Sara12
08-19-2010, 06:19 PM
آزمایش تولنز یا تولنس
مقدمه:
پيوند كربن-كربن داراي ويژگي غيرعادي مخصوص به خود است.اگر چه اتم هاي ديگر نيزمي توانند اين ويژگي را داشته باشند ولي كاربرد پيوند كربن-كربن بسيار وسيع است .به دليل اين خاصيت منحصربه فرد بيشتر از سه ميليون تركيبات مختلف حاوي كربن به نام تركيبات آلي در كتب شيمي گزارش شده اند.در نتيجه جمع آوري دانشي كامل از خواص همه اين تركيبات عملا بسيار سخت است.پيچيدگي تركيبات آلي را مي توان تا حدودي از طريق جمع آوري اطلاعات به دست آمده از گروه هاي طبيعي اين تركيبات با خواص شيميايي مشابه تقليل داد.
اين گروه بندي ها توسط اتم يا گروهي از اتم ها كه قسمتي از مولكول آلي را تشكيل مي دهند شناسايي مي شوند.عموما اين اتم يا گره اتم را گروه عامل مي نامند.پس مي توان گروه عاملي را به صورت كامل تري تعريف كرد:
به هر يك از ويژگي هاي ساختاري كه مشخص كننده يك طبقه خاص از تركيبات آلي باشند گروه عاملي مي گويند.
هر گروه عامل نسبت به بقيه مولكول هاي آلي داراي خواص شيميايي جداگانه يافت مي شوند
هيدروكربن ها:
ساده ترين گروه در شيمي آلي هيدروكربن ها بوده كه تركيباتي حاوي ات هاي كربن و هيدروژن مي باشند.با توجه به خواص شيميايي آنها به سه زيرگروه تقسيم مي شوند:هيدروكربن هاي اشباع شده-هيدروكربن هاي اشباع نشده وهيدروكربن هاي آروماتيكي.
هيدروكربن هاي اشباع شده را هم چنين را هم چنين آلكان مي نامنددر آلكان ها همه پيوند هاي كربن-كربن از نوع پيوند ساده بوده كه انرژي پيوندي آن در حدود350كيلوژول مي باشد.انرژي پيوند هاي هيدروژن-كربن در حدود 420كيلوژول است.پس آلكانها از نظر شيميايي تقريبا بي اثر مي باشد.مهم ترين واكنش آنها سوختن است كه آب و دي اكسيدكربن(محصولات سوختن آلكان) توليد مي شوند.
هيدروكربن هاي اشباع نشده داراي 2زير گروه آلكنهاوآلكينها مي باشند.آلكنها داراي يك يا چند پيوند كربن-كربن بوده وآلكينها نيز حاوي يك يا چند پيوند سه گانه كربن-كربن مي باشند .پيوند هاي دو گانه وسه گانه كه پيوند هاي غير اشباع ناميده مي شوند از نظر شيميايي كاملا واكنش پذير مي باشند.
آلدهيد:يك آلدهيد داراي گروه عامل –CHOدر مولكول آلي مي باشد.كلمه آلدهيد(Aldehyde)از دو اژه الكل وهيدروژن گيري گرفته شده است.هرگاه از الكل نوع اول هيدروژن گيري شود در آن صورت توليد مي گردد كه آلدهيد ناميده مي شود.
كتون: يك كتون يك گروه عاملي است كه با يك گروه كربونيل كه با دو اتم كربن ديگر پيوند دارد ؛ شناخته مي‌شود. يك كتون را مي‌توان با فرمول زير بيان كرد.
R۱(CO)R۲
اتم كربن كه با دو اتم كربن پيوند دارد آن را از گروههاي عاملي كربوكسيليك اسيدها ، آلدهيدها، استرها، آميدها و ديگر تركيب‌هاي اكسيژندار جدا مي‌كند. پيوند دوگانهٔ گروه كربونيل نيز كتونها را از الكل ها و اترها باز مي‌شناساند.
به كربني كه به كربن گروه كربونيل چسبيده كربن آلفا و به هيدروژني كه به اين كربن چسبيده هيدروژن آلفا گويند. در حضور يك كاتاليزور اسيدي كتون به keto-enol tautomerism مربوط مي‌شود. واكنش با يك پايه قوي انول متناظر را نتيجه ميدهد.
خواص شيميايي آلدهيد ها و كتون ها:
آلدهيد ها وكتون ها در چند نوع فعل و انفعال شركت مي كنند كه اهم آن به قرار زير است:
1)حمله الكترونخواهي اسيدهاي لوئيس روي اكسيژن گروه كربونيل موجب افزايش دانسيته بار مثبت كربن گروه كربونيل مي شود كه در نهايت موجب افزايش خصلت اسيدي پروتون ههاي كربن هاي آلفاي كربونيل مي گردد.صحت اين نكته به وسيله روش هاي افزاري تائيد شده است.
2)حمله هسته خواهي بركربن گروه كربونيل دومين دسته وسيع از واكنشهاي آلدهيد ها وكتون ها را تشكيل مي دهد.به عنوان مثال از افزايش آب بر آلدهيد ها وكتون ها ديول دوقلو(gemdiol)ايجاد مي شود و درصد تشكيل آن به ساختمان ماده و به پايداري محصول حاصل بستگي دارد.به عنوان مثال مقدار ديول دوقلوي حاصل از استون در دماي 20درجه سانتي گراد خيلي كم و قابل اغماض است در صورتيكه آلدهيد فرميك و تري كلرو استالدهيد به خوبي و به طور كامل به ديول دو قلو تبديل مي شوند.
شناسايي گروههاي عاملي
در شناسايي يك جسم مجهول پس از تجزيه و تعيين خواص فيزيكي آن با توجه به نتايج حاصله بايد آزمايشات شناسايي گروههاي عاملي را روي نمونه انجام داد. مثلا اگر در تجزيه عنصري نمونه وجود O اثبات شده، حال اين مسئله پيش مي آيد كه اكسيژن ممكن است به صورت گروه –C=O يا –OH يا C–O–C و يا غيره باشد. بنابر اين يك سري آزمايشات براي تشخيص گروه عاملي نمونه لازم است. نكته اي كه معمولا بايد به آن توجه كرد اين است كه چنانچه در انجام آزماشات براي حل كردن نمونه از يك حلال استفاده نموديد براي اطمينان خاطر براي اينكه حتما بدانيد كه حلال با معرف وارد واكنش نشده يك شاهد تهيه كنيد. بدين ترتيب كه در يك لوله مقداري حلال ريخته و به همان اندازه معرفي اضافه كنيد كه به محلول شامل حلال و نمونه مورد نظر اضافه نموده ايد و دو لوله را با يكديگر مقايسه كنيد.
شناسايي آلدئيدها و كتونها
الف) 2، 4 دي نيترو فنيل هيدرازين: 1 ميلي ليتر استن در لوله آزمايش ريخته و بدان چند قطره معرف 2، 4 دي نيتروفنيل هيدرازين اضافه كنيد و مشاهده خود را يادداشت كنيد. اين آزمايش را روي بنزآلدئيد و استوفنون نيز انجام دهيد. اين آزمايش به آلدئيدها و كتونها جواب ميدهد.
ب) سديم بي سولفيت: يك ميلي ليتر از معرف غليظ را در يك لوله آزمايش ريخته به آن 3/0 ميلي ليتر از جسم مورد نظر اضافه كنيد و شديدا تكان دهيد، تشكيل رسوب سفيد دليل بر مثبت بودن آزمايش است. اكثر گروههاي كربونيل فعال به اين آزمايش جواب مثبت ميدهند، چون اين واكنش نوكلئوفيلي است هرچقدر گروه كربنيل مثبت تر باشد امكان جواب مثبت بيشتر است، در نتيجه اين آزمايش بيشتر مخصوص آلدئيدها ميباشد. اين آزمايش را براي استون و بنزآلدئيد انجام دهيد.
ج) تالنز: 1 ميلي ليتر بنزآلدئيد در لوله آزمايش ريخته و به آن 1 ميلي ليتر از معرف تازه تهيه شده اضافه كنيد. در صورت لزوم كمي حرارت دهيد (توسط حمام آب گرم ملايم) تشكيل آئينه نقره اي مثبت بودن آزمايش را نشان ميدهد.
د) معرف كروميك اسيد: 1 قطره از جسم مايع يا يك صدم گرم از جسم جامد را در 1 ميلي ليتر استون حل كنيد و چند قطره معرف به آن اضافه نمائيد
مقدمه:
پيوند كربن-كربن داراي ويژگي غيرعادي مخصوص به خود است.اگر چه اتم هاي ديگر نيزمي توانند اين ويژگي را داشته باشند ولي كاربرد پيوند كربن-كربن بسيار وسيع است .به دليل اين خاصيت منحصربه فرد بيشتر از سه ميليون تركيبات مختلف حاوي كربن به نام تركيبات آلي در كتب شيمي گزارش شده اند.در نتيجه جمع آوري دانشي كامل از خواص همه اين تركيبات عملا بسيار سخت است.پيچيدگي تركيبات آلي را مي توان تا حدودي از طريق جمع آوري اطلاعات به دست آمده از گروه هاي طبيعي اين تركيبات با خواص شيميايي مشابه تقليل داد.
اين گروه بندي ها توسط اتم يا گروهي از اتم ها كه قسمتي از مولكول آلي را تشكيل مي دهند شناسايي مي شوند.عموما اين اتم يا گره اتم را گروه عامل مي نامند.پس مي توان گروه عاملي را به صورت كامل تري تعريف كرد:
به هر يك از ويژگي هاي ساختاري كه مشخص كننده يك طبقه خاص از تركيبات آلي باشند گروه عاملي مي گويند.
هر گروه عامل نسبت به بقيه مولكول هاي آلي داراي خواص شيميايي جداگانه يافت مي شوند
هيدروكربن ها:
ساده ترين گروه در شيمي آلي هيدروكربن ها بوده كه تركيباتي حاوي ات هاي كربن و هيدروژن مي باشند.با توجه به خواص شيميايي آنها به سه زيرگروه تقسيم مي شوند:هيدروكربن هاي اشباع شده-هيدروكربن هاي اشباع نشده وهيدروكربن هاي آروماتيكي.
هيدروكربن هاي اشباع شده را هم چنين را هم چنين آلكان مي نامنددر آلكان ها همه پيوند هاي كربن-كربن از نوع پيوند ساده بوده كه انرژي پيوندي آن در حدود350كيلوژول مي باشد.انرژي پيوند هاي هيدروژن-كربن در حدود 420كيلوژول است.پس آلكانها از نظر شيميايي تقريبا بي اثر مي باشد.مهم ترين واكنش آنها سوختن است كه آب و دي اكسيدكربن(محصولات سوختن آلكان) توليد مي شوند.
هيدروكربن هاي اشباع نشده داراي 2زير گروه آلكنهاوآلكينها مي باشند.آلكنها داراي يك يا چند پيوند كربن-كربن بوده وآلكينها نيز حاوي يك يا چند پيوند سه گانه كربن-كربن مي باشند .پيوند هاي دو گانه وسه گانه كه پيوند هاي غير اشباع ناميده مي شوند از نظر شيميايي كاملا واكنش پذير مي باشند.
آلدهيد:يك آلدهيد داراي گروه عامل –CHOدر مولكول آلي مي باشد.كلمه آلدهيد(Aldehyde)از دو اژه الكل وهيدروژن گيري گرفته شده است.هرگاه از الكل نوع اول هيدروژن گيري شود در آن صورت توليد مي گردد كه آلدهيد ناميده مي شود.
كتون: يك كتون يك گروه عاملي است كه با يك گروه كربونيل كه با دو اتم كربن ديگر پيوند دارد ؛ شناخته مي‌شود. يك كتون را مي‌توان با فرمول زير بيان كرد.
R۱(CO)R۲
اتم كربن كه با دو اتم كربن پيوند دارد آن را از گروههاي عاملي كربوكسيليك اسيدها ، آلدهيدها، استرها، آميدها و ديگر تركيب‌هاي اكسيژندار جدا مي‌كند. پيوند دوگانهٔ گروه كربونيل نيز كتونها را از الكل ها و اترها باز مي‌شناساند.
به كربني كه به كربن گروه كربونيل چسبيده كربن آلفا و به هيدروژني كه به اين كربن چسبيده هيدروژن آلفا گويند. در حضور يك كاتاليزور اسيدي كتون به keto-enol tautomerism مربوط مي‌شود. واكنش با يك پايه قوي انول متناظر را نتيجه ميدهد.
خواص شيميايي آلدهيد ها و كتون ها:
آلدهيد ها وكتون ها در چند نوع فعل و انفعال شركت مي كنند كه اهم آن به قرار زير است:
1)حمله الكترونخواهي اسيدهاي لوئيس روي اكسيژن گروه كربونيل موجب افزايش دانسيته بار مثبت كربن گروه كربونيل مي شود كه در نهايت موجب افزايش خصلت اسيدي پروتون ههاي كربن هاي آلفاي كربونيل مي گردد.صحت اين نكته به وسيله روش هاي افزاري تائيد شده است.
2)حمله هسته خواهي بركربن گروه كربونيل دومين دسته وسيع از واكنشهاي آلدهيد ها وكتون ها را تشكيل مي دهد.به عنوان مثال از افزايش آب بر آلدهيد ها وكتون ها ديول دوقلو(gemdiol)ايجاد مي شود و درصد تشكيل آن به ساختمان ماده و به پايداري محصول حاصل بستگي دارد.به عنوان مثال مقدار ديول دوقلوي حاصل از استون در دماي 20درجه سانتي گراد خيلي كم و قابل اغماض است در صورتيكه آلدهيد فرميك و تري كلرو استالدهيد به خوبي و به طور كامل به ديول دو قلو تبديل مي شوند.
شناسايي گروههاي عاملي
در شناسايي يك جسم مجهول پس از تجزيه و تعيين خواص فيزيكي آن با توجه به نتايج حاصله بايد آزمايشات شناسايي گروههاي عاملي را روي نمونه انجام داد. مثلا اگر در تجزيه عنصري نمونه وجود O اثبات شده، حال اين مسئله پيش مي آيد كه اكسيژن ممكن است به صورت گروه –C=O يا –OH يا C–O–C و يا غيره باشد. بنابر اين يك سري آزمايشات براي تشخيص گروه عاملي نمونه لازم است. نكته اي كه معمولا بايد به آن توجه كرد اين است كه چنانچه در انجام آزماشات براي حل كردن نمونه از يك حلال استفاده نموديد براي اطمينان خاطر براي اينكه حتما بدانيد كه حلال با معرف وارد واكنش نشده يك شاهد تهيه كنيد. بدين ترتيب كه در يك لوله مقداري حلال ريخته و به همان اندازه معرفي اضافه كنيد كه به محلول شامل حلال و نمونه مورد نظر اضافه نموده ايد و دو لوله را با يكديگر مقايسه كنيد.
شناسايي آلدئيدها و كتونها
الف) 2، 4 دي نيترو فنيل هيدرازين: 1 ميلي ليتر استن در لوله آزمايش ريخته و بدان چند قطره معرف 2، 4 دي نيتروفنيل هيدرازين اضافه كنيد و مشاهده خود را يادداشت كنيد. اين آزمايش را روي بنزآلدئيد و استوفنون نيز انجام دهيد. اين آزمايش به آلدئيدها و كتونها جواب ميدهد.
ب) سديم بي سولفيت: يك ميلي ليتر از معرف غليظ را در يك لوله آزمايش ريخته به آن 3/0 ميلي ليتر از جسم مورد نظر اضافه كنيد و شديدا تكان دهيد، تشكيل رسوب سفيد دليل بر مثبت بودن آزمايش است. اكثر گروههاي كربونيل فعال به اين آزمايش جواب مثبت ميدهند، چون اين واكنش نوكلئوفيلي است هرچقدر گروه كربنيل مثبت تر باشد امكان جواب مثبت بيشتر است، در نتيجه اين آزمايش بيشتر مخصوص آلدئيدها ميباشد. اين آزمايش را براي استون و بنزآلدئيد انجام دهيد.
ج) تالنز: 1 ميلي ليتر بنزآلدئيد در لوله آزمايش ريخته و به آن 1 ميلي ليتر از معرف تازه تهيه شده اضافه كنيد. در صورت لزوم كمي حرارت دهيد (توسط حمام آب گرم ملايم) تشكيل آئينه نقره اي مثبت بودن آزمايش را نشان ميدهد.
د) معرف كروميك اسيد: 1 قطره از جسم مايع يا يك صدم گرم از جسم جامد را در 1 ميلي ليتر استون حل كنيد و چند قطره معرف به آن اضافه نمائيد