Reakcje dysproporcjonowania są szczególnym rodzajem reakcji redoks, w których część atomów danego pierwiastka w związku ulega redukcji, a część utlenieniu. Przykładem takiej
reakcją jest reakcja Cannizzaro, w której cząsteczki aldehydu są utleniane do soli kwasu
karboksylowego i redukowane do alkoholu w środowisku silnie zasadowym, jak przedstawiono na poniższym równaniu reakcji:
2R–CHO + OH– → R–CH2–OH + R–COO–
Reakcja ta zachodzi tylko w przypadku aldehydów pozbawionych atomu wodoru przy węglu związanym z
grupą aldehydową.
Źródło: R. T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2010.
Poniżej podano wzory czterech aldehydów.
Spośród aldehydów o wzorach oznaczonych literami A−D wybierz wszystkie, które ulegają
reakcji Cannizzaro. Podaj oznaczenia literowe, które odpowiadają wybranym aldehydom.
Akroleina, czyli propenal, o wzorze CH2=CH–CHO jest najprostszym nienasyconym
aldehydem. Powstaje w wyniku termicznego rozkładu glicerolu. Produktem ubocznym tej
reakcji jest woda. Akroleina podczas przechowywania ulega samorzutnie polimeryzacji.
Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii,
Warszawa 2007.
29.1. (1 pkt)
Napisz równanie reakcji powstawania akroleiny w wyniku termicznego rozkładu
glicerolu. Zastosuj półstrukturalne (grupowe) wzory związków organicznych.
29.2. (1 pkt)
Rozstrzygnij, czy akroleina występuje w postaci izomerów cis–trans. Odpowiedź
uzasadnij.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
29.3. (1 pkt)
Dokończ poniższy zapis, tak aby przedstawiał on równanie reakcji polimeryzacji
akroleiny. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe).
Aldehydy i ketony, których cząsteczki mają przynajmniej jeden atom wodoru związany
z atomem węgla sąsiadującym z grupą karbonylową (atomem węgla α) ulegają pod wpływem
katalitycznej ilości mocnej zasady reakcji aldolowej. Reakcja przebiega w taki sposób, że
zasada odrywa jon H+ od atomu węgla α związku karbonylowego, a utworzony karboanion
przyłącza się do atomu węgla grupy karbonylowej drugiej cząsteczki aldehydu lub ketonu.
W ostatnim etapie następuje przyłączenie jonu H+ do utworzonego anionu, w wyniku czego
powstaje końcowy produkt.
Zilustrowano to na poniższym schemacie reakcji, w której jako zasadę wykorzystano etanolan
sodu (Et oznacza grupę etylową):
Przykładowo z dwóch cząsteczek etanalu pod wpływem roztworu etanolanu sodu w etanolu
powstaje 3‑hydroksybutanal:
CH3–CHO + CH3–CHO EtONa, EtOH CH3–CHOH–CH2–CHO
W reakcji aldolowej mogą uczestniczyć zarówno cząsteczki tego samego związku
karbonylowego, jak i dwóch różnych związków, z których tylko jeden musi zawierać atom
wodoru związany z atomem węgla α.
Zależnie od budowy reagentów oraz warunków reakcji produkt reakcji aldolowej może ulegać
eliminacji cząsteczki wody, w wyniku czego powstaje albo nienasycony aldehyd, albo keton,
w którym wiązanie podwójne węgiel – węgiel sąsiaduje bezpośrednio z grupą karbonylową,
np.:
CH3–CHOH–CH2–CHO → CH3–CH=CH–CHO + H2O
Taką reakcję, w której powstaje finalnie produkt eliminacji wody z utworzonego początkowo
adduktu, nazywa się kondensacją aldolową.
46.1. (0–1)
W wyniku reakcji aldolowej propanonu (acetonu) z następczą eliminacją wody, czyli w wyniku
kondensacji aldolowej, powstaje związek nazywany zwyczajowo tlenkiem mezytylu.
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) tlenku mezytylu i jego nazwę systematyczną.
Wzór tlenku mezytylu:
Nazwa systematyczna tlenku mezytylu:
46.2. (0–1)
Podpunkt anulowany przez CKE wg aneksu obowiązującego w latach 2023-2024 (zgodnie ze zaktualizowaną dnia 26 sierpnia 2022 wersją aneksu)
Aldehyd cynamonowy o wzorze:
otrzymuje się w wyniku kondensacji aldolowej dwóch aldehydów A i B, z których tylko aldehyd
B ma atomy wodoru związane z atomem węgla α.
Napisz wzory grupowe (półstrukturalne) aldehydów A i B.
Wzór aldehydu A
Wzór aldehydu B
46.3. (0–1)
Ustal, ile różnych produktów może powstać w wyniku reakcji aldolowej
przeprowadzonej dla równomolowej mieszaniny etanalu i propanalu. Odpowiedź
uzasadnij.
Poniżej przedstawiono ciąg przemian prowadzących do powstania kwasu karboksylowego.
Związek oznaczony literą X jest chloropochodną węglowodoru.
Posługując się wzorami półstrukturalnymi (grupowymi) związków organicznych, napisz
równanie reakcji chemicznej oznaczonej na schemacie numerem III oraz określ typ
reakcji (addycja, eliminacja, substytucja) oznaczonej na schemacie numerem I.
Badając właściwości związków organicznych, wykonano dwa doświadczenia: A i B.
Do wodnych roztworów związków organicznych wprowadzono świeżo wytrącony
wodorotlenek miedzi(II): w temperaturze pokojowej (doświadczenie A) i w podwyższonej
temperaturze (doświadczenie B), co ilustrują poniższe schematy:
Badając właściwości związków organicznych, wykonano dwa doświadczenia: A i B.
Do wodnych roztworów związków organicznych wprowadzono świeżo wytrącony
wodorotlenek miedzi(II): w temperaturze pokojowej (doświadczenie A) i w podwyższonej
temperaturze (doświadczenie B), co ilustrują poniższe schematy:
Doświadczenie A
Doświadczenie B
155.1 (0-1)
Podaj numery probówek, w których w doświadczeniu A zaobserwowano zanik
niebieskiego osadu i powstanie klarownego szafirowego roztworu. Uzasadnij swój
wybór.
155.2 (0-1)
Podaj numery probówek, w których w doświadczeniu B zaobserwowano wytrącanie
się ceglastego osadu. Uzasadnij swój wybór.
Na podstawie: J.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2008.
Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych
elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji i utleniania
zachodzących podczas opisanej reakcji. Uwzględnij fakt, że reakcja zachodzi
w środowisku zasadowym. Następnie uzupełnij schemat, tak aby otrzymać sumaryczne
równanie w formie jonowej skróconej opisanej reakcji utleniania propanalu.
Aldehydy, w których cząsteczkach nie ma atomów wodoru w położeniu α (atomy wodoru przy
atomie węgla związanym z grupą aldehydową), reagują z mocnymi zasadami zgodnie ze
schematem:
2RCHO + NaOH → RCOONa + RCH2OH
Podczas tego procesu, zwanego reakcją Cannizzaro, następuje jednoczesne przejście aldehydu
w produkty o niższym oraz o wyższym stopniu utlenienia węgla (dysproporcjonowanie lub
dysmutacja).
Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii,
Warszawa 2007.
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) lub uproszczony aldehydu, z którego w wyniku
reakcji Cannizzaro otrzymano benzenokarboksylan sodu (benzoesan sodu)
i fenylometanol (alkohol benzylowy), oraz podaj formalne stopnie utlenienia atomów
węgla, które uczestniczą w procesie utleniania i redukcji (przed reakcją i po reakcji).
Metanal jest najprostszym aldehydem. Jego cząsteczki łatwo łączą się w pierścienie o wzorze
(CH2O)3 lub w formę łańcuchową HO–[CH2O]8-100–H powstającą samorzutnie w roztworach
wodnych metanalu. Metanal należy do grupy aldehydów ulegających reakcji Cannizaro, która
polega na jednoczesnym utlenianiu i redukcji aldehydu w środowisku zasadowym. Jednym
z produktów tej reakcji jest sól kwasu karboksylowego.
27.1. (1 pkt)
Narysuj kreskowy wzór elektronowy cząsteczki metanalu. Zaznacz wszystkie wolne
pary elektronowe.
27.2. (1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie.
Liczba wiązań σ w cząsteczce metanalu wynosi (1 / 2 / 3 / 4), natomiast liczba wiązań π jest równa (1 / 2 / 3 / 4). Orbitalom walencyjnym atomu węgla przypisuje się hybrydyzację sp2, dlatego cząsteczka metanalu ma kształt (liniowy / płaski / tetraedryczny).
Zdolność cząsteczek metanalu do (polimeryzacji / polikondensacji) jest uwarunkowana
obecnością w jego cząsteczce (wiązania σ / wiązania π / atomu tlenu).
27.3. (2 pkt)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji metanalu z wodorotlenkiem sodu.
Podaj nazwy systematyczne organicznych produktów tej reakcji.
W poniższej tabeli zestawiono wartości temperatury wrzenia (pod ciśnieniem 1013 hPa)
alkanu, alkanolu, alkanalu i alkiloaminy o zbliżonych masach cząsteczkowych.
Numer związku
Wzór związku
Masa cząsteczkowa, u
Temperatura wrzenia,°C
I
CH3CH2CH3
44
– 42,2
II
CH3CH2OH
46
78,3
III
CH3CHO
44
20,7
IV
CH3CH2NH2
45
16,6
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.
Opisz przyczynę różnicy temperatury wrzenia alkanu i aldehydu oraz przyczynę różnicy
temperatury wrzenia aldehydu i alkoholu. Odnieś się do budowy cząsteczek związków,
których wzory wymieniono w tabeli.
Aldehyd ten występuje w przyrodzie w konfiguracji trans.
W celu zbadania właściwości aldehydu cynamonowego wykonano eksperyment, którego
przebieg zilustrowano na rysunku.
Porównaj przebieg reakcji w obu probówkach. Dokończ poniższe zdania – wybierz
i podkreśl właściwe opisy spostrzeżeń spośród podanych w nawiasach.
Po dodaniu odczynnika do probówki I zaobserwowano, że roztwór bromu (uległ odbarwieniu / zabarwił się na fioletowo / nie zmienił zabarwienia).
W probówce II w wyniku ogrzewania zawiesiny wodorotlenku miedzi(II) z aldehydem cynamonowym powstał (szafirowy roztwór / ceglasty osad / różowy roztwór).
Poniżej przedstawiono ciągi przemian, w wyniku których otrzymano anilinę oraz etanol.
Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone wzory związków organicznych, równanie reakcji katalitycznego uwodornienia nitrobenzenu oraz równanie reakcji, w wyniku której ze związku A powstaje aldehyd.
Równanie reakcji katalitycznego uwodornienia nitrobenzenu:
Równanie reakcji, w wyniku której ze związku A powstaje aldehyd:
Zgłaszanie uwagi / błędu
Aktywuj BiologHelp+ i uzyskaj pełny dostęp do dodatkowych funkcji serwisu
