تلخص الصورة تصنيف الكحولات تصنيفًا هرميًا، فتُقسَّم أولًا حسب عدد مجموعات الهيدروكسيل إلى أحادية وثنائية وثلاثية وعديدة، ثم تُقسَّم الأحادية حسب نوع ذرة الكربون الكاربينولية إلى أولية وثانوية وثالثية.
ويمثل هذا التصنيف مدخلًا لفهم تسمية الكحولات وتفاعلاتها، لأن نوع الكحول يحدد الناتج عند الأكسدة.
تقارن الصورة بين الفينول والكحول من حيث موقع مجموعة الهيدروكسيل، فهي في الفينول متصلة مباشرة بذرة كربون من حلقة البنزين، بينما في الكحول متصلة بذرة كربون في سلسلة مفتوحة.
وهذا الفرق البنائي يفسر أن الفينول أكثر حمضية من الكحول.
تعرض الصورة نوعين من الكحول يُستخدمان خارج المعمل، هما الكحول المحوّل وهو الإيثانول المخلوط بمواد مُنفّرة تجعله غير صالح للشرب، والسبيرتو الأحمر المصبوغ.
ويرتبط ذلك باستخدامات الإيثانول كوقود ومذيب، مع التنبيه إلى خطورة شرب الكحول المحوّل لاحتوائه على مواد ضارة.
المجموعة الوظيفية وأهم مشتقات الهيدروكربونات.
الكحولات: التسمية والتصنيف والتحضير والخواص والتفاعلات والاستخدامات.
اعتُمد تصنيف المركبات العضوية قديمًا على خواصها الفيزيائية كالرائحة والطعم وبعض خواصها الكيميائية.
مع تقدم طرق التحليل تبيّن أن الخواص ترجع إلى وجود مجموعات وظيفية.
المجموعة الوظيفية ذرة أو مجموعة ذرات مرتبطة بشكل معين تكوّن ركنًا من الجزيء، ولكن فاعليتها (وظيفتها) هي التي تتحكم في خواص الجزيء كله.
صُنّفت المركبات العضوية إلى مجموعات يختص كل منها بمجموعة وظيفية معينة.
| نوع المركب | المجموعة الوظيفية | مثال |
|—|—|—|
| هاليد ألكيل | –X | CH₃Cl |
| كحول | –OH متصلة بألكيل | CH₃–CH₂–OH |
| إيثر | –O– | CH₃–O–CH₃ |
| ألدهيد | –CHO | CH₃–CHO |
| كيتون | >
C=O | CH3-CO-CH3 ||
حمض كربوكسيلي | –COOH | CH₃–COOH |
| إستر | –COO– | CH₃–COO–C₂H₅ |
| أمين | –NH₂ | C₂H₅–NH₂ |
شكل 5: المجموعات الوظيفية الأساسية
يجمع الجدول المجموعات الوظيفية الأساسية مع صيغة كل منها ومثال على مركب يحملها، مثل –COOH في حمض الإيثانويك و–NH₂ في إيثيل أمين. ويُستخدم الجدول لتصنيف المركبات العضوية حسب مجموعتها الوظيفية، وهو أسلوب حلّ محل التصنيف القديم بالرائحة والطعم.
تُسمّى الكحولات باسم مجموعة الألكيل مسبوقًا بكلمة كحول.
CH₃OH كحول ميثيلي، C₂H₅OH كحول إيثيلي.
يُشتق اسم الكحول من اسم الألكان المقابل (الذي يحتوي نفس عدد ذرات الكربون)، ثم تُضاف النهاية «ول».
مثال CH₃OH ميثانول، C₂H₅OH إيثانول. يوضح المثال طريقتين لتسمية الإيثانول، الأولى الشائعة باسم مجموعة الألكيل متبوعًا بكلمة كحول فيكون كحولًا إيثيليًا، والثانية وفق نظام الأيوباك باشتقاق الاسم من الألكان المقابل بإضافة «ول». وتُرقَّم السلسلة من الطرف الأقرب إلى مجموعة الهيدروكسيل، وهو ما يحدد الاسم الدقيق لكل أيزومر.
تُرقّم السلسلة الكربونية من الطرف الأقرب إلى مجموعة الهيدروكسيل.
أيزومرات البنتانول
CH₃–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–OH1-بنتانول
CH₃–CH₂–CH₂–CH(OH)–CH₃2-بنتانول
CH₃–CH₂–CH(OH)–CH₂–CH₃3-بنتانول
وجه المقارنة
الفكرة الأساسية
كلمات مفتاحية
•
اصطُلح على إطلاق لفظ أيزو عندما تتصل ذرة الكربون الطرفية في السلسلة بمجموعتي ميثيل وذرة هيدروجين
شكل 9: تحضير الإيثانول بالتخمر تبيّن الصورة تحضير الإيثانول بالتخمر الكحولي، حيث يتحلل السكروز في المولاس بإنزيم الإنفرتيز إلى الجلوكوز والفركتوز، ثم يحوّلهما إنزيم الزيميز إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون. ويُعد المولاس الناتج عن صناعة السكر في مصر مصدرًا اقتصاديًا مناسبًا لهذا الإنتاج.
1) بالتخمر الكحولي
الإيثانول من أقدم المركبات العضوية المحضرة صناعيًا، فقد حضّره قدماء المصريين من تخمر المواد السكرية والنشوية منذ أكثر من ثلاثة آلاف عام.
يُنتج منه جزء كبير في العالم بتخمر المواد السكرية والنشوية خاصة حيث تكثر زراعات قصب السكر والبنجر والذرة.
في مصر يُحضَّر من المولاس وهو المحلول السكري المتبقي بعد استخلاص السكر (في مصانع شركة السكر والتقطير بالحوامدية).
تُجرى العملية بإضافة الخميرة (إنزيم الزيميز) إلى المولاس (سكروز).
تُفرض ضريبة إنتاج عالية على الإيثانول النقي (نحو 96%) للحد من تناوله مشروبًا لما له من أضرار صحية واجتماعية.
لكن لاستخداماته العديدة وقودًا ومذيبًا وفي الصناعات، يُباع بثمن اقتصادي بعد تحويله بإضافة مواد سامة أو مكروهة.
من الإضافات الميثانول (يسبب الجنون والعمى) والبيريدين (رائحته كريهة) وبعض الصبغات لتلوينه.
لا يمكن فصل هذه الإضافات عن الإيثانول إلا بعمليات كيميائية معقدة، والقانون يعاقب على ذلك.
شكل 3: الكحول المحوّل والسبيرتو الأحمر
تعرض الصورة نوعين من الكحول يُستخدمان خارج المعمل، هما الكحول المحوّل وهو الإيثانول المخلوط بمواد مُنفّرة تجعله غير صالح للشرب، والسبيرتو الأحمر المصبوغ.
المركبات الأولى منها سوائل خفيفة تمتزج بالماء تمامًا، والمتوسطة سوائل زيتية القوام، والعالية مواد صلبة شمعية القوام.
الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الكحول
تذوب الكحولات في الماء وترتفع درجة غليانها مقارنة بالألكانات المقابلة.
السبب مجموعة الهيدروكسيل القطبية التي تكوّن روابط هيدروجينية بين جزيئات الكحول وبعضها (فترتفع درجة الغليان) وبينها وبين جزيئات الماء (فتذوب).
شكل 10: الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الكحول
تُظهر الصورة تأثير الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الكحول، وبينها وبين جزيئات الماء، فتفسر ارتفاع درجة غليانها مقارنة بالألكانات المتماثلة وذوبانها في الماء. وتزداد قوة هذا التأثير بزيادة عدد مجموعات الهيدروكسيل، فيرتفع الغليان ويزداد الذوبان في الماء.
بزيادة عدد مجموعات الهيدروكسيل يزداد الذوبان في الماء وترتفع درجة الغليان.
| الكحول | درجة الغليان |
|—|—|
| إيثانول C₂H₅OH | 78°م |
| إيثيلين جليكول | 197°م |
| الجليسرول | 290°م |
زوج الإلكترونات الرابط بين الهيدروجين والأكسجين ينجذب نحو الأكسجين الأكثر سالبية كهربية.
يضعف ذلك الرابطة التساهمية القطبية O–H فيسهل كسرها ويحل الفلز محل الهيدروجين.
ضع قطعة صغيرة من الصوديوم (في حجم الحمصة) في أنبوبة اختبار بها إيثانول، وسُدّ الأنبوبة بالإبهام.
يتصاعد غاز؛ وعند تقريب عود ثقاب مشتعل بحذر تسمع فرقعة مميزة تدل على الهيدروجين.
عند تبخير المحلول على حمام مائي يترسب إيثوكسيد الصوديوم الأبيض، ويتحلل بالماء إلى إيثانول وهيدروكسيد صوديوم.
C₂H₅ONa + H₂O → C₂H₅OH + NaOH
يتفاعل الكحول مع حمض عضوي فيكون إسترًا وماء.
أثبتت تجارب نظير الأكسجين الثقيل (18O) أن الماء ينتج من هيدروكسيل الحمض وهيدروجين الكحول؛ فينفصل من الكحول ذرة هيدروجين مجموعة الهيدروكسيل، ومن الحمض مجموعة الهيدروكسيل.
شكل 11: إحلال الصوديوم محل هيدروجين الكحول
تبيّن الصورة تفاعل الصوديوم مع الإيثانول، إذ يحل الفلز محل هيدروجين مجموعة الهيدروكسيل فيتكون إيثوكسيد الصوديوم مع انطلاق غاز الهيدروجين. ويفسر ذلك الحمضية الضعيفة للكحولات، لأن زوج الرابطة O–H ينجذب نحو الأكسجين الأعلى سالبية فتضعف الرابطة وتسهل كسرها.
التفاعل انعكاسي، فيضاف حمض الكبريتيك المركز لينزع الماء ويمنع التفاعل العكسي فيستمر تكوين الإستر.
شكل 12: نزع الماء من الإيثانول
تعرض الصورة نزع جزيء ماء من الإيثانول بوجود حمض الكبريتيك المركز عند نحو 180 درجة مئوية، فينتج الإيثين وهو ألكين. ويُستخدم الحمض نفسه في تفاعل الأسترة لنزع الماء من خليط التفاعل، فيُدفع التفاعل الانعكاسي نحو تكوين الإستر.
إحلال الصوديوم محل هيدروجين الكحول
شكل 11 إحلال الصوديوم محل هيدروجين الكحول
كل من الكحول والفينول يتفاعل مع الفلزات النشطة مثل الصوديوم ويحرر الهيدروجين، لقطبية الرابطة O–H.
نزع الماء من الإيثانول
عند تبخير المحلول على حمام مائي يترسب إيثوكسيد الصوديوم الأبيض، ويتحلل بالماء إلى إيثانول وهيدروكسيد صوديوم.
شكل 12 نزع الماء من الإيثانول
إيثين ← إيثانول بالهيدرة، وإيثانول ← إيثين بنزع الماء (180°م).
ضع في أنبوبة 3 مل إيثانول وكمية مماثلة من محلول ثاني كرومات البوتاسيوم المحمضة بحمض الكبريتيك المركز وسخِّن في حمام مائي نحو عشر دقائق.
يتغير اللون من البرتقالي إلى الأخضر وتظهر رائحة الخل (حمض الإيثانويك).
لو استُخدمت برمنجنات البوتاسيوم المحمضة لزال لونها البنفسجي.
تُستعمل هذه الخاصية في جهاز كشف السائق المخمور←يمر الزفير في أنبوبة بها سليكاجل مشبع بثاني كرومات البوتاسيوم المحمضة، فإذا كان السائق مخمورًا تغير لونها من البرتقالي إلى الأخضر.
تتم في خطوة واحدة لأن ذرة الكاربينول تحمل ذرة هيدروجين واحدة، ويتكون كيتون.
شكل 13: الاستخدامات الاقتصادية للإيثانول تستعرض الصورة الاستخدامات الاقتصادية للإيثانول، فهو مذيب للزيوت والدهون ومكوّن في المعقمات ووقود يُخلط بالجازولين في بعض البلاد. كما تُملأ به ترمومترات قياس الحرارة المنخفضة لانخفاض درجة تجمده، مع التنبيه إلى أن شرب المشروبات الكحولية يسبب أضرارًا صحية جسيمة.
مذيب للمركبات العضوية مثل الزيوت والدهون، وفي صناعة الأدوية والطلاء والورنيش.
يدخل في محاليل تعقيم الفم والأسنان (مضمضة) لقدرته على قتل الميكروبات.
يُستخدم في صناعة العطور والمشروبات الكحولية، ومشروباته شديدة الضرر على الصحة (تليف الكبد وسرطان المعدة والمريء).
يُخلط بالجازولين وقودًا للسيارات في بلاد مثل البرازيل.
يدخل في الكحول المحوّل، وقودًا منزليًا وفي صناعات كيميائية.
تُملأ به الترمومترات التي تقيس درجات الحرارة المنخفضة جدًا لأن درجة تجمده –117°م تقريبًا.
يُستخدم النيتروجليسرين أيضًا لتوسيع الشرايين في علاج الأزمات القلبية.
شكل 8: الإيثيلين جليكول والجليسرول
الإيثيلين جليكول والجليسرول.
├── رابع عشر الإيثيلين جليكول والجليسرول
تقارن الصورة بين الإيثيلين جليكول ثنائي الهيدروكسيل والجليسرول ثلاثي الهيدروكسيل، وتوضح أن تصنيف الكحولات حسب عدد مجموعات الهيدروكسيل يتدرج من الأحادي إلى الثنائي والثلاثي والعديد.
عند إضافة قطرات من محلول كلوريد الحديد III إلى محلول الفينول المائي يتكون لون بنفسجي.
عند إضافة ماء البروم إلى محلول الفينول المائي يتكون راسب أبيض (2،4،6-ثلاثي برومو فينول).
ويمكن التمييز بين الفينول والكحول الإيثيلي بمحلول هيدروكسيد الصوديوم أيضاً، فالفينول يتفاعل معه بسهولة ويعطي فينوكسيد الصوديوم والماء، بينما لا يتفاعل الكحول معه إطلاقاً.
الكشف عن الإيثانول أكسدته بثاني كرومات البوتاسيوم المحمضة (برتقالي ← أخضر مع رائحة الخل)، وتفاعله مع الصوديوم (فرقعة الهيدروجين).
الكشف عن الفينول لون بنفسجي مع كلوريد الحديد III، وراسب أبيض مع ماء البروم، وتفاعله مع الصودا الكاوية. شكل 14: الكشف عن الفينول تلخص الصورة طريقة الكشف عن الفينول، إذ يعطي لونًا بنفسجيًا مع كلوريد الحديد III، وراسبًا أبيض مع ماء البروم، ويتفاعل مع الصودا الكاوية. ويختلف ذلك عن الإيثانول الذي لا يعطي هذه النتائج، فتصبح هذه الاختبارات وسيلة عملية للتمييز بين المركبين.
حركة دائرية مستمرة لإلكترونات الروابط باي (6 إلكترونات π) الستة في حلقة البنزين، مما يجعل أطوال الروابط بين ذرات الكربون وسطاً متكافئاً بين الرابطة الأحادية والرابطة الثنائية ويمنح الحلقة ثباتاً واستقراراً خاصاً.
تفاعل فريدل:
كرافتس (Friedel-Crafts Alkylation) تفاعل استبدال يتم فيه إدخال مجموعة ألكيل (R) في حلقة البنزين بتفاعله مع هاليد ألكيل (مثل CH3Cl) في وجود كلوريد الألومنيوم اللامائي AlCl3 كعامل حفاز، لإنتاج الطولوين (ميثيل بنزين).
حمض البكريك (Picric Acid:
2,4,6-ثلاثي نيتروفينول) مادة صفراء متبلورة تحضر بنيترة الفينول بحمض كبريتيك ونيتريك مركزين، وتستخدم كمادة متفجرة شديدة القوة ومطهر فعال لعلاج الحروق يصبغ الجلد بلون أصفر لا يزول إلا بتجدد طبقة البشرة.
تفاعل القسطرة (Esterification):
تفاعل انعكاسي بين حمض كربوكسيلي وكحول في وجود مادة نازعة للماء (مثل حمض H2SO4 المركز أو غاز HCl الجاف) لإنتاج إستر ذي رائحة زكية وماء.
التصبن (Saponification):
التحلل المائي القاعدي للإستر أو الزيوت والدهون (ثلاثي الجليسريد) بالتسخين مع محلول مائي لهيدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم لإنتاج الصابون والجليسرول.
الأسبرين (Aspirin:
أستيل حمض الساليسيليك) دواء مشهور يخفف الصداع والآلام ويقلل تجلط الدم ويحضر بتفاعل حمض الساليسيليك مع حمض الأسيتيك حيث يعمل حمض الساليسيليك هنا ككحول عبر مجموعة الهيدروكسيل الفينولية.
• دراسة الإسترات وتطبيقاتها الحيوية والصناعية كنكهات وعطور ودهون وبوليمرات (ألياف الداكرون) وأدوية طبية كبرى (الأسبرين وزيت المروخ).
البنزين العطري (C6H6) أبسط مركب في الهيدروكربونات الأروماتية الحلقية غير المشبعة.
استمر لغز تركيبه البنائي سنوات طويلة حتى توصل العالم الألماني كيكوليه عام 1865 إلى الصيغة الحلقية السداسية التي تتبادل فيها الروابط الأحادية والثنائية في حركة رنينية مستمرة ترسم كحلقة داخل المسدس.
استقرار حلقة البنزين يجعل تفاعلات الإضافة صعبة جداً وتتطلب ظروفاً قاسية من الضغط والحرارة (مثل هدرجة البنزين إلى هكسان حلقي وهلجنته في الضوء المباشر إلى الجاماكسان C6H6Cl6 كمبيد حشري)، بينما تفاعلات الاستبدال والإحلال هي السائدة والسهلة:
3. ألكلة فريدل-كرافتس: تفاعل البنزين مع كلوريد الميثيل في وجود AlCl3 اللامائي ليعطي ميثيل بنزين (الطولوين C6H5CH3)، والذي يعطي بنيترته التامة مادة TNT شديدة الانفجار (2,4,6-ثلاثي نيتروطولوين).
قواعد توجيه المجموعات البديلة في حلقة البنزين:
المجموعات الموجهة للموضعين أورثو وبارا (Ortho and Para) هي مجموعات معطية للإلكترونات تحتوي غالباً روابط أحادية، وتشمل: مجموعة الألكيل (-R)، مجموعة الهيدروكسيل (-OH)، مجموعة الأمينو (-NH2)، والهالوجينات (-X).
فمثلاً كلورة الطولوين تعطي خليطاً من أورثو-كلورو طولوين و بارا-كلورو طولوين.
المجموعات الموجهة للموضع ميتا (Meta) هي مجموعات ساحبة للإلكترونات تحتوي غالباً روابط ثنائية أو قطبية، وتشمل: مجموعة الألدهيد (-CHO)، مجموعة الكيتون (-COR)، مجموعة الكربوكسيل (-COOH)، ومجموعة النيترو (-NO2).
فمثلاً كلورة النيتروبنزين تعطي ميتا-كلورو نيتروبنزين فقط.
2. كحولات ثانوية: ترتبط فيها ذرة الكاربينول بذرة هيدروجين واحدة ومجموعتي ألكيل (>CH-OH)، وتتأكسد على مرحلة واحدة فقط لتعطي كيتون (مثل 2-بروبانول / الكحول الأيزوبروبيلي الذي يتأكسد ليعطي الأسيتون CH3COCH3).
3. كحولات ثالثية: ترتبط فيها ذرة الكاربينول بثلاث مجموعات ألكيل ولا ترتبط بأي ذرة هيدروجين (>C-OH)، ولذلك تقاوم الأكسدة في الظروف المعتادة ولا تتأكسد بالعوامل المؤكسدة العادية (مثل 2-ميثيل-2-بروبانول / كحول بيوتيلي ثالثي).
ثانياً: الفينولات (Ar-OH):
مركبات هيدروكسيلية تتصل فيها مجموعة الهيدروكسيل (-OH) مباشرة بحلقة بنزين عطرية.
وتتميز الفينولات بأنها أكثر حمضية بكثير من الكحولات؛ لأن حلقة البنزين ساحبة للإلكترونات فتزيد من طول وضعف الرابطة بين الأكسجين والهيدروجين O-H فيسهل انفصال بروتون H+.
ولذلك يتفاعل الفينول (حمض الكربوليك) مع هيدروكسيد الصوديوم NaOH معطياً فينوكسيد الصوديوم والماء، بينما الكحول لا يتفاعل مع NaOH إطلاقاً.
ويكشف عن الفينول بإضافة قطرات من كلوريد الحديد الثلاثي FeCl3 فيتكون لون بنفسجي مميز، أو بإضافة ماء البروم فيتكون راسب أبيض.
3. الإسترات والزيوت والدهون والداكرون وتطبيقات الأدوية (الأسبرين)
الإسترات مركبات عضوية مشتقة من تفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع الكحولات صيغتها العامة R-COO-R’.
تتميز بروائحها الزكية الفواحة التي تعطي الأزهار والفواكه نكهاتها المميزة (مثل فورمات الإيثيل برائحة الخوخ، وأسيتات الإيزواميل برائحة الموز).
الخواص الكيميائية للإسترات:
3. التحلل النشادري (Ammonolysis): تفاعل الإستر مع غاز النشادر NH3 ليعطي أميد الحمض والكحول (مثل تفاعل أسيتات الإيثيل مع النشادر ليعطي أسيتاميد CH3CONH2 وإيثانول).
الدهون والزيوت عبارة عن إسترات ثلاثية الجليسريد ناتجة من اتحاد مول واحد من الجليسرول (كحول ثلاثي الهيدروكسيل) مع ثلاثة مولات من الأحماض الدهنية العالية طويلة السلسلة.
البولي إستر وألياف الداكرون (Dacron) تنتج من بلمرة التكاثف بين حمض التيرفثاليك (ثنائي الكربوكسيل) مع الإيثيلين جليكول (ثنائي الهيدروكسيل)، وتتميز بأنها خاملة كيميائياً تماماً لا تتفاعل داخل الجسم وتستخدم في صناعة الشرايين التاجية الصناعية وصمامات القلب البديلة وأقمشة الملابس غير القابلة للتجعد.
الإسترات كعقاقير طبية:
جدول مقارنة حاسمة وشاملة بين الكحول الإيثيلي (الإيثانول) وحمض الكربوليك (الفينول)
★ التمييز العملي بين الإيثانول والفينول في المختبر
المعطيات والمطلوب: لديك أنبوبتا اختبار إحداهما تحتوي على كحول إيثيلي والأخرى على فينول.
اشرح طريقتين عمليتين مختلفتين للتمييز القاطع بينهما مع كتابة المشاهدات والمعادلات.
خطوات الحل والبرهان الفيزيائي [1] الطريقة الأولى (باستخدام محلول الصودا الكاوية NaOH): نضيف قطرات من محلول NaOH لكل من الأنبوبتين.
مع الإيثانول لا يحدث أي تفاعل، بينما مع الفينول يتفاعل سريعاً ويذوب لتكون فينوكسيد الصوديوم الذائب والماء: C6H5OH + NaOH -> C6H5ONa + H2O.
[2] الطريقة الثانية (باستخدام محلول كلوريد الحديد الثلاثي FeCl3): نضيف قطرات من FeCl3 الأصفر لكل أنبوبة.
مع الإيثانول يظل المحلول أصفر باهتاً دون تغيير، بينما مع الفينول يتحول المحلول فوراً إلى اللون البنفسجي المميز.
[3] الطريقة الثالثة (باستخدام ماء البروم الأحمر) مع الإيثانول لا يتأثر اللون، بينما مع الفينول يزول اللون الأحمر ويتكون راسب أبيض من 2,4,6-ثلاثي بروموفينول.
💡 فنية وتريك للحل السريع وتجنب الخطأ سؤال مضمون سنوياً في امتحان الكيمياء: كاشف التمييز بين الكحول والفينول هو إما FeCl3 (لون بنفسجي) أو NaOH أو ماء البروم (راسب أبيض)!
وجه المقارنة
الفكرة الأساسية
كلمات مفتاحية
★ تحضير الأسبرين من قطران الفحم الحجري المعطيات والمطلوب
كيف تحصل على عقار الأسبرين الطبي المسكن انطلاقاً من قطران الفحم الحجري؟
تحصلعقارالطبيالمسكن
•
وضح خطوات التحويل بالمعادلات الكيميائية والشروط
خطواتالتحويلبالمعادلاتالكيميائية
خطوات الحل والبرهان الفيزيائي
[1] الخطوة الأولى: نجري عملية تقطير تجزيئي لقطران الفحم الحجري عند درجة حرارة 80-82°C فنحصل على البنزين العطري C6H6
الخطوةالأولىنجريعملية
[2] الخطوة الثانية
نفاعل البنزين العطري مع غاز الكلور في وجود عامل حفاز FeCl3 في الظلام لنحصل على كلوروبنزين C6H5Cl
نفاعلالبنزينالعطريالكلور
[3] الخطوة الثالثة
نسخن كلوروبنزين مع محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH عند درجة حرارة 300°C وضغط 300 ضغط جوي فنحصل على الفينول C6H5OH
نسخنكلوروبنزينمحلولهيدروكسيد
[4] الخطوة الرابعة
نفاعل الفينول مع ثاني أكسيد الكربون وهيدروكسيد الصوديوم ثم التحميض (تفاعل كولبه) فنحصل على حمض الساليسيليك C6H4(OH)COOH
نفاعلالفينولثانيأكسيد
[5] الخطوة الخامسة
نفاعل حمض الساليسيليك مع حمض الأسيتيك CH3COOH في وجود قطرات من حمض الكبريتيك المركز لنحصل على الأسبرين (أستيل حمض الساليسيليك) والماء
نفاعلالساليسيليكالأسيتيكCH3COOH
[6] المعادلة
C6H4(OH)COOH + CH3COOH -> C6H4(OCOCH3)COOH + H2O
C6H4COOHCH3COOHOCOCH3
💡 فنية وتريك للحل السريع وتجنب الخطأ
تذكر أن الأسبرين يحتوي على مجموعتين وظيفيتين: مجموعة كربوكسيل حامضية (-COOH) ومجموعة إستر (-OCOCH3)!
تذكرالأسبرينيحتويمجموعتين
وجه المقارنة
الكحول الإيثيلي (الإيثانول C2H5OH)
الفينول (حمض الكربوليك C6H5OH)
نوع المركب وطبيعة المجموعة
أليفاتي (ألكيل متصل بـ OH)
أروماتي (حلقة بنزين متصلة بـ OH مباشرة)
الصفة الحامضية وقوة الرابطة O-H
حمضية ضعيفة جداً (رابطة O-H أقصر وأقوى)
حمضية أقوى بكثير (حلقة البنزين تضعف وتطيل O-H)
التفاعل مع فلز الصوديوم النشط
يتفاعل ويتصاعد غاز H2 مفرقعاً (إيثوكسيد الصوديوم)
يتفاعل ويتصاعد غاز H2 مفرقعاً (فينوكسيد الصوديوم)
التفاعل مع محلول الصودا الكاوية NaOH
لا يتفاعل إطلاقاً
يتفاعل بسهولة ويعطي فينوكسيد الصوديوم وماء
التفاعل مع حمض الهيدروكلوريك HCl
يتفاعل ويعطي كلوريد الإيثيل C2H5Cl وماء
لا يتفاعل لصعوبة كسر الرابطة بين الكربون والأكسجين
ألكلة فريدل-كرافتس هي تفاعل البنزين مع هاليد الألكيل في وجود AlCl3 اللامائي لإنتاج الطولوين.
المجموعات الموجهة للموضعين أورثو وبارا هي الهالوجينات والألكيل والهيدروكسيل والأمينو، بينما الموجهة لميتا هي: النيترو والكربوكسيل والألدهيد والكيتون.
الكحول الأولي يتأكسد على مرحلتين (ألديهيد ثم حمض)، والكحول الثانوي يتأكسد على مرحلة واحدة (كيتون)، والكحول الثالثي لا يتأكسد بالعوامل المؤكسدة العادية.
الفينول أكثر حامضية من الكحول الإيثيلي ويتفاعل مع NaOH ويكشف عنه بلون بنفسجي مع FeCl3 وراسب أبيض مع ماء البروم.
ألياف الداكرون بوليمر ناتج من تكاثف حمض التيرفثاليك مع الإيثيلين جليكول، وتتميز بخمولها الطبي وتستخدم في استبدال الشرايين التالفة وصمامات القلب.
الأسبرين هو أستيل حمض الساليسيليك، ويستخدم لتقليل الآلام وتخفيض التجلط بمنع التصاق الصفائح الدموية.
نقدم في هذا القسم رسوماً ومخططات بيانية توضيحية معتمدة لتعميق الاستيعاب البصري وتثبيت المفاهيم العلمية الأساسية وفق أحدث النماذج التعليمية التفاعلية.
شكل 15: مخطط تفاعل القسطرة وتكوين رابطة الإستر المميزة يوضح المخطط تكوين رابطة الإستر المميزة (–COO–) من تفاعل حمض عضوي مع كحول، إذ ينفصل جزيء ماء من مجموعة الهيدروكسيل في الحمض وذرة الهيدروجين في الكحول. ويُعد هذا التفاعل انعكاسيًا، ولذلك يُضاف حمض الكبريتيك المركز لنزع الماء ودفع التكوين نحو الإستر.
شكل 15←مخطط تفاعل القسطرة وتكوين رابطة الإستر المميزة يوضح المخطط تكوين رابطة الإستر المميزة (–COO–) من تفاعل حمض عضوي مع كحول، إذ ينفصل جزيء ماء من مجموعة الهيدروكسيل في الحمض وذرة الهيدروجين في الكحول. ويُعد هذا التفاعل انعكاسيًا، ولذلك يُضاف حمض الكبريتيك المركز لنزع الماء ودفع التكوين نحو الإستر.: 🔬 مخططات ورسوم علمية تخصصية داعمة للفهم