Chimie Culegere PDF [PDF]

Zitiervorschau

/

.....,1

~ - 1- 0 1 ')~,,;o~_,/'

Elena Alexandrescu Doina Dănciulescu I

?o~Ch

~~I

CHIMIE ..., ORGANICA pentru liceu Sinteze Probleme Teste

Autori:

Elena Alexandrescu prof. gr. T- Colegiul Naţional „Mihai Viteazul", Ploieşti Doina Danciulescu prof. gr. T - Colegiul National „Mihai Viteazul", Bucureşti

Colaboratori:

Mariana Nedelcu prof. gr. I - Liceul „Al.I. Cuza", Ploieşti Viorica Zaharia prof. gr. I - Colegiul Naţional „Mihai Viteazul", Ploieşti

Tehnoredactare şi

grafică :

Sultana Vizireanu

Coperta:

Raluca Georgescu - Dona

Descrierea CIP a Bibliotecii l'iaţ ionalc a României ALEXANDRESCU, ELENA Chimie organică pentru liceu: sinteze, probleme, teste/Elena Alexandrescu, Doina Dănciulescu - Ploieş1i: LVS Crepuscul, 2009

ISBN 978-973-7680-54-9 I.

Dănciulescu,

Doina

547

ISBN: 978-973-8265-54-9 © 2009, Editat şi tipărit la EDITURA LVS CREPUSCUL Ploieşti , Prahova l 00066, Str. Erou Călin Cătălin nr. 5 Tel. : 0244-511244. 595348, 0723-387225, 0745-367226, 0344-401285 Fax: 0244-5 19466 E-mail: [email protected] www.crepuscul.ro

Cuvânt înainte

Lucrarea de faţă se adresează elevilor de liceu care doresc să aprofimdeze studiul chimiei organice şi care se pregătesc pentru concursurile de chimie, pentru examenul de hacalaureat şi pentru admiterea în învăţământul superior, lafacultâţile care au ca disciplină de concurs chimia. În secven(a „Reţineţi" sunt prezentate succint cele mai importante informa/ii referitoare la compuşii organici studiaţi. Sunt cuprinse şi conţinuturi care nu sunt prevăzute in programele de chimie în vigoare, dar care sunt întâlnite la concursurile şcolare de chimie. Secvenţa „ Aplicaţii " cuprinde probleme şi teste cu diferite grade de dificultate. Aplicaţiile se adresează atât elevilor care doresc să se iniţieze în studiul chimiei organice, cât şi elevilor care se pregătesc pentru performanţă. Testele tip A presupun alegerea unuia sau a mai multor răspunsuri corecte din mai multe variante formulate. Testele tip B presupun alegerea unui singur răspuns corect din patru sau cinci variante formulate. Pentru testele tip C, notarea răspunsurilor corecte se face astfel: - A, dacă sunt corecte răspunsurile 1, 2, 3: - B, dacă sunt corecte răspunsurile 1 şi 3; - C, daci'i sunt corecte răspunsurile 2 şi 4; - D, dacă este corect răspunsul 4; - E, dacă toate cele patru râspunsuri sunt corecte. Capitolele 19, 20, 21 şi 22 pot.fi utilizate la alcătuirea confinuturilor unor cursuri obţionale de chimie - CDS. Ultimul capitol cuprinde o selecţie de teste şi probleme date În ultimii ani la olimpiadele de chimie, fazele judeţene şi naţionale. În ultima parte a lucrârii, suni prezentate răspunsurile la problemele şi testele propuse şi unele indicaţii de rezolvare. oferind elevilor prosibilitatea de a-şi verifica propriile rezolvări. ., Chimie organică pentru liceu, sinteze, probleme, teste" reprezintă o modestă încercare de a pune la dispoziţia celor interesaţi un instrument de lucru eficient care să încurqjeze efortul de a înţelege structura şi comportamentul chimic al suhstanţelor organice. Autoarele mulţumesc anticipat elevilor care vor utiliza aceasti'i lucrare i'n. pregătirea lor şi profesorilor care se vor orienta asupra ei. prof Elena Alexandrescu

CUPRINS Cap. 1 Introducere în studiul chimiei organice ..... ... .............. .................. 5 Cap. 2 Izomerie .................................. .................................................. .... 19 Cap. 3 Alcani ............. .. .... ............................. ........ .. .......... .......... ..... ......... 32 Cap. 4 Alchene ............................................ ..... ........................................ 49 Cap. 5 Alcadiene şi cauciucuri ................................................................. 65 Cap. 6 Alchine şi polimeri vinilici ......... ,...................... ........................... 78 Cap. 7 Arene ............ .................................................. .......... ..... ..... ........... 98 Cap. 8 Petrol. Combustibili şi carburanţi ..................................... ............ 117 Cap. 9 Compuşi halogenaţi ....................................... ............................... 121 Cap. 1OAlcooli şi fenoli ............,. ........................................... .. ................ 137 Cap. 11 Amine şi nitroderivaţi ............. .......... .............. .. .......................... 164 Cap. 12 Compuşi carbonilici .................................. .. .............. .. ................ 182 Cap. 13 Compuşi carboxilici şi derivaţii lor funcţionali .......................... 203Cap. 14 Grăsimi şi acizi graşi ................................ .. ................................ 232· Cap. 15 Aminoacizi şi proteine ............................. .. ................................. 239 Cap. 16 Zaharide ...................................... ..... ........................................... 255 Cap. 17 Acizi nucleici şi vitamine ........................ ................................... 274 Cap. 18 Compuşi organici de sinteză .................... .. ....... .......................... 280 Cap. 19 Analiza structurii compuşilor organici ............ .. ......................... 293 Cap. 20 Efecte electronice şi mecanisme de reacţie ................................ 311 Cap. 21 Reacţii de reducere şi reacţii de oxidare .... .. .... .......................... 340 Cap. 22 Compuşi organici cu caracter acid şi cu caracter bazic .............. 352 Denumirea compuşilor organici cu funţiuni mixte ................................... 363 Selecţie de teste şi probleme date la olimpiadele de chimie ..................... 364 Indicaţ.ii şi răspunsuri ............. ........................ ................... ..................... ... 383

~

Introducere în studiul chimiei organice

~ Clasificarea compu şilor organici

Schema I. I. Compuşi

organici

Hidrocar buri • saturate • n-alcaru· /, '

'f- C H2....2

• izoalcani

0

• cicloalcani Compuş i

• nesaturate

• aromatice • mononucleare

C nFI2n 12 ).:-:6 Caracterizare generală

• Normal - alcanii (o-alcanii) sunt hidrocarburi saturate cu catenă acic l ică liniară. • lzoalcanii sunt hidrocarburi saturate cu catenă acicli că ramificată. • Cicloalcanii sunt hidrocarburi satui:ate cu catenă ciclică. • Noima! - alcanii şi izoalcanii au fomrnla generală C11 H: 11 , 2 şi NE=O. Cicloalcanii au formula generală C0 H!n şi NE=l .

§

Denumire • Denumirea n-alcanilor Primii pam1 alcani au denumiri speciale: CH4 (metan); C2H~ sau CH.,-CH3 (etan), C3 H8 sau C_H,-CH2-CH 3 (propan), C4H io sau CH 3- CH 2- CH 2- CH 3 (butan). La cuvânml din limba greacă corespunzător numărului de atomi de carbon din molecu lă se adaugă sufixul -an. C5H 12 sau Cil3-(CHJ 3- CH 3 peman C6 H 14 sau CII3- (CH)4- CH.i hexan C7H 16 sau CH 3- (CH)5- CH3 heptan C8H 18 sau CII3-(CII)6--CI-T3 octan C 9H 20 sau CH 3- (CH)7- CH3 noonn CwH 22 sau CH1- (CH2\ - CH 1 decan • Denumirea unui radical monovalent se formează prin înlocuirea sufixului -an din numele alcanului corespunzător cu sufixul -ii. CH 3- (metil); CH 3- CH 2-(e.til ); CH 3- CH2-CH 2-

(propil):

I CH3 - CH2- CH 2- CH 2-

CH3- CH-CH 2-

I

(butii);

(izol>mil);

CK- CH- CH (izopropil);

,

I

3

CTT -CH -ŢH-CH J (sec-butii); .

3

2

I I

CH.-C-CH.. (teq-buti l).

,

,

CH 3 CH3 Denumirile celor mai importanţi radicali divalcnţ.i sunt: CH,< (metilen), - CH,-CH,(etilen), CH.-CH CH.i+ Cf½ CH2

propan

metan

etenă

• Cicloalcanii se descompun termic în mod asemănător cu alcanii dând alchene.

O

Exemplu:

ciclopentan

ffl

V

I EDUCAŢIONAL colecţia

(t·C)

> CHreCH2+ CH3 CH=CH2 etenă

propenă

• Procesul de descompunere termică a alcanilor este complex. în amestecul de reacţie, se află produşi ai reacţiei de dehidrogenare şi produşi ai reacţiei de cracare în proporţii diferite ce ,:..--pmd de condiţi ile de reacţie (tempe ratură, catalizatori etc.). De exemplu, prin încălzirea la peste ~ °C a n-butanului au loc reacţiile : dehidrogenare I-butenă

CH3 CH2 CH2 CH3 ---'--ci•_c"->-+--'> CH3 CH=CH-CH3+ H2

dehidrogenare

2-butcoă

butan

CH4 + metan

C~ CH-CH3

cracare

Clfr-CH3+ C~ CH2

cracare

propenă

etenă

etan

4. Reacţii de oxidare 4. 1. Arderea C0H 2n+ 2 +

Jn; 0 1

2

-.

nC0 2 -ţ-{n·.-!)Hp T Q

E.. -.,p/11: CJHR+ 502 - 3C02 + 4Hp 4.2. Oxidarea parţială N-alcanii sunt stabiit Ît1ţă de agenţii oxidanţi obişnuiţi (KMn0 4, K 2Crp,). Alcanii superiori (C 22- C 26) se oxidează cu aer în anumite condiţii la alcooli sau acizi :-,,)xilici (vezi pag. 281. 344).

5. Reacţii de deschidere a cicluril.or mici • lnelul ciclopropanului se deschide în reacţi e cu unii reactanţi şi în anumite con diţii de

~-e. -ple: _ Br -

2

j

(l umină sau Fe8r1

sulfat acid de propil 1,3-dibromopropan

- HBr ~ CHj-Cfii- yH2 1-bromopropan

propan

Br

• Ciclobutanul este mult mai puţin reactiv decât ciclopropanul. Inelul ciclobutanului nu -~hide în reacţie cu halogenii sau cu hidracizii. Se poate deschide prin hidrogenare catalitică

: .:c.

D+

H2

(Ni,

i2ooq> Clfy-CI-:Ii- CH2CH3 n-butan

ciclobutan

Metode de obţinere a alcanii.or 1. Hidrogenarea hidrocarburilor nesaturate şi aromatice (vezi pag. 51, 67, 80,104, 341) 2. Reacţi a compuş ilor mon ohalogen aţ:i cu sodiu (~a.c~tz) ,

§

2R-X + 2Na :,lu:

l,, Cfîs-yH-

R- R + 2NaX

-.

CH3 + 2Na ~ CHs~ H-yl-rCH3 + 2NaCl

CI 2-cloropropan

,

CH3 CH3 2.3-dimetilbutan l colecţla EDUCAŢIONAL

Iii

3. Reacţia comp uşilor dihalogenaţi

izolaţi

cu metale divalente (Mg, Zn).

Exemplu: I .5-diclorohexan

me!ilciclopcntan

4. Decarboxilarea acizilor (vezi pag. 2 10)

Cfi,-CH2-COONa + NaOH

Exemplu:

propanoat de sodiu

~ CH 3-CH 3 + Na2C0 3 etan

5. Hidroliza unor com pu şi (vezi pag. 127)

CH3- CH2- MgCl + Hp

Exemplu:

cloruruă

-

CH 3- CH., + MgClOH

de etil-magneziu

Al,C 3 + 12Hp -

etan

4Al(OH)3 .,. 3CH ,

• Carbura de aluminiu (A l4 C, ) şi carbura de beriliu (Be2C) reacţionează energic cu apa sau cu acizii diluati formând metan.

~ Metanul Proprietăţi

chimice 1. Clorurarea

Cl-T

+Cl2 (luminăl:>

u4

-HCI

CH CI +Cl2 (1umină\ CH C1 3

-HCI

2

+Cl 2(1uminâ) -IICI

CHCl

+Cl 2 (hunină\ 3

-HCI

CC!

~

2. Oxidarea la aldehidă

CH + ri

"'2

4

3. Conversia

formică oxizi de azot ) CH O 400 - 600°c 2

'2

catalitică ~

a metanului

CH.i+ Hp

650- IOOO' C) ,

+ HO 2

co+ 3~

4. Amonoxidarea

CH4+ NR3+ 12 0 2 1

3!

2

3

-HCI

CH3

următorilor

CH 3

CH

6

>

CH3

® cH31-

@

Clumină>

H3C CH3

C~CH3

/CH3

)

("1GJ ,O.IOO'C)

CH3 H3C CH3

CH 3

3.6. Să se stabilească denumirea cicloalcani:

(1"C)

-H2

CH3

TH- tH- CHi-CH3 yH---CH3 CH3

I

--

I

3

CH3

(lumină)

~

CH3

6H @ CHr-CH2 tH-

ecuaţii le următoarelor reacţii

c)

6

+C!2 (1umină)) -HCI

d) CH3iH-Clfi-CH3

(t·C) cracare )

CH3 3.9. O hidrocarbură A cu compoziţia 80% C şi 20% H, procente de masă, iniţiază schema de reacţ i i 3.1. a) Să se identifice hidrocarbura A şi celelalte substanţe din schemă ş i să se scrie ecuaţiile reacţiilor chimice. b) Dacă transformarea A-, a are loc cu un randament de 75%, să se afle presiunea ce se crează într-un recipient cu volumul de 100 L, la 27°C, ştiind că inipal au fost în reL,ţ:rnt 1O

Im

colecţl•1

EDUCATIONAL

l

,,

)

(C;CVAlp3, 400-600°C)

'.""lQ

3.1.

I A

>a

-H, +HN03 (toC) b -H2O +Cli(hv) > c +Na -HCl

I

6oooc > A + a

B AlClr HiO (50-100°C) C +Cli(hv) > d + e ~

-NaCl

-HCI

I

-HCI

+Na > D Pt/A lp 3 > h -NaCl -4H2

f+g

I +Na

>

E Pt/AlP3>

-NaCl '."91Q

3.2.

A -+-"-C-"'2-1(""-'h--'v)'-'>> a +Na > -HCl -NaCl

b

+i

-4H2

1

(Pt/Al 2O3)> c

-31-f. l+cl2(hv\ d+e -HCI !{NaOH sol. alcoolică) >f -HCI

'na 3.3.

A

+Cl,(hv) >

a+b

I +Na >

-HCI

-NaCl (C;

q /Alp3, 400-600°C) -H2

L..::(--'-l )_

4

C

½~ + C

I +NH,+O2

(Pt, 1000°C)

d > + Hp

+0 2 (oxizi de azot, 400-600°C)

o: de hidrocarbură A.

şi structurile izomerilor

.:) Să se arate care dintre substanţele A, B, :J. E, sunt izomere. Izomerii A, B, C ai hidrocarburii . ~portul de masă C:H = 5: 1 şi densitatea --ari lor faţă de oxigen d 0 = 2,25 dau 2 - sroarele transformări: I) schema 3.2.

2) B (C,,O,'Al,O,. ,•q

g

3) C cracare ) h (amestec de hidrocarburi) -~ este izomerul cu punctul de fierbere cel scăzut şi C izomerul cu punctul de fierbere :nai ridicat. a) Să se determine formula moleculară

=-

e+Hp A, B, C

şi să se scrie

ecuaţiile reacţiilor chimice indicate.

b) Dacă amestecul h conţine 25% CH 4 , 10% C 2H 6 , 10% C1H8 , I 0% izomer C (procente volumetrice) să se calculeze: - randamentul reacţiei de cracare; - procentul de izomer C transformat în CH4 ; - vol umul amestecului h, măsurat la I 27°C şi 2 atm, obţinut din 144 kg de izomer C. Se consideră schema de reacţii 3.3. a) Să se identifice substanţele din schemă şi să se scrie ecuaţiile reacţiilor chimice. b) Să se arate ce procese chimice reprezintă

3.11.

I

colecţia

EDUCAŢIONAL

m

obţinute

~ :.,transformările

2 şi ce substante se mai află alături de A şi c în amestecul r~zultat din transformarea 2. c) Să se calculeze randarnenrul transformării C - d, ştiind că reactanţii se introduc în proces în raport molar C:NH3 :O2 = 1:1:2 şi că, după ce amestecul de r eacţie a fost răcit la temperatura camerei , amestecul gazos are P: = 27,657 g/mol. I

şi

consideră

3.12.

Se

schema 3.4., în care A este o hidrocarbură care are raportul de masă C: H = 5,14:1 şi care poate fom1a o hidrocarbură aromatică prin dehidrogenare, iar B este o hidrocarbură cu 4 atomi de carbon. a) Să se identifice substantele indicate în se hemă şi să se scrie ecuaţiile reacţii lor chimice. b) Să se indice structura următorilor izomeri ai hidrocarburii A: - izomerul care fonnează prin clorurare fotochimică doi compuşi monocloruraţi; . - izomerul care formează prin dehidrogenare o singură alchenă. 3.13.

Prin ardere a unui m o I de

hidrocarbură A cu catenă liniară se obtin

176 g de CO2 şi 90 g de H,O. Hidrocarbura A se în călzeşte la 50-100°-C, în prezenţă de AIC13, iar amestecul rezultat se tratează c~ clor

la 500°C. Se consideră că din reacţia de clorurare numai deri vaţ i monocloruraţi. a) Să se identifice hidrocarbura A şi să se scrie ecuaţiile reacţiilor chimice. b) Dacă amestecul de compuşi monocloruraţi s-ar trata cu Na, în condiţiile reacţiei WUrtz, să se indice numărul de hidrocarburi ce ar putea rezulta teoretic. c) Să se identifice unnătoarele hidrocarburi rezultă

Schema 3.4.

A

cracare

k m

colectial

EDUCAŢION.AL

la punctul b: - hidrocarbura B care nu poate forma alchene prin dehidrogenare; - hidrocarbura C cu catenă liniară; - hidrocarbura D care formează prin clorurare fotochimică trei compuşi monoclornrati (fără stereoizomeri); · - hidrocarbura E care conduce prin clorurare fotochimică la cel mai mare număr de compuşi monocloruraţi izomeri. 3.14. Despre izomerii A, B, C, D, E ai hidrocarburii cu raportul de masă C:H = 5, 14: J şi cu masa molară de 43 de ori mai mare decât masa molară a hidrogenului, se cunosc următoarele date: - izomerul A fonnează prin dehidrogenare avansată o arenă; - izomerul B formează prin clorurare fotochimică cel mai mare număr de compuşi monocloruraţ.i izomeri; - izomerul D formează prin clorurare fotochimică doi compuşi monocloruraţi izomeri; - izomerul E formează prin dehidrogenare o singură alchenă. a) Să se determine formula moleculară şi structura izomerilor A, B, C, D, E. · b) Să se indice care izomer prezintă cel mai mare număr de atomi de carbon secundari şi care izomer prezintă atom de carbon cuaternar. c) Să se indice care izomer fonnează prin dehidrogenare numai alchene ce nu prezintă izomerie geometrică. d) Să se aranjeze izomerii A, B. C, D, E în ordinea creşterii punctului de fierbere. e) Se consideră că izomerul D fom1ează prin cracare un amestec de hidrocarburi în care. pe lângă alcani, se află numai alchenele 3-metill-butenă şi propenă în procent molar de 25%

'-211.i + B

0

l+Cli(hv)> a+ b -HCl

C + CsH10

I~ +H2O (Ni, 650-900°C) ---"---'"--"c...:..:.-"-' -...:...:..-=-~>C+d

respectiv 20%. Să se calculeze compoziţia

decolorează apa de brom, nu prezintă izomerie

exprimată în procente molare şi masa molară

geometrică, formează o singură alchenă prin dehidrogenare şi trei compuşi monocloruraţi, izomeri de poziiie, prin clorurare fotochimică. a) Să se determine fonnula moleculară şi formula plană a hidrocarburii A. b) Să se indice structura compuşilor cloruraţi care în reacţie cu zincul formează hidrocarbura A.

$1

"Iledie a amestecul ui de reacţi e, precum şi ;.,rocentul de izomer D transfonnat în propenă .

3.15. Un amestec de butan şi izobutan e-s:e tratat cu clor gazos la 300°C , rezultând _:: a mestec de compuşi monocloruraţi cu -~toarea compoziţie, în procente de masă: '.33% clorură de butil, I 0,33% clorură de r.zobutil, 33,57% clorură de sec-butii şi 45,76% - ;.)TUră de terţ-butil. a) Să se calculeze raportul molar butan zobutan în amestecul iniţial cons iderând =-:msformarea totală. b) Să se calculeze raportul molar compuş i - "fll raţi primari : secundari : t erţ i ari în _-estecul fina l. c) Dacă randamentul de transformare a - ::-ului este de 90%, să se calculeze volumul de ~- măsurat la I 27°C şi 4 atm necesar pentru a ~7e 50 kg de amestec de compuşi cloruraţi. Un amestec de etan şi propan este procesului de piroliză. Ştiind că etanul şi ~ nul se transformă total şi că în amestecul -- · raportul molar CH4 : C2 H~: C3 H 6 este I :2:2, sl ;c calculeze: a) compoziţia procentuală molară, masa ară medie şi densitatea faţă de aer a _-,esrecului final; b) raportul molar etan: propan în amestecul ...al precum şi densitatea acestui amestec la şi 1 atm; c) randamentul reacţiei de dehidrogenare _ 7"'Jpan ului; d) variaţia presiunii în vasul de reacţie, -;s.derând temperatura constantă; e) volumul (c.n.) de hidrogen de puritate ce se poate separa din 8 m3 (c.n.) de amestec - :rroliză , dacă la separarea amestecului se -rle 5% din cantitatea de hidrogen. : 16.

s._~:is

l

ă

: --c

a

:â

1-

'o

'

Diferenţa dintre masa oxigenu l ui

__ ;esar arderii unui mol de hidrocarbură -- masa moleculară 84 şi masa molară a =-ocarburii A este 204. Hidrocarbura A nu

3.18. Raportul dintre masa de C02 şi masa de H 2 0 rezultate din arderea unui izoalcan A este de 1,9555. a) Să se identifice izoalcanul. b) Să se scrie ecuaţi ile reacţiilor chimice de mai jos şi să se indice natura transfom1ărilor: A-> B + H2 A -> CH4 + C A

+Cl,(v)

~

D+E

c) Ş t iind că în amestecu l rezultat la descompunerea termică a izoalcanului A raportul molar CH 4 : H2 : A = I :3:0,5, să se calculeze randamentul reacţiei de dehidrogenare şi procentul de izoalcan netransfom1at.

3.19.

Raportul dintre masa atomilor de carbon şi masa atomi lor de hidrogen din molecula unui compus monoclorurat B, provenit dintr-o hidrocarbură saturată cu catenă ciclică A, are valoarea 6,5454. Hidrocarbura saturată A se dehidrogenează cu aromatizare. a) Să se identifice hidrocarbura saturată A. b) Să se calculeze volumul de clor, măsurat la l 7°C şi 5,8 atm, care reaqionează cu 168 kg de de hidrocarbură A, conform ecuaţiei: A+ Cl2 ---. B + HCI c) Să se calculeze masa de hidrocarbură aromatică rezultată prin dehidrogenarea a 168kg de h i drocarbură A, dacă randamentul reacţiei este de 80% .

3.20. Un amestec echimolecular de metan, etan şi propan cu masa de 18 kg este ars în cantitatea stoech iometrică de aer (cu 20% 0 2 , procente volumetrice). Să se calculeze: a) comp oz iţia procentua l ă de masă a amestecului de alcani;

I

colecţia

EDUCAŢIONAL

IIJ

I

b) volumul (c.n.) de aer necesar arderii amestecului de alcani; c) densitatea faţă de aer a amestecului gazos după ardere, considerând reacţiile totale şi temperatura amestecului de 20°C.

Hidrocarbura A care dă reacţiile indicate de ecuaţii le chimice de mai jos este hidrocarbura cu cel ma i mare conţinut în hidrogen (25%).

I)

a +

3) 2A isw c

consumă

3.22. Un amestec, format din două hidrocarburi saturate cu catenă aciclică A şi B, cu volumul (c.n.) de 134,4 L este ars în aer, rezultând l 056 g de CO, . l :2 este raportul molar în care se află hidrocarburile A şi B în amestecul considerat, dar şi raportul dintre numărul de atomi de hidrogen din moleculele celor două hidrocarburi. O altă probă din acest amestec, identică cu prima, este tratată cu clor gazos în prezenţa luminii. Se consideră că se obţin numai compuşii

3.24.

a) Să se identifice hidrocarburile A şi B , ştiind că hidrocarbura B nu poate fonna alchene. b) Să se calculeze volumul (c.n.) de aer, cu 20% 0 2 , necesar combustiei amestecului, dacă ox igenul este în exces de 10%. c) Să se determine masa amestecului de compuşi dicloruraţi şi să se indice numărul de compuşi dicloruraţi din acest amestec. d) Să se calculeze masa soluţiei, de concentraţie 30% , care se poate obţine prin dizolvarea în apă a acidului clorhidric rezultat din reacţia de clorurare.

m

colecţia

EDUCAŢIONAL

I

' 300- 1ooo•c a+

2) A+ NH3 + ½02

3.21. Prin arderea unei probe cu masa de 436 g dintr-un amestec de doi normal alcani omologi se obţin 123 L de CO2' măsuraţi la 17"C şi 5,8 atJn. Alcanul inferior are densitatea faţă de hidrogen d11, = 22. a) Să se identifice cei doi alcani . b) Să se determine compoziţia amestecului de alcani, exprimată în procente volumetrice. c) Să se calculeze vo lumul (c.n.J de aer, cu 20% 0 2 în volume, necesar arderi i amestecului.

dicloruraţi.

H 20

4) A

l~'C )

e +3b

oxizii dHBr>HCl. • Adi ţi a HCI n ecesită prezenţa unui catalizator (HgCl,). • Adiţia hidracizilor la alchene nesimetrice are loc cu respectarea regulii lui nikov.

La adiţia hidracizilor la alchene nesimetrice, atomul de halogen se fixează la atomul :-oon dublu legat cel mai sărac în hidrogen (cel mai substituit).

Cl .u:

I

Clţ- = CH2 + HCl ~ Clţ-Ţ-CH3

CH3 2-meti lpropenă

CH3 2-cloro-2-mctilpropan

• Adiţia hidracizilor la unele alchene nesimetrice în care atomii de carbon dublu legaţi - fel de substituiţi poate fi neorientată, reZllltând un amestec de izomeri de pozitie (vezi pag.

lcolecţla

EDUCAŢIONAL

m

CJ--l;;-CH-CT--l-C~-CH I "2 _ 3 J

Clţ-CH CH-Clţ-CH + HB

Exemplu:

3

2-pentenă

B.r 2-bromopentan CH:;-CH-CH-Cl-l-CH 3 2 I ~"2 3 Br 3-bromopentan

{

• Adiţia HBr la alchene în prezenţă de peroxizi (R-0-0-R) este o Markovnikov. Ceilalţi hidracizi (HCI, fi) nu dau adiţie anti-Markovnikov. Exemplu: CH3-CH=CH2 + HBr ...... CH3-CH 2-C~-Br propenă

adiţie

anti-

1-bromopropan

1.4. Adiţia apei

+ H--OH ~

)c=c(

I I _T _T_

Condiţii:

• în prezenţa acizilor tari (H 2S0.).

H OH

• Etena necesită o soluţie concentrată (98%) de H2S04 • Alchenele care conţin în moleculă atomi de carbon dublu legaţi terţiari sau cuaternari reacţionează în prezenţa unei soluţii de H2 S0 _ de concentraţie mai mică (60%). • Adiţia apei la alchenele nesimetrice are loc cu respectarea regulii lui Markovnikov. Exemplu: CH:;-CH + H O (HzSo.i > CH:;-CH-CH

cu~"2

3

r

2

3

propenă

( ':) 01 \ ~ O

I OH

3

2-propanol

• Iniţial, la temperaturi joase (0-25°C), are loc adiţia acidului sulfuric la legătura dublă din cu formarea unui sulfat acid de alchil (ester al acidului sulfuric). La încălzire în prezen\2, apei, sulfatul acid de alchil hidrolizează şi formează un alcool. alchenă,

I

I

"/ c=c/'\. + HOS(\H ~ -c-cI I

I I ,-> -C-C-

- : : _.__ 0

H 0S03H

1

I

H OH

• În industrie: 2. Reacţia ~ polimerizare

n)c=c( ~

I I -(?-?k

Condiţii:

• diferite în funcţie de natura alchenei.

CH3

Exemple: nCH2 CH2 etenă

nCH3 CH CH2 ~ -(tH-CH2~

~ -(CH2 CH2~

propenă

polietenă

3. Reacţia de oxidare 3.1. Oxidarea blândă (vezi pag. 345 - 346)

"c=c/ +[O) + HO ~ 2 / '\.

-t-tI I OHOH diol vicinal

+7 -2

2KMn04 + Hp

m colecţlal li6il,-,,,,ED=u=c""'A"""T"""IO,..,.N,-!-A,,-tL

+4

--+

O

2KOH + 2Mn02 + 3(0]

polipropenă

Condiţii:

• soluţie apoasă neutră sau slab bazică de KMnO4 (reactiv Baeyer); • temperatura camerei.

!

+7

+4

+7

Mn :Ul:+ Mn reducere, Mn

agent oxidant

2

·'"'

agent reducător

3

6 -

2e·.

O

O

-2

oxidare,

O

• Reactivul Baeyer este un oxidant slab ş i în prezenţa sa se scindează numai legătura 1t ~ la legătură, nu şi legătura cr. • Pentru deteminarea numărului de oxidare al unui atom de carbon dintr-un compus ~ ~ se însumează: -1 pentru fiecare legătură C- H; Opentru fiecare legătură C-C; +l pentru fiecare legătură C-nemetal (O, S, N, F, CI, Br, I). -

CH3

ol

-2

CH3

+7

-1

+ 11

+4

3CH3 C=C~ + 2KMn04 + 4Hp ~ 3CH3 y-yH2 + 2KOH + 2Mn02 izobutcnă OHOH

u:

+7

+4

Mn ..-1e-, Mn

o

n

.,

-I

1 c~c

c d4 C

2-metil-1,2-propandiol

reducere

2

3

} oxidare

• Etandiolul, nu:-nit uzual glicol, se obţine industrial prin oxidarea catalitică a etenei, -

d de hidroliza oxidului de etenă.

CH=CH + .lQ 2 2 2 2

(Ag,

iso·c, H C-CH 2

'c('

etenă

2

..:!!4 CHi-C~ I

I

OH OH

oxid de

1,2-etandiol (2licolL-

etenă

.._r v. ..,. ---R-COOH + C02+ Hp Condiţii:

3.2. Oxidarea energică

,

R-CH=CH2 + 5[0] ~

• soluţie apoasă de ~CrzD7 sau KMn0 4 acidulată cu H2s0•.

R-y=CH2 + 4[0] ~ R-~-R + C02+ Hp

"0:-,'lt J) c,

R +6 ·2

K1 Cr20 1 + 4H2S04 \ -{)

+3

Cr

+3e"

Cr o

J

6 .:l4 O

-7

Yin

+6

reducere, Cr oxidare, ·

O

O

agent oxidant

2

agent reducător

3

agent oxidant

2

agent reducător

5

+7

Mn reducere, Mn O

-ie-•

O

~

·2

+Se-

·,

6

+3

~S04 + Cr/S0 4\ + 4Hp + 3(0)

-2

oxidare,

O

• Oxidarea energică a alchenelor are loc cu scindarea ambelor legături cr şi 1t din dubla

-'"i.. În funcţie de structura alchenei se obţin diferiţi compuşi:

H "-c = ~ CO+HO H/ 2 2

R H "/ c=

+

2101

O

> R-C -f \ acid

i!:

CH2 CHi + 6[0] etenă

~

R R R"-/C= ~r01 > R"-/C=O

OH cetonă

2C02+ 2Hp 'colecţia

EDUCAŢIONAL

m

CI-fy-CH y-CH2 CH3 + 3[0]--'> CH-3 COOH + CH3 r-CH2 CH3 CH3 O 3-metil-2-pentenă

butanonă

acid acetic

~ Oxidarea energică a alchenelor este un proces redox.

Exemple: -)

- 3 //0

+6

-2

3CH3 CH=CH2 + 5.KiCrp7+ 20H2S04 ~ 3C~C\ +6

+3

Cr

+ki

-I

Cr reducere (3e· acceptaţi)

2

-6e·i

OH

10

+,

c-=14C} _ _ oxidare(l0e· cedaţi) C

+3

,4

+ 3C02+ 23H20 + 5l-yyy-+HX 2

m -

H

colecţia EDUCAŢIONAL

I

X

Condiţii:

• temperaturi ridicate (300 - 500°C).

-.:a::e X = Cl, Br ~:e: CHr-CH- CH3 + Cl2

Cl

propenă

3-cloropropenă (clorură de

alil)

• Bromurarea unei alchene în poziţia alilică se poate realiza şi prin încălzirea alchenei, _:ie de CC14 , cu N-bromosuccin i midă. =i:z:::;-u:

N-bromosuccinimidă

so_

succinimidă

• Din aceste reacţii de halogenare, pe lângă produşii de substituţie alilică, se obţin şi al~ vezi pag. 320).

CH2 CH-CH-CH3 CH2 CH-CH2 C~

+q

I

Cl

(500°(:)

3-cloro- l -butenă

·HCI

I-bute::~

yH2 CH=CH-CH3 CI Q

~

;>

.,}Jd.

{ ).

[2

CHz=CH- rH2 + HCI

(SOO°C))

l-cloro-2-butenă

Metode de obţinere a alchenelor

1. Dehidrogenarea alcanilor (vezi pag. 36)

2. Cracarea alcanilor (vezi pag. 36)

3. Dehidrohalogenarea compuşilor mon ob alogenaţi (vezi pag. 126, 334, 335) ~- Deshidratarea alcoolilor (vezi pag. 141,142,337)

5. Hidrogenarea

parţială

a alchinelor (vezi pag. 80, 342)

6. Eliminarea de halogeni din compuşi dihalogen aţi vicinali

I I \ -?-y+ Zn ~ )c=c( + ZnX

2

0

X X

Condiţii:

•

încălzire

cu pulbere de z inc în etanol.

tanal

reacp. 1,2-dicloropropan

propenă

§ Utilizări Alchenele sunt materii prime importante în sinteza organică. Din alchene se pot obţine: cauciuc, mase plastice, detergenţi, emulgatori, sol venţi etc.

~om puşi halogenaţi,

D0°C) 1colectia

EDUCAŢIONA.L

l;a

.

41: Să~;~

u

determine formula moleculară a um1ătoarelor hidrocarburi: a) alchena cu masa molară µ=98 kg/kmol; b) alchena gazoasă cu densitatea în condiţii normale p0=1,25 g/L; c) hidrocarbura gazoasă cu NE=l care, la 147°C şi 4, l atm, are densitatea p=5 g/L; •\. - d) cicloalchena care conţine 11,764% H; e) alchena care formează prin adiţie de brom un compus ce conţine 65,57% Br; f) alchena a cărei masă creşte cu 32,14% prin adiţia apei.

A+ 6 [O]

(KMnO, 11,SOJ

4.4. Despre o

2h + 2i

h i drocarbură

A se cunosc

următoarele i nformaţii:

-

numărul

atomil or de hidrogen din este de două ori mai mare decât numărul atomilor de carbon; - are catenă aciclică ramificată; - nu are în moleculă atomi de carbon cuaternari; - formează prin adiţie de acid clorhidric un compus organic B care conţine 33,33% CI. a) Să se identifice hidrocarbura A. O alchenă A fonnează prin hidrogenare un b) Să se scrie fonnulele structurale ale alcan care are în moleculă un atom de carbon izomerilor cu formula moleculară a hidrocarburii cuaternar şi care conţine 83,72% C. A şi catenă aciclică şi sa se precizeze denumirile a) Să se identifice alchena A. acestor izomeri. b) Să se scrie formulele structurale ale l\. ~c) Să se calculeze masa de compus organic alchenelor izomere cu A care au în moleculă B rezultată din reacţia a 21 O g de hidrocarbură numai atomi de carbon primari şi terţiari şi să A cu 91 ,25 g de acid clorhidric. se precizeze denumirea fiecărei alchene. d) Să se determine masa de hidrocarbură A c) Să se scrie fonnulele structurale ale care reacţionează cu 200 mL de soluţie de brom alchenelor izomere cu A care au catenă liniară de concentra~ie 0,5 M. şi să se precizeze denumirea fiecărei alchene. t"\ e) Să se determine volumul de soluţie a~iaă de K,Crp 7 de concentraţie 0,5M necesar ~4,J,10 hidrocarbură A cu NE= l are molecula oxidării a 21 g de hidrocarbură A. · formată din 6 atomi. f) Să se calculeze volumul de aer (c.n.) cu a) Să se identifice hidrocarbura A şi să se 20% 0 2, procente molare, necesar arderii a 7 kg precizeze tipul atomilor de carbon şi starea lor de hidrocarbură A. de hibridizare. , b) Să se identifice compuşii organici: a, b, Să se completeze ecuatiile unnătoarelor .. ' c, d, e, f, g, 11. i din schema de reacţii de mai jos '-' reacţn: ' ŢH-CH= CH- CH3+ H2 ~ (Kl) şi să se scrie ecuaţiile reacţiilor chimice. a) CH . •• 3 _ a ~ A + H2 CHg b (H,SO,. t°C) A + H o 2 , - C (NaOH/c B şi B -. A. l se calculeze volumul (c.n.) de 2')0/o 0 1 în volume, necesar arderii

-msfonnările:

soluţiei, de concentraţie 20%, dizolvarea substanţei b în apă.

obţinută

prin

Pentru oxidarea a 4 ,2g de alchenă cu formula moleculară C,,+4 H0 3...3._2 se consumă 100 mL de soluţie ac idă de K 2Crp1 J/3M . Să se stabilească formula şi denumirea hidrocarburii.

4.22. ~că

alchena B dintr-o probă identică ..ecul supus arderii este consumată în :::=::::c:::;;;;-_· e transformări:

a

_ ,:{)_ >.-.'.!50-Cl

- .

-H,O

b

Teste ti aeferitor la a lchenele cu formula

:v I) sunt corecte afirmaţiile: -

cturl 1care ecare !

in moleculă

... "t ::::::-:::::=~~ I:

18

6 atomi de carbon; izome ri (inclusiv

_n atomi de carbon hi bridizaţi sp şi ~l

E) s unt cinci perechi de izomeri geometrici; F) izomerul care consumă la oxidare cantitatea cea mai mică de soluţi e acidă de ~crp1 este 3-hexena; G) prin adiţia de HB r la unul dintre izomeri masa acestuia creşte cu 96,428%.

cinci perechi de stereoizomeri;

Teste ti

slab care

meru

?rin

adiţia

bromului, masa unei _t co nţi ne un atom de carbon cuaternar • :_ 5,71%. Denumirea alchenei este: :-metil- I-butenă;

3te. de la

:-cieti l-2-butenă;

4.27.

Caz\.

8) 4-etil-2-metil-2- hexenă;

_ .:,obuteoă.

1erilcr zultaţ:

acid!

~

I

?nn adiţia apei, masa unei alchene ce ~ atomi de carbon cuaternari creşte cu ,umărul de alchene care îndeplinesc ! indicate este: C) 3; B) 2;

E)O. zos Ct numt olardt

"20l.

ecului :nte de

Alchena care fonnează prin oxidare ~ _ : butanonă şi acid 2-metil-propanoic are -ea: - E-2.4 -dimetil- 3-hexenă; 3 E-3 , 5-dimeti l-3-hexenă; ~ cis-2,4-dimetil-3-hexenă;

:Jl Z-2,4-dimetil-3 -hexenă; .::1 AşiD .

·- f_o_r_m _ e _a z_ a-· - -p r i_n_ __

C) 3-etil-5-metil-4-hexenă; D) cis- sau trans-4-etil-2-metil-2-hexenă; E) izonone nă.

-outenă;

1ene. :zinl.

A Ic h en a ~

hidrogenare 4-etil-2-rnetilhexan şi prin oxidare energică propanonă şi un acid carboxilic are denumirea: A) 2 -metil-4-etil-2-hexenă;

:-metil-propenă;

D,E.

m)

Alchena care fo rm ează prin hidrogenare I , 1,4,4-tetrameti [ciclohexanul formează prin oxidare cu KMnO 4 şi H2 SO 4 compusul cu formula plană:

4.28.

A) CI-ţ-CI-ţ-~-Cl-fy-Clfy-K-Cl-ţ-CH3

o

o

CH, CH, CH3 CH3 I I I I B) HOOC-CH-CH-CH-CH-COOH CH3 CH3 I I C) HOOC-y'--Cfţ-CHi-f- COOH

CHg

CH3

I

colecţia

EDUCAŢIONAL

m .

D) CCi, HP

şi

o=Q=o

E) CI-ţ-tr-Clţ-CJ-fy-Cl¾-CI-ţ--f-CH_i

o

o

4.29. Pr in hidrogenarea unui amestec de alchene se o bţine un singur compus: 3metilpentanul. N umărul maxim de alchene existente în amestec este: A) l; B) 2; C) 3; D) 4; E) 5.

A) 50% C 2H 6, 50% C 2H~; B) 49,53% C 2H 6, 50,47% C 2H 4; C) 75% C2 H6 • 25% C 2H 4 ; D) 80% C2H6, 20% C2H4; E) 5 1,72% C2H6 , 48,28% C2 H~. O probă cu m asă de 14g dintr-o hidrocarbură care arc densitatea vaporilor în

4.35.

raport cu H 2

rl =28 "112

reacţionează cu 3.075

L

de H 2, măsuraţi la 27°C şi 2 atm. Numărul de legături 1e

4.30.

a: 2-metil-3-hexenă; b: 3-etil-2 -pentenă; c: 2,4-dimetil-1-penten ă; d: 2,3-dimetil-3 -hcxenă . Prezi ntă izomeri geometrici: A) b ş ic ; B) a şi b; D) a şi d; E) toate.

4.31.

din molecula hidrocarburii este: A ) O; 8) I; C) 2; D)3; E) 4.

Se consideră alchenele:

C) C şi d;

Pentru oxidarea unei probe de

2-metil-1-butenă se co nsumă 2L de soluţie acidă de K Cr O, 2M. Masa de CO 2 rezultată 2

2

din reactie este: A) lţ2g; D) 132kg;

B) 176g: E) 264g.

C) 44g;

4.32. Prin încălzi re în prezenţa nichelului a unui amestec de C 2H4 ş i H2 , în raport molar 1:2, se obtine un amestec gazos cu densitatea faţă de aer d · =O 5272. Randamentul reacţiei este: aer ' A) 75%; B) 80%; C) 90%; D) 99%; E) 100% . La arderea unui amestec de etenă şi mult oxigen decât numărul de moli de alchene din amestec. Raportul de masă etenă : izobutenă este: A)l:1; B) l:1 ,5; C)2:l; D)3:1; E)l :2.

4.33.

izobutenă se consumă de 4,5 ori mai

4.34. Un amestec echimolecular format din etan şi e tenă sc barbotează printr-o solu ţie de brom (Br2) de concentraţie 2% şi se obţin 18,8g de produs de reacţi e. Compoziţia procentuală masică a amestecului iniţial este:

m lăi

colecţlal

EDUCAŢIONAL

4.36. O probă dintr-un amestec de butan, izobutan şi izobutenă cu 28% izobu t enă. procente de masă , decolorează 500 m L de soluţie slab baz ic ă de KMnO 4 0,2M. Masa probei este: C) 30g; 8) 20g; A) IOg: E) 50g. D) 40g; 4.37.

Prin adiţia apei la o alchenă A se

formează un compus B ce conţine cu 25,7 1% mai puţin carbon decât alchena A. Formula molecu lară

a alchenei A este: A) C3H 6; B) C3 H~; D) C4H 8; E) C5H 10 •

C) C 2H4 ;

4.38. Diferenta dintre con\inutul în hidrogen (procente de masă) al unei alchene ş i conţinutul în hidrogen al produsuluj de ad*e este mai mare în caz ul adiţiei la o alchenă a: A) HCI: B) HBr; C) Hl; D) Hp; E) H 2 • 4.39. Se tratează cu o soluţie slab bazică de KMnO 4 o masă de 12,6g de a lchenă şi se constată o creştere a masei mo leculare cu 80,95%. Vo lumul soluţiei de KMnO~ 0,lM folosit este: A) IL; B) 2L; C) 3L; D) 4L: E) 0,SL. 4.40. O probă de etenă cu masa de 112 kg se oxidează catalitic cu oxigenul din aer. Amestecul

::-=:.:.ll în urma reacţiei conţine 14kg de etenă, "':l (c.n.) de C0 , oxid de etenă şi Hp. 2 li'..rJ.::.lrnentul de transformare a etenei în oxid ae~na este: -\ -5%; B) 62,5%; C) 50%; ::> 90%; E) 80%. Prin dehidrogenarea unei hidrocarburi ~;ine hidrocarbura B. O cantitate de 0,3 ~ hidrocarbură B adiţionează 48g de brom ează 56,4 g de produs de aditie. Ştiind că "" =de A se formează 112 L (c.n.) de amestec ~ ~ubstanţa A şi randamentul transformării

- - 1.

A) 2-metil- I ,3 -butadienă; B) ciclopentenă; C) 1-metilciclobutenă; D) metilenciclobutan: E) 1 ,3-pentadienă.

4.43. O alchenă obţinută prin deshidratarea unui alcool monohidroxilic saturat conţine cu 20,85% mai mult carbon decât alcoolul. Numărul de izomeri care corespund formulei moleculare a alchenei este: A) 3; 8 ) 4; C) 5; D) 6; E) 2.

Un amestec gazos format din propenă un volum de 8,2 L, măsurat la 2 atm şi 127°C, şi consumă la ardere 285,6L (c.n.) de aer cu 20% 0 2, procente molare. Raportul molar propenă : izobutenă şi volumul de soluţie slab bazică de KMn0 4 0,5 M decolorată de acest amestec sunt: A)3:1, l L; B) I :1 , 3L; C) 3:2, 0,666L; D) 2:1, 6,6L; E) 2:3, 0,333L. 4.44.

~

e a

e o

a

:n

etan, 75%; propan, 75%; etan, 66,66%.

B) propan, 66,66%; D) butan, 66,66%;

O probă cu masa de 13 ,6 g de •.:rb ură A cu formula moleculară C5H8 ~ 32 g de brom. La oxidarea energică, -'"bura A formează C0 2, H 20 şi o cetonă . --bura A este:

şi izobutenă ocupă

-------------------Teste ti Masa atomil or de hidrogen din - unui alcan este de 5 ori mai mică decât ....:miilor de carbon. Referitor la alchenele '"::lează prin hidrogenare acest alcan sunt !:irmatiile: ..J formula moleculară C H ; 5 10 : ;...mt 6 alchene izomere; !\Îstă o pereche de izomeri geometrici; - ··::mnează prin aditia hidrogenului doi

..\lchenele care formează prin aditia - 2.3-dibromo-3-metilpentanul sunt ~ poziţie;

- ..: catenă;

3. de funcţiune; 4. geometrici.

1. sunt 2.4-dimetil- l-pentena şi 2.4-dimetil2-pentena; f· sunt izomeri geometrici; l sunt izomeri de poziţie; 4. sunt 4 alchene izornere. 4.48. Referitor la alchenele care fonnează prin adiţia hidrogenului etilciclopentanul nu sunt corecte afirmaţiile: 1. sunt 5 alchene izomere; 2. sunt izomeri de poziţie; 3. au NE=2; 4. prezintă două perechi de izomeri geometrici.

Alchenele reprezentate prin fonnula

4.49. plană:

Referitor la alchenele care formează ~ hidrogenului 2,4-dimetilpentanul sunt :.5.rma1iile:

CHj-C.HrCH-CH=CH-C~H3

6tt

3

sunt:

IEDUCAŢIONAL m colecţia

'

l. 3-metil-4-heptenă; 2. cis-5-metil-3-heptenă; 3. 2-etil-3-hexenă; 4. trans-5-metil-3-heptenă.

3. deshrdratarea unui singur alcool; 4. dehidrogenarea izobutanului .

4.54. Alchenele care fo1mează prin hidratare compusul cu fonnula mol eculară C6H 1 şi prin oxidarecu~Crp1 în mediudeH;SO4 un singur compus sunt: 1. 2-hexenă; 2. 3-hexenă; 3. 3,3 -dimetil- l-hexenă; 4. 2,3-dimetil-2-butenă.

p

4.50. Referitor la 1-metil-1-ciclohexenă sunt corecte afirmaţiile: 1. are 1',Tfr=2; 2. sunt 4 alchene izomeri de poziţie cu această catenă;

3. prin adiţia apei formează ca produs majoritar un alcool terţiar; 4. 1 mol de alchenă decolorează 5 kg soluţie de brom de concentraţie 4%.

4.51.

Referitor la alchene sunt corecte

afirmaţiile:

1. au aceeaşi formulă procentuală; 2. au punctele de fierbere cu mult mai mari decât alcanii corespunzători; 3 . sunt insolubile în apă; 4 . au densitatea cu mult mai mare decât apa. 4.52. O alchenă A formează prin oxidare cu soluţie slab bazică de KMnO 4 un compus hidroxilic cu formula procentuală: 47,36%C, 10,52% H, 42,10% O. Referitor la alchena A sunt corecte afirmaţiile. 1. formea zJio- prin polimerizare polipropena; 2. formează prin polimerizare polietena; 3. formează prin oxidare cu soluţie acidă de K.MnO4 acid acetic, CO2 şi Hp; '~ fonnează prin adiţia acidului clorhidric 1-cloropropanul. O alchenă A cu catenă ramificată prin adiţia acidului clorhidric un compus organic cu raportul de masă C:H:Cl = 5,333: l :3,944. Alchena A se poate obţine prin: l. dehidrogenarea izopentanului; 2. deshidratarea a doi alcooli izomeri de

4.53.

formează

poziţie;

m '

colecţia '

EDUCAŢIONAL

Un balon umplut cu o alchenă A este introdus într-un recipient în care se află un amestec de N2 şi CO 2 în raport molar N, :CO, == 1:7. Referitor la alchena A sunt corecte âfirmaţiile: 1. este al doilea termen din seria omoloagă a alchenelor cu catenă liniară: 2. o probă de alchenă A cu masa de 2,1 g decolorează 200 g de soluţie de Br2 de concentraţie 4%; 3. o probă de alchenă A cu volumul (c.n.) de 1,12 L consumă 2,5 L de soluţie acidă de K.MnO. 0,2N; 4 . o probă de alchenă A cu masa de 840g ocupă la -20°C şi 50662,5 Pa un volum de 829,84 dm 3 •

4.55.

pluteşte dacă

4.56. O probă de alchenă X cu masa de 84 mg reacţionează cu o soluţie slab bazică de KMnO4 când se obţin 87 mg de precipitat brun şi un compus organic ce nu prezintă stereoizomeri. Referitor la alchena X sunt corecte afim1aţiile: 1. are în molecu l ă un atom de carbon cuaternar; 2. există sub forma a doi izomer i geometrici; 3. este omologul inferior al 2-metil-1butenei; 4. în reaqia considerată s-au consumat 1OL de soluţie de KMnO4 0,3N .

.~..-m=---;~

Alcadiene şi cauciucuri

:e

ll1

llf

< ))

-.:-f\ Caracterizare generală

• Alcadienclc sunt hidrocarburi nesaturate cu două legături duble şi catenă aciclică liniară ---,~cată.

• Alcadienele au forr--u la generală CnH:n-: şi KE=2. Q

7::f1 Denumire • Din numele alcanului cu acelaşi număr de atomi de carbon ca şi alcadiena. se î .itu1.:uieştt: -an cu sufixul -dienă. Se indică poziţiile dublelor legături în catenă prin :::~:..:ide poziţie şi =:: sensul de numerotare a catenei pentru care suma indicilor de poziţie este cca mai mică. •. CH:=C=CH-CH, CH 2=CH-CIT=CH-C- H3

A în ort

llnt

1.2-butadicnă

igă

de . de

CH~y-CTT L H~

7.n.)

i._

I .3-p~ntGd1enă

• i\lcadienele cu catene ramificate se \.numesc asemănător cu izoalchenele. Se alege - .ungă catenă liniară care conţine ~r·,;_,ck legături dllble şi sensul de numerotare a catenei .arc indicii de pozi \ie ai dublr>' A legături au valoarea cea mai mică. ....,H _

de

2-mctil-1 ,3-butadienă

CH3 CH-9-9 CH-CH2 CH3 H 3C CH 3 3 ,4-dimctil-2, 4-heptadi enă

(izopren)

~Og de

o

1

a de ;ă de unşi

meri. .ţii le: lrbon

men

:ti I-I·

at 101

-.:o Structltră Principalele aspecte structurale ale alcadienelor sunt - , in formulele strncturale de mai jos. rl • În alcadienelc în care cele două legături duble au un atom - ~ n comuu (legături duble cumulate). atomul de carbon comun ~~ Ϋ..,_ .

Q ::::6

)

legături

/

H/C-C"-H

2cis, 4trans-2,4-heptadienli

• Alcadienele cu duble

trans-2,4-heptadienă

Proprietăţi

.

fizice • Moleculele alcadienelor sunt nepolare sau foarte s lab polare ş i între ele se stabilesc ..ni slabe de tip van der Waals. • La temperatura obişnuită, butadiena este un gaz (p.f. : -4, 7°C), iar izoprenul este lichid -~4oC). • Alcadienele sunt insolubile în apă, dar sunt solubile în solvenţi organici (hidrocarburi,

entcnă

nalogcnaţi).

.ri dub

.§ Proprietăţi chimice ale alcadienelor cu duble legături conjugate

uă.

:rici.

l.

Reacţii

de ad iţie

1.1. Adiţia hidrogenului (vezi pag. 341, 343)

Condiţii:

CnH2n-2+ 2 ~ ~ CnH2n•2 Dublele legături se hidrogenează -1corespunzător.

• catalizator (Ni, Pt, Pd). independent, simultan sau succesiv, conducând în final

CI-½ y-CH=C"2 + 2H2

izome--

{Ni) )

CH3CH-Clţ--CH3

lH

CH 3 2-metil- 1,3-butadienă (izopren)

3

2-metilbutan

1.2. Adiţia halogenilor (vezi pag. 327)

-r-r=?rI

-Y :ru izom

~ C=C-+ X 2

I

I

I

{

x I

I

(adiţie 1-4)

I

X

-y-y-y=yx

X (adiţie

1-2)

Condiţii:

•

soluţii

de halogeni (Cl 2, Br2) nepolari (CCl4 , CH 2Cl 2) .

în

solvenţi

X =CI, Br lcolecţla

EDUCAŢIONAL

m '

R.- C#

I

H

nc,d

' OH cetonâ

I

colecţia

EDUCAŢIONAL

m .

=C-C = +2[0] I

~

R- C-C-R

I

11

R R

=C-C = +3[0] I I R H

11

O O

~

R- C-C

=c-c = I

o o ~c-c1

01 >

+4[

I

HO/

H H

\ OH

tt

O

dicetonă

10

oxoacid

+[oi >

\ OH

acid etandioic ( acid oxalic)

Exemple:

CH2 CH-CH=CH2 + 11 [O]~ 4C02+ 3H20 1 ,3-butadienă

CHrf-CH CH2 + 9(0] ~ 2C02+ 2H20 + CH31r-cooH CH3

O

izopren

acid oxopropanoic (acid piruvic)

CH2 CH- CBi-CRi-CH y-CH3+8[0]~C02+ H20 + HOOC-CH2 CH2 COOH +

CH

6-rnetil-1 ,5-heptadienă

acid burandioic (acid succinic)

3

+ CH- C-CH 3 li 3

o

propanonă (acetonă)

3.2. Oxidarea cu 0 3

Exemplu:

CH2 CH-CH CH 2 I ,3-butadienă

203

+

> C ~ ~H-~-O~lli "-: O /

2

0

+ _~~

"'- O /

)> 2CH2 O + O=CH-CH=O metanal

emndial

4. Sinteza dien • O dienă poate reacţiona cu un compus conţinând o dublă legătură reactivă (fi lodienă). Printr-o adiţie 1-4, se închide un ciclu de 6 atomi, cu o legătură dublă în poziţiile 2-3 ale dienei iniţiale. Filodiene pot fi: anhidrida maleică, acroleina, acidul acrilic, acrilonitrilul, esterii acidului acrilic etc. Condiţii: temperatura obişnuită sau uşoară încălzi re. Exemple:

~H2 (":::,... + CH-CHO 1,3-butadienă

~o

- cHO

acroleină

ciclopentadienă

obţinere

§

anhidridă maleică

Metode de Industrial, butadiena se o bţine prin dehidrogenarea unui amestec de butan şi butene, iar izoprenul din dehidrogenarea unui amestec de izopentan şi izopentene, în anumite co ndiţii (600

- 700°C, Fep/Crp/~O).

eutilizări

m

Butadiena şi izoprenul sunt materii prime importante în industria cauciucului sintetic. colectlal

EDUCAŢIONAL

)H +

:)

-CH=

J)IB@ I B ~ ~i se dete rmine formula moleculară a -=..:.....--erelor hidrocarburi: :? ludrocarbura cu NE=2 şi masa moleculară

- ~cadiena cu densitatea p=4,39 g/L la _ _" := ann; • !lcadiena pentru care raportul dintre -~:at ivă a atomilor de carbon şi masa .: a atomilor de hidrogen din mo l eculă _ : .cloalchena cu 13 atomi în mo leculă; : __.:-adiena cu 6 legături cr în moleculă. .:..cadienă cu catenă aciclică ramificată

-~88,23%C. _ ~1 se determine fonnula moleculară a ---urii A. • -j se scrie formulele plane şi denumirile ::- :r ce îndeplinesc condiţii le cerute şi să -=..:eze în ce relaţie de izomerie se află. ~ se reprezinte formulele structurale erilor cu această formulă moleculară ..: ac ic lică liniară şi să se precizeze - ~ acestor izomeri şi stările de hibridizare - or de carbon di n moleculele lor.

=1

,dial

~ stabilească structura şi denumirea ~lor alcadiene: _cadienacare are în moleculă: 16 atomi, ....! ~arbon hibridi zaţi sp 2 şi sp3, numai ~ ::irbon secundari şi terţiari ; ----=adiena care fo1mează prin hidrogenare -:erilpentanul şi nu are în moleculă "'" :arhon cuaternari; -=adiena care conţine 87,8% C şi care -..: acicl i că liniară şi structură cis pentru ~le legături ; ....~adiena care formează prin oxidare __ so luţie acidă de KMnO 4 : CO2 , Hp,

>dienă)

diene icidulu:

!

·CO'\ C

-co1

Jtene, ia:liţii (60

sintetic

-

care să îndeplinească următoarele condiţii: A (reprezintă o singură alcadienă), B (reprezintă 2 alcadiene izomeri geometrici), C (reprezintă 4 alcadiene izomeri geometrici), D (reprezintă 2 alcadiene enantiomere), E (reprezintă 4 alcadiene stereoizomere) . Să se precizeze denumirea acestor alcadiene.

5.5. Să se completeze ecuaţiile chimice de mai jos şi să se precizeze tipul reacţiilor chimice. a) CH=C- C CH + l-T (Ni} >

.on si deră

a lcadienele cu catena 3--~--...-Jlui. Să se scrie câte o fonnulă plană

I

L-'2

2

b) CH3 CH CH-y=CH2+ Br2 CH 3 CH3

I

c) CH2 c - c~-CH= CHi+2Br2

(CCl.j))

CH3

I

d) C!ţ-C CH- CH CH2+HB r ~

e)O

+ Bei ~

~

- CH3+ HBr

f) o

CH3

I

g) nCH 2 C- CH C~~

h) nxC~=CH- CH= C~+ nyC~= y H ~

Cl i) c u L"î=

c=c~+ • H o (F½S .:i > 0

2

j ) CH= C-CH- CH=C- Cf..l 2

I

CH3

_:JH, HOOC-CH2 -CH2-COOHşi

-_.--fi rrans pentru o dublă legătură; _._:a f ;

3 - 1 -_+H=C~I- ~ e g

-~ o: l.-

Schema 5.2.

l ) +0 , l) +Hp(Zn) 3

.\

· CI-r-CH=O - O=Clt-CH=O + Clt-CH- CH=O

,

.

., I

a -'-Hi(N1)> b

+2H~ 2e "(Na+CJ·T5OH)

CH,

....__+_2_H~ i --'-Ni)_--"':;.. b +Cli(CC~)

3

+HCI-;. d

:,

C

(produs 1najoritar)

Hi(Ni) >

-KMn04 - H2 S04

e

+2Hi(Ni)

2CH,COOH + HOOC- CH-COOH I

+Cl2(CC4)

g

3 --''--------''-'----'---~ f

CH3

Două

hidrocarburi nesaturate izomere reacfiilc din schema 5.2. ~ă sc identifice hidrocarburile A şi B şi .-e ec uaţiile reacţiilor chimice indicate. 5ă se arate dacă hidrocarburile A şi B 1.Zomerie geometrică şi să se indice -~ 17omerilor geometrici posibili. -ă se arate care dintre s ubstanţele , in schemă sunt izomere. -ă se dctcrn1inc volumele maxime de -