζημα. α. Να γράψετε το συντακτικό τύπο της ένωσης Χ. β. Να γράψετε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης της ένωσης Χ με το αλκαλικό διάλυμα ιωδίου. γ. Πόσα g της ένωσης Χ απαιτούνται για να αντιδράσουν πλήρως με 500 mL διαλύματος KMnO4 0,4 M παρουσία H2SO4; Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες: C=12, H=1, O=16. δ. Στην παρακάτω σειρά αντιδράσεων:

ενωσηX

B

+H 2 C=O

+SOCl2

Δ

A

+H 2 O

+Mg ανυδροςαιθερας

B

+H2O

Γ

Ε

να γράψετε τους συντακτικούς τύπους των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ και Ε. (Ομογ. 2010/Μον. 3+3+9+10)

38. Ορισμένη ποσότητα αιθανόλης, CH3CH2OH, παράγεται με προσθήκη οργανομαγνησιακής ένωσης Α σε μία καρβονυλική ένωση Β. Η παραγόμενη ποσότητα της αιθανόλης χωρίζεται σε τρία ίσα μέρη. · Το πρώτο μέρος θερμαίνεται παρουσία χαλκού (Cu) και προκύπτει οργανική ένωση Γ. Στην ένωση Γ προστίθεται περίσσεια διαλύματος Tollens και καταβυθίζονται 2,16 g ενός στερεού ενώ σχηματίζεται κι ένα οργανικό άλας Δ. · Το δεύτερο μέρος αντιδρά με ισομοριακή ποσότητα SOCl2 και σχηματίζεται η οργανική ένωση Ε. · Το τρίτο μέρος αντιδρά με διάλυμα Ι2 παρουσία ΝaΟΗ δίνοντας κίτρινο ίζημα και ένα οργανικό άλας Ζ. α. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ. β. Να υπολογιστεί η αρχική ποσότητα της αιθανόλης. γ. Να υπολογιστεί η μάζα του κίτρινου ιζήματος.

Οργανική Χημεία

316

δ. Να μεταφερθούν στο τετράδιό σας συμπληρωμένες (αντιδρώντα, προϊόντα, συντελεστές) οι παρακάτω χημικές εξισώσεις: i) CH 3 - CH- CH 3 + CH 3COOK

| Cl

ii) HCOOK + KMnO4 + H 2SO 4 iii) CH3 - CH- CH3 + NaOH

| Cl

iv) H

αλκοολη

οργανικηενωσηΗ

πολυμερισμος

Δίνονται οι ατομικές μάζες: C = 12, H = 1, Ag = 108, I = 127. (ΟΕΦΕ 2011/Μον. 12+4+3+6)

39. Διαθέτουμε ομογενές μείγμα δύο αλκοολών του τύπου C3H8O. Το μείγμα χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. α. Το 1ο μέρος αντιδρά με περίσσεια διαλύματος Ι2+ΝaΟΗ και δίνει 78,8 g κίτρινου ιζήματος. β. Το 2ο μέρος απαιτεί για την πλήρη οξείδωσή του 3,2 L διαλύματος ΚMnO4 0,1 Μ παρουσία H2SO4. Να βρεθούν το mol των συστατικών του αρχικού μείγματος. Δίνεται: Mr(CHI3)=394.

(2011/Μον 11)

40. Ομογενές μείγμα περιέχει μια αλδεΰδη του τύπου C2H4O και μια αλκοόλη του τύπου C3H7OH με αναλογία mol 1:2. Το μείγμα χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. Στο πρώτο μέρος επιδρούμε με αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου και παράγονται 21,6 g αργύρου. Για την πλήρη οξείδωση του δεύτερου μέρους απαιτείται 1 L διαλύματος KMnO4 0,2 M (παρουσία H2SO4). Δίνεται: Ar(Ag)=108. α. Να βρεθούν τα mol της αλδεΰδης στο μείγμα. β. Να γραφεί ο συντακτικός τύπος της αλκοόλης και να αιτιολογηθεί η απάντηση. (Επαν. 2011/Μον. 2+5)

41. Σε 7,8 g ισομοριακού μείγματος δύο οργανικών ενώσεων του τύπου CkH2k+2O επιδρούμε με περίσσεια μεταλλικού νατρίου (Na) και εκλύεται αέριο υδρογόνο όγκου 1,12 L μετρημένο σε STP συνθήκες.

317

Δ. Μπαμπίλης

Σε ίση ποσότητα μείγματος επιδρούμε με περίσσεια διαλύματος KMnO4 οξινισμένου με H2SO4, οπότε εκλύεται αέριο CO2 όγκου 2,24 L μετρημένο σε STP συνθήκες. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων του μείγματος, και να δικαιολογηθεί η απάντησή σας. Δίνονται: Ar(H)=1, Ar(C)=12, Ar(O)=16. Όλες οι παραπάνω αντιδράσεις θεωρούνται πλήρεις και μονόδρομες και σε όλες παράγονται μόνο τα κύρια προϊόντα. (ΟΕΦΕ 2012/Μον. 6) 42. Ένωση Α (C5H10O2) κατά τη θέρμανσή της με NaOH δίνει δύο οργανικές εν’ωσεις Β και Γ. Η ένωση Γ, με διάλυμα KMnO4 οξινισμένου με H2SO4, δίνει τη οργανική ένωση Δ. Η ένωση Δ με Cl2 και

NaOH δίνει τις οργανικές ενώσεις Β και Ε. Να γραφούν: α. Οι χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων β. Οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε.

(2012/Μον. 9+5) 43. Ορισμένη ποσότητα αιθανόλης οξειδώνεται με διάλυμα K2Cr2O7 0,1 M οξινισμένου με H2SO4. Από το σύνολο της ποσότητας της αλκοόλης, ένα μέρος μετατρέπεται σε οργανική ένωση Α και όλη η υπόλοιπη ποσότητα μετατρέπεται σε οργανική ένωση Β. Η ένωση Α, κατά την αντίδραση της με αντιδραστήριο Fehling, δίνει 28,6 g ιζήματος. Η ένωση Β απαιτεί για πλήρη εξουδετέρωση 200 mL διαλύματος

NaOH 1 Μ. Να βρεθεί ο όγκος, σε L, του διαλύματος K2Cr2O7 που απαιτήθηκε για την

οξείδωση (Ar(Cu)=63,5, Ar(O)=16).

(2012/Mον. 11)

44. Αλκυλοβρωμίδιο (Α) αντιδρά με Mg σε απόλυτο αιθέρα και δίνει την οργανική ένωση Β. Η ένωση Β αντιδρά με φορμαλδεϋδη και δίνει την ένωση Γ, η οποία με υδρόλυση δίνει τη οργανική ένωση Δ. Η ένωση Δ κατά τη θέρμανσή της, παρουσία πυκνού H2SO4, στους 170ο C, δίνει την οργανική ένωση Ε, η οποία με Cl2 δίνει την ένωση Ζ. Η ένωση Ζ με περίσσεια αλκοολικού διαλύματος NaOH δίνει την οργανική ένωση Θ, η οποία με επίδραση νερού, σε όξινο περιβάλλον παρουσία καταλυτών δίνει την ένωση Λ. Η ένωση Λ με Ι2 + NaOH δίνει κίτρινο ίζημα και CH3COONa. Να βρεθουν οι συντακτικοί τύποι των ενώσεων Α, Β, Γ, Δ, Ε, Ζ, Θ, Λ. (Επαν. 2012/Μον. 16) Οργανική Χημεία

318

ΘΕΜΑ 4ο 1. Σε δύο διαφορετικά δοχεία περιέχονται τα παρακάτω υδατικά διαλύματα σε θερμοκρασία 250C: Δ1: ΗCOONa 0,2 Μ Δ2: HCℓ 0,1 M α. Να υπολογίσετε το pH των διαλυμάτων Δ1 και Δ2. β. Σε 100 mL του διαλύματος Δ1 προστίθενται 400 mL διαλύματος Δ2 και προκύπτει διάλυμα Δ3. Να υπολογίσετε το βαθμό ιοντισμού του HCOOH στο διάλυμα Δ3 και τις συγκεντρώσεις όλων των ιόντων του διαλύματος Δ3. γ. Σε 50 mL του διαλύματος Δ1 προστίθενται 50 mL διαλύματος Δ2 και προκύπτει διάλυμα Δ4. Το διάλυμα Δ4 προστίθεται σε 30 mL διαλύματος KMnΟ4 0,2 M παρουσία Η2SO4. Να εξετάσετε αν θα αποχρωματισθεί το διάλυμα του ΚΜnO4. Δίνονται: kaHCOOH = 2⋅10−4, kw=10−14 σε θερμοκρασία 250C. Για τη λύση του προβλήματος να χρησιμοποιηθούν οι γνωστές προσεγγίσεις. (Επαν.2007/Μον. 6+10+9)

2. Υδατικό διάλυμα Δ1 όγκου 400 mL περιέχει λ mol HCOOH και έχει pH = 2. Στα 200 mL του διαλύματος Δ1 προσθέτουμε 0,02 mol στερεού HCOONa και προκύπτει διάλυμα Δ2 όγκου 200 mL. Να υπολογίσετε: α. Την τιμή του λ. β. Το pH του διαλύματος Δ2 και το βαθμό ιοντισμού του HCOOH σε αυτό. γ. Τον όγκο υδατικού διαλύματος KMnO4 0,1 M, παρουσία H2SO4, που απαιτείται για να αντιδράσει πλήρως με τα υπόλοιπα 200 mL του διαλύματος Δ1. Δίνεται ότι όλα τα διαλύματα βρίσκονται στους 250C, όπου ka(HCOOH)= 2·10-4. Να γίνουν όλες οι γνωστές προσεγγίσεις που επιτρέπονται από τα αριθμητικά δεδομένα του προβλήματος. (Τεχν. 2007/Μον. 7+10+8)

3. 6 g κορεσμένης μονοσθενούς αλκοόλης (Α) αντιδρούν πλήρως με Νa, οπότε εκλύονται 1,12 L αερίου μετρημένα σε STP και ταυτόχρονα προκύπτει το στερεό (Β). α. Να βρεθούν ο μοριακός τύπος της αλκοόλης (Α) και η μάζα του Νa που αντέδρασε (Ar: Na=23, C=12, H=1, O=16).

319

Δ. Μπαμπίλης

β. Το στερεό (Β) διαλύεται στο νερό, οπότε προκύπτει διάλυμα (Χ) όγκου 100 mL.Ποιο το pΗ του διαλύματος (Χ) στους 250C;( kw=10-14). γ. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων (Α) έως (Ζ) στην παρακάτω σειρά αντιδράσεων:

Α Α

+K2Cr2O7 H2SO4

H2SO4 1700 C

Β Γ

+φελιγγειο υγρο

+Cl2

Δ

ιζημα +KOH αλκοολη

E

+Na

Ζ

δ. Η αλκοόλη (Α) αντιδρά με ισομοριακή ποσότητα κορεσμένου μονοκαρβοξυλικού οξέος, το οποίο οξειδώνεται από όξινο διάλυμα KMnO4. Na βρεθούν: i. ο συντακτικός τύπος του εστέρα που σχηματίζεται. ii. η απόδοση της αντίδρασης εστεροποίησης. Δίνεται: kC (υδρόλυσης)=1/4.

(OΕΦΕ 2003/Μον.25)

4. 12 g οξέος Α αντιδρούν με την απαιτούμενη ποσότητα ΝaΗCO3 σύμφωνα με την αντίδραση:

C v H 2v+1COOH + NaHCO3

C v H 2v+1COONa + CO 2

+Η 2 Ο

Και εκλύονται 4,48 L αερίου μετρημένα σε STP ενώ ταυτόχρονα παράγεται οργανική ένωση Β. Η ποσότητα της ένωσης Β διαλύεται σε νερό και παράγονται 2 L διαλύματος Δ με pΗ=9. α. Να βρεθούν οι ενώσεις Α και Β. β. Ποια η ka του οξέος Α; γ. Στο διάλυμα Δ προσθέτω: i. 18 L νερό, ii. 2 L διάλυμα HCl 0,05 Μ. Ποια είναι η μεταβολή του pΗ σε κάθε περίπτωση; kw=10-14. (Τεχν. OΕΦΕ 2006/Μον.4+5+16)

5. Σε 300 mL υδατικού διαλύματος HCl Δ1 προσθέτουμε ισομοριακή ποσότητα αέριας μεθυλαμίνης (CH3NH2) και προκύπτει διάλυμα Δ2 300 mL.

Οργανική Χημεία

320

α. Σε δοχείο Α μεταφέρουμε 100 mL διαλύματος Δ2 και ογκομετρούμε με πρότυπο διάλυμα ΝaΟΗ συγκέντρωσης 0,4 Μ. Για τον προσδιορισμό του ισοδύναμου σημείου της ογκομέτρησης καταναλώθηκαν 25 mL πρότυπου διαλύματος ΝaΟΗ. Να βρείτε: i. τη συγκέντρωση του διαλύματος Δ1. ii. τη συγκέντρωση των Η3Ο+ στο διάλυμα Δ2. β. Σε δοχείο Β μεταφέρουμε 120 mL διαλύματος Δ2 και προσθέτουμε 0,4 g NaOH οπότε προκύπτει διάλυμα Δ3 με όγκο 120 mL. Να προσδιορίσετε το pH του διαλύματος Δ3. γ. Σε δοχείο Γ μεταφέρουμε 80 mL διαλύματος Δ2 και προσθέτουμε 224 mL αερίου HCl μετρημένα σε stp συνθήκες, οπότε προκύπτει το διάλυμα Δ4 όγκου 80 mL. Να προσδιορίσετε το βαθμό ιοντισμού α του CH3NH3+ στο διάλυμα Δ4. Δίνονται: θ=250C, kw=10-14, kb(CH3NH2)=210-4, Μr(NaOH)=40. Τα αριθμητικά δεδομένα επιτρέπουν τις γνωστές προσεγγίσεις. (ΟΕΦΕ 2009/Μον.4+4+9+8)

6. Ρυθμιστικό διάλυμα Δ1 περιέχει HCOOH 0,1 M και HCOONa 0,1 M. α. Ποιο είναι το pH του διαλύματος; β. Σε 1 L του ρυθμιστικού διαλύματος Δ1 προσθέτω 0,1 mol αερίου HCl και αραιώνω σε τελικό όγκο 2 L, ποιο είναι το pH του διαλύματος Δ2 που προκύπτει; Δίνεται ότι κατά την προσθήκη του HCl δεν μεταβάλλεται ο όγκος του διαλύματος. γ. Πόσα mL διαλύματος KMnO4 συγκέντρωσης 0,2 Μ, οξινισμένου με θειικό οξύ, μπορούν να αποχρωματιστούν από το οργανικό προϊόν που περιέχεται στα 2 L του διαλύματος Δ2; Δίνεται ότι όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία 250C. Στην θερμοκρασία αυτή για το HCOOH είναι ka=10-4.

(Tεχν. ΟΕΦΕ 2009/Μον.25)

7. Για την κορεσμένη μονοσθενή αλκοόλη (Α) υπάρχουν τα εξής δεδομένα: i. Με επίδραση όξινου διαλύματος KMnO4 σχηματίζει οργανικό προϊόν το οποίο αντιδρά με K2CO3 και ελευθερώνει αέριο. ii. Αντιδρά με διάλυμα Ι2/ΚΟΗ και σχηματίζει κίτρινο ίζημα. α. Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος της ένωσης (Α);

321

Δ. Μπαμπίλης

β. Δίνεται η παρακάτω σειρά αντιδράσεων:

(Α)

+SOCl2

(Β)

+KCN

(Γ)

+2H 2 O H+

(Δ)

όλες οι αντιδράσεις θεωρούνται ποσοτικές. Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των οργανικών ενώσεων (Β), (Γ), (Δ). γ. Πώς μπορούμε να διακρίνουμε αν ένα υδατικό διάλυμα περιέχει την ένωση (Α) ή αιθανάλη ή HCOOH; δ. Η ποσότητα της ένωσης (Δ) χωρίζεται σε δύο ίσα μέρη. δ1. Το πρώτο μέρος διαλύεται σε νερό, οπότε προκύπτει διάλυμα (Χ) όγκου 100 mL. Αν η ποσότητα της ένωσης (Α) είναι 9,2 g: i. Να βρεθεί το pH του διαλύματος (Χ). ii. Ποια μεταβολή θα παρουσιάσει το pH του διαλύματος (Χ), αν στο διάλυμα προσθέσουμε: 1. νερό; 2. αέριο HCl, χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος; 3. στέρεο NaCl, χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος; δ2. Το δεύτερο μέρος της ένωσης (Δ) διαλύεται σε νερό και προκύπτει διάλυμα (Δ1) όγκου 100 mL. Το διάλυμα (Δ1) αναμειγνύεται με διάλυμα KOH 0,1 Μ οπότε προκύπτει διάλυμα (Δ2) με pH=7. Να βρεθεί ο όγκος του διαλύματος που χρησιμοποιήθηκε. Δίνονται: kw=10-14, Θ=250C, ka(Δ)=10-6, Ar: C=12, H=1, O=16. (ΟΕΦΕ 2004/Μον. 3+3+3+5+3+8)

Οργανική Χημεία

322

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ

Υβριδισμός Δεσμοί σ-π Προσθήκη Απόσπαση Υπολατάσταση Πολυμερισμός Οξειδοαναγωγή Οξέα – Βάσεις Διακρίσεις Υπολογιστικές ασκήσεις α. % w/w β. Γ.Τ

Ε.Τ Μ.Τ

γ. Στοιχειομετρικές δ. Έλεγχος περίσσειας ε. Απόδοση αντίδρασης ζ. Διαδοχικές αντιδράσεις η. Μείγμα θ. Μείγμα ισομερών ι. Διαφορετικά προϊόντα κ. Μεταβολές μάζας }

323

Δ. Μπαμπίλης

Οργανική Χημεία

324