تفاعلات الأسترة والحلمأ ة

1- تذكير.

1-1- الكحولات .

كحول أولي

كحول ثانوي

كحول تالثي

يسمى الكحول بإسم الألكان الموافق له مع إضافة المقطع ـ أول ol)ـ) إلى نهاية الإسم مسبوق برقم يدل على موضع الكربون الوضيفي في السلسلة الكربونية ، أمثلة :

بربانول-1

بربانول-2

مثيل-3بوتانول-2

2-1- الأحماض الكربوكسيلية .

يتكون إسم حمض كربوكسيلي من كلمة حمض مرفقة بإسم الألكان الذي له نفس الهيكل الكربوني والمقطع (ويك) ، أمثلة :

لحمض كربوكسيلي هي :

تحتوي جزيئة حمض كربوكسيلي على المجموعة المميزة أو ، الصيغة العامة

حمض البروبانويك

حمض مثيل-2بروبانويك

حمض مثيل-4بنتانويك

3-1- أندريد الحمض .

تحتوي جزيئة أندريدالحمض على المجموعة المميزة أو الصيغة العامة لأندريد الحمض هي : .

يشتق إسم الأندريد من إسم الحمض الكربوكسيلي الموافق مع تعويض كلمة حمض بكلمة أندريد .

مثال :

أندريد الإيثانويك

أندريد البروبانويك

4-1- الإسترات .

أ- المجموعة المميزة .

تحتوي جزيئة الإستر على المجموعة المميزة : ، الصيغة العامة للإستر هي

مع

R و R’ مجموعتي ألكيل : (مثيل ، إثيل ، ...)

ب- تسمية الإستر .

يتكون إسم الإستر من جزئين :

الجزء الأول : يشتق من إسم الحمض الكربوكسيلي مع تعويض المقطع (ويك) بالمقطع (وات) .

الجزء الثاني : يوافق إسم المجموعة R’ المرتبطة بذرة الأوكسيجين .

ج- أمثلة :

إيثانوات المثيل

ميثانوات الإثيل

إيثانوات مثيل-1الإثيل

مثيل-2بروبانوات المثيل

2- الأسترة و الحلمأة.

1-2- الأسترة .

ب- إستتمار :

5ml : حمض الإيثانويك

5ml+ : إيثانول

+ قطرات منH₂SO₄ (حفاز)

في حمام ماريم لمدة 10min

بعد 10min نضيف الماء المملح للخليط فيظهر ناتج غير قابل للذوبان في الماء (7صفحة144) وله رائحة طيبة ، إنه الإستر .

الإستر الناتج هو إيثانوات الإثيل ، ويسمى هذا التفاعل الأسترة ، نكتب معادلته :

حمض الإيثانويك

الإيثانول

إيثانوات الإيثيل (إستر)

ماء

ج- تعميم :

الأسترة تفاعل بين حمض كربوكسيلي وكحول يؤدي إلى تكون الإستر والماء .

حمض كربوكسيلي

كحول

إستر

ماء

2-2- حلمأة إستر .

أ- مناولة :

5ml : إيثانوات الإثيل

5ml+ : ماء مقطر

+ قطرات منH₂SO₄ (حفاز)

في حمام ماريم لمدة 10min

ب- إستتمار:

يتكون حمض الإيثانويك حسب المعادلة التالية :

حمض الإيثانويك

الإيثانول

إيثانوات الإثيل (إستر)

ماء

هذا التفاعل معاكس لتفاعل الأسترة يسمى تفاعل حلمأة .

ج- تعميم :

يعبر عن تفاعل حلمأة إستر بالمعادلة :

حمض كربوكسيلي

كحول

إستر

ماء

3- الدراسة التجريبية لحالة توازن الأسترة.

1-3- مميزات تفاعل الأسترة .

ننجزتفاعل أسترة بين 1mol من حمض الإيثانويك و1mol من الإيثانول :

عند لحظة t_i نأخد حجما V من الوسط التفاعلي ثم نعايره بواسطة محلول الصودا وذالك لتحديد كمية

الحمض CH₃COOH المتبقي ، نحصل على النتائج التالية :

mol(حمض)n

2-3- مميزات تفاعل الحلمأة .

ننجزتفاعل حلمأة بين 1mol من الماء و1mol من إيثانوات الإيثيل :

وبنفس الطريقة السابقة نحدد كمية مادة الحمض CH₃COOH المتكون ، نحصل على ما يلي :

mol(حمض)n

3-3- التوازن أسترة - حلمأة .

إن تفاعل الأسترة وتفاعل الحلمأة يحدثان في منحيان متعاكسان ويؤديان إلى حالة توازن كيميائي :

حمض كربوكسيلي

كحول

إستر

ماء

يتميز هذا التوازن الكيميائي بتابتة التوازن الكيميائي K :

4-3- التحكم في تفاعل الأسترة والحلمأة .

أ- تأثير درجة الحرارة :

• الأسترة : ننجز تفاعل الأسترة عند درجتي حرارة مختلفتين θ₁ > θ₂ ، فنحصل على ما يلي :

mol(حمض)n

• الحلمأة : ننجز تفاعل الحلمأة عند درجتي حرارة مختلفتين θ₁ > θ₂ ، فنحصل على ما يلي :

mol(حمض)n

ب- تأثير الحفاز :

نضيف ألى الوسط التفاعلي حمض الكبريتيك الذي يحتوي على أيونات H₃O⁺ (وهي التي تلعب دور الحفاز) ، فنحصل على مايلي :

• الأسترة :

• الحلمأة :

mol(حمض)n

ـ بوجود H₃O⁺

ـ بدون H₃O⁺

mol(حمض)n

ـ بوجود H₃O⁺

ـ بدون H₃O⁺

ج- إستنتاج :

- يمكن الحفاز من تغيير سرعة التفاعل دون تغيير حد التوازن .

4- التحكم في الحالة النهائية لمجموعة كيميائية .

1-4- مردود تحول كيميائي r :

يساوي المردود r ، لتفاعل كيميائي خارج كمية المادة n_exp المحصل عليها تجريبيا على كمية المادة n_max المنتضر الحصول عليها :

• مثال : نعتبر تحول الأسترة التالي :

إذاكان مردود التحول هو 70% (r = 0,70) يعني أنه إنطلاقا من 1mol من و 1mol

من نحصل على 0,70mol من و0,70mol من ويبقى 0,30mol

من و0,3mol من .

2-4- وفرة متفاعل :

ننجز تجارب لتفاعل حمض كربوكسيلب مع كحول (تفاعل أسترة) إنطلاقا من مجموعات تراكيبها البدئية مختلفة ، نحصل على النتائج التالية :

• إستنتاج : كلما كان أحد المتفاعلين مستعملا بوفرة ، كانت نسبة التقدم النهائي أكبر .

• معيار التطور التلقائي :

نعتبر التوازن التالي :

رأينا أن تابتة التوازن K لهذا التفاعل :

• إن وفرة المتفاعل (حمض أو كحول) تؤدي إلى نقصان Q_r فيصبح (Q_r < K) إذن ستتطور المجموعة في المنحى المباشر (أي منحى الأسترة) مما يؤدي إلى إرتفاع المردود .

أما خارج التفاعل Q_r لهذا التفاعل :

3-4- إزالة ناتج :

• عند إزالة الماء أو الإستر من الوسط التفاعلي يؤدي إلى نقصان Q_r فيصبح (Q_r < K) إذن ستتطور المجموعة في المنحى المباشر (أي منحى الأسترة) مما يؤدي إلى إرتفاع المردود .

تمرين 12 ص 154

أيضا التمارين 10،9،8 صفحة 153 و 154