المركبات المؤكسجة: الخصائص ، التفاعلات ، الاستخدامات - كيمياء - 2025

و بالأكسجين هي تلك التي تتضمن الأكسجين إما تساهمي أو ionically. أشهرها يتكون من جزيئات عضوية لها روابط ثاني أكسيد الكربون ؛ لكن العائلة أوسع بكثير ، حيث تستضيف روابط مثل Si-O أو PO أو Fe-O أو روابط مماثلة.

تكون المؤكسدات التساهمية عضوية بشكل عام (مع هياكل كربونية) ، بينما الأيونية غير عضوية ، وتتكون أساسًا من أكاسيد (معدنية وغير معدنية). بالطبع ، هناك استثناءات عديدة للقاعدة السابقة ؛ لكنهم جميعًا يشتركون في وجود ذرات الأكسجين (أو الأيونات).

فقاعات الأكسجين تتصاعد من أعماق البحار. المصدر: Pxhere.

يتواجد الأكسجين بسهولة عندما يتدفق في الماء (الصورة العلوية) أو في أي مذيب آخر حيث لا يذوب. إنه في الهواء الذي نتنفسه ، في الجبال ، في الأسمنت ، وفي الأنسجة النباتية والحيوانية.

الأوكسجين في كل مكان. تلك من النوع التساهمي ليست "قابلة للتمييز" مثل الأنواع الأخرى ، لأن لها مظهر سوائل شفافة أو ألوان باهتة ؛ ومع ذلك ، فإن الأكسجين موجود ، مرتبط بطرق متعددة.

الخصائص

نظرًا لأن عائلة المواد المؤكسجة كبيرة جدًا ، ستركز هذه المقالة فقط على الأنواع العضوية والتساهمية.

درجة الأكسدة

لديهم جميعًا روابط مشتركة مع ثاني أكسيد الكربون ، بغض النظر عن هيكلهم ؛ إذا كانت خطية أو متفرعة أو دورية أو معقدة ، إلخ. وكلما زاد عدد روابط ثاني أكسيد الكربون ، زاد أكسجين المركب أو الجزيء ؛ وبالتالي ، فإن درجة الأكسدة أعلى. كونها مركبات مؤكسجة للغاية ، تستحق التكرار ، تتأكسد.

اعتمادًا على درجة الأكسدة ، يتم إطلاق أنواع مختلفة من هذه المركبات. الأقل تأكسدًا هي الكحولات والإيثرات ؛ يوجد في السابق رابطة C-OH (سواء كان هذا الكربون الأولي أو الثانوي أو العالي) ، وفي روابط COC الثانية. ومن ثم يمكن القول أن الإيثرات تتأكسد أكثر من الكحول.

باتباع نفس الموضوع ، تتبع الألدهيدات والكيتونات درجة الأكسدة ؛ هذه مركبات كربونيل ، وقد سميت كذلك لأنها تحتوي على مجموعة كربونيل ، C = O. وأخيرًا ، هناك الإسترات والأحماض الكربوكسيلية ، وهذه الأخيرة هي ناقلات مجموعة الكربوكسيل ، COOH.

المجموعات الوظيفية

وتعتمد خصائص هذه المركبات على درجة تأكسدها. وبالمثل ، ينعكس ذلك من خلال وجود أو نقص أو وفرة المجموعات الوظيفية المذكورة أعلاه: OH و CO و COOH. كلما زاد عدد هذه المجموعات الموجودة في المركب ، زادت نسبة الأكسجين فيه.

ولا يمكن نسيان روابط COC الداخلية ، والتي "تفقد" أهميتها مقارنة بالمجموعات المؤكسجة.

وما هو الدور الذي تلعبه هذه المجموعات الوظيفية في الجزيء؟ إنها تحدد تفاعلها ، وتمثل أيضًا مواقع نشطة حيث يمكن للجزيء أن يخضع للتحولات. هذه خاصية مهمة: فهي لبنات بناء للجزيئات الكبيرة أو المركبات لأغراض محددة.

قطبية

الأوكسجين قطبية بشكل عام. وذلك لأن ذرات الأكسجين كهرسلبية للغاية ، وبالتالي تخلق لحظات ثنائية القطب دائمة.

ومع ذلك ، هناك العديد من المتغيرات التي تحدد ما إذا كانت قطبية أم لا ؛ على سبيل المثال ، تناظر الجزيء ، والذي يستلزم إلغاء الناقل لهذه اللحظات ثنائية القطب.

التسمية

كل نوع من المركبات المؤكسجة له ​​إرشاداته ليتم تسميته وفقًا لتسمية IUPAC. نناقش بإيجاز التسميات لبعض هذه المركبات أدناه.

كحول

يتم تسمية الكحوليات ، على سبيل المثال ، بإضافة اللاحقة -ol إلى نهاية أسماء الألكانات التي تأتي منها. وهكذا ، فإن الكحول المشتق من الميثان ، CH ₄ ، سوف يسمى الميثانول ، CH ₃ OH.

الألدهيدات

يحدث شيء مشابه للألدهيدات ، لكن بإضافة اللاحقة -al. في حالتك ، ليس لديهم مجموعة OH ولكن C H O ، تسمى formyl. هذا ليس أكثر من مجموعة كربونيل مع هيدروجين مرتبط مباشرة بالكربون.

وهكذا ، بدءًا من CH ₄ و "إزالة" اثنين من الهيدروجين ، سيكون لدينا جزيء HCOH أو H ₂ C = O ، يسمى الميثانال (أو الفورمالديهايد ، وفقًا للتسمية التقليدية).

الكيتونات

بالنسبة للكيتونات ، تكون اللاحقة –ona. يُطلب من مجموعة الكربونيل الحصول على أقل محدد موقع عند إدراج الكربون في السلسلة الرئيسية. وبالتالي ، CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ COCH ₃ هو 2-هكسانون ، وليس 5-هكسانون ؛ في الواقع ، كلا المركبين متكافئين في هذا المثال.

الايثرات والاسترات

أسمائهم متشابهة ، لكن الأولى لها الصيغة العامة ROR ، بينما الأخيرة لها RCOOR. تمثل R و R 'نفس مجموعات الألكيل أو مجموعات مختلفة مذكورة بالترتيب الأبجدي ، في حالة الإيثرات ؛ أو اعتمادًا على أي واحد متصل بمجموعة الكربونيل ، في حالة الإسترات.

على سبيل المثال ، CH ₃ OCH ₂ CH ₃ عبارة عن ethyl methyl ether. بينما CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ عبارة عن إيثيل إيثانوات. لماذا ethanoate وليس methanoate؟ لأنه يعتبر ليس فقط CH ₃ ولكن أيضا مجموعة الكربونيل، منذ CH ₃ CO- يمثل "جزء حمض" من استر.

تفاعلات

تم ذكر أن المجموعات الوظيفية هي المسؤولة عن تحديد تفاعلات المؤكسجين. يمكن إطلاق OH ، على سبيل المثال ، في شكل جزيء ماء ؛ ثم يتحدث المرء عن الجفاف. يُفضل هذا الجفاف في وجود حرارة ووسط حمضي.

من جانبهم ، تتفاعل الإيثرات أيضًا في وجود هاليدات الهيدروجين ، HX. عند القيام بذلك ، يتم كسر روابط COC الخاصة بهم لتشكيل هاليدات الألكيل ، RX.

اعتمادًا على الظروف البيئية ، يمكن أن يتأكسد المركب أكثر. على سبيل المثال ، يمكن تحويل الإيثرات إلى أكاسيد فوقية عضوية ، ROOR. ومن المعروف أيضًا ، أكسدة الكحوليات الأولية والثانوية ، للألدهيدات والكيتونات ، على التوالي.

الألدهيدات ، بدورها ، يمكن أن تتأكسد إلى أحماض كربوكسيلية. هذه ، في وجود الكحوليات ووسط حمضي أو قاعدي ، تخضع لتفاعل الأسترة لتكوين الإسترات.

بشكل عام للغاية ، تهدف التفاعلات إلى زيادة أو تقليل درجة أكسدة المركب ؛ ولكن في هذه العملية يمكن أن يؤدي إلى ظهور هياكل جديدة ومركبات جديدة.

التطبيقات

عندما يتم التحكم في كمياتها ، تكون مفيدة جدًا كإضافات (أدوية ، مواد غذائية ، في صياغة المنتجات ، البنزين ، إلخ) أو المذيبات. من الواضح أن استخداماتها تخضع لطبيعة المادة المؤكسجة ، ولكن إذا كانت هناك حاجة إلى الأنواع القطبية ، فمن المحتمل أن تكون خيارًا.

تكمن مشكلة هذه المركبات في أنها عندما تحترق يمكن أن تنتج منتجات ضارة بالحياة والبيئة. على سبيل المثال ، تمثل زيادة المركبات المؤكسجة كشوائب في البنزين جانبًا سلبيًا لأنها تولد ملوثات. يحدث الشيء نفسه إذا كانت مصادر الوقود عبارة عن كتل نباتية (وقود حيوي).

أمثلة

أخيرًا ، تم ذكر سلسلة من الأمثلة على المركبات المؤكسجة:

- الايثانول.

- ديثيل الأثير.

- الأسيتون.

- هيكسانول.

- ايزاميل ايثونوات.

- حمض الفورميك.

- أحماض دهنية.

- تاج الاثيرات.

- الايزوبروبانول.

- ميثوكسي بنزين.

- فينيل ميثيل ايثر.

- بوتنال.

- بروبانون.

المراجع

1. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
2. موريسون ، آر تي وبويد ، آر إن (1987). الكيمياء العضوية. (الطبعة الخامسة). أديسون ويسلي إيبيروأمريكانا
3. كاري ، FA (2008). الكيمياء العضوية. (الطبعة السادسة). McGraw-Hill، Interamerica، Editores SA
4. غراهام سولومونز تي دبليو ، كريج ب. فريهل. (2011). الكيمياء العضوية. الأمينات. (الطبعة العاشرة). وايلي بلس.
5. أندرو تيبلر. (2010). تحديد المركبات المؤكسجة منخفضة المستوى في البنزين باستخدام Clarus 680 GC مع S-Swafer MicroChannel Flow Technology. شركة PerkinElmer، Inc. Shelton، CT 06484 USA.
6. Chang، J.، Danuthai، T.، Dewiyanti، S.، Wang، C. & Borgna، A. (2013). الأكسجة المائية للغاياكول على المحفزات المعدنية المدعمة بالكربون. ChemCatChem 5، 3041-3049. dx.doi.org