Лекция для учащихся 10-11 классов по теме«овр в органической химии»
 Скачать 159.67 Kb.
|
| МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СЯСЬСТРОЙСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2» ВОЛХОВСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ Лекция для учащихся 10-11 классов по теме«ОВР в органической химии» Подготовил: учитель химии высшей категории Бочкова И.А. г.Сясьстрой 2013г. IЦели и задачи лекции: Образовательные:
Развивающие: Продолжить работу над формированием у учащихся умения расставлять коэффициенты методом электронно-ионного баланса. II. План лекции.
Органическая химия располагает громадным числом реакций, большинство из которых имеет окислительно-восстановительную природу, т.е. они протекают с переносом электронов, при этом одни атомы повышают свою степень окисления (окисляются), другие понижают (восстанавливаются). Процессы окисления и восстановления рассматриваются в курсе органики по отдельности друг от друга. Термины “окисление” и “восстановление” применяются по отношению к тому веществу, превращения которого хочет достигнуть химик. Подобное вещество именуется субстратом, а вещество, играющее роль окислителя или восстановителя – реагентом (или агентом). Молекула субстрата имеет более сложное строение, чем молекула агента. В качестве окисляющих или восстанавливающих агентов часто применяются неорганические вещества. В большинстве случаев окислительные процессы в органической химии сводятся к присоединению к молекулам субстрата атомов кислорода или отщеплению атомов водорода (реакции дегидрирования), восстановительные же реакции сводятся к присоединению атомов водорода (гидрирование) или к отщеплению атомов кислорода. Повышенная склонность органических соединений к окислению обусловлена наличием в молекуле веществ:
Окислительные процессы Окисление алканов:
CnH2n+2 + O2 = CO2 + H2O С4Н10 + О2 = СО2 + Н2О
CnH2n+2 + O2 = CO + H2O CnH2n+2 + O2 = C + H2O
C2H6 + O2 = CH3CHO + H2O 2C4H10 + 5O2 = 4CH3COOH + 2H2O Окисление алкенов: 1) Полное окисление (горение): CnH2n + 1,5nO2 = nCO2 + nH2O 2) Неполное каталитическое окисление (протекает до соответствующихэпоксидов):   3) Окисление перманганатом калия в нейтральной среде (Реакция Вагнера, продуктами являются двухатомные спирты- гликоли):  4) Окисление перманганатом калия в кислой среде (протекает с образованием соответствующих карбоновых кислот и (или) кетонов):       Кетоны, образовавшиеся в результате окисления, могут подвергаться дальнейшей деструкции. С помощью данной реакции можно определить положение двойной связи в молекуле алкена. 5) Окисление алкенов в присутствии солей палладия (Вакер-процесс, протекает с образованием альдегидов и кетонов, имеет промышленное значение):  Окисление гомологов этилена в этом случае протекает по менее гидрогенизированному углеродному атому:  Примеры:
CH2=CH2 + KMnO4 + H2O → C2H6O2 + MnO2↓ + КOH C2H4 + 2 H2O – 2e → C2H6O2 +2H+ 3 MnO4- + 2H2O + 3e → MnO2 + 4 OH- 2 3 C2H4 + 6 H2O + 2 MnO4- + 4 H2O → 3C2H6O2 +6 H+ +2 MnO2 + 8 OH- 3 C2H4 + 4 H2O + 2MnO4- → 3C2H6O2 +2 MnO2 + 2OH- 3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O →3C2H6O2 +2MnO2↓ + 2КOH
C4H8 + КMnO4+ H2SO4→ C2H4O2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O C4H8 + 4H2O – 8е → 2C2H4O2 + 8H+5 MnO4- + 8 H++ 5e → Mn2+ + 4 H2O 8 5C4H8 + 20 H2O + 8 MnO4- +64 H+ → 10 C2H4O2 + 8 Mn2+ + 32 H2O + 40Н+ 5C4H8 + 8 MnO4- +24 H+ → 10 C2H4O2 + 8 Mn2+ + 12 H2O 5C4H8 + 8 К MnO4 +12 H2SO4→ 10 C2H4O2 + 8 MnSO4 + 4 K2SO4 + 12 H2O
СН2=СН-СН3 + КMnO4 + H2SO4→CH3COOH + CO2 ↑ + K2SO4 + MnSO4 + H2O C3H6 + 4 H2O –10 е → C2H4O2 + CO2 ↑ +10 H+1 MnO4- + 8 H++ 5e → Mn2+ + 4 H2O 2 C3H6 + 4 H2O + 2 MnO4- +16 H+→ C2H4O2 + CO2 ↑ +10 H+ +2Mn2+ + 8H2O C3H6 + 2 MnO4- +6 H+→ C2H4O2 + CO2 ↑ + 2Mn2+ + 4 H2O СН2=СН-СН3 + 2КMnO4 + 3H2SO4→ CH3COOH + CO2 ↑ + K2SO4 + 2MnSO4 + 4H2O
Если в молекуле алкена атом углерода при двойной связи содержит углеводородный за меститель (например, 2-метилбутен-2), то при его окислении происходит полный разрыв двойной связи и образование кетона и карбоновой кислоты: (СН3)2С=СН-СН3 + КМnО4 + Н2SО4→(СН3)2С=О + СН3СООН + МnSО4 + К2SО4+ Н2О C5H10 + 3H2O –6 е → C3H6O + С2Н4О2 + 6H+ 5 MnO4- + 8H++ 5e → Mn2+ + 4H2O 6 5C5H10 +15 H2O + 6 MnO4- + 48 H+ → 5C3H6O + 5С2Н4О2 + 30 H+ + 6 Mn2+ + 24 H2O 5C5H10 + 6 MnO4- + 18 H+ → 5C3H6O + 5С2Н4О2 + 6 Mn2+ + 9 H2O 5(СН3)2С=СН-СН3+6КМnО4+9Н2SО4→ 5(СН3)2С=О +5СН3СООН + 6МnSО4 + 3К2SО4+ 9Н2О
Окисление спиртов: В качестве окислителей чаще всего используются: KMnO4 +H2SO4 K2Cr2O7 + H2SO4 O2 (Cu) CuO Лёгкость окисления спиртов уменьшается в ряду:первичный – вторичный – третичный. Сравним первичные, вторичные и третичные спирты по реакционной способности к окислению:  Первичные и вторичные спирты, имеющие атомы водорода при атоме углерода, несущем функциональную группу; окисляются легко: первые – до альдегидов, вторые до кетонов. При этом структура углеродного скелета исходного спирта сохраняется. Третичные спирты, в молекулах которых нет атома водорода при атоме углерода, содержащем группу ОН, в обычных условиях не окисляются. В жестких условиях (при действии сильных окислителей и при высоких температурах) они могут быть окислены до смеси низкомолекулярных карбоновых кислот, т.е. происходит деструкция углеродного скелета. 1) Полное окисление спиртов (горение в кислороде):  2) Частичное окисление:   Окисление третичных спиртов протекает в жёстких условиях (сильный окислитель, нагревание) и приводит к сложной смеси карбоновых кислот и кетонов.  Отметим, что первая стадия данного процесса (дегидратация спирта протекает по правилу Зайцева: водород отщепляется от наименее гидрогенизированного углеродного атома). Окисление альдегидов: Альдегиды окисляются гораздо легче, чем спирты. Окисление альдегидов протекает до соответствующих карбоновых кислот. Чаще всего для окисления альдегидов используют: [Ag(NH3)2]OH (Ag2O, аммиачный раствор оксида серебра, реактив Толленса) Cu(OH)2 (свежеосаждённый гидроксид меди (II)) Получение данных реагентов: AgNO3 + NH4OH = NH4NO3 + Ag2O↓ + H2O Ag2O + 4NH4OH = 2[Ag(NH3)2]OH + 3H2O AgNO3 + 5NH4OH = 2[Ag(NH3)2]OH + NH4NO3 + 4H2O (суммарноеуравнение) CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 (можно использовать и другие растворимые соли меди (II) а также любую щёлочь) 1) Окисление аммиачным раствором оксида серебра (реакция “серебряного зеркала”), является качественной реакцией на альдегидную группу:  (в недостатке окислителя)  (в избытке окислителя) В некоторых случаях подобную реакцию записывают в упрощённом виде:  2) Окисление свежеосаждённым гидроксидом меди (II):  3) Окисление перманганатом калия в кислой, нейтральной и щелочной средах: 
 Суммарное уравнение реакции:  Окисление производных бензола: При мягком окислении стирола (винилбензола) перманганатом калия КMnO4 в нейтральной или слабощелочной среде происходит разрыв π-связи ,образуется гликоль (двухатомный спирт). В результате реакции окрашенный раствор перманганата калия быстро обесцвечивается и выпадает коричневый осадок оксида марганца (IV). Окисление же сильным окислителем - перманганатом калия в кислой среде - приводит к полному разрыву двойной связи и об разованию углекислого газа и бензойной кислоты, раствор при этом обесцвечивается.
││ OHOH C8H8 + 2 H2O – 8е → C8H10O2 + 2H+ 3 MnO4- + 2 H2O + 3e → MnO2 + 4 OH-2 3 C8H8 + 6 H2O + 2 MnO4- + 4H2O → 3 C8H10O2 + 6 H++ 2 MnO2 + 8 OH- 3 C8H8 + 4 H2O + 2 MnO4- → 3 C8H10O2+ 2 MnO2 + 2 OH- 3 C6H5−CH═CH2 + 2 KMnO4 + 4H2O → 3 C6H5−CH−CH2 + 2 MnO2 + 2 KOH ││ OHOH
C8H8 + 4 H2O –10е → C7H6O2 + СО2 + 10 H+ 1 MnO4- + 8 H++ 5e → Mn2+ + 4 H2O 2 C8H8 + 4 H2O + 2MnO4- +16 H+ → C7H6O2 + СО2 + 10 H+ + 2Mn2+ + 8 H2O C8H8 + 2 MnO4- + 6 H+ → C7H6O2 + СО2 + 2Mn2+ + 4 H2O C6H5−CH═CH2 + 2 KMnO4 + 3H2SO4 → C6H5−COOH + CO2 ↑ + K2SO4 + 2 MnSO4 +4 H2O
Восстановительные процессы
Алкен + Н2 = Алкан CnH2n + H2 = CnH2n+2 
Алкин + Н2 = Алкен + Н2 = Алкан CnH2n-2 + H2 = CnH2n + H2 = CnH2n+2 
А) водородом на катализаторе:  Б) литийалюмогидридом: Список литературы
«Авалон», «Азбука классика», С-Петербург, 2005г.
С-Петербург, 2006г.
«Дрофа» 2003г.
https://fipi.ru- сайт федерального института педагогических измерений https://ege.edu.ru- портал информационной поддержки ЕГЭ https://edu.ru-сайт Федерального портала Российского образования https://school-collection.edu.ru –сайт единой коллекции цифровых образовательных ресурсов https://e-ypok.ru –образовательный сайт «Учимся вместе» https://ege.spb.ru– Единый Государственный Экзамен в Санк- Петербурге |