المجموعات الوظيفية في المركبات العضوية

كيمياء - المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية

كيمياء - المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة1

المجموعات الوظيفية في
الكيمياء العضوية

كيمياء - المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة2

الأهداف
1 - التعرّف على بعض مشتقات المركبات الهيدروكربونية، وتصنيفها حسب المجموعات الوظيفية، وذكر
     أسمائها تبعاً لنظام الإيوباك، والأسماء الشائعة لبعضها.
2 - تحضير بعض مشتقات المركبات الهيدروكربونية، مثل الكحولات والإيثرات، وإجراء تجارب لبعض
     تفاعلاتها للتوصل إلى العلاقات بينها والكشف عنها.
3 - تحليل البيانات في الجداول واستخلاص معلومات منها.
4 - ذكر استخدامات بعض هذه المشتقات وأضرار بعضها مثل الإيثانول.
5 - تقسيم بعض المشتقات بطرق مختلفة.
6 - إيجاد العلاقات بين مشتقات المركبات الهيدروكربونية.

كيمياء - المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة3

أهم مميزات التفاعلات العضوية:
سبق وأن مر بنا أن هناك نوعاً ضخم العدد من مركبات الكربون يُسمى بـ: المواد أو المركبات العضوية، وأن عددها يزيد عن مجموع مركبات باقي عناصر الجدول الدوري مجتمعةً، مما حدا بالعلماء إلى أن يعطوها عناية خاصة ويفردوها بالدراسة وخاصة عندما برزت أهميتها من خلال تطبيقاتها الحياتية المهمة في مختلف مجالات الحياة.
ولقد وجد أن تفاعلات المواد العضوية تتميز بعدد من المميزات التي تبرز فيها وإن لم تكن خاصة بها، ومن أهم تلك المميزات ما يلي:

مخطط مميزات التفاعلات العضوية وعلاقتها ببعضها.

كيمياء - المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة4

ولتوضيح تلك الصفات دعنا نأخذ عليها بعض الأمثلة:

1 - تتضمن تكسير وتكوين عدد كبير من الروابط:
إن معظم المواد العضوية تتميز بوجود عدد كبير من الروابط في جزيئاتها وهو الأمر الذي يفوق بكثير ما نراه عادةً في جزيئات المواد غير العضوية وعند تفاعل المادة العضوية فإن عدداً كبيراً من روابطها يحدث له تكسير ليتكون عدد كبير أيضاً من الروابط الجديدة.

ويمكن أن يتضح ذلك من خلال التفاعل التالي الذي يبين تفاعل احتراق غاز البيوتان (أحد أهم مكونات غاز الطبخ) وفق المعادلة التالية:

2C4H10 + 13O2
8CO2 + 10H2O + Heat

كيمياء - المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة5

ولو أعدنا كتابة المعادلة باستخدام الصيغ البنائية سيتضح لنا عدد الروابط التي حدث لها تغير:



ويمكن مقارنة ما حدث هنا بما يحدث في تفاعل مواد غير عضوية كما في المثال الآتي:


2H2 + O2
2H2O

كيمياء - المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة6

2 ـ يصاحبها تغيرات في الطاقة:
إن كثيراً من التفاعلات الكيميائية يصاحبها تغيرات في الطاقة، إلا أن تلك الظاهرة تبدو أكثر وضوحاً في التفاعلات العضوية، وينتج من حرق معظمها طاقة حرارية يمكن استخدامها في تشغيل الأجهزة الميكانيكية، أو إنتاج الكهرباء، وغيرها من التطبيقات المفيدة، وتفاعل احتراق البيوتان أحد الأمثلة على ذلك. وقد رأينا في العام الماضي تفصيلات أكثر تتعلق بكيفية حساب طاقة التفاعل (حرارة التفاعل).

كيمياء - المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة7

3 ـ تجري غالباً في عدة خطوات:
يبدو أكثر وضوحاً تعدد الخطوات في تفاعلات المواد العضوية مقارنةً بتفاعلات المواد غير العضوية ولتوضيح ذلك نأخذ تفاعل غاز الميثان مع غاز الكلور في وجود الضوء:

:معادلة التفاعل CCl4 + 4HCl CH4 + 4Cl2

إن الكيميائيين يتوقعون حدوث هذا التفاعل في عدة خطوات كما يلي:

2Cl. Cl2
CH3. + HCl Cl. + H3C-H
CH3Cl + Cl. CH3. + Cl2

وهكذا ...

كيمياء - المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة8

4 ـ بطيئة غالباً، وتتأثر كثيراً بالمواد الحافزة:
نظراً لتعدد الروابط التي تحتاج إلى تكسير، وما يقابل ذلك من تكوين عدد كبير من الروابط الجديدة في النواتج فإنه من المتوقع أن تكون تلك التفاعلات بطيئة، وهو الأمر الذي يعني أهمية خاصة بالمواد الحافزة التي من شأنها أن تزيد سرعة حدوث تلك التفاعلات والتغلب على الصعوبات الزمنية الكامنة وراء هذا الكم من الروابط المتكسرة والمتكونة.

كيمياء - دراسة خواص المادة

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة1

دراسة خواص المادة:
يمر بنا خلال دراسة المواد المختلفة (عضوية أو غير عضوية) مصطلح الخواص أو الصبغات الكيميائية والفيزيائية للمادة. إذ تتميز كل مادة بصفات معينة، كما أنّ هناك مجموعات من المواد تتشابه في خواصها لسبب ما، فما الفرق بين الخواص الكيميائية والخواص الفيزيائية للمادة؟
وعلى ماذا يعتمد كل منهما ؟

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة2

الخواص (الصفات) الكيميائية:
يرتبط مفهوم الخواص الكيميائية للمادة بمفهوم التفاعل الكيميائي، ومن خبراتنا السابقة نتذكر أن اختلاف قابلية المواد للدخول في تفاعلات كيميائية يرجع إلى اختلاف خواصها الكيميائية والتي تعتمد بدورها على التركيب الداخلي الدقيق للمادة، فإذا كانت على صورة ذرات فالخواص الكيميائية ستعتمد على التركيب الذري لها، وإذا كانت على صورة جزيئات فإن الخواص الكيميائية ستعتمد على نوع الذرات المكونة للجزيء وتركيبها، بالإضافة إلى نوع الروابط بين الذرات الداخلة في تركيب الجزيء نفسه.
ومن هنا يمكننا توقع دخول المادة في تفاعل ما بمعرفتنا لخواصها الكيميائية.
ومن الصفات الكيميائية التي تمر بنا كثيراً خلال دراستنا للمواد العضوية ما يلي: قطبية الروابط بين ذرات الجزيء:
ترتبط معظم الذرات في جزيئات المادة العضوية ببعضها بروابط تساهمية، ولكن هناك نوعان من الروابط التساهمية: روابط تساهمية قطبية، وروابط تساهمية غير قطبية.

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة3

الرابطة التساهمية القطبية:
تنشأ الرابطة التساهمية القطبية بين نوعين مختلفين من الذرات يوجد بينهما فرق كبير في السالبية الكهربية.
فإذا علمنا أن السالبية الكهربية لبعض الذرات كما في الجدول الآتي:

الذرة F O Cl N I C H
السالبية الكهربية 4.00 3.50 3.00 3.00 2.40 2.40 2.20

فإن رابطة تتكون بين ذرتي الفلور والهيدروجين ستكون شديدة القطبية ونعبر حينها عن شكل الجزيء بالصورة التالية:

حيث يدل السهم
على انزياح الزوج الإلكتروني التساهمي إلى ذرة الفلور (أي أنه يقضي معظم الوقت متحركاً حول ذرة الفلور)، ومن ثَمَّ تظهر عليها شحنة سالبة جزئياً (
-)
بينما تظهر على ذرة الهيدروجين شحنة موجبة جزئياً (
+)
:

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة4

إن ظهور الشحنات الكهربية على ذرتي الجزيء يكوِّن قطبين كهربيين مختلفين حول الجزيء؛ أحدهما موجب والآخر سالب (وهنا جاءت تسمية الرابطة بأنها قطبية حيث تشبه بذلك قطبي المغناطيس). وفي كثير من المركبات التي بها روابط قطبية يكون للجزيء أيضاً صفة قطبية (كما في مثال فلوريد الهيدروجين) غير أن بعض المركبات الحاوية للروابط القطبية لا يكون للجزيء فيها صفة قطبية، ويعزى ذلك إلى أن تعدد الروابط القطبية في الجزيء نفسه قد يولد محصلة عزوم استقطاب مقدارها صفر مما يمنع ظهور أقطاب كهربية على الجزيء بأكمله، ومن أشهر الأمثلة على ذلك جزيء ثاني أكسيد الكربون CO2 الذي يحوي رابطتين قطبيتين إلا أن إحداهما أبطلت مفعول الآخرى لأنهما متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه فكانت محصلة عزومهما الكهربائية تساوي صفراً كما يلي:


تساوي مقدارهما وتعاكس اتجاههما فتلاشى تأثيرهما على الجزيء.

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة5

الرابطة التساهمية غير القطبية:
تنشأ الرابطة التساهمية غير القطبية بين ذرتين متساويتين أو متقاربتين في السالبية الكهربية، وبموجب هذا المفهوم فإن كل رابطة تنشأ بين ذرتين متماثلتين ستكون غير قطبية (لأنهما متساويتان في السالبية الكهربية) مثل: جزيء الكلور Cl-Cl.
وبالمثل فكل رابطة تنشأ بين ذرتين متقاربتين في السالبية الكهربية فهي غير قطبية. وبالرجوع إلى الجدول السابق نجد أن الرابطة: C-H غير قطبية ، وذلك لأن الفرق في السالبية الكهربية بينهما كبير.

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة6

الخواص (الصفات) الفيزيائية:
هي تلك الصفات المرتبطة بالشكل الظاهري للمادة وترتبط بجزيئات المادة وطبيعة الترابطات بينها. ومن تلك الصفات: اللون، الحالة الفيزيائية، درجة الغليان، درجة الانصهار، قطبية الجزيئات، وجود روابط هيدروجينية بين الجزيئات، الذائبية في المذيبات القطبية (كالماء) وغير القطبية (كالبنزن). تعتمد معظم الخواص الفيزيائية (الطبيعة) للمادة على طبيعة الروابط بين جزيئات المادة (وليست بين ذرات الجزيء الواحد).

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة7

قطبية الجزيئات وقوى التجاذب الكهربية بينها:
إن وجود الصفة القطبية في جزيئات المادة ينتج عنه تجاذب كهربي بين تلك الجزيئات إذ ينجذب القطب الموجب من جزيء مع القطب السالب من جزيء آخر، مما يشكل ارتباطاً كهربياً قطبياً بين جزيئات المادة يجعل فصل تلك الترابطات بينها أكثر صعوبة، والشكل التالي يوضح التشابه بين ما يحدث من تجاذب بين جزيئات المادة ذات الصفة القطبية وما يحدث بين الأقطاب المتخالفة للمغناطيس:


نوعان متشابهان من التجاذب

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة8

أثر قطبية الجزيئات على الصفات الفيزيائية للمادة:

إن وجود التجاذب الكهربي القطبي بين جزيئات مادة ما يزيد من درجة غليانها (كما سيتبين عند التعرض لدرجة غليان المواد بمشيئة الله)، كما يزيد من قابلية المادة للذوبان في المذيبات القطبية كالماء، (كما سيتضح ذلك أيضاً عند التعرض لصفة الذائبية بمشيئة الله).

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة9

الروابط الهيدروجينية بين جزيئات المادة:
الرابطة الهيدروجينية رابطة فيزيائية تنشأ بين الجزيئات القطبية بشرطين:
1 - وجود ذرة ذات سالبية كهربية عالية في كل من الجزيئين.
2 - ارتباط ذرة هيدروجين بإحدى هاتين الذرتين (اللتين لهما سالبية كهربية عالية).
فإذا توفر هذان الشرطان أمكن تكون رابطة هيدروجينية بينهما تشد الجزيئات لبعضها وتزيد من قوى التجاذب بينها.

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة10

مثال:
تأمل جزيئات الماء H2O وحاول التحقق من مدى توفر شرطي تكوُّن الرابطة الهيدروجينية بين الجزيئات

الروابط الهيدروجينية
تشد جزئيات
الماء بعضها إلى بعض
* إن كلاً من جزئيات الماء يحوي ذرة سالبيتها الكهربية عالية. الشرطان متوفران إذن يمكن تكوين روابط هيدروجينية
* كما أنه يرتبط بكل منهما ذرة هيدروجين (يكفي ارتباط إحداهما بذرة هيدروجين).
انزياح الالكترونات نحو الأكسجين (الأعلى سالبية كهربية)

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة11

أثر تكوين روابط هيدروجينية بين جزئيات المادة على صفاتها الفيزيائية:
من الصفات الفيزيائية التي لوحظ تأثرها بوجود روابط هيدروجينية بين جزيئات المادة: درجة الغليان والذائبية في الماء، حيث من المتوقع أن تزيد قابلية المادة للذوبان في الماء، كما يتوقع أن ترتفع درجة غليانها مقارنة بمواد لا تكوِّن روابط هيدروجينية بين جزيئاتها وفيما يلي تفصيل لأهم العوامل المؤثرة على كل من درجة غليان المادة وذائبيتها في الماء.

1 - درجة غليان المادة والعوامل المؤثرة عليها:
لتوضيح العوامل المؤثرة على درجة غليان مادة ما دعنا نتذكر مفهوم درجة الغليان. مفهوم درجة الغليان: هي درجة الحرارة التي يتساوى فيها الضغط البخاري (ضغط بخار السائل فوق سطحه) مع الضغط الجوي، وعندها تتحول جميع جزئيات المادة من الحالة السائلة إلى الحالة البخارية (الغازية).
تتضمن عملية غلي المادة عمليتين متلازمتين:
1- فك الجزيئات عن بعضها.
2-رفعها إلى أعلى لتتبخر.

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة12

ويمكن توضيح ذلك من خلال الشكل التالي.

الطاقة الحرارية (عند درجة الغليان) تفصل الجزيئات عن بعضها وتساعدها على التبخر

لذا نجد أن درجة غليان المادة تعتمد على عاملين رئيسيين:
أ ـ قوة الروابط بين جزيئات المادة حيث تزداد درجة الغليان بازدياد قوى التجاذب بين
    الجزيئات، والذي يتطلب بدوره طاقة أعلى لفصل الجزيئات عن بعضها.
ب ـ الكتلة الجزيئية للمادة حيث تزداد درجة الغليان بازدياد الكتلة الجزيئية للمادة والذي
     يتطلب بذل طاقة أكبر للتغلب على ثقل الجزيئات.

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة13

أمثلة

مثال 1:
يلاحظ عملياً أن درجة غليان المادة CH4 أقل من درجة غليان المادة C2H6، بالرغم من تقارب قوة الروابط بين الجزيئات (روابط فيزيائية ضعيفة من نوع فان ديرفالز) ويرجع السبب في ذلك إلى أن الكتلة الجزيئية للإيثان أكبر من الكتلة الجزيئية للميثان؛ الأمر الذي يتطلب طاقة أكبر للتغلب على قوة جذب الأرض لجزيئات الإيثان.

تذكر أن
درجة غليان الميثان CH4 162°م
درجة غليان الإيثان C2H6 88.5°م
درجة غليان الميثانول CH3OH 64.5°م

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة14

مثال 2:
درجة غليان المادة CH3OH أعلى من درجة غليان المادة C2H6، بالرغم من تقارب كتلهما الجزيئية (32، 30 على التوالي)، والسبب في ذلك راجع إلى قوى الترابط بين جزيئات الغول الميثيلي CH3OH قوية فهي ناتجة عن تجاذب قطبي بين الجزيئات.
بالإضافة إلى وجود روابط هيدروجينية بينها تزيد من قوى الشد بين الجزيئات، ويزيد الأمر وضوحاً بمقارنة تلك القوى بالقوى الموجودة بين جزيئات الإيثان حيث هي فيزيائية من نوع فان ديرفالز المعروفة بضعفها بالمقارنة بقوى التجاذب القطبي والروابط الهيدروجينية.


تذكر أن
درجة غليان الميثان CH4 162°م
درجة غليان الإيثان C2H6 88.5°م
درجة غليان الميثانول CH3OH 64.5°م

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة15

2 ـ الذائبية في الماء والعوامل المؤثرة عليها:
من خلال التجارب التي أجراها الكيميائيون لاختبار ذائبية المواد في المذيبات المختلفة وجدوا أن المذيبات القطبية تذيب المواد ذات الصفات القطبية، وذلك لوجود قوى ترابط كهربائية قطبية جديدة تنشأ بين جزيئات المذيب وجزيئات المذاب، ولذا نتوقع أن يذوب في الماء تلك المواد التي تحمل الصفات القطبية في جزيئاتها، كما نتوقع أيضاً أن تزداد قابلية المادة للذوبان في الماء بازدياد قطبية المادة المذابة في الماء.

كيمياء - دراسة خواص المادة - صفحة16

مثال:
تذوب المادة CH3OH في الماء بينما لا تذوب المادة C2H6 فيه، لأن جزيئات الغول الميثيلي تتميز بالصفة القطبية كما أنه يتكون بين جزيئاته وجزيئات الماء روابط هيدروجينية على النحو التالي:


الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الغول والماء

كيمياء - التصنيف الكيميائي للمركبات العضوية

كيمياء - التصنيف الكيميائي للمركبات العضوية - صفحة1

التصنيف الكيميائي للمركبات العضوية:
كل مركب عضوي لا بد أن يحتوي على عنصر الكربون بشكل أساسي، وعنصر الهيدروجين بشكل أولي إلا أنه هناك عدداً كبيراً من المركبات التي تحتوي على عناصر أخرى مثل الأكسجين، النيتروجين، الهالوجينات، الكبريت ... إلخ.
إن وجود عناصر أخرى يغير الكربون والهيدروجين في المركب العضوي يكسب بعض الصفات التي تميزه من المركبات التي تخلو من تلك العناصر. ولقد حاول الكيميائيون دراسة أثر وجود العناصر المختلفة على صفات المركبات العضوية. وتوصلوا إلى وجود المركبات العضوية التس تشترك بوجود نوع من العناصر فيها تتشابه في خواصيها وصفاتها الكيميائية والفيزيائية.
ومن هنا استطاع الكيميائيون تصنيف مجموعة المركبات المتشابهة الخواص في مجموعات محددة. ساعدت على تسهيل دراسة تلك المركبات.
لقد اصطدم الكيميائيون على تسمية مجموعة العناصر التي تكسب المركب العضوي صفات خاصة بالمجموعات الوظيفية أو المجموعات الفعالة (المميّزة).
المجموعة الوظيفية هي عبارة عن ذرة أو مجموعة ذرات ترتبط بذرة الكربون في المركبات العضوية فتكسبها صفات كيميائية وفيزيائية متماثلة تميّزها عن غيرها من المركبات العضوية.

كيمياء - التصنيف الكيميائي للمركبات العضوية - صفحة2

ـ والجدول الآتي يبيّن أشهر المجموعات الوظيفية في المواد العضوية سنتناولها بالتفصيل إنشاء الله.

كيمياء - هاليدات الألكيل

كيمياء - هاليدات الألكيل - صفحة1

هاليدات الألكيل

     
   
     

كيمياء - هاليدات الألكيل - صفحة2

هاليدات الألكيل


التعريف:
هي مركبات عضوية تتميز بوجود مجموعة هاليد (X) أو أكثر.

كيمياء - هاليدات الألكيل - صفحة3

هاليدات الألكيل


المجموعة الوظيفية:
حين ترتبط بمجموعة ألكيل R (جذر أليفاتي) ذرة هاليد (F, Cl, Br, I) X فإن المواد الناتجة من هذا النوع من الترابط تدعى: هاليدات الألكيل (أي أنها تتكون من إحلال ذرة هالوجين محل ذرة هيدروجين في الألكانات)، ولذا تُعد هاليدات الألكيل من مشتقات الألكانات.

كيمياء - هاليدات الألكيل - صفحة4

هاليدات الألكيل


الصيغة العامة لهاليدات الألكيل: R-X
أمثلة: أبسط الأمثلة على هاليدات الألكيل يتكون عندما تكون R أصغر الجذور الألكيلية مثل:

CH3-Cl, CH3-Br

كيمياء - هاليدات الألكيل - صفحة5

هاليدات الألكيل

التسمية

تسمية هاليدات الألكيل:
هناك أكثر من طريقة لتسمية هاليدات الألكيل، ومن أهمها طريقتان:
أولاً: تسمية هاليدات الألكيل بالطريقة الشائعة:
نكتب اسم الهاليد ثم اسم الجذر الألكيلي المرتبط به.

أمثلة:

المركب CH3-CH2-Br CH3-CH2-CH2I
الاسم بالطريقة بالشائعة بروميد الإيثيل يوديد البروبيل
تذكر أن:
الجذور الألكلية هي ما ينتج عند حذف ذرة هيدروجين من الألكان:
(R-H)
(R)

والجدول التالي يبين الجذور المشتقة من الألكانات الأربعة الأولى:

اسم الألكان صيغته الجذر المشتق منه اسم الجذر
ميثان CH4 CH3- ميثيل
إيثان C2H6 C2H5- إيثيل
بروبان C3H8 CH3-CH2-CH2- بروبيل عادي
أيزو بروبيل
بيوتان C4H10 CH3-CH2-CH2-CH2- بيوتيل عادي
بيوتيل ثنائي
نيو بيوتيل (بيوتيل ثلاثي)
وهكذا ...      
معلومة إثرائية؛
من الجدول أعلاه فإن المركب
يسمى وفقاً للطريقة الشائعة: كلوريد الأيزوبروبيل.

ثانياً: تسمية هاليدات الألكيل بالطريقة النظامية (IUPAC):

تذكر أن:
من خلال دراستك لمقرر الكيمياء في الصف الثاني ثانوي (الفصل الدراسي الثاني) مر بك الخطوات المعتمدة من قبل الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية ـ ومقره جنيف ـ والذي اعتمد أسلوباً مقننا لتسمية المركبات العضوية مهما اختلف مكان الاكتشاف والشخص المكتشف طالما اعتُمدت خطوات تلك الطريقة بدقة.

تعتمد الطريقة النظامية لتسمية هاليدات الألكيل (كسائر المركبات العضوية) على عدة خطوات:
1 ـ نختار أطول سلسلة تحوي التفرعات، ثم نرقمها من الطرف الأقرب إلى التفرعات (بحيث يكون
     مجموع أرقام مواقع الأفرع هو الأصغر من بين الخيارات المختلفة)
.
2 ـ نكتب اسم المركب بتحديد موقع كل تفرع بكتابة رقم ذرة الكربون المرتبطة بها، ثم علامة - ثم اسم
     التفرع (ويضاف حرف الواو لآخر اسم الهالوجين: فلورو، كلورو، ...) ثم علامة (-) وهكذا مع
     باقي التفرعات إن وجدت (يراعى في ترتيب كتابة أسمائها الأبجدية اللاتينية فالبروم يسبق الكلور ثم
      اليود، ...)
.
3 ـ يلي ذلك كتابة اسم الألكان وفق السلسلة التي رقمناها.

أمثلة:

المركب الاسم النظامي
2 ـ كلورو بيوتان
2،2 ـ ثنائي بروموبروبان
2- برومو -3- كلوروبيوتان

كيمياء - هاليدات الألكيل - صفحة6

هاليدات الألكيل

الخواص الفيزيائية

خواص هاليدات الألكيل:
الخواص الفيزيائية (الطبيعة) لهاليدات الألكيل:
يتكون جزيء هاليد الألكيل من جزأين: جزء هيدرو كربوني (R)، وجزء يحوي ذرة الهالوجين التي تكسب المركب بعض الصفات التي تجعله يختلف عن الهيدروكربونات المناظرة.
نظراً لوجود فرق في السالبية الكهربائية بين بعض الهالوجينات وذرة الكربون فإن صفةً قطبيةً تظهر في الرابطة بين ذرة الهالوجين وذرة الكربون.

وتختلف قوة القطبية للرابطة بحسب نوع ذرة الهالوجين، أي أن شدة قطبية الرابطة تتدرج قوتها تصاعدياً من أسفل عناصر مجموعة الهالوجينات إلى أعلاها، ففي حين نجد قطبية الرابطة في حالة اليود ضعيفة جداً؛ إلا أنها مرتفعة جداً في حالة الفلور.
ويترتب على ذلك ارتفاع نسبي في درجة غليان هاليدات الألكيل مقارنة بالألكانات المناظرة لها في الكتلة الجزيئية كما يتضح من الجدول:
الألكان درجة الغليان هاليد الألكيل درجة الغليان
البروبان C3H8 -42 كلوريد الميثيل CH3Cl -24
البيوتان C4H10 صفر بروميد الميثيل CH3Br 5
بنتان C5H12 36 يوديد الميثيل CH3I 43

وعلى الرغم من وجود صفة قطبية نسبياً في هاليدات الألكيل؛ إلا أن ذائبية معظمها في الماء شحيحة.

كيمياء - هاليدات الألكيل - صفحة7

هاليدات الألكيل

التحضير

الطرق العامة لتحضير هاليدات الألكيل:
تحضر هاليدات الألكيل بعدة طرق أشهرها طريقتان:
الطريقة الأولى: مفاعلة الألكان المناسب مع الهالوجين المطلوب تحضيره في وجود الضوء أو الحرارة (أي بإحلال ذرة الهالوجين (من جزيء هالوجين) محل ذرة الهيدروجين في الألكان المقابل):

القاعدة العامة:

ملحوظة:
ينتج من تفاعل الألكان عديد ذرات الكربون (أكثر من ذرتين) خليط من هاليدات الألكيل.
مثال:
1 ـ تحضير كلوريد الميثيل:

CH4 + Cl2
CH3Cl + HCl

2 ـ تحضير بروميد الإيثيل:

CH3-CH3 + Br2
CH3-CH2Br + HBr
الطريقة الثانية: إضافة هاليد الهيدروجين إلى الألكين المناسب (حيث تنكسر الرابطة باي من الرابطة المضاعفة في الألكين وتضاف إليها ذرة هالوجين):

القاعدة العامة:

أمثلة:
(أ) تحضير كلوروإيثان من الإيثلين:


(ب) تحضير 2ـ يودوبروبان من البروبين.


لقد لاحظ الكيميائي ماركونيكوف بمتابعة سلوك تفاعلات الإضافة إلى الرابطة الثنائية أنه في حالة إضافة ذرة الهيدروجين إليها فإنها ترتبط في الظروف العادية بذرة الكربون التي يرتبط بها أكبر عدد من ذرات الهيدروجين، وسميت هذه النتيجة باسمه: قاعدة ماركو نيكوف.

كيمياء - هاليدات الألكيل - صفحة8

هاليدات الألكيل

الخواص الكيميائية
الخواص الكيميائية لهاليدات الألكيل:
نظراً لقطبية الرابطة بين ذرة الكربون وذرة الهالوجين في معظم هاليدات الألكيل؛ فإن هذه الرابطة هي أبرز ما يميز روابط هذا النوع من المركبات ومن ثم ستتميز تفاعلاتها بوجود هذه الرابطة.
إن أهم تفاعلات هاليدات الألكيل: تفاعلها مع هيدروكسيدات الفلزات القلوية (KOH, NaOH, ...) بطريقة الاستبدال (الإحلال):

القاعدة العامة:

أمثلة:
1 ـ تفاعل كلوريد الميثيل مع هيدروكسيد البوتاسيوم:
CH3Cl + KOH
CH3OH + KCl

2 ـ تفاعل (2ـ يودوبروبان) مع هيدروكسيد الليثيوم:


كيمياء - هاليدات الألكيل - صفحة9

هاليدات الألكيل

أهميتها وآثارها على الصحة

الكيمياء في حياتنا:
تستخدم الهاليدات الألكيلية في مجالات كثيرة في حياتنا، فمن تلك الاستخدامات:
1- استخدم رابع كلوريد الكربون (CCl4) في عمليات إطفاء الحرائق لارتفاع كثافته؛ حيث يُكون طبقة ثقيلة فوق المتاع المحترق تعزله عن الأكسجين فيخمد الحريق بإذن الله عز وجل، ومؤخراً قلّ استخدامه لهذا الغرض نظراً لما يسببه من تلوث للبيئة إضافة لوجود شكوك حول تسببه في حدوث بعض الأمراض.

2- كما يستخدم رابع كلوريد الكربون والكلوروفورم (CH3Cl) كمذيبات عضوية لكثير من المواد العضوية خاصة في عمليات التنقية والاستخلاص إلا أن الأول لا ينصح باستخدامه في المختبرات المدرسية لمخاطره الصحية.

3- كما انتشر استخدام مركبات الكلوروفلورو كربون في صناعة الفريون الذي يضخ في أنابيب التبريد في المكيفات والثلاجات، وكذلك استخدامها في علب رش السوائل العطرية المتطايرة والمبيدات الحشرية ، إلا أن هناك اتهامات موجهةً ضدها لتسببها في تهتك طبقة الأوزون.


مركبات الكلورو فلوروكربون تساعد على انتشار محتويات علب رش العطر والمبيدات

4- في مغاسل الملابس (الغسيل الجاف) يكثر استخدام مركبات كلوريد الكربون خاصة رابع كلوريد الكربون، وثلاثي كلورو إيثيلين لقوة قدرتها على التنقية والتنظيف وإزالة الأوساخ وإذابة الدهون المتلبدة على الثياب.

5- وفي مجال المواد البلاستيكية أمكن إنتاج الأنواع المختلفة من المواد الاستهلاكية المصنعة من مادة مبلمر كلوريد الفينيل (PVC).


منتجات مصنعة من الـ: P.V.C

ومن استخدامات الهاليدات الألكيلية في حياتنا:
* صناعة المبيدات الحشرية والتي ترش بها النباتات المصابة ببعض الآفات، إلا أن بعضها منع من استخدامه لخطورته على الحياة (مثل مركب الـ د.د.ت. أو D.D.T.).


     


رسم بنائي لجزيء د.د.ت (D.D.T) رش النباتات بالمبيدات الحشرية

* وفي صناعة بعض أواني الطبخ تطلى سطوحها الداخلية بمادة عضوية شديدة المقاومة للحرارة وتمنع التصاق الطعام على سطوح الآنية هي مادة التفلون (أو مبلمر رباعي فلورو إيثين) والتي تحوي في تركيبها عنصر الفلور.
* وفي مجال طب الأسنان استخدمت المادة التي تُجمل تسميتها بـ: هالو إيثان في عمليات التخدير، والاسم النظامي لهذه المادة هو:

(2 - برومو -2- كلورو-1، 1، 1 - ثلاثي فلورو إيثان).


مادة التفلون تقاوم الخدش والحرارة والالتصاق

كيمياء - الكحولات

كيمياء - الكحولات - صفحة1

الكحولات

   
     
   
     

كيمياء - الكحولات - صفحة2

الكحولات


التعريف:
هي مركبات عضوية تتميز بوجود مجموعة هيدروكسيل (OH-) أو أكثر.

كيمياء - الكحولات - صفحة3

الكحولات


المجموعة الوظيفية: مجموعة الهيدروكسيل OH-

كيمياء - الكحولات - صفحة4

الكحولات


الصيغة العامة: R-OH أو Ar-OH أو CnH2n+1-OH
  حيث R تمثل شق الألكيل (للكحولات الأليفاتية)

   وتمثل Ar مجموعة آريل (للكحولات الأروماتية)

كيمياء - الكحولات - صفحة5

الكحولات

التسمية

تتم تسمية الكحولات بإضافة المقطع (ول) إلى اسم الألكان المناظر:
CH4
ميثان
CH3-OH
ميثانول
CH3CH3
إيثان
CH3CH2-OH
إيثانول

لا بد من تحديد رقم ذرة الكربون التي تحمل المجموعة (OH-) , مع ملاحظة أن يبدأ الترقيم من الطرف الأقرب لمجموعة الهيدروكسيل:


بعد ذلك تتم الإشارة إلى مجموعة (مجموعات) (الألكيل) أو(الآريل) المتفرعة ورقم ذرة الكربون المتصلة بكل منها:


2- ميثيل - 2 - بروبانول

بعد تحديد موقع مجموعة الهيدروكسيل (بكتابة رقم ذرة الكربون المتصلة بها) نكتب علامة (-) ثم اسم الألكان + المقطع (ول) وذلك بعد كتابة أسماء جميع التفرعات.
للتوسع


1- يلاحظ أن التسمية الشائعة أو القديمة ما زالت تتبع جنباً إلى جنب مع قواعد مؤتمر جنيف (الإيوباك)، وإليك بعض الصيغ بالتسمية القديمة التي ما زالت شائعة:
2- وقد يظهر عنصر هالوجيني على الفرع الألكيلي، عندئذ ترقم ذرات الكربون على أن تبدأ بالحرف (a) من ذرة الكربون التي تقع عليها مجموعة الهيدروكسيل ثم يسمى العنصر كالتالي:
3- وقد يصادف التلميذ تسمية أخرى شائعة، وفيها يتخذ كحول الميثيل أساساً للتسمية حيث تسمى كاربينول (Carbinol) وكل كحول آخر مشتق منه:
4- وهناك بعض الملحوظات عند استخدام التسمية تبعاً للأيوباك IUPAC وحالة وجود التركيب الحلقي أو وجود رابطة مزدوجة وإليك الأمثلة الآتية:

كيمياء - الكحولات - صفحة6

كيمياء - الكحولات - صفحة7

الكحولات


خصائص التركيب
1- الذرات المكونة لجزيئات الكحولات هي:
C H O
الكربون الهيدروجين الأكسجين
2- الروابط بين الذرات هي روابط تساهمية أحادية قوية من نوع سيجما ناتجة عن تداخل رأسي لمجالات مهجنة من نوع sp3
إيثانول
3- نظراً لارتفاع السالبية الكهربية للأكسجين عنها في الكربون والهيدروجين، فهناك رابطتان قطبيتان في جزيء الكحول أحادي الهيدروكسيل C-O ، O-H مما يجعل قطبية جزيئات الكحولات مرتفعة.
4- ينتج عن قطبية جزيئات الكحولات أن تنجذب ذرة الأكسجين السالبة في جزيء إلى ذرة الهيدروجين الموجبة في جزيء آخر فتتكون روابط هيدروجينية بين الجزيئات.

كيمياء - الكحولات - صفحة8

الكحولات

الخواص الفيزيائية


I- درجة الغليان:
1- الجدول التالي يوضح الكتل الجزيئية ودرجات الغليان لبعض الكحولات والألكانات، المتقاربة في الكتل الجزيئية:
الألكان الكتلة الجزيئية درجة الغليان °س الكحول الكتلة الجزيئية درجة الغليان °س
الإيثان
C2H6
30 -89 الميثانول
CH3-OH
32 65
البروبان
C3H8
44 -42 الإيثانول
C2H5-OH
46 78
البيوتان
C4H10
58 -0.5 1- بروبانول
C3H7-OH
60 97
البنتان
C5H12
72 36 1- بيوتانول
C4H9-OH
74 118
2- تتميز الكحولات بدرجات غليان مرتفعة نسبياً (أعلى من الهيدروكربونات المقابلة). يرجع ذلك إلى قطبية جزيئات الكحولات والتي تزيد من تجاذب الجزيئات بعضها مع بعض مما يؤدي إلى زيادة الطاقة اللازمة لفصلها عن بعضها البعض، كما أن وجود الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات يزيد من الطاقة اللازمة لكسر هذه الروابط وفصل الجزيئات مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الغليان.
القطبية الرابطة الهيدروجينية
3- تزداد درجة غليان الكحولات كلما:
أ- ازداد عدد مجموعات الهيدروكسيل OH- في الجزيء
ب- كبرت السلسلة الهيدروكربونية R (ازداد الوزن الجزيئي)
أ-
  >  
ب-
 >  

أي المركبين له درجة غليان أعلى في كل زوج مما يلي:
أ- هبتان أم ا- هكسانول
ب- 1- أوكتانول أم 1- ديكانول

II- الذائبية:
1- التعريف:«المذيبات تذيب أشباهها»
نظراً لقطبية جزيئات الكحولات فهي تذوب في المذيبات القطبية كالماء، كما أن تكوين روابط هيدروجينية بين جزيئات الكحولات وجزيئات الماء تزيد من ذوبان الكحولات في الماء.
القطبية الرابطة الهيدروجينية
2- التغير في الذائبية:
العامل المؤثر التغير في الذائبية
أ- عدد مجموعات OH- تزداد بزيادة عدد مجموعات OH-
ب- طول السلسلة الهيدروكربونية تقل كلما كبرت السلسلة الهيدروكربونية
جـ تفرع السلسلة الهيدروكربونية السلسلة المستقيمة أقل ذوباناً من السلسلة المتفرعة
أ-
  >  
ب-
اسم الكحول الصيغة الذائبية
(غ /100غ ماء)
ميثانول CH3OH يذوب بأية نسبة
إيثانول CH3CH2OH يذوب بأية نسبة
1- بروبانول CH3CH2CH2OH يذوب بأية نسبة
1- بيوتانول CH3(CH2)2CH2OH 7.9
1- بنتانول CH3(CH2)3CH2OH 2.7
1- هكسانول CH3(CH2)4CH2OH 0.59
1- هبتانول CH3(CH2)5CH2OH 0.20
1- أوكتانول CH3(CH2)6CH2OH 0.05
جـ
  >  


III- الحالة الفيزيائية:
 
الكحولات ذات الكتل الجزيئية حالتها الفيزيائية
الصغيرة سائلة
الكبيرة غالباً صلبة شمعية القوام

 

 

IV- اللون والرائحة:
الكحولات مواد لا لون لها، ولكل منها رائحة مميزة

كيمياء - الكحولات - صفحة9

الكحولات

التحضير
في الصناعة في المختبر
أ- الميثانول من الميثان أ- التحلل المائي لهاليد الألكيل المقابل
ب- 1- الإيثانول من الإيثين ب- اختـزال الألدهيدات والكيتونات
2- الإيثانول من المواد السكرية  


أ ـ تحضير الميثانول: (في الصناعة)
يخلط الميثان (CH4) ببخار الماء تحت ضغط في أنابيب مسخنة، وفي وجود عامل حفاز فنحصل أولاً على غاز الاصطناع (خليط من غازي الهيدروجين وأول أكسيد الكربون)، الذي يستخدم للحصول على الميثانول تبعاً للمعادلة التالية:
ميثانول
2H2 + CO -> CH3-OH
    ضغط ـ حرارة (450°س) + عامل حفاز

ب ـ تحضير الإيثانول: (في الصناعة)
1- يتفاعل الإيثين مع الماء في وجود عامل حفاز وعند ضغط ودرجة حرارة عاليتين.
  إيثانول              

->
CH2=CH2 + H-OH
ضغط عالي ـ حرارة (330°س) + عامل حفاز (H3PO4)


ب ـ تحضير الإيثانول: (في الصناعة)
2- بعملية التخمر: ينتج الإيثانول من تخمر المواد السكرية والنشوية في الحبوب والفواكه بوساطة فطر الخميرة التي تفرز إنزيمات تحول سكر الجلوكوز (C6H12O6) إلى الإيثانول:
  إيثانول
+ 2CO2 + طاقة C6H12O6 ->
خميرة
استخدام الإيثانول الناتج من تخمر الجلوكوز في قصب السكر كوقود للسيارات

أ- التحلل المائي لهاليد الألكيل المقابل: (في المختبر)
يسخن هاليد الألكيل مع محلول مائي مركز من هيدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم فنحصل على الكحول المقابل كما في المعادلة التالية حيث هاليد الأكيل هو يوديد الميثيل.
 
يمكن تحضير كحول البنزيل من تفاعل كلوريد البنزيل مع هيدروكسيد الصوديوم المركز كما في المعادلة.



ويمكن كتابتها بالصورة

C6H5CH2Cl + NaOH
C6H5CH2OH + NaCl

ملاحظة: ولا تستخدم هذه الطريقة لتحضير الكحولات إلا عند الضرورة، لأن الكحولات أكثر توافراً من هاليدات الألكيل وأسهل تحضيراً، وأقل كلفة.

ب- اختزال الألدهيدات والكيتونات: (في المختبر)

(الكحولات الأولية)

(الكحولات الثانوية)
تحضر باختزال
الألدهيدات
بالهيدروجين الذري حديث التولد.
تحضر باختزال
الكيتونات
بالهيدروجين الذري حديث التولد.
تحضير الكحولات الأولية باختزال الألدهيدات


تحضير الكحولات الثانوية باختزال الكيتونات


كيمياء - الكحولات - صفحة10

الكحولات

الخواص الكيميائية
تعتمد تفاعلات الكحولات على وجود مجموعة الهيدروكسيل كجموعة وظيفية. وتتم التفاعلات:
1- بكسر الرابطة بين الأكسجين والهيدروجين. (تفاعلات الرابطة O-H)
2- بكسر الرابطة بين الأكسجين والكربون.(تفاعلات الرابطة C-O)
تفاعلات الرابطة
(O-H) (C-O)
تكوين أملاح الألكوكسيد التفاعل مع أمـين الصوديوم تكوين الإستر تفاعل اليودوفورم
أكسدة الكحـولات التفاعل مع الأحماض الهالوجينية التفاعل مع حمض الكبريتيك المركز
تفاعلات الرابطة O-H


1- تكوين أملاح الألكوكسيد:
تتفاعل الكحولات مع الفلزات النشطة مثل الصوديوم والبوتاسيوم، حيث يحل الفلز محل هيدروجين مجموعة الهيدروكسيل:


ألكوكسيد الصوديوم                  كحول


إيثوكسيد الصوديوم                  إيثانول

تجربة: إضافة الصوديوم إلى الإيثانول وتصاعد غاز الهيدروجين الذي يتجمع في أنبوب الاختبار

ملاحظة:
1- يستخدم تفاعل الكحولات مع فلز الصوديوم
للتمييز بين الكحولات والمركبات العضوية غير الحاوية لذرة هيدروجين حامضية (كالهيدروكربونات، هاليدات الألكيل، الإيثرات ...).
إذ لا تتفاعل الهيدروكربونات مع الصوديوم لعدم احتوائها على هيدروجين حمضي.
2- تتفاعل الكحولات الأولية مع الصوديوم أسرع من تفاعل الكحولات الثانوية، وهذه أسرع من تفاعل الكحولات الثالثية.
ويتحلل أيثوكسيد الصوديوم بالماء معطياً كحول الأثيل وهيدروكسيد الصوديوم كما يلي:


C2H5ONa + H2O
C2H5OH + NaOH


2- التفاعل مع أمين الصوديوم:
تتفاعل الأغوال أيضاً مع أمين الصوديوم (أمينات الصوديوم)
مثال:

CH3-OH + NaNH2
CH3O-Na + NH3

ويمكن استخدام هذا التفاعل للكشف عن الكحولات وذلك بسبب تصاعد رائحة الأمونيا NH3 النفاذة.


3 ـ تكوين الإستر:
تتفاعل الكحولات مع الأحماض الكربوكسيلية، وتكون مركبات تسمى الإسترات، وهذا التفاعل يُطلق عليه الأسترة، كما في المعادلة التالية:


وكما علمت سابقاً في موضوع الاتزان الكيميائي، فإنه لجعل هذا التفاعل يسير في الاتجاه الأمامي لتكوين الإستر، يضاف حمض الكبريتيك المركز لكي يعمل على امتصاص الماء.
لاحظ من المعادلة السابقة مصدر جزيء الماء الناتج.


4-تفاعل اليودوفورم Iodoform Reaction:
يحدث هذا التفاعل مع جميع الكحولات التي تحتوي على المجموعة
ولذا يستخدم هذا التفاعل في التفرقة بين كحول الإثيل وكحول الميثيل.
فمثلاً يتفاعل كحول الاثيل مع أحد الهالوجينات مثل اليود في وجود القلويات ويتم التفاعل على ثلاث مراحل:



تفاعلات الرابطة C-O
1 ـ أكسدة الكحولات:
تتأكسد الكحولات الأولية بالعوامل المؤكسدة مثل ثاني كرومات البوتاسيوم في وسط حمضي، أو برمنجنات البوتاسيوم (في وسط قلوي).
أ ـ أكسدة الكحولات الأولية:
تتأكسد الكحولات الأولية إلى ألدهيدات:

مثال 1:
يتأكسد الإيثانول إلى إيثانال (أستيالدهيد):

العامل المؤكسد دايكرومات البوتاسيوم K2Cr2O7
ويجري التفاعل في وسط حمض (H2SO4).

تجربة: إحتراق (أكسدة) الإيثانول

مثال: 2
يتأكسد الميثانول إلى ميثانال:

الميثانول سام جداً ويجب الحذر عند التعامل معه، لأنه يتأكسد في خلايا الكبد وينتج الميثانال الذي يتفاعل بسرعة كبيرة مع الإنزيمات ويفقدها وظائفها الحيوية مما يؤدي إلى الوفاة. ويؤدي وجود الميثانال في الدم إلى تعتيم عدسة العين, وبالتالي العمى.

ملاحظة:
تمت عملية الأكسدة عن طريق نزع ذرة هيدروجين من الكربون، وذرة هيدروجين أخرى من مجموعة الهيدروكسيل، وارتبطتا بأكسجين العامل المؤكسد مكونة جزيء ماء، ونتج عن ذلك مجموعة ألدهيد
تنبيه:
وإذا لم يُفصل الإيثانال عن وسط التفاعل، فإنه يتأكسد إلى حمض الإيثانويك، ويتغير لون ثاني كرومات البوتاسيوم إلى اللون الأخضر.
وتمثل المعادلة التالية تأكسد الإيثانول على مرحلتين لإعطاء ألدهيد ثم حمض كربوكسيلي:

فائدة:

يُستفاد من خاصية تأكسد الإيثانول بهذه الطريقة في فحص الأشخاص الذين يشتبه في تناولهم للخمور (إيثانول) باستخدام جهاز يُحول التغير في لون ثاني كرومات البوتاسيوم إلى رقم نسبي لكمية الكحول في هواء الزفير (يظهر على شاشة الجهاز)، وذلك لأن الإيثانول هو المكون الرئيس للخمور.
ب ـ أكسدة الكحولات الثانوية:
تتأكسد الكحولات الثانوية إلى كيتونات:

مثال:
يتأكسد 2-بروبانول إلى بروبانون (أسيتون):

العامل المؤكسد دايكرومات البوتاسيوم K2Cr2O7
ويجري التفاعل في وسط حمض (H2SO4).

جـ أكسدة الكحولات الأروماتية:
ملاحظة: لا تتأكسد الكحولات الثالثية.



* ـ تفاعلات إضافية:(الرابطة C-O)
2 _تفاعل الاستبدال مع الأحماض الهيدروجينية HX:


3 _ نزع الماء لتكوين ألكين بالتسخين مع حمض الكبريت المركز إلى درجة160° م:

4 _ نزع الماء لتكوين إيثر بالتسخين مع حمض الكبريت المركز إلى درجة 140° م:

كيمياء - الكحولات - صفحة11

الكحولات

الكشف عن الكحولات
إلى المختبر

1- (للكشف عن الأغوال بصورة عامة)
* التفاعل مع الصوديوم فيتصاعد غاز الهيدروجين.

* التفاعل مع أميدات الصوديوم فيتصاعد غاز الأمونيا.


2- (للكشف عن الأغوال التي تذوب في الماء)
* تفاعل لوكاس: حيث يتم تحويل الأغوال إلى هاليدات ألكيل بتفاعلها مع حامض الكلور المركز حيث تنفصل الهاليدات عن المحلول المائي لعدم إمكانية ذوبانها في الماء.

كيمياء - الكحولات - صفحة12

الكحولات

أهميتها وآثارها على الصحة

1 ـ الميثانول Methanol:
يستخدم الميثانول في تحضير مواد الطلاء، والورنيش والمستحضرات الطبية، ويحضر منه الميثانال (فورمالدهيد) الذي يستخدم في صناعة البلاستيك كما كان يُضاف إلى مبردات السيارات لمنع تجمد الماء في البلاد الباردة قبل أن يحل محله غلايكول الإيثيلين CH2OH-CH2OH .
يستخدم أيضاً في رش الأسطح الخارجية للطائرات لإزالة الجليد عنها حيث يذوب الميثانول في الجليد (الماء) فتنخفض درجة تجمد المحلول فينصهر الجليد.


2 ـ الإيثانول Ethanol:
يستخدم الإيثانول في كثير من الصناعات مثل العطور والأدوية والدهانات، والحصول على الإيثر والكلوروفورم، ويستعمل كمذيب للدهون والزيوت وفي التعقيم، كما يستخدم كوقود.


أثر الكحول على صحة الإنسان
الإيثانول له تأثير سام على خلايا الإنسان خاصة خلايا المخ والكبد، حيث يشل حركتها ثم يُميتها، وديننا الحنيف يُحرم الخمر حفاظاً على سلامة الأبدان والعقول. يقول الله تعالى:

كيمياء - الكحولات - صفحة13

تصنيف الأغوال:
تصنيف الأغوال أحادية مجموعة الهيدروكسيل بحسب موقعها في جزيء الغول إلى ثلاثة أنواع:
1- أغوال أحادية الدرجة 1° (أولية): حيث ترتبط مجموعة الهيدروكسيل بذرة كربون طرفية لا يرتبط بها مباشرة أكثر من ذرة كربون واحدة, (مثل: الإيثانول, البروبانول العادي,...)
2- أغوال ثنائية الدرجة 2° (ثانوية): حيث ترتبط مجموعة الهيدروكسيل بذرة كربون يرتبط بها ذرتا كربون, (مثل: 2- بروبانول).
3- أغوال ثلاثية الدرجة 3° (ثالثية): حيث ترتيط مجموعة الهيدروكسيل بذرة كربون ترتبط بثلاث ذرات كربون, مثل: 2- ميث يل-2- بروبانول.

شكل (9 - 18) مخطط يبين تصنيف الأغوال إلى أصنافها بحسب موقع مجموعة الهيدروكسيل

كيمياء - الكحولات - صفحة14

الكشف عن الكحولات بتفاعلها مع الصوديوم

وضعنا كمية من كحول الإيثانول في وعاء، ثم أضفنا إليه قطعة من الصوديوم ووضعنا بالوناً على فوهة الوعاء، نلاحظ بعد قليل تصاعد فقاعات في الوعاء، إضافة إلى انتفاخ البالون مما يدل على تصاعد غاز،
نتعرف عليه لاحقاً بطرق الكشف عن الغازات فيتبين لنا أنه غاز الهيدروجين.

كيمياء - المجموعات الوظيفية لمشتقات المركبات الهيدروكربونية

كيمياء - المجموعات الوظيفية لمشتقات المركبات الهيدروكربونية - صفحة1

المجموعات الوظيفية لمشتقات المركبات الهيدروكربونية

دقق في المخطط التالي الذي يوضح الصيغ البنائية لمجموعة من مشتقات المركبات الهيدروكربونية وعلاقتها بالألكانات:

الصيغة العامة
للمركب العضوي
رمز
المجموعة الوظيفية
اسم
المجموعة الوظيفية
اسم العائلة مثال

رابطة ثنائية ألكينات

رابطة ثلاثية ألكاينات

هيدروكسيل كحولات

إيثر إيثرات

كربونيل ألدهيدات
كيتونات

كربوكسيل حموض كربوكسيلية

إستر إسترات

أمين أمينات

هالوجين هاليد الألكيل


كيمياء - المجموعات الوظيفية لمشتقات المركبات الهيدروكربونية - صفحة2

المجموعة الوظيفية (المجموعة الفعالة) (Functional Group) :
«هي ترتيب لمجموعة صغيرة من الذرات في جزيء المركب العضوي تكسبه خواص كيميائية مميزة».
المجموعة الوظيفية مثال في
ذرة هاليدات الألكيل
عدة ذرات الكحولات
الألدهيدات
الكيتونات
الأحماض الكربوكسيلية
الأمينات
رابطة غير مشبعة ألكينات
ألكاينات

كيمياء - المجموعات الوظيفية لمشتقات المركبات الهيدروكربونية - صفحة3

وتستخدم المجموعات الوظيفية لوضع المركبات ذات الخصائص المتشابهة في عائلة واحدة, تسهيلاً لدراستها, عوضاً عن دراسة كل مركب على حدة. فإذا عرفت خصائص مجموعة وظيفية ما وتفاعلاتها, فإنك بذلك تكون قد تعرفت على خصائص وتفاعلات الآلاف من المركبات التي تحتوي على تلك المجموعة.
الجدول : الصيغة العامة لعدد من المركبات العضوية وأسماء المجموعات الوظيفية الشائعة ومثال لكل منها واسم العائلة التي تنتمي إليها.

الصيغة العامة
للمركب العضوي
اسم المجموعة الوظيفية مثال اسم العائلة
C = C رابطة ثنائية C = C ألكينات
- C = C - رابطة ثلاثية - C = C - ألكاينات
H - O - R هيدروكسيل CH3 - CH2 - OH كحولات
R - O - R إيثر CH3 - O - CH3 إيثرات
R - C - H
R - C - R
كربونيل CH3 - C - H
CH3 - C - CH3
ألدهيدات كيتونات
R - C - O - H كربوكسيل CH3 - C - OH أحماض كربوكسيلية
R - C - O - C - R إستر CH3 - C - O - CH3 إسترات
R - N - H أمين CH3CH2 - NH2 أمينات

كيمياء - المجموعات الوظيفية لمشتقات المركبات الهيدروكربونية - صفحة4

تسمية المشتقات الهيدروكربونية

تسمى المركبات العضوية حسب نظامين:
1- تسمية دولية محددة تبعاً لنظام الإيوباك IUPAC (اختصار لاسم الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية
     International Union of Pure Applied Chemistry
) والتي تعتمد على اسم الألكان.
2- التسمية الشائعة والتي قد تختلف من مكان إلى آخر.

كيمياء - المجموعات الوظيفية لمشتقات المركبات الهيدروكربونية - صفحة5

1- قواعد التسمية حسب النظام الدولي «الإيوباك»:
أ- نتبع القواعد المتبعة في تسمية الهيدروكربونات. تذكير في الأسفل
ب- نحدد موضع المجموعة الوظيفية ثم اسم الألكان الذي يحتوي على العدد نفسه من ذرات الكربون مضافاً إليه المقطع المناسب, مع ملاحظة أن يبدأ الترقيم لتحديد موقع المجموعة الوظيفية من الطرف الأقرب لها.

العائلة المجموعة الوظيفية المقطع المناسب مثال
الكحولات ول بروبانول
الألدهيدات ال بروبانال
الكيتونات ون بروبانون
الأحماض الكربوكسيلية ويك بروبانويك

تذكير 1- قواعد تسمية الهيدروكربونات:
1 ـ نحدد أطول سلسلة متصلة من ذرات الكربون.
2 ـ نرقم ذرات الكربون في هذه السلسلة من أحد طرفيها إلى الطرف الآخر بحيث تأخذ ذرة الكربون المتصلة
     بالمجموعة الجانبية أصغر رقم.
3 ـ نحدد المجموعة أو المجموعات من حيث موقع إتصالها بالسلسلة.
4 ـ نكتب الرقم الدال على موقع اتصال المجموعة الجانبية بالسلسلة ثم اسم المجموعة، ويتم الفصل بين
     الرقم والاسم بخط قصير.
5 ـ في حالة وجود أكثر من مجموعة جانبية مثل ميثيل (CH3-) وإيثيل (C2H5-) فإن أولوية كتابة
     المجموعة برقمها تتمم طبقاً للترتيب الأبجدي أي إيثيل قبل ميثيل.
6 ـ عند اتصال مجموعتين متماثلتين مثل مجموعتي ميثيل (CH3-) بنفس ذرة الكربون في السلسلة،
     نستخدم كلمة ثنائي ونضع قبلها نفس رقم ذرة الكربون مرتين.

مثال:

ملاحظة:
- يلزم في حالة الكيتونات إضافة رقم قبل الاسم لتحديد موقع مجموعة الكربونيل


- لا يوضع رقم قبل اسم كل من الألدهيد والحمض الكربوكسيلي لأن المجموعة الوظيفية فيهما تكون دائماً على
   ذرة الكربون الأولى.

كيمياء - المجموعات الوظيفية لمشتقات المركبات الهيدروكربونية - صفحة6

2- التسمية الشائعة لبعض المشتقات:
أ- الكحولات:
يبدأ الاسم بكلمة كحول ثم اسم الألكيل مثل كحول الميثيل CH3-OH ، وكحول الإيثيل CH3-CH2-OH، وفي حالة وجود مجموعة الهيدروكسيل في وسط السلسلة الكربونية يُضاف المقطع (أيزو) قبل اسم الألكيل مثل:

كحول الإيزوبروبيل        CH3-CH(OH)-CH3

ب- المشتقات الأخرى:
لا توجد قاعدة محددة لها، فقد يُسمى المركب حسب طريقة الحصول عليه مثل حمض الميثانويك
(HCOOH) الذي حُضر أول مرة بتقطير النمل الأحمر (Formica) ولذا يُسمى حمض الفورميك، أو مصدر الحصول عليه مثل حمض الإيثانويك الذي يُسمى حمض الأسيتيك (الخليك) الذي نحصل عليه من الخل
(Acetum).
وسوف نركز في دراستنا على التسمية بنظام الإيوباك.

كيمياء - الفينولات

كيمياء - الفينولات - صفحة1

الفينولات

 
   
 

كيمياء - الفينولات - صفحة2

الفينولات

التعريف

الفينولات مركبات هيدروكسيلية أروماتية تتصل فيها مجموعة هيدروكسيل OH أو أكثر مباشرة مع حلقة البنزين (الحلقة الاروماتية) مثل الفينول الذي سندرسه كمركب ممثل لهذه المجموعة من المركبات:

كيمياء - الفينولات - صفحة3

الفينولات

التحضير

التحضير: (طريقة "دو" Dow Process)
هناك عدة طرائق لتحضير الفينول ولكننا سوف نكتفي بطريقة "دو" حيث يتم معالجة الكلورو بنزين بمحلول هيدروكسيد الصوديوم في ظروف مشددة من الحرارة والضغط.

كيمياء - الفينولات - صفحة4

الفينولات

التسمية

تسمية الفينولات:
أولاً: التسمية الشائعة:
سميت الفينولات بأسماء شائعة لا تتبع قواعد معينة:


       


ثانياً: التسمية حسب نظام الأيوباك:
حسب نظام الايوباك IUPAC فتسمى الفينولات كمشتقات هيدروكسيلية للبنزين ومسبوقة بذكر رقم المجموعات المستبدلة.
أمثلة:



كيمياء - الفينولات - صفحة5

الفينولات

الخواص الفيزيائية

الخواص الطبيعية للفينول:
مادة صلبة شفافة عديمة اللون - يتغير لونها إلى اللون البني نتيجة للأكسدة في الهواء - شحيحة الذوبان في الماء ولكنها تذوب بسرعة في الايثانول والمذيبات العضوية، ينصهر عند 42.3° م، ويغلي عند 182° م ولها رائحة مميزة وطعم حارق وحاد، الفينول مادة سامة جداً عندما تأخذ عن طريق الفم وتنتج تقرحات عند ملامستها للجلد.

كيمياء - الفينولات - صفحة6

الفينولات

الخواص الكيميائية

الخواص الكيميائية للفينولات:
(1) مع الفلزات النشطة:
يتفاعل الفينول مع الفلزات النشطة مثل الصوديوم أو البوتاسيوم ويكون فينوكسيد الفلز وهيدروجين.


(2) مع القلويات:
يتفاعل الفينول مع هيدروكسيدات الفلزات النشطة مثل هيدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم وينتج فينوكسيد صوديوم أو بوتاسيوم والماء.
وهذا التفاعل يميز الفينولات عن الكحولات الأليفاتية. وذلك لأن الفينول أكثر حامضية من الكحولات الاليفاتية، إذ إن مجموعة الهيدروكسيل في الفينول تعطي الالكترونات لحلقة البنزين (تزيد الكثافة الالكترونية على حلقة البنزين) وبذلك يزداد ارتباط اكسجين مجموعة الهيدروكسيل بذرة الكربون في حلقة البنزين، مما يساعد على سهولة انفصال البروتون الموجب وتأين الفينول.


(3) استرة الفينولات:
تتفاعل الفينولات مع كلوريدات الأحماض الكربوكسيلية
وتكون استرات:

كيمياء - الفينولات - صفحة7

الفينولات

الأهمية والاستخدامات

استخدامات الفينولات: Uses of Phenols
(1) يستخدم الفينول لصناعة نصف إنتاج العالم من بوليمير الباكلايت نتيجة تكاثفه مع الفورمالدهيد.
(2) مادة أولية لصناعة:
   (أ) بعض المواد الطبية مثل الاسبرين.
   (ب) الفينولفثالين.
   (ج) المتفجرات.
   (د) مادة مطهرة مثل الديتول.
(3) صناعة الأصباغ.

كيمياء - الإيثرات

كيمياء - الإيثرات - صفحة1

الإيثرات

   
   
     
     
     

كيمياء - الإيثرات - صفحة2

الإيثرات


التعريف:
  هي مركبات عضوية تتميز بوجود مجموعة الإيثر (ذرة أكسجين تتوسط ذرتي كربون).

كيمياء - الإيثرات - صفحة3

الإيثرات


المجموعة الوظيفية: مجموعة الإيثر C-O-C

كيمياء - الإيثرات - صفحة4

الإيثرات

الصيغة العامة: R-O-R أو R-O-R' أو Ar-O-Ar أو R-O-Ar

R-O-R إيثر متماثل

R-O-Ar حيث Ar مجموعة أريل

'R-O-R إيثر غير متماثل (مختلط)

 ملاحظة :
 الإيثرات هي متشكلات للكحولات إذ تشترك معها في الصيغة الجزيئية وتختلف عنها في الصيغة البنائية والخواص .
 مثال : الصيغة الجزيئية C2H6O


 وعموماً فإن مجموعة الأوكسي في الإيثرات قد تكون مرتبطة بمجموعتي ألكيل أو آريل متماثلتين أو مختلفتين

كيمياء - الإيثرات - صفحة5

الإيثرات

التسمية
 التسمية الشائعة: تُسمى المجموعتان  عضويتان ثم يُتبعان بكلمة إيثر، فإذا كانت المجموعتان متماثلتان، فلا تكرر  تسميتهما، وإنما نكتب قبل الاسم كلمة ثنائي.
 وفي الأمثلة التالية يكون اسم
الإيثر رقم (1) ثنائي ميثيل إيثر.
الإيثر رقم (2) ثنائي إيثيل إيثر.
الإيثر رقم (3) إيثيل ميثيل إيثر.
الإيثر رقم (4) ثنائي فنيل إيثر.
الإيثر رقم (5) ميثيل فنيل إيثر.

مجموعتا الألكيل متماثلتين تسمى إيثرات متماثلة .

مجموعتا الألكيل مختلفتان تسمى إيثرات غير متماثلة :

 وعموماً فإن مجموعة الأوكسي (-O-) في الإيثرات قد تكون مرتبطة  بمجموعتي ألكيل (R) أو
آريل (Ar) متماثلتين أو مختلفتين .
 ثانياً: التسمية بالطريقة النظامية (IUPAC):
1- نختار أطول سلسلة من جذري الإيثر ونعتبرها السلسلة الأم (المرجع لاسم المركب) ومنها نشتق الاسم النهائي للمركب.
2- نرقم السلسلة الأم من الطرف الأقرب إلى ذرة الكربون المتصلة بذرة الأكسجين.
3- نكتب موقع واسم التفرعات الأخرى إن وجدت كما تعلمت سابقاً.
4- نعتبر الفرع RO المتصل بالسلسلة الأم تفرعاً يأخذ الاسم: ألكو أكسي (بحسب نوع الجذر الألكيلي).
وتلخص بالشكل الآتي:


ملخص التسمية النظامية للإيثرات
يمكن أن نشرح طريقة استنتاج الاسم من خلال الجدول الآتي:
(1) قد نحتاج غالباً إلى كتابة الصيغة الكيميائية للمركب بصورة بنائية مفصَّلة تمكننا من تحديد السلاسل الموجودة وأنواع التفرعات إن وجدت كما في الشكل المقابل.
(2) تلاحظ أن أطول جذري المركب هو الجذر المشار إليه بـ: 'R على الشكل.
(3) وبناءً على ذلك ستكون السلسلة الكربونية في الجذر 'R هي السلسلة الأم وسنرقمها ابتداءً من ذرة الكربون الأقرب للفرع -RO كما يلي:
(4) نكتب اسم المركب بكتابة أسماء التفرعات ومواقعها ثم اسم الألكان. 2 ـ كلورو، ميثوكسي بروبان
* لاحظ أنه عندما تكون مجموعة -RO متصلة بذرة الكربون رقم 1 فلا حاجة لذكر الرقم في الاسم.

كيمياء - الإيثرات - صفحة6

الإيثرات

خصائص التركيب في الإيثرات

ـ الذرات المكونة لجزيئات الإيثرات هي الكربون والهيدروجين والأكسجين.
ـ الروابط بين الذرات روابط تساهمية أحادية قوية من نوع سيجما.
ـ توجد في جزيء الإيثر رابطتان قطبيتان C-O لذلك جزيئات الإيثر قطبية(قطبيتها أقل من قطبية الكحولات).
ـ جزيئات الإيثر لا تحتوي على هيدروجين حمضي (لا توجد رابطة O-H) لذلك لا تكون روابط هيدروجينية فيما بينها.

كيمياء - الإيثرات - صفحة7

الإيثرات

الخواص الفيزيائية

تشير صيغة الإيثر إلى أن الأكسجين يرتبط بذرتي كربون ارتباطاً مباشراً، ونظراً لأن كهروسلبية الأكسجين أعلى من الكربون، فإن الروابط (C-O) تكون قطبية،  ومن ثم يكون جزيء الإيثر قطبياً، ولكن هذه القطبية لا تتساوى مع قطبية الكحولات.
كذلك، فإن عدم وجود ذرة هيدروجين مرتبطة بالأكسجين في جزيء الإيثر،  يسبب عدم تكوّن روابط هيدروجينية بين جزيئاته؛ لذا تقل درجة غليان الإيثر  مقارنة بالكحول.

الجدول يبين درجتي غليان كحول وإيثر متساويين في الكتلة الجزيئية:

اسم المركب الصيغة البنائية درجة الغليان (°س)
ثنائي إيثيل إيثر CH3-CH2-O-CH2-CH3 35
1 ـ بيوتانول CH3-CH2-CH2-CH2-OH 118
 نلاحظ من الجدول أن درجة غليان الإيثر أقل كثيراً من درجة غليان الكحول.
 ـ الإيثرات أقل كثافة من الماء وشحيحة الذوبان فيه.
التعليل:
بما أن الإيثرات تحمل صفة قطبية فإنه من المتوقع أن تذوب إلى حد ما في الماء إلا أن ازدياد الكتلة الجزيئية تعني زيادة الجذر الهيدروكربوني (وهو غير قطبي) مما يضعف تأثير الرابطة القطبية على الجزيء لذا نجد أن الإيثرات تقل ذائبيتها بشكل ملحوظ بازدياد الكتلة الجزيئية. ولذا نجد أن الإيثر الميثيلي يذوب في الماء إلى حد ما بينما الإيثرات الأعلى في الكتلة الجزيئية شحيحة الذوبان في الماء.

 قارن بين الهيدروكربونات والكحولات والإيثرات من حيث قطبيتها , درجات غليانها, ذائبيتها في الماء .

هيدروكربونات < إيثرات < كحولات

 تعتبر الايثرات من المذيبات المعروفة كيميائياً، وذلك لقدرتها على إذابة معظم المركبات العضوية.

كيمياء - الإيثرات - صفحة8

الإيثرات

التحضير

أولاً: طريقة تحضير الإيثرات المتماثلة:
بنزع جزيء ماء من جزيئي غول في وجود حمض الكبريت المركز والتسخين إلى ما بين 140°-145°م. القاعدة العامة:



حيث R متماثلة
وكطريقة معدلة يحضر ثنائي إيثيل إيثر بإمرار بخار الكحول الإثيلي على مادة نازعة للماء مثل أكسيد الألومنيوم Al2O3 عند 250°س. وتطلق كلمة ايثر بوجه عام على ثنائي ايثيل ايثر وهو الذي يستخدم في التخدير أثناء العمليات الجراحية.


   
   
جزيئي إيثانول ثنائي إيثيل إيثر
سؤال:
 عند تسخين البروبانول مع حمض الكبريتيك المركز عند درجة 140°س نحصل على
.
ثانياً: طريقة تحضير الإيثرات المتماثلة وغير المتماثلة:
اكتشف الكيميائي «وليمسون» طريقة مناسبة لتحضير الإيثرات المتماثلة وغير المتماثلة، تعتمد على نزع الملح من تفاعل هاليد الألكيل المناسب مع ألكوكسيد الصوديوم المناسب كما يلي:
القاعدة العامة:


حيث: R', R غير متماثلتين
وبمقتضى هذه الطريقة فإننا عندما نرغب تحضير إيثر غير متماثل فما علينا إلا أن نحدد نوع الجذرين المكونين له، ومن ثم نختار هاليد ألكيل وألكوكسيد صوديوم يمداننا بالجذور الألكيلية المطلوبة في الإيثر.

كيمياء - الإيثرات - صفحة9

الإيثرات

الخواص الكيميائية
 وجود الرابطة الإيثرية في الإيثرات (R-O-R) تجعلها أقل نشاطاً إذا قورنت  بالكحولات التي تحتوي على ذرة هيدروجين مرتبطة بذرة الأكسجين (R-OH)،  لذا لا تتفاعل الإيثرات إلا عند تسخينها بشدة مع حمض قوي مركز مثل  الأحماض الهالوجينية (HBr-HI)، ويكون التفاعل كالتالي:
إذا كان شقا الإيثر أليفاتيين، يتم التفاعل في عدة خطوات يمكن انجازها في خطوتين:

 إذا كان أحد شقي الأيثر أليفاتياً والآخر أروماتياً:

يتم التفاعل في خطوة واحدة.

كيمياء - الإيثرات - صفحة10

الإيثرات

الكشف عنها
ويمكن الكشف عن الإيثرات وذلك بتسخينها عالياً مع كمية فائضة من يوديد الهيدروجين (HI) ثم بإضافة نترات الزئبق الثنائية Hg(NO3)2 فيحدث مركب برتقالي اللون .



كيمياء - الإيثرات - صفحة11

الإيثرات

الأهمية والاستخدامات

 بدأ استخدام رابع إيثيل الرصاص Pb(C2H5)4 لتحسين خصائص الغازولين  (وقود السيارات) منذ الثلاثينات.
 وقد أدى ذلك إلى تلوث الهواء الجوي بمركبات الرصاص السامة التي تخرج من  عوادم السيارات؛ لذا توقفت بعض الدول في الآونة الأخيرة عن استخدام  الغازولين الذي يحتوي على رابع إيثيل الرصاص لأسباب بيئية. وقد استمر  البحث عن مركبات بديلة لتحسين خصائص الغازولين، وجعْل احتراقه أقل تلويثاً  للبيئة، ومن المركبات التي اقترح استخدامها حديثاً الإيثر ذي الصيغة البنائية  الآتية.

 وتشير تقارير طبية حديثة إلى استخدامات غير متوقعة لهذا الأيثر، فهو قادر  على إذابة حصى المثانة، مما يفتح الباب لاستخدامه بديلاً عن إزالتها بالجراحة.

كيمياء - الإيثرات - صفحة12

الإيثرات

تطبيقات
 تطبيقات على الإيثرات :
 أكمل المعادلات التالية :

H2O +



كيمياء - الإيثرات - صفحة13

الإيثرات

تطبيقات
 تطبيقات على الإيثرات :
 اكتب اسماء النواتج في المعادلات التالية :
   
   
   
ميثيل فينيل إيثر
إيثيل بروبيل إيثر
الإيثر الميثيلي

كيمياء - التشاكل التركيبي

كيمياء - التشاكل التركيبي - صفحة1

التشاكل التركيبي Structural isomerism

     أو     

تمثل المركبات الكيميائية عادة باستخدام الصيغ الجزيئية , فمثلاً: تشير الصيغة الجزيئية للميثان CH4 إلى نوع الذرات وعددها في الجزيء. ولكن , هل يمكن الاعتماد على الصيغة الجزيئية في تحديد هوية المركبات العضوية تحديداً تاماً ؟

كيمياء - التشاكل التركيبي - صفحة2

* لو أخذت الصيغة الجزيئية الآتية : C2H6O وحاولت تعرّف كيفية ارتباط ذراتها مع بعضها , فهل هناك أكثر من إمكانية لكتابة هذه الصيغة ; بحيث ترتبط كل ذرة كربون بأربع روابط , وذرة الأكسجين برابطتين , وكل ذرة هيدروجين برابطة واحدة ؟
إذا حاولت ذلك فستجد أن هناك طريقتين لارتباط هذه الذرات , وهما :


     أو     

وتعرف الصيغ السابقة بالصيغ البنائية , وهي تدل على كيفية ارتباط العناصر مع بعضها , ومواقعها النسبية في جزيء المركب.

كيمياء - التشاكل التركيبي - صفحة3

ويعتمد الكيميائيون على الصيغ البنائية للمركبات لفهم خصائصها الفيزيائية (الطبيعية) والكيميائية .
وفي الواقع , تمثل الصيغتان السابقتان مركبين يختلفان في كثير من الخصائص , كما في الجدول:



كيمياء - التشاكل التركيبي - صفحة4

     أو     

مما سبق نلاحظ أن لهذين المركبين الصيغة الجزيئية نفسها ولكنهما يختلفان في الصيغة التركيبية والمجموعة الوظيفية في الجزيء، ويُطلق على هذين المركبين اسم مركبين متشاكلين أو يوجد بينهما تشاكل تركيبي.

«التشاكل التركيبي هو خاصية اشتراك مركبين عضويين أو أكثر في الصيغة الجزيئية، واختلافهما في الصيغة التركيبية، أي في طريقة اتصال الذرات مع بعضها، وبالتالي فهي تختلف غالباً في خواصها الفيزيائية والكيميائية»

ولا تقتصر هذه الظاهرة على المركبين السابقين بل توجد في كثير من المركبات العضوية، مثل:


كيمياء - التشاكل التركيبي - صفحة5

أوجه الشبه أوجه الاختلاف نوع التشاكل
الصيغة الجزيئية
المجموعة الوظيفية
الصيغة التركيبية
موقع المجموعة الوظيفية
تركيبي
الصيغة الجزيئية الصيغة التركيبية (بناء الهيكل الكربوني) بنائي

الصيغة الجزيئية للمركبين واحدة، وكذلك المجموعة الوظيفية ولكنهما يختلفان في موقع هذه المجموعات فيكون بينهما تشاكل تركيبي.
كذلك يمكن ملاحظة هذه الظاهرة في بناء الألكانات، وتُسمى في هذه الحالة تشاكل بنائي:



لاحظ أن المركبين يختلفان في بناء الهيكل الكربوني رغم تشابههما في الصيغة الجزيئية.

كيمياء - التشاكل التركيبي - صفحة6

* حدد الأزواج التي تمثل متشاكلات فيما يأتي :


كيمياء - التشاكل التركيبي - صفحة7

التشاكل (التشابه) الجزيئي Isomerism

أ ـ تشاكل أشباه السلسلة (ايسوميرزم السلسلة) Chain Isomerism:
هي مركبات لها الصيغة الجزيئية نفسها ولكنها تختلف في الصيغة البنائية لسلسلة الهيدروكربون.
فهي إما أن تكون على هيئة سلسلة مستقيمة أو سلسلة متفرعة. فمثلاً الصيغة الجزيئية (C4H10) قد تكون:

هذا وتزداد عدد المتشاكلات زيادة كبيرة كلما زاد عدد ذرات الكربون في جزيء المركب، أي كلما زاد الوزن الجزيئي بين مركبات السلسلة الواحدة.

ب ـ التشاكل الوضعي (الموضعي) Position Isomerism:
هي المركبات التي تشترك في صيغة جزيئية واحدة إلا أنها تختلف في الموضع الذي تتصل فيه المجموعة الفعالة.
كما يلي:

       

جـ ـ التشاكل الوظيفي Functional Group Isomerism:
تتشابه المركبات في صيغتها الجزيئية، ولكنها تختلف في احتواء كل منها على مجموعة وظيفية مختلفة مثل كحول الايثيل وثاني ميثيل إيثر، فكلاهما له الصيغة الجزيئية نفسها (C2H6O)، ولكن نجد أن الأول سائل بينما الثاني غاز:

CH3-CH2-OH
كحول الإيثيل
      CH3-O-CH3
ثنائي ميثيل إيثير

كيمياء - التشاكل التركيبي - صفحة8

التشاكل الجزيئي الفراغي:
وهو التشاكل الناتج عن الاختلاف في توزيع الذرات أو المجموعات المكونة للجزيء في الفراغ في المركبات التي لها نفس التركيب وتحتوي على نفس المجموعات الوظيفية نذكر منها اثنين هما:

   ـ التشاكل الهندسي Geometrical Isomerism
   ـ التشاكل الضوئي Optical Isomerism

كيمياء - التشاكل التركيبي - صفحة9

أ- التشاكل الفراغي الهندسي:
يتضح في المركبات التي تحتوي رابطة ثنائية أو تركيباً حلقياً، ويطلق على هذه المركبات اسم (Cis ويرمز لها بالحرف م) إذا كانت الذرات أو المجموعة المتشابهة في نفس الاتجاه من الرابطة الثنائية أو مستوى الحلقة، حيث يعني الحرف م مجاورة وإذا كانت الذرات أو المجموعات الذرية في جهتين متضادتين فإن هذه المركبات تسمى (trans ويرمز لها بالرمز ض) ويعني متضادين.
مثال (1): التشاكل الفراغي الهندسي بين المركب م -2 بيوتين والمركب ض - 2 بيوتين.

 

مثال (2):

 

كيمياء - التشاكل التركيبي - صفحة10

ب - التشابه الفراغي الضوئي:

تتشابه المتشاكلات (الأيزوميرات) الضوئية في خواصها الكيميائية والفيزيائية، ولكنها قد تختلف في السرعة التي يتم فيها التفاعل بين كل منها وبين بعض المركبات الأخرى. وقد تختلف في خواصها البيولوجية، أي أن بعض البكتيريا أو الفطريات قد تتسبب في تخمر إحدى المتشاكلات في حين لا تؤثر في الأخرى، وهنالك بعض الحقائق التي يجب معرفتها مثل تذبذب أي شعاع ضوئي في جميع الاتجاهات المتعامدة على مساره. كما في الشكل المقابل .
وقد لوحظ أنه إذ وضعت أنواع خاصة من البلورات في مسار هذا الشعاع الضوئي فإنه بعد أن ينفذ منها يتذبذب فقط في اتجاهين متعامدين.

ويمكن ترتيب هذه البلورات بطريقة خاصة، كما في منشور نيكول (بلورات كربونات الكالسيوم) أن تختفي إحدى هذه الذبذبات كلية وتبقى الأخرى كما هي. أي أن الشعاع الضوئي بعد مروره في منشور نيكول لا يتذبذب إلا في مستوى واحد فقط، ويسمى في هذه الحالة بالضوء المستقطب. أي أن الضوء المستقطب هو الضوء الذي تتذبذب موجاته في مستوى واحد فقط.

كيمياء - التشاكل التركيبي - صفحة11

وتمتاز بعض المركبات العضوية بقدرتها على إدارة مستوى الضوء المستقطب إما في اتجاه عقربي الساعة أي إلى اليمين (دكسترو Dextro)، وتعتبر المادة ذات دوران موجب (+)، وإما في عكس اتجاه عقربي الساعة أي إلى اليسار «ليفو Levo» وتعتبر المادة في هذه الحالة ذات دوران سالب (ـ).
وتعرف هذه الخاصية بخاصية النشاط الضوئي. وتقاس بجهاز خاص، يسمى البولارميتر.
وقد لوحظ أن جميع المواد ذات النشاط الضوئي لابد وأن يوجد لكل واحدة منها متشاكل (متماثل) أيسوميري ضوئي آخر يدير مستوى الضوء المستقطب بالدرجة نفسها ولكن في الاتجاه المضاد، أي أن المادة ذات النشاط الضوئي توجد على صورتين ناشطتين تدير كل واحدة منهما مستوى الضوء المستقطب بنفس القدر ولكن في اتجاه عكس الآخر. وتعرف هذه الظاهرة بخاصية التماثل (التشاكل) الأيسوميري الضوئي. وهذه المتماثلات الأيسوميرية الضوئية لها الصفات الفيزيائية والكيميائية نفسها ولكنها تختلف فقط من حيث الشكل البلوري، وفي اتجاه دوران الضوء المستقطب.
وتظهر خاصية النشاط الضوئي في المركبات العضوية التي تحتوي جزيئاتها على ذرة واحدة على الأقل من ذرات الكربون غير المتناسقة. فما هي ذرة الكربون غير المتناسقة؟
هي الذرة التي تتصل بأربع ذرات أو مجموعات مختلفة كما يلي:

   

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة1

الألدهيدات والكيتونات

   
     
   
     

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة2

الألدهيدات والكيتونات


التعريف: مركبات عضوية تتميز بوجود مجموعة كربونيل

اكتشف العالم شيل الإيثانال (الأسيتالدهيد) عام (1774م)، وأول من عرف صيغته هو العالم ليبج عام
(1835م)، كما اكتشف العالم هوفمان الميثانال (الفورمالدهيد) عام (1867م)

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة3

الألدهيدات والكيتونات

المجموعة الوظيفية

 الألدهيدات والكيتونات إما أليفاتية أو أروماتية، كما في الصيغ العامة التالية:
إذا لم تتصل مجموعة الآريل مباشرة بمجموعة الألدهيد فإن الألدهيد يكون أليفاتيا. مثال: Ar-CH2-C-H

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة4

الألدهيدات والكيتونات

الصيغة العامة


تكون مجموعة الكربونيل هي المجموعة الوظيفية في الألدهيدات والكيتونات.

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة5

الألدهيدات والكيتونات

التسمية
 1 ـ تسمية الألدهيدات والكيتونات:
 يبين الجدول بعض الأمثلة على الألدهيدات والكيتونات، وأسماءها الشائعة،  والأسماء النظامية.
 الجدول : بعض الألدهيدات والكيتونات وصيغها وأسماؤها الشائعة والنظامية.

العائلة الصيغة الاسم الشائع الاسم النظامي
الألدهيدات - H - C - H فورمالدهيد ميثانال
CH3C - H أسيتالدهيد إيثانال
CH3CH2C-H بروبيونالدهيد بروبانال
H - C - CH - CH2CH3 ــــــ 2 ـ ميثيل بيوتانال
الكيتونات CH3 - C - CH3 أسيتون بروبانون
CH3CH2C - CH3 إيثيل ميثيل كيتون بيوتانون
CH3CH2C - CH2CH3 ثنائي إيثيل كيتون 3 ـ بنتانون
CH3-C-CH2-CH-CH3 ــــــ 4 ـ ميثيل ـ 2 ـ بنتانون
 تنتهي الأسماء بالمقطع (ال) في حالة الألدهيدات، وبالمقطع (ون) في حالة  الكيتونات، وأن الاسم يُشتق بإضافة هذه المقاطع إلى اسم الألكان المناظر.

 وإذا دققت في طريقة تسمية الألدهيدات والكيتونات ذات الجزيئات الكبيرة  المتفرعة بالطريقة النظامية فإنك تلاحظ ترقيم أطول سلسلة للكربون ابتداءً من  الطرف الأقرب إلى مجموعة الكربونيل، والإشارة في اسم الألدهيد إلى  المجموعة (المجموعات) البديلة ورقم ذرة الكربون المتصلة بها، أما في  الكيتون؛ فلا بد من الإشارة إلى رقم ذرة الكربون في مجموعة الكربونيل.

2- قواعد التسمية بالطريقة النظامية (IUPAC):
أ ـ الألدهيدات:
يمكن تلخيص خطوات التسمية كما يلي:
1 - نبدأ بترقيم الألدهيد من ذرة كربون مجموعة الكربونيل الألدهيدية حيث تأخذ الرقم 1، ونستمر باتجاه
      أطول سلسلة من ذرات الكربون.
2 - نسمي التفرعات إن وجدت كما تقدم في قواعد هذه الطريقة.
3 - ننسب اسم الألدهيد إلى اسم الألكان في السلسلة الأطول للمركب مضافاً إليها المقطع (ال) الدال على
      مجموعة الكربونيل الألدهيدية.
أمثلة:

 

ب ـ الكيتونات:
نتبع لذلك الخطوات الآتية:
1 - نرقم السلسلة من الطرف الأقرب إلى ذرة كربون مجموعة الكربونيل (الكيتونية)، ونستمر باتجاه
      أطول سلسلة من ذرات الكربون.
2 - نسمى التفرعات كما تقدم في قواعد هذه الطريقة.
3 - ننسب الكيتون إلى السلسلة الألكانية الأطول بعد تحديد موقع الكربونيل ونضيف إلى اسم الألكان
      المقطع (ون) الدال على مجموعة الكربونيل الكيتونية.

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة6

الألدهيدات والكيتونات

خصائص التركيب

ـ الذرات المكونة لجزيئاتها هي الكربون والهيدروجين والأكسجين.
ـ تتميز بوجود رابطة مزدوجة بين ذرة الكربون وذرة الأكسجين ويعتبر لذرة الكربون فيها مجالات مهجنة
    من نوع sp2.
ـ تتكون الرابطة المزدوجة من رابطة قوية سيجما ناتجة عن تداخل رأسي بين المجالات ورابطة ضعيفة    باي ناتجة عن تداخل جانبي بين المجالات.
ـ نظراً لارتفاع السالبية الكهربية للأكسجين عن الكربون فإن الرابطة (O = C) قطبية وبالتالي فإن    جزيئات الألدهيدات والكيتونات قطبية.
(أكثر قطبية من الهيدروكربونات والإيثرات وأقل من الكحولات لعدم وجود رابطة O-H).
ـ لا تتكون روابط هيدروجينية بين الجزيئات لعدم وجود هيدروجين حمضي.

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة7

الألدهيدات والكيتونات

الخواص الفيزيائية
 الحالة الفيزيائية:
توجد أغلب الألدهيدات والكيتونات على الحالتين الغازية (الميثانال) والسائلة  (الإيثانال والبروبانون).

 درجة الغليان:
 ـ مرتفعة نسبياً بسبب قطبية الجزيئات وتزداد درجات غليانها  بزيادة الوزن الجزيئي.
 ـ أعلى من الهيدروكربونات والإيثرات لكنها أقل من الكحولات لأن قطبيتها أقل  من الكحولات ولا توجد
    روابط هيدروجينية بين جزيئاتها.

 الذائبية:
 ـ تذوب في المذيبات القطبية كالماء بسبب قطبية جزيئاتها وإمكانية تكوين روابط  هيدروجينية بين جزيئات الألدهيدات والكيتونات وجزيئات الماء.
 ـ تقل ذائبيتها في الماء بزيادة الوزن الجزيئي.
 هيدروكربونات < إيثرات < ألدهيدات وكيتونات < كحولات
 كما أن الألدهيدات ذات الكتل الجزيئية الصغيرة لها رائحة نفاذة , (رائحة بنزالدهيد تشبه رائحة اللوز المر), أما الكيتونات فلها رائحة مقبولة وبعضها له رائحة نفاذة ولكن لا يفضل شمها لأنها ضارة.

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة8

الألدهيدات والكيتونات

التحضير

إلى المختبر

 تحضير الألدهيدات والكيتونات: (طرق عامة)
1) أكسدة الكحولات.
 ـ عملية الأكسدة تكون بزيادة الأكسجين أو نقصان الهيدروجين.      

 2) إضافة الماء للألكاينات (الأسيتيلينات) في وجود حمض الكبريت المخفف وعوامل الحفز

 ـ لتحضير الأسيتالدهيد تتم إضافة الماء للأسيتيلين.
 ـ أما مشتقات الأسيتيلين فتعطي كيتونات.
ملاحظة:
 من العوامل المؤكسدة برمنغنات البوتاسيوم KMnO4 ، دايكرومات البوتاسيوم K2Cr2O7، النحاس المسخن Cu و300°م ويرمز لها جميعاً بالرمز(O).

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة9

الألدهيدات والكيتونات

الخواص الكيميائية
1- تفاعلات الإضافة:
تتم تفاعلات الألدهيدات أو الكيتونات مع المركبات الأخرى بارتباط الجزء السالب من المادة المتفاعلة بذرة كربون مجموعة الكربونيل، (لأنها تحمل شحنة موجبة جزئية)، وارتباط الجزء الموجب من المادة المتفاعلة بذرة الأكسجين، (لأنها تحمل شحنة سالبة جزئية)، ويُسمى هذا التفاعل تفاعل إضافة.
أ- إضافة حمض الهيدروسيانيك
مثال: يتفاعل كل من الإيثانال والبروبانون بالإضافة مع سيانيد الهيدروجين، كما في المعادلتين التاليتين:

ب- إضافة الكحولات:
تتفاعل الألدهيدات مع الكحولات في وجود عامل مساعد مثل غاز HCl جاف وتنتج مركبات تعرف بالأسيتال Acetal كما هو موضح بالمعادلة:

مثال:
يتفاعل الأسيتالدهيد مع الكحول الإيثيلي مكوناً الاسيتال كما يلي:

ج- إضافة كبريتيت الصوديوم الهيدروجيني NaHSO3:
الأسيتون يضيف مركب كبريتيت الصوديوم الهيدروجيني حيث يتكون ملح ذو بلورات بيضاء كما في المعادلة:

لذا يستخدم كبريتيت الصوديوم الهيدروجيني NaHSO3 لفصل وتنقية معظم المركبات التي تحتوي على مجموعة كربونيل عن غيرها من المركبات. وذلك لأن المركبات الناتجة من التفاعل سهلة التحلل، وتعطي الكيتون مرة أخرى إذا تم إضافة كربونات الصوديوم أو حمض الهيدروكلوريك بكمية كافية لمعادلة مادة كبريتيت الصوديوم الموجودة في خليط التفاعل.
كما أن الكيتونات في هذا التفاعل يجب أن تحتوي على المجموعة
لذلك فإن الكيتونات مثل
أو
لا تتفاعل مع كبريتيت الصوديوم الهيدروجيني.

أ ـ في حالة الألدهيدات:

 أكسدة الألدهيدات :
يتأكسد الألدهيد بواسطة المواد المؤكسدة إلى حمض عضوي مقابل :








ب ـ في حالة الكيتونات
فإنها تُختزل بسهولة إلى كحول ثانوي، إلا أنها لا تتأكسد إلا بعوامل مؤكسدة قوية مثل حمض النيتريك المركز، وتُنتج حمضين أو أكثر حسب نوع الكيتون كما في المعادلة التالية:

3 - التفاعل مع الهيدرازين ومشتقاته:
تتفاعل مجموعة الكربونيل مع الهيدرازين ومشتقاته حيث يتكون رواسب ملونة وينتزع خلال التفاعل جزيء ماء كما يلي:
* معادلة التفاعل مع الهيدرازين:

ويمكن أن يحدث تفاعل شبيه باستخدام أي من مشتقات الهيدرازين التالية:

ملحوظة: يستخدم هذا التفاعل في التعرف على وجود مجموعة الكربونيل في المركب العضوي إذ تدل النواتج الملونة (الصفراء البرتقالية) على وجود تلك المجموعة، أي أن المركب ألدهيد أو كيتون.

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة10

الألدهيدات والكيتونات

الكشف عنها

نظراً لتباين نشاط كل من الألدهيدات والكيتونات تجاه العوامل المؤكسدة، يُستخدم ذلك في التمييز بينهما في المختبر.

ويُمكن التمييز بين الألدهيدات والكيتونات باستخدام محلول بندكت أو كاشف تولين، حيث تختزل الألدهيدات كاتيونات النحاس (+Cu2) في محلول بندكت إلى كاتيونات النحاس (+Cu) التي تترسب على صورة راسب أحمر هو أكسيد النحاس (Cu2O) الشكل ، بينما الكيتونات لا تختزل محلول بندكت.
ويستخدم مثل هذا التفاعل في المختبرات الطبية للكشف عن سكر الجلوكوز وتقدير كميته في لأن جزيء الجلوكوز يحتوي على مجموعة ألدهيد التي تتأكسد بسهولة.
كما أن الألدهيدات تختزل كاشف تولين الذي يحتوي على كاتيونات +Ag ويحولها إلى ذرات الفضة (Ag)التي تترسب في صورة مرآة فضية، ويُستفاد من هذا التفاعل في عمل أنواع من المرايا، حيث يتم استخدام الميثانال لترسيب طبقة الفضة على الزجاج.




كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة11

الألدهيدات والكيتونات

الأهمية والاستخدامات

الألدهيدات لها استخدامات عديدة:
الميثانال (الفورمالدهيد):
1- يُستخدم الفورمالين في حفظ العينات الحيوانية وهو محلول الفورمالدهيد.



2- يُستخدم الميثانال في صناعات كثيرة من أهمها صناعة الميلامين من خلال تكون مبلمر له مع الفينول.



3- يستخدم الميثانال في صناعة المرايا، كما يدخل في عمليات البلمرة للحصول
    على المواد اللاصقة.

الكيتونات لها استخدامات عديدة:
البروبانون (الأسيتون):
1- يُستخدم البروبانون مذيباً للأصباغ والدهانات، وتستخدمه السيدات كمزيل لطلاء الأظافر، كما يُستخدم
    الإيثانال والبروبانون في صناعة العطور.
2- يُستخدم البروبانون في تصنيع الواقيات التي يستخدمها أفراد الشرطة عند حدوث شغب.
ملاحظة:
قد يظهر البروبانون في بول مرضى السكري في حالة الإصابة الشديدة، كما يمكن ملاحظة رائحة البروبانون في أثناء تنفس هؤلاء المرضى.
رائحة الكيتونات:

تعزى رائحة الياسمين لإحدى الكيتونات المسمى جاسمون
(Jasmone)، وكذلك رائحة البنفسج التي تعزى إلى الكيتون المسمى إيرون (Irone)، ورائحة مسك الغزال إلى الكيتون المسمى مسكون
(Muscone)، أما رائحة الليمون فتعزى إلى الألدهيد المسمى سيترال (Citral).

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة12

الألدهيدات والكيتونات

تطبيقات

 أكمل المعادلات التالية :
باستخدام محلول فهلنج :

باستخدام محلول تولن :



كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة13

الألدهيدات والكيتونات

تطبيقات

 تعتبر الألدهيدات مركبات وسطية بين الكحولات والأحماض العضوية .
 لأن الألدهيدات تحضر بأكسدة الكحولات كما أن أكسدة الألدهيدات تعطي أحماض عضوية . اكتب المعادلة كاملة :





كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة14

التمييز بين الألدهيدات والكيتونات:
نظراً لوجود هيدروجين متصل بحجموعة كربونيل الألديد فإن تفاعلات خاصة تميز تكل المجموعة هنا عن مثيلتها في الكيتون الذي لا يحوي ذرة هيدروجين مرتبطة بمجموعة الكربونيل.
إن أبرز التفاعلات التي يمكن حدوثها للألدهيد دون الكيتون تفاعل الأكسدة، حيث وجد أن الألدهيد يتأكسد بتأثير بعض المواد المؤكسدة إلى الحمض العضوي (الكربوكسيلي) المقابل في حين لا يستجيب الكيتون لعملية الأكسدة عند الظروف المعتادة. وسنأخذ مثالين يستخدمان للتمييز بين الألدهيد والكيتون: أ- أكسدة الألدهيد بكاشف تولن:
يحتوي كاشف تولن على أمينات الفضة القاعدية 2+(Ag(NH3 والتي تتفاعل مع الألدهيد مرسبةً الفضة على جدران وعاء التفاعل بينما لا يتفاعل الكيتون معها كما يلي:

ب- أكسدة الألدهيدات بواسطة محلول فهلنج:
محلول فهلنج محلول أزرق يحتوي على ملح ترترات النحاس (؟) القاعدية والتي تتفاعل بدورها مع الألدهيد منتجة أكسيد النحاس (؟) ذي اللون الأحمر البني (شكل 9-36)، بينما لا يتفاعل الكيتون مع هذا المحلول كما يلي:



شكل (9 - 36) أثر تفاعل الألدهيد مع محلول قاعدي لأيونات النحاس

كيمياء - الألدهيدات والكيتونات - صفحة15

أكسدة الكحول الأولي إلى ألدهيد

نسخن قطعة من النحاس حتى الإحمرار لنستخدمها كعامل مؤكسد، حيث يتأكسد النحاس فاقداً لونه الذهبي إلى لون أكسيده الأسود، بعد ذلك نقوم بغمسه في محلول كحول أولي (أيثانول) نلاحظ أن قطعة النحاس قد استعادت لونها الذهبي، مع تصاعد رائحة مميزة هي رائحة الألدهيد (أيثانال).
نستنتج أن الكحول الأولي يتأكسد إلى ألدهيد.

كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية

كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية - صفحة1

الأحماض الكربوكسيلية Carboxylic Acids

     
   
     
     

كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية - صفحة2

الحموض الكربوكسيلية


التعريف:
مركبات عضوية تحتوي على مجموعة الكربوكسيل كمجموعة وظيفية .

كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية - صفحة3

الحموض الكربوكسيلية

المجموعة الوظيفية

 
المجموعة وظيفية هي مجموعة الكربوكسيل ، والتي تتكون من مجموعة كربونيل ومجموعة هيدروكسيل وترتبط هذه المجموعة بذرة هيدروجين أو بمجموعة ألكيل في الأحماض الأليفاتية، أو بحلقة بنزين في الأحماض الأروماتية.

كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية - صفحة4

الحموض الكربوكسيلية


الصيغة العامة: R-COOH أو Ar-COOH
  حيث R تمثل شق الألكيل
  وتمثل Ar مجموعة آريل
       

كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية - صفحة5

الحموض الكربوكسيلية

التسمية
نظراً لوفرة هذه المركبات في الطبيعة, فقد عرفها الإنسان منذ القدم, وأطلق على كثير منها أسماء تدل على مصادرها الطبيعية. ويبين الجدول صيغ بعض الحموض الكربوكسيلية وأسماءها الشائعة والنظامية.

الصيغة البنائية الاسم الشائع الاسم النظامي
HCOOH حمض الفورميك حمض الميثانويك
CH3COOH حمض الأسيتيك حمض الإيثانويك
CH3CH2COOH حمض البروبيونيك حمض البروبانويك
CH3CH2CH2COOH حمض البيوتريك حمض البيوتانويك

لاحظ أن الاسم يشتق من اسم الألكان الذي يكون فيه عدد ذرات الكربون مساوياً لعددها في أطول سلسلة تشتمل على المجموعة (-COOH)، وإضافة المقطع «ويك».

سؤال:
ما اسم المركب:   CH3(CH2)8COOH :



 وكم عدد مجموعات الكربوكسيل في المركبات في الجدول؟ 




هذا النوع من الأحماض الكربوكسيلية يسمى أحماضاً أحادية الكربوكسيل, وقد تكون الأحماض ثنائية الكربوكسيل أو ثلاثية الكربوكسيل



قواعد تسمية الحموض العضوية بالطريقة النظامية (IUPAC):
1 ـ نبدأ بترقيم أطول سلسلة كربونية تحوي التفرعات ما أمكن ابتداء من ذرة الكربون الكربوكسيلية

2 ـ نسمي التفرعات إن وجدت كما سبق وفقاً لنظام (IUPAC).
3 ـ نكتب اسم الألكان الذي تدل عليه أطول سلسلة من ذرات الكربون (والتي رقمناها) مضافاً إلى آخر الاسم المقطع (ويك) الدال على وجود مجموعة كربوكسيل في المركب.
مثال:

 

كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية - صفحة6

الحموض الكربوكسيلية

خصائص التركيب
 - تتكون جزئياتها من عناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين .
 - تحتوي على رابطة مزدوجة C = O ويعتبر للكربون فيها مجالات مهجنة من نوع sp2 هذه الرابطة قطبية نظراً لارتفاع السالبية الكهربية للأكسجين عن الكربون .
 - كما تحتوي على روابط هيدروجينية بين جزيئاتها .



 في الأجهزة الدقيقة لقياس الكتلة الجزيئية للمواد يظهر لحمض الخل كتلة جزيئية تساوي 120 جم بينما نجد أن الكتلة الجزيئية المعروفة له هي 60 جم مما يدل على شدة الارتباط بين كل جزيئين منه بروابط هيدروجينية تقترب في قوتها من قوة الروابط بين ذرات الجزيء الواحد مما جعل الجهاز يعتبر الجزيئين جزيئاً واحداً.

كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية - صفحة7

الحموض الكربوكسيلية

التحضير

 طرق عامة

يمكن تحضير الحموض العضوية بإحدى طريقتين:
أ ـ الأكسدة القوية للأغوال الأولية (1°):
باستخدام عامل مؤكسد قوي (مثل KMnO4)

ومن الواضح أن الأكسدة القوية استطاعت إدخال ذرة أكسجين ونزع ذرتي هيدروجين في جزيء الغول.
ب ـ أكسدة الألدهيد:
باستخدام أي عامل مؤكسد (مثل KMnO4 أو K2Cr2O4):

ومن الواضح هنا أن الأكسدة استطاعت إدخال ذرة أكسجين بين مجموعة الكربونيل وذرة الهيدروجين في الألدهيد. ويمكن إجمال طريقتي التحضير في الشكل الآتي:

وعليه يمكن القول بأن الألدهيد مركبات وسطية بين الأغوال والحموض العضوية.

 يُحضر حمض الإيثانويك في الصناعة بعدة طرق منها: أكسدة المحاليل الكحولية المخففة بوساطة أكسجين الهواء الجوي في براميل خشبية بوساطة بكتيريا الخل، وتستمر هذه العملية نحو أسبوعين وتُسمى بالطريقة الحيوية.

  تحضير حمض الإيثانويك
ثم

  تحضير حمض البنزويك

ثم


كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية - صفحة8

الحموض الكربوكسيلية

الخواص الفيزيائية
 الرائحة:
الأحماض الكربوكسيلية التي تحتوي على (1-3) ذرة كربون سوائل خفيفة لها رائحة نفاذة، أما الأحماض التي تحتوي بين (4-9) ذرة كربون فهي كريهة الرائحة.
فحمض الميثانويك (HCOOH) له رائحة النمل، والإيثانويك (CH3COOH) له رائحة الخل، والبيوتريك
(CH3CH2CH2COOH) له رائحة الزبدة المزنخة.
 درجة الغليان:
 تتميز بدرجات غليان مرتفعة جداً . يرجع ذلك إلى ارتفاع القطبية وتكوين عدد كبير من الروابط الهيدروجينية بين جزيئاتها.

 الذائبية:
 ذائبيتها في الماء مرتفعة (ما عدا الأروماتية) نظراً لقطبية جزيئاتها وإمكانية  تكوين روابط هيدروجينية بين جزئيات الحامض وجزئيات الماء.
كما تتاين جزئياً في الماء :
+CH3COOH + H2O -> CH3COO- + H3O

هيدروكربونات < إيثرات < ألدهيدات وكيتونات < كحولات < أحماض عضوية

 يبين الجدول عدداً من الخصائص الفيزيائية لبعض الحموض الكربوكسيلية.

الخصائص الفيزيائية لبعض الحموض الكربوكسيلية
اسم الحمض الحالة الفيزيائية الصيغة
الجزئية
الكتلة
الجزئية
و ك ذ
درجة الغليان
(°س)
الذائبية في الماء (غ/100غ)
ماء عند 20°س
حمض الميثانويك سوائل خفيفة CH3COOH 60 101 يذوب بأية نسبة
حمض الإيثانويك سوائل خفيفة C2H5COOH 74 118 يذوب بأية نسبة
حمض البروبانويك سوائل خفيفة C3H7COOH 88 141 يذوب بأية نسبة
حمض البيوتانويك سوائل خفيفة C4H9COOH 102 164 يذوب بأية نسبة
حمض البنتانويك سوائل زيتية C5H11COOH 116 187 3.7
حمض الهكسانويك سوائل زيتية C6H13COOH 130 205 1.08
حمض الأوكتانويك سوائل زيتية C8H17COOH 158 239 0.07
حمض الديكانويك صلبة C10H21COOH 182 270 0.015
 التعليل:
عرفت ان الروابط في مجموعة الكربوكسيل قطبية, كما ان وجود ذرة هيدروجين مرتبطة بذرة اكسجين يؤدي الى تكوين روابط هيدروجينية بين جزيئات الحمض.

إن قطبية الجزيئات، وتعدد الروابط الهيدروجينية، يفسران درجات الغليان العالية لهذه الحموض، حتى بالنسبة إلى مثيلاتها في الكتلة المولية من الكحولات. فضلاً عن أن إمكانية تكوين روابط هيدروجينية بين مجموعة الكربوكسيل والماء تفسر ذائبيتها العالية في الماء.
تنبيه:
الأحماض الكربوكسيلية الأروماتية عامة أقل ذوباناً في الماء، وأقل تطايراً من الأحماض الكربوكسيلية الأليفاتية.

 الملاحظات:
1 _ إن معظم الحموض في الجدول تكون

عند درجة الحرارة العادية .

2 _ أنها ذرات درجات غليان عالية وترتفع

الكتلة الجزئية .

3 _ أن الأربعة الأولى منها

في الماء بأية نسبة .

4 _ أن ذائبيتها في الماء عالية وتنخفض

الكتلة الجزئية .

 أضف إلى معلوماتك:
  يُطلق على حمض الإيثانويك النقي «حمض الإيثانويك الثلجي» لأنه يوجد في صورة بلورات كالثلج عن درجة حرارة أقل من (6.61°س).

كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية - صفحة9

الحموض الكربوكسيلية

الخواص الكيميائية
(1) تتفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع أملاح الكربونات والكربونات الهيدروجينية ويتصاعد غاز ثاني أكسيد الكربون كما في المعادلة التالية:

ويستخدم هذا التفاعل للكشف عن مجموعة الكربوكسيل بملاحظة تصاعد غاز CO2
(2) تتفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع القواعد مثل هيدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم مكونة ملحاً وماء، كما في المعادلة التالية:

للتوسع

(3)  تتفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع الفلزات مثل الصوديوم أو البوتاسيوم مكونة ملحاً وغاز الهيدروجين،
    كما في المعادلة التالية:

(4) تختزل الأحماض الكربوكسيلية بالتسخين وبوجود عامل حفز إلى كحول أولية.

مثال:

(5) تكوين الإستر :
 معادلة عامة:

مثال:

وتستخدم أملاح الحموض الكربوكسيلية في حفظ الأغذية؛ فمثلاً: تستخدم أملاح الصوديوم والكالسيوم لحمض البروبانويك لمنع تعفن الجبن، وتستخدم بنزوات الصوديوم لحفظ المربيات وعصير الفواكه.

ملاحظة:
تسمى أملاح الحموض الكربوكسيلية بتغيير المقطع (ويك) في اسم الحمض إلى (وات)، ثم إتباع ذلك باسم الفلز.

كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية - صفحة10

الحموض الكربوكسيلية

الأهمية والاستخدامات

نستخدم الخل في طعامنا وهو محلول مخفف من حمض الإيثانويك (الأسيتيك أو الخليك)
يعود مذاق الليمون والبرتقال إلى حمض الستريك
الأسبرين الذي نستخدمه أحياناً هو حمض أستيل سالساليك
حمض النمل:
لقد خلق الله المخلوقات الحية وألهمها السبل المعينة لها للقيام بوظائفها الحيوية ومنها الدفاع عن النفس عند التعرض للخطر ومن ذلك حشرة النمل التي تُفرز مادة سائلة واخزة عند تعرضها للهجوم دفاعاً عن نفسها تحوي محلولاً لحمض عضوي سمي باسم تلك الحشرة ألا وهو حمض النمل ذي الصيغة H-COOH فسبحان الله الذي أعطى كل شيء خلقه ثم هدى.

حمض اللبن: (حمض اللاكتيك Lactic acid):
يتحول سكر اللاكتوز الموجود في الحليب بتأثير أنزيمات أو بكتيريا خاصة إلى حمض اللاكتيك الذي يكسب اللبن طعمه الحامض مقارنة بالطعم الأصلي للحليب الذي اشتق منه والترجمة العربية لحمض اللاكتيك هي: حمض اللبن. كما ينشأ حمض اللبن في بعض العمليات الحيوية داخل جسم الإنسان.
حمض الزبدة(Butryic acid) :
تتكون الزبدة من مادة دهنية عضوية معروفة إلا إن تأثر الزبدة ببعض العوامل الجوية والبكتيرية تحولها إلى مادة رائحتها كريهة (زنخة) هي حمض الزبدة (Butryic acid) وهي تنتمي إلى الحموض العضوية إذ صيغتها البنائية هي:
CH3CH2CH2COOH
فيتامين جـ (Vitamine C):
من أشهر أنواع الفيتامينات المتداولة في حياتنا اليومية فيتامين (جـ) الذي عرف بدوره الكبير في رفع مقاومة الجسم وتنشيط الأجهزة المناعية والدفاعية فيه. ويتوفر هذا الفيتامين في معظم الحمضيات بنسب متفاوتة، وفي ظل نقص إقبال بعض الناس على تناول الفواكه والعصيرات الحاوية له فقد اتجه الكيميائيون والصيادلة إلى توفير أقراص فوارة تعطي نسبة من الاحتياج اليومي من الفيتامين وتصرف للمرضى المصابين ببعض الأمراض الناتجة عن نقص فيتامين (جـ) عن المعدل الطبيعي.
إن البديل الطبيعي لأقراص الفيتامين الصيدلانية هو العصائر الطازجة لفواكه الحمضيات كالليمون والبرتقال، أو تناولها مباشرة لتحصل أجسامنا على الحد الأدنى من هذا الفيتامين الهام الذي يؤدي نقصه إلى تدهور في بعض الوظائف الحيوية في الجسم.

كيمياء - الأحماض الكربوكسيلية - صفحة11

الحموض الكربوكسيلية

تطبيقات

 اكتب أسماء المعادلات التالية :


كيمياء - الإسترات

كيمياء - الإسترات - صفحة1

الإسترات Esters

     
   
     
   

كيمياء - الإسترات - صفحة2

الإسترات Esters


التعريف:
الإسترات: مواد عضوية تحتوي على مجموعة (-RCOO) .

كيمياء - الإسترات - صفحة3

الإسترات Esters


المجموعة الوظيفية: تحتوي على مجموعة الإستر (-RCOO)

كيمياء - الإسترات - صفحة4

الإسترات Esters

الصيغة العامة

الصيغ العامة :

كيمياء - الإسترات - صفحة5

الإسترات Esters

التسمية

تسمية الإسترات:
 يُشتق اسم الإستر من اسم الحمض واسم الكحول المكونين له فيستبدل
 المقطع (وات) بالمقطع (ويك) من اسم الحمض متبوعاً بشق الألكيل من الكحول.

اسم الإستر الصيغة الكيميائية
للإستر
مكونات الإستر
حسب الإيوباك الاسم الشائع الكحول الحمض
إيثانوات الميثيل أسيتات الميثيل CH3COOCH3 ميثانول
(كحول الميثيل)
حمض إيثانويك
(الأسيتيك)
ميثانوات الإيثيل فورمات الإيثيل HCOOC2H5 إيثانول
(كحول الإيثيل)
حمض ميثانويك
(الفورميك)
فينيل ميثانوات الميثيل بنزوات الميثيل ميثانول
(كحول الميثيل)
حمض بنزويك

كيمياء - الإسترات - صفحة6

الإسترات Esters

خصائص التركيب في الإسترات

 - تتكون جزيئاتها من عناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين .
 - الجزيئات قطبية لاحتوائها على ثلاث روابط قطبية

O - C , C - O , C = O

 - لا تحتوي على هيدروجين حمضي .

كيمياء - الإسترات - صفحة7

الإسترات Esters

التحضير

تنتج الإسترات عند استبدال مجموعة (OH-) من الحمض بمجموعة الكوكسي (OR-) من الكحول:


أو

 * نحصل على خلات الميثيل من الأستيالدهيد :

كيمياء - الإسترات - صفحة8

الإسترات Esters

الخواص الفيزيائية
 الخواص الفيزيائية للإسترات:
 1 ـ درجة غليان الإستر أقل من درجة غليان الحمض والكحول المكونين له.وذلك عائد إلى عدم قدرة
      الإسترات على تكوين الروابط الهيدروجينية بين جزيئاتها.

 2 ـ تذوب الإسترات الصغرى في الماء لبروز الصفة القطبية فيها ولتكون روابط هيدروجينية بينها وبين
      الماء إلا إن هذه الذائبية تقل بازدياد الكتلة الجزيئية.
      وتُعتبر الإسترات مذيبات مناسبة لبعض المركبات العضوية مثل ميثنوات الإيثيل التي تستخدم لإذابة
      النيتروسليلوز الذي يدخل في صناعة المفرقعات.
 3 ـ توجد الإسترات ذات الكتل الجزيئية المنخفضة على الحالة السائلة، كما أن لمعظمها روائح الأزهار
      والثمار والزيوت العطرية. لذا تستخدم الإسترات مُكسبات للطعام وفي صناعة العطور.
      وتقل رائحة الإسترات تدريجياً بارتفاع الكتلة الجزيئية للأحماض والكحولات الداخلة في تكوينها.

    
الرائحة الإستر
رائحة الموز إيثانوات البنتيل
رائحة البرقوق ميثانوات الإميل
رائحة المشمش بيوتانوات البنتيل
رائحة الأناناس بيوتانوات الإيثيل
رائحة الكمثرى بيوتانوات الإيزوبنتيل
رائحة التفاح بيوتانوات الميثيل
رائحة البرتقال إبثانوات الأكتيل

كيمياء - الإسترات - صفحة9

الإسترات Esters

الخواص الكيميائية
 1 ـ تتميأ الإسترات عند تفاعلها مع الماء في الوسط الحمضي، وينتج عن ذلك الحمض والكحول:


وإذا تم تميؤ الاسترات في وسط قلوي مثل هيدروكسيد الصوديوم أو هيدروكسيد البوتاسيوم فإنه يتكون الملح الصوديومي أو البوتاسيومي للحمض بدلاً من تكون الحمض، ويكون اتجاه التفاعل طردياً وغير منعكس حيث يمكن تحضير الصابون بهذه الطريقة.

مثال:

والملح الصوديومي أو البوتاسيومي لبعض الأحماض العضوية مثل حمض البالمتيك أو حمض الأولييك أو الاستياريك يمثل الصابون، ولذلك عرف تميؤ الأستر في وسط قلوي باسم عملية التصبن Saponification.

2 ـ تتفاعل الإسترات مع الأمونيا (التحلل النشادري للإستر)، ويتكون أميد الحمض المقابل والكحول.


مثال: التحلل النشادري لإستر إيثانوات الإيثيل:



 وتُسمى المجموعة


مجموعة الأميد.

كيمياء - الإسترات - صفحة10

الإسترات Esters

الكشف عنها

يستخدم تفاعل تميؤ الإستر في وسط قاعدي في الكشف عنه حيث بموجب التميؤ سيتحول إلى ملح الحمض العضوي والغول وبفصلهما يتم إجراء الخطوات الآتية:
1- الكشف عن الغول بالتفاعل مع فلز الصوديوم حيث يتصاعد غاز الهيدروجين.
2- تحويل الملح العضوي إلى حمض عضوي بالتفاعل مع حمض قوي.
3- نكشف عن حمض عضوي بالتفاعل مع كربونات أو بيكربونات الصوديوم كما يلي:

R-COOH + NaHCO2 -> H2O + CO2 + R - COONa

حيث يدل الفوران الناتج عن ثاني أكسيد الكربون على أن المادة الأصلية هي إستر.
ومن خلال المشاهدات السابقة يمكن الاستدلال على أن المادة الأصلية هي إستر.

كيمياء - الإسترات - صفحة11

الإسترات Esters

الأهمية والاستخدامات

تتميز معظم الإسترات بروائح عطرية محببة تشبه الروائح الطبيعية للفواكه المختلفة أو الأعشاب الطبيعية.
* ولقد اشتهر استخدامها كثيراً في اضفاء بعض النكهات الصناعية المرغوبة على بعض المنتجات الغذائية وغير الغذائية ومن أشهر تلك الإسترات ما يلي:


    
الرائحة الإستر
رائحة الموز إيثانوات البنتيل
رائحة البرقوق ميثانوات الإميل
رائحة المشمش بيوتانوات البنتيل
رائحة الأناناس بيوتانوات الإيثيل
رائحة الكمثرى بيوتانوات الإيزوبنتيل
رائحة التفاح بيوتانوات الميثيل
رائحة البرتقال إبثانوات الأكتيل


إن صفة تميُّز الإسترات بالروائح المختلفة جعلت منها مواد مهمة في كثير من الصناعات خاصة صناعة العطور وحلويات الأطفال وبعض أدواتهم (كماسحات الأقلام والألوان) وألعابهم إلا إن كثيراً من التربويين لا يفضل استخدام هذا النوع من الأدوات والألعاب من قبل الأطفال الصغار حذراً من تناولهم لها اغتراراً برائحتها المحبَّبَّة والمألوفة لديهم، فكن مرشداً وموجهاً لهم لاختيار الأفضل.

وحديثاً دخل الإستر عالم المنتجات البلاستيكية والألياف الصناعية وعندها أمكن إنتاج مبلمرات الإستر المختلفة والتي أصبحت الأساس في كثير من صناعات الأقمشة والسفن وغيرها من المواد الاستهلاكية، ولعلك وزملاءك الآن ترتدون شيئاً من الملابس التي صنعت من نوع من مبلمرات الإستر
(Polyesters).

كيمياء - الإسترات - صفحة12

الإسترات Esters

تطبيقات

 * اكتب الصيغ البنائية A ,B ,C ,D لسلسلة التفاعلات التالية :




       

D C B A



كيمياء - الأمينات

كيمياء - الأمينات - صفحة1

الأمينات Amines

   
   
   

كيمياء - الأمينات - صفحة2

الأمينات Amines


التعريف:
الأمينات: مركبات عضوية تحتوي على مجموعة الأمينو.

كيمياء - الأمينات - صفحة3

تصنيف الأمينات:
بما أن الأمينات مشتقات للنشادر عندما تحل مجموعات الألكيل محل ذرات الهيدروجين فإن أقصى ما يمكن إحلاله من مجموعات R هوثلاث مجموعات ( لماذا؟).
وعليه فأن الأمينات تصنف إلى ثلاثة أصناف كما يظهر من خلال الجدول الآتي:

كيمياء - الأمينات - صفحة4

الأمينات Amines

المجموعة الوظيفية


 المجموعة الوظيفية في الأمينات هي مجموعة الأمينو، وهي عبارة عن مجموعة كربونيل متصلة بذرة نيتروجين وتتصل ذرة النيتروجين إما بهيدروجين أو شق هيدروكربوني أو أكثر.

كيمياء - الأمينات - صفحة5

الأمينات Amines

الصيغة العامة


 وتأخذ الأمينات واحداً من الصيغ التالية :

كيمياء - الأمينات - صفحة6

الأمينات Amines

التسمية


 تستخدم الطريقة الشائعة على نطاق واسع لتسمية الأمينات; لاحظ أسماء الأمينات التالية:

 عند تسمية الأمينات تضاف كلمة (أمين) إلى اسم شق الألكيل أو مجموعة الآريل المتصل بالمجموعة الوظيفية.

كيمياء - الأمينات - صفحة7

الأمينات Amines

خصائص التركيب في الأمينات


 - تحتوي جزيئاتها على عناصر الكربون والهيدروجين والنيتروجين .
 - جميع الروابط بين الذرات أحادية قوية من نوع سيجما .
 جزيئات الأمينات قطبية لارتفاع السالبية الكهربية للنيتروجين عن الهيدرجين والكربون إلا أن قطبيتها أقل من الكحولات لأن السالبية الكهربية للأكسجين أعلى من النيتروجين .

 - تتكون روابط هيدروجينية بين جزيئات الأمينات (ما عدا الثالثية لأنها لا تحتوي على رابطة N - H)

 - يوجد زوج إلكتروني فريد على ذرة النيتروجين لذلك تعتبر الأمينات قواعد (نظرية لويس) :

 كما أنها تستقبل برتون (لاوري وبرونشتد)

كيمياء - الأمينات - صفحة8

الأمينات Amines

التحضير

تُحضر الأمينات بعدة طرق منها:
 1 - تفاعل الأمونيا مع الكحولات:
عند إمرار بخار الكحول والأمونيا تحت ضغط في أنابيب بها عامل حفاز ساخن، تنتج الأمينات كما في المعادلات التالية:


 يُلاحظ تكون الأمين الأولي في البداية ثم بزيادة الكحول ينتج الأمين الثانوي ثم الثالثي، وتُفصل الأمينات     عن بعضها بالتقطير التجزيئي بعد فصل الماء أولاً.

 2 - بتفاعل الأمونيا مع مشتقات الأحماض الدهنية مثل إستر الحمض الكربوكسيلي كما يتضح من المعادلة:




 3 - بتسخين أملاح الأمونيوم للأحماض الكربوكسيلية مثل:


 4 - يُحضر الأنيلين باختزال النيتروبنزين بالهيدروجين الذري:


كيمياء - الأمينات - صفحة9

الأمينات Amines

الخواص الفيزيائية

تعلم وجود خاصية تجميعية في كل من الكحولات والأحماض الكربوكسيلية بسبب وجود الروابط الهيدروجينية بين جزيئاتها، وهذه الخاصية توجد أيضاً في الأمينات.



الروابط الهيدروجينية في الأمينات

ونظراً إلى أن السالبية الكهربائية للنيتروجين أقل منها للأكسجين، لذلك تكون قوة الرابطة الهيدروجينية في الأمينات أضعف منها في كل من الكحولات والأحماض، ويترتب على ذلك:
1 ـ انخفاض درجة غليان الأمينات الأولية مثل ميثيل أمين عن درجة غليان الكحولات والأحماض
     المقابلة لها مثل الميثانول والميثانويك، فمثلاً ميثيل أمين غاز بينما الميثانول والميثانويك سوائل.

2 ـ قابلية ذوبان الأمينات الأولية في الماء أقل منها لكل من الكحولات والأحماض المقابلة لها، حيث
     تكون قوة جذب أقطاب الماء لجزيئات الأمين أقل بسبب ضعف الخاصية القطبية للأمين.
      ورائحة الأمينات غير مقبولة، فهي تشبه رائحة السمك الفاسد، وهي المسؤولة عن الرائحة الكريهة      المنبعثة من تحلل الجثث.
بعض الأمينات الأروماتية سامة، وتتكون مثل هذه الأمينات في اللحم والسمك الفاسدين، ولذا فإن تناول الإنسان لهما يشكل خطورة على صحته.

كيمياء - الأمينات - صفحة10

الأمينات Amines

الخواص الكيميائية

 إن وجود زوج إلكتروني حُر على ذرة النيتروجين يجعل الأمينات قواعد،
 وبالتالي فمحاليلها المائية تغير لون ورقة تباع الشمس إلى اللون الأزرق.

1 ـ تفاعل الأمونيا مع الماء:

2 ـ تفاعل الأمين مع الماء:

3 ـ تتفاعل الأمينات مع الأحماض وتكون أملاح الأمونيوم:



 كما تتفاعل الأمينات بالتسخين مع الحموض الكربوكسيلية معطية الأميدات
 كما في المعادلة الآتية:

H2O + R - N - C - R -> OH - C - R + R - N - H

 ويستخدم مبدأ هذا التفاعل في إنتاج النايلون.
وأملاح الأمينات أكثر ذائبية في الماء من الأمينات نفسها، لذا فإن الأدوية التي تحتوي على مجموعة الأمين تحضر في صورة أملاح لتذوب في سوائل الجسم.

كيمياء - الأمينات - صفحة11

الأمينات Amines

الإستخدامات


 استخدام الأمينات:
 تدخل الأمينات في صناعات متعددة مثل المبيدات الحشرية، والأدوية كالمسكنات، أما أشهر استخداماتها فهو صناعة الأصباغ مثل الصبغة البرتقالية التي تُحضر من الأنيلين.

كيمياء - تفاعلات الأغوال

كيمياء - تفاعلات الأغوال - صفحة1

كيمياء - تفاعلات الأغوال - صفحة2

كيمياء - تفاعلات الأغوال - صفحة3

كيمياء - تفاعلات الأغوال - صفحة4

كيمياء - تفاعلات الأغوال - صفحة5

كيمياء - مادة عضوية مجهولة

كيمياء - مادة عضوية مجهولة - صفحة1

كيمياء - مادة عضوية مجهولة - صفحة2



كيمياء - تلخيص المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية

كيمياء - تلخيص المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة1

كيمياء - تلخيص المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة2

1 ـ تُعتبر المركبات الهيدروكربونية الأساس في الحصول على المشتقات العضوية.
2 ـ تتميز مشتقات المركبات الهيدروكربونية بوجود مجموعة وظيفية تُحدد خواص كل نوع من المركبات.
3 ـ تُعرَّف المجموعة الوظيفية بأنها ترتيب لمجموعة صغيرة من الذرات في جزيء المركب العضوي تُكسبه خواص كيميائية مميزة.
4 ـ تُقسم الكحولات تبعاً لعدد مجموعات الهيدروكسيل في الجزيء، كما تُقسم تبعاً لنوع ذرة الكربون التي تتصل بها مجموعة الهيدروكسيل.
5 ـ تُسمى مشتقات المركبات الهيدروكربونية بأسمائها الشائعة، وتبعاً لنظام الإيوباك.

كيمياء - تلخيص المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة3

6 ـ يُحضر الميثانول في الصناعة بأكسدة الميثان، ويحضر الإيثانول في الصناعة إما بإماهة غاز الإيثين، أو من
      تخمر المواد السكرية.

7 ـ تُحضر الكحولات في المختبر إما بالتحلل المائي لهاليد الألكيل المناظر، أو باختزال الألدهيدات والكيتونات.

8 ـ تزداد درجات غليان مشتقات المركبات الهيدروكربونية بزيادة كتلها الجزيئية.

9 ـ تُكوّن الكحولات أملاح (الكوكسيد) عند تفاعلها مع بعض الفلزات مثل الصوديوم والبوتاسيوم.

10 ـ تنتج الاسترات العضوية من تفاعل الكحولات مع الأحماض الكربوكسيلية.

11 ـ تُحضر الإيثرات بنزع الماء من الكحول باستخدام حمض الكبريتيك المركز.

12 ـ يُطلق على خاصية اشتراك مركبين عضويين أو أكثر في الصيغة الجزيئية، واختلافها في الصيغة التركيبية «التشاكل التركيبي».

كيمياء - تلخيص المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة4

13 ـ تُحضر الألدهيدات من أكسدة الكحولات الأولية، وتُحضر الكيتونات من أكسدة الكحولات الثانوية.

14 ـ تسلك الألدهيدات سلوك العوامل المختزلة فهي تختزل محلول فهلنج وكاشف تولين، أما الكيتونات فلا
       تختزلهما.

15 ـ تُحضر الأحماض الكربوكسيلية بعدة طرق منها أكسدة الكحولات أو الألدهيدات المقابلة.

16 ـ تتفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع القواعد مثل كربونات الصوديوم الهيدروجينية وهيدروكسيد
       الصوديوم أو البوتاسيوم.

17 ـ تتميز معظم الإسترات ذات الكتل الجزيئية المنخفضة بأن لها روائح الأزهار والثمار والزيوت العطرية.

كيمياء - تلخيص المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة5

18 ـ تتميأ الاسترات عند تفاعلها مع الماء، وينتج من ذلك الحمض والكحول الداخلين في تكوينها.

19 ـ تتفاعل الإسترات مع الأمونيا، ويتكون أميد الحمض المقابل.

20 ـ تُصنف الأمينات إلى أولية وثانوية وثالثية.

21 ـ تُحضر الأمينات بعدة طرق من أهمها استخدام الأمونيا في التحضير.

22 ـ المحاليل المائية للأمينات قلوية التأثير وتشبه في ذلك محلول الأمونيا.

23 ـ مشتقات المركبات الهيدروكربونية لها استخدامات هامة في الحياة.

كيمياء - تمارين المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية

كيمياء - تمارين المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة1

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
أي الأزواج الآتية تمثل متشاكلات ؟


(CH3CHCICH3 , CH3CH2CH2OH)

(CH3CH2OH , CH3OH)

(CH3CH2OCH3 , CH3CH2CH2OH  

(CHCI2CH2CH3 , CH3CHCICH2CI)

كيمياء - تمارين المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة2

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
ادرس مخطط التفاعل الآتي وأجب عن الأسئلة التي تليه :


أ - مجموعة الهيدروكسيد في المركب A تقع على ذرة الكربون التي رقمها
.
ب - المركب B إسمه حسب الإيوباك
.
جـ - أيهما له درجة غليان أعلى ; A أم B ؟

كيمياء - تمارين المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة3

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
ضع لكل مركب من المركبات الآتية درجة الغليان (س°) التي تناسبه
(118 , 21 , 141 , -89 , 78) :


   CH3CH3       CH3CH2OH       CH3CHO       CH3COOH       CH3CH2COOH

كيمياء - تمارين المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - صفحة4

سم الصيغ العامة الموضحة أدناه بما يناسبها من الأسماء في الجدول السفلي:









هاليد الألكيل
كيتون
إيثير
أميـن
حمض كربوكسيلي
إستر
ألدهيد
كحـول



إختبار المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية

إختبار المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية - الإختبار

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
المركب الأعلى في درجة الغليان هو:

 


البيوتان

1-بروبانول

1-بيوتانول

ثنائي إيثيل إيثر

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
المركب :(HO-CH2-CH2-CH2-CH3) اسمه :

 


بنتانون

2-بيوتانول

1-بيوتانول

بيوتانال

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
عند أكسدة الكحولات الأولية حتى تمام التأكسد ينتج :

 


حمض كربوكسيلي

ألدهيد

أميد

كيتون

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
المشتق الهيدروكربوني الذي يستخدم في الطب كمخدر هو:

 


حمض إيثانويك

ثنائي إيثيل إيثر

إيثانول

إيثيل أمين

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
أشهر استخدامات الأمينات :

 


المبيدات الحشرية

المسكنات

صناعة الأصباغ

جميع ما سبق

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
تتفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع أملاح الكربونات والكربونات الهيدروجينية ويتصاعد غاز:

 


CO2

O2

H2

NH3

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
المركبات العضوية التي تحتوي على المجموعة الوظيفية  - NH2 هي :

 


كحولات أولية

أمينات أولية

إيثرات

أمينات ثانوية

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
تمثل الصيغة العامة

 


إيثرات

كحولات أولية

كحولات ثانوية

كحولات ثالثية

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
اسم المركب
هو :

 


(3 - ميثيل - 1 - بيوتانول)

(2 - ميثيل بيوتانول)

(2 - ميثيل - 4 - بيوتانول)

(بنتانول)

اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية:
الصيغة العامة للكحولات التي لا تتأكسد إلى ألدهيدات أو كيتونات هي :