مسئولان در بخش های گوناگون، نوآوری، خلاقیت و ابتکار در روشها را وظیفه خود بدانند -رهبر معظم انقلاب   
۱۳۹۳ چهارشنبه ۱۲ شهريور -اِلأَربِعا ٨ ذو القعده ١٤٣٥ - Wednesday September 2014
نقشه وب سایت   تماس با ما  جستجو در وب سایت  ورود به صفحه اصلی
  بازدید ها :  6689   بازدید    تاریخ درج مطلب  16/1/1389    
 
 
معرفی گروه های عاملی و روش شناسایی آن ها در آزمایشگاه آلی

پیوند كربن-كربن دارای ویژگی غیرعادی مخصوص به خود است. اگر چه اتم های دیگر نیز می توانند این ویژگی را داشته باشند ولی كاربرد پیوند كربن-كربن بسیار وسیع است. به دلیل این خاصیت منحصر به فرد بیشتر از سه میلیون تركیبات مختلف حاوی كربن به نام تركیبات آلی در كتب شیمی گزارش شده اند. در نتیجه جمع آوری دانشی كامل از خواص همه این تركیبات عملا بسیار سخت است. پیچیدگی تركیبات آلی را می توان تا حدودی از طریق جمع آوری اطلاعات به دست آمده از گروه های طبیعی این تركیبات با خواص شیمیایی مشابه تقلیل داد. این گروه بندی ها توسط اتم یا گروهی از اتم ها كه قسمتی از مولكول آلی را تشكیل می دهند شناسایی می شوند. عموما این اتم یا گره اتم را گروه عامل می نامند. پس می توان گروه عاملی را به صورت كامل تری تعریف كرد: به هر یك از ویژگی های ساختاری كه مشخص كننده یك طبقه خاص از تركیبات آلی باشند گروه عاملی می گویند. هر گروه عامل نسبت به بقیه مولكول های آلی دارای خواص شیمیایی جداگانه یافت می شوند.

هیدروكربن ها:

ساده ترین گروه در شیمی آلی هیدروكربن ها بوده كه تركیباتی حاوی ات های كربن و هیدروژن می باشند. با توجه به خواص شیمیایی آن ها به سه زیرگروه تقسیم می شوند: هیدروكربن های اشباع شده-هیدروكربن های اشباع نشده و هیدروكربن های آروماتیكی. هیدروكربن های اشباع شده را هم چنین را هم چنین آلكان می نامند در آلكان ها همه پیوند های كربن-كربن از نوع پیوند ساده بوده كه انرژی پیوندی آن در حدود350كیلوژول می باشد. انرژی پیوند های هیدروژن-كربن در حدود 420كیلوژول است. پس آلكان ها از نظر شیمیایی تقریبا بی اثر می باشد. مهم ترین واكنش آن ها سوختن است كه آب و دی اكسیدكربن(محصولات سوختن آلكان) تولید می شوند. هیدروكربن های اشباع نشده دارای 2زیر گروه آلكن ها و آلكین ها می باشند. آلكن ها دارای یك یا چند پیوند كربن-كربن بوده و آلكین ها نیز حاوی یك یا چند پیوند سه گانه كربن-كربن می باشند. پیوندهای دو گانه وسه گانه كه پیوندهای غیر اشباع نامیده می شوند از نظر شیمیایی كاملا واكنش پذیر می باشند.

الكل ها:

یك الكل هیدروكربنی است كه در آن یك گروه عامل- OHجانشین یك اتم هیدروژن شده باشد. هم چنین یك الكل مانند آبی است كه در آن یك گروه آلكیل جانشین یك اتم هیدروژن در یك مولكول آب شده باشند. پس الكل ها خواصی بین خواص آب و هیدروكربن ها دارند.

ساختار الکل ها:

فرمول عمومی الکل ها، ROH است که در آن، R یک گروه آلکیل یا آلکیل استخلاف شده است. این گروه می ‌تواند نوع اول، دوم یا سوم باشد، ممکن است زنجیرباز یا حلقه‌ای باشد، ممکن است دارای یک اتم هالوژن، هیدروکسیل ‌های بیشتر یا یکی از بسیاری گروه های دیگری باشد که فعلا برای ما ناآشنا است. همه الکل ها، دارای گروه هیدروکسیل(-OH) هستند که بعنوان گروه عاملی، خواص مشخصه این خانواده از ترکیب ها را تعیین می ‌کند. تغییر و تنوع در ساختار R می ‌تواند بر سرعت واکنش های الکل ها و حتی در موارد معدودی بر نوع واکنش ها نیز تاثیر گذارد.

خواص فیزیکی الکل ها:

دمای جوش در میان هیدروکربن ها، به نظر می‌ رسد که عوامل تعیین کننده دمای جوش، عمدتا وزن مولکولی و شکل مولکول باشند. در الکل ها، با افزایش تعداد کربن، دمای جوش بالا می ‌رود و با شاخه‌دار کردن زنجیر، دمای جوش پایین می‌آید، اما نکته غیر عادی در مورد الکل ها این است که آن ها در دمای بالا به جوش می‌آیند. این دمای جوش بسیار بالاتر از دمای جوش هیدروکربن ها با وزن مولکولی یکسان است و حتی از دمای جوش بسیاری ترکیب ها با قطعیت قابل ملاحظه بالاتر است. دمای جوش بالای آن ها، به علت نیاز به انرژی بیشتر برای شکستن پیوندهای هیدروژنی است که مولکول ها را در کنار هم نگه داشته‌اند. حل شدن الکل ها رفتار الکل ها بعنوان حل شده نیز توانایی آن ها برای تشکیل پیوندهای هیدروژنی را منعکس می ‌کند. برخلاف هیدروکربن ها، الکل های سبک با آب امتزاج‌پذیرند. از آن جا که نیروهای بین مولکولی الکل ها همانند نیروهای بین مولکولی آب است، دو نوع مولکول با یکدیگر قابل اختلاط هستند. انرژی لازم برای شکستن یک پیوند هیدروژنی بین دو مولکول آب یا دو مولکول الکل، با تشکیل یک پیوند هیدروژنی بین یک مولکول آب و یک مولکول الکل تامین می ‌شود.

آلدهید:

یك آلدهید دارای گروه عامل –CHO در مولكول آلی می باشد. كلمه آلدهید (Aldehyde) از دو اژه الكل و هیدروژن گیری گرفته شده است. هرگاه از الكل نوع اول هیدروژن گیری شود در آن صورت تولید می گردد كه آلدهید نامیده می شود.

كتون:

یک کتون یک گروه عاملی است که با یک گروه کربونیل که با دو اتم کربن دیگر پیوند دارد؛ شناخته می‌ شود. یک کتون را می ‌توان با فرمول زیر بیان کرد.

R۱(CO)R۲

اتم کربن که با دو اتم کربن پیوند دارد آن را از گروه ‌های عاملی کربوکسیلیک اسیدها، آلدهیدها، استرها، آمیدها و دیگر ترکیب‌ های اکسیژن دار جدا می ‌کند. پیوند دوگانه گروه کربونیل نیز کتون ‌ها را از الکل ها و اترها باز می ‌شناساند. به کربنی که به کربن گروه کربونیل چسبیده کربن آلفا و به هیدروژنی که به این کربن چسبیده هیدروژن آلفا گویند. در حضور یک کاتالیزور اسیدی کتون به keto-enol tautomerism مربوط می ‌شود. واکنش با یک پایه قوی انول متناظر را نتیجه می دهد.

خواص شیمیایی آلدهید ها و كتون ها:

آلدهیدها و كتون ها در چند نوع فعل و انفعال شركت می كنند كه اهم آن به قرار زیر است:
1)حمله الكترون خواهی اسیدهای لوئیس روی اكسیژن گروه كربونیل موجب افزایش دانسیته بار مثبت كربن گروه كربونیل می شود كه در نهایت موجب افزایش خصلت اسیدی پروتون های كربن های آلفای كربونیل می گردد. صحت این نكته به وسیله روش های افزاری تائید شده است.

2)حمله هسته خواهی بركربن گروه كربونیل دومین دسته وسیع از واكنش های آلدهیدها و كتون ها را تشكیل می دهد. به عنوان مثال از افزایش آب بر آلدهیدها و كتون ها دیول دوقلو(gemdiol) ایجاد می شود و درصد تشكیل آن به ساختمان ماده و به پایداری محصول حاصل بستگی دارد. به عنوان مثال مقدار دیول دوقلوی حاصل از استون در دمای 20درجه سانتی گراد خیلی كم و قابل اغماض است در صورتی كه آلدهید فرمیك و تری كلرو استالدهید به خوبی و به طور كامل به دیول دو قلو تبدیل می شوند.

تهیه آلدهیدها و كتون ها از راه اكسایش الكل ها:

مصرف زیاد آلدهید و كتون در سنتزهای آلی باعث می شود كه نحوه تهیه آن ها اهمیت بسیاری داشته باشد. این اجسام را می توان از آلكین ها –كربوكسیلیك اسیدها و مشتق كربوكسیلیك اسیدها سنتز كرد. آلكین ها دراثرآبداركردن باكاتالیزور اسید به وسیله هیدروبوردار كردن-اكسایش به آلدهید یا كتون تبدیل می شوند.
كربوكسیلیك اسیدها یا مشتقات آن ها با تركیبات آلی فلزدار دیگر تركیب می شوند و آلدهید یا كتون می دهند. با وجود این یكی از معمول ترین روش های سنتزی اكسایش الكل های نوع اول و دوم با كرومیك اسید H2CrO4 یا پتاسیم پرمنگنات است. كرومیك اسید برای مدت طولانی پایدار نیست و بنابراین آن را در هنگام لزوم از تركیب سدیم یا پتاسیم دی كرومات با اسید اضافی مانند سولفوریك یا اسد استیك یا با انحلال كرومیك انیدرید در آب تهیه می كنند. در روش اخیر سولفوریك اسید یا استیك اسید نیز اضافه می شود زیرا كه سرعت اكسایش الكل ها با كرومیك اسید در محلول اسیدی بسیار زیادتر است. در تهیه یا اكسایش اجسامی كه در محیط اسیدی قوی تجزیه می شوند كرومیك انیدریدرا در پیریدین حل می كنند یا پتاسیم پرمنگنات بازی را به عنوان معرف اكسید كننده به كار می برند. الكل ها در مجاورت كرومیك اسید به استر تبدیل می شوند. این عمل كاملا به واكنش الكل ها و كربوكسیلیك اسیدها شباهت دارد. وجود چند واكنش جانبی مهم اكسایش الكل نوع اول به آلدهید را پیچیده می كند. به احتمال زیاد مهم ترین واكنش جانبی اكسایش سریع آلدهید با كرومیك اسید و تبدیل آن به كربوكسیلیك اسید است. برای تقلیل این اكسایش اضافی نامطلوب كرومیك اسید را به الكل نوع اول اضافه می كنند تا عامل اكسنده اضافی در مخلوط واكنش موجود نباشد و هم چنین آلدهیدرا در هنگام تشكیل از مخلوط واكنش تقطیر می كنند. بنابراین چنان چه در اكسایش با كرومیك اسید لازم باشد كه آلدهید با بازده زیادی تهیه می شود باید آلدهید مورد نظر خیلی فرار باشد یعنی در كمتر از حدود 150بجوشد. كتون ها در محیط اسیدی ملایم در برابر این اكسنده بسیار پایدارتر از آلدهیدها هستند از این رو در تبدیل الكل های نوع دوم به كتون ها میزان واكنش های جانبی كه در اكسایش الكل های نوع اول گفته شد چندان قابل ملاحظه نیستند. ولی در شرایط بازی یا اسیدی قوی كتون هایی كه به فرم انولی در می آیند اكسید می شوند و به دو قسمت كربونیل دار تجزیه می شوند.برای مثال می توان سیكلو هگزانول را با كرومیك اسید اكسید كرد و بازده زیادی از سیكلوهگزانون به دست آورد ولی این جسم در اثر تركیب با پتاسیم پرمنگنات در محیط بازی ضعیف به آدیپیك اسید تبدیل می شود. بدون شك در این واكنش ابتدا كتون به یون انولات تبدیل می شود تبدیل می شود و بعد این یون با پرمنگنات اكسید می شود. سیكلوهگزانون یك كتون متقارن است و فقط یك یون انولات می دهد. چنان چه كتون متقارن نباشد دو یون انولات متفاوت تولی می شود و هر یك از آن ها با پرمنگنات به محصول جداگانه ای اكسید می شود. در اكسایش كتون های نامتقارن مخلوط پیچیده ای از چند محصول تشكیل می شود و چنین مشكلی مصرف سنتزی این واكنش ها را كم می كند.

استرها:

یك استر از واكنش یك اسید آلی با یك الكل تولید می شود. استرها دارای گروه عامل-COO-بوده كه از یك پیوند دوگانه كربن-اكسیژن(-C=O) و یك پیوند ساده كربن-اكسیژن(C-O-) تشكیل شده اند. اغلب استرها فرار هستند و دارای بوی مطبوعی می باشند. رایحه طبیعی بسیاری از گل ها و طعم بسیاری از میوه ها به حضور یك یا چند استر بستگی دارد. بعضی از استرهای طبیعی مهم در چربی و روغن ها(روغم برزك-روغن دانه پنبه-روغن زیتون) در سنتزمارگارین(كره نباتی) كره بادام زمینی و عصاره ی سبزیجات به كار می روند.

شناسایی گروه های عاملی

در شناسایی یک جسم مجهول پس از تجزیه و تعیین خواص فیزیکی آن با توجه به نتایج حاصله باید آزمایشات شناسایی گروه های عاملی را روی نمونه انجام داد. مثلا اگر در تجزیه عنصری نمونه وجود O اثبات شده، حال این مسأله پیش می آید که اکسیژن ممکن است به صورت گروه –C=O یا –OH یا C–O–C و یا غیره باشد. بنابر این یک سری آزمایشات برای تشخیص گروه عاملی نمونه لازم است. نکته ای که معمولا باید به آن توجه کرد این است که چنان چه در انجام آزمایشات برای حل کردن نمونه از یک حلال استفاده نمودید برای اطمینان خاطر برای این که حتما بدانید که حلال با معرف وارد واکنش نشده یک شاهد تهیه کنید. بدین ترتیب که در یک لوله مقداری حلال ریخته و به همان اندازه معرفی اضافه کنید که به محلول شامل حلال و نمونه مورد نظر اضافه نموده اید و دو لوله را با یکدیگر مقایسه کنید.

بخش عملی:

شناسایی آلکن ها:

الف) آزمایش برم در استیک اسید: در یک لوله آزمایش 1 میلی لیتر سیکلوهگزن ریخته و به آن محلول Br2/CH3COOH قطره قطره اضافه کنید، با از بین رفتن رنگ برم می توان نتیجه گرفت که برم در واکنش شیمیایی شرکت کرده و مصرف می شود.
ب) پرمنگنات پتاسیم: یک قطره سیکلوهگزن را در 2 میلی لیتر آب حل کرده و به آن 3 قطره محلول KMnO4 اضافه نمایید و محلول را خوب به هم زده و نتیجه مشاهده شده را یادداشت کنید.

شناسایی الکل ها:

الف) حلالیت: 6 لوله آزمایش برداشته و در هر کدام 1 میلی لیتر آب ریخته و هر یک از الکل های زیر ر ا به یکی از لوله ها اضافه کنید و هم بزنید. 1) متانول 2) اتانول 3) پروپانول 4) نرمال بوتانول 5) بوتان 2-اُل 6) 2-متیل پروپان 2 – اُل. سپس این آزمایش را برای حلال هگزان تکرار کنید و نتایج هر کدام را بنویسید.
ب) انیدریدکرومیک: 3-1 میلی لیتر از هر یک از الکل های فوق را در لوله آزمایش ریخته به آن یک الی دو قطره معرف انیدرید کرومیک اضافه کنید. تشکیل رسوب سبز مایل به آبی دلیل بر مثبت بودن آزمایش است. این آزمایش برای الکل های نوع اول و دوم جواب مثبت می دهد.
ج) یدوفرم: در یک لوله آزمایش 5/0 میلی لیتر اتانول ریخته بدان 1mL سود 10% افزوده و آنقدر به محلول اخیر محلول ید در یدید پتاسیم(I2/KI) اضافه کنید تا رنگ قهوه ای محلول اخیر باقی بماند. بعد رنگ ید اضافی را با یک قطره سود 10% همراه با تکان دادن از بین ببرید. حال لوله را از آب پر کرده و آن را برای 15 دقیقه به حال خود بگذارید. تشکیل رسوب زرد لیموئی(رسوب یدوفرم) دلیل بر مثبت بودن آزمایش است.
این آزمایش را برای متانول – نرمال بوتانول – استن – بنزآلدئید – استوفنون – ترشری بوتیل الکل انجام دهید.
د) استری شدن الکل ها توسط اسیدهای آلی: یک قطره از استیک اسید غلیظ را وارد 1mL اتانول نموده و قطره ای اسید سولفوریک غلیظ بدان اضافه کنید حال محلول را در حمام آب گرم حرارت داده تا بجوش آید، پس از مدتی بوی مخصوصی به مشام می رسد. نوع بوی حس شده را با بوی اسید مقایسه کنید.
آزمایش لوکاس: بر روی نیم میلی لیتر از ترشری بوتیل الکل 3 میلی لیتر اسید کلریدریک غلیظ بریزید. محلول ابتدا بیرنگ است ولی کم کم کدر شده و رسوب می دهد. مشخصات رسوب را نوشته و این آزمایش را برای اتانول و بوتان 2-اُل هم انجام دهید.

شناسایی آلدئیدها و کتون ها

الف) 2، 4 دی نیترو فنیل هیدرازین: 1 میلی لیتر استن در لوله آزمایش ریخته و بدان چند قطره معرف 2، 4 دی نیتروفنیل هیدرازین اضافه کنید و مشاهده خود را یادداشت کنید. این آزمایش را روی بنزآلدئید و استوفنون نیز انجام دهید. این آزمایش به آلدئیدها و کتون ها جواب می دهد.
ب) سدیم بی سولفیت: یک میلی لیتر از معرف غلیظ را در یک لوله آزمایش ریخته به آن 3/0 میلی لیتر از جسم مورد نظر اضافه کنید و شدیدا تکان دهید، تشکیل رسوب سفید دلیل بر مثبت بودن آزمایش است. اکثر گروه های کربونیل فعال به این آزمایش جواب مثبت می دهند، چون این واکنش نوکلئوفیلی است هر چقدر گروه کربنیل مثبت تر باشد امکان جواب مثبت بیشتر است، در نتیجه این آزمایش بیشتر مخصوص آلدئیدها می باشد. این آزمایش را برای استون و بنزآلدئید انجام دهید.
ج) تالنز: 1 میلی لیتر بنزآلدئید در لوله آزمایش ریخته و به آن 1 میلی لیتر از معرف تازه تهیه شده اضافه کنید. در صورت لزوم کمی حرارت دهید(توسط حمام آب گرم ملایم) تشکیل آئینه نقره ای مثبت بودن آزمایش را نشان می دهد.
د) معرف کرومیک اسید: 1 قطره از جسم مایع یا یک صدم گرم از جسم جامد را در 1 میلی لیتر استون حل کنید و چند قطره معرف به آن اضافه نمایید.

معرف اسید کرومیک

25 گرم انیدرید کرومیک CrO3 را در 25 سی سی اسید سولفوریک غلیظ حل کنید و به هم بزنید تا خمیر یکنواختی به دست آید، بعد محلول حاصل را بوسیله 75 سی سی آب مقطر با احتیاط رقیق نمایید.

 

 

 

 

اين مقاله تا چه اندازه براي شما مفيد بوده است؟

 12345 
ضعيفعالي
توضیحات شما . (اختياري)

ميانگين آرا :2.5 از 5 امتياز است.


12345
82 : تعداد کل آرا ارسال شده
-1 6850 -1 -1

کامپیوتر
هوافضا
صنایع الکترونیکی
نجوم
مقالات عمومي
  
 
ارسال به دوستان


در صورتی که مایلید دوستان شما نیز از این مطلب استفاده کنند , کافیست نام و آدرس ایمیل خود و دوست خود  را وارد نموده تا این مطلب به دوستتان ارسال شود.
 




 
صفحه اصلی | اخبار و رویداد ها | مجموعه مطالب | اردبیل شناسی | صدرا | مسابقات | تماس با ما
Copyright 2009 Tebyan Branch Of Ardebil Province. All rights reserved.
Web Design : WebHouse