gimsurvivor.wordpress.com N. HODOBA Organska hemija · hemija Skripta za III razred srednje škole....

gimsurvivor.wordpress.com N. HODOBA

Organska

hemija Skripta za III razred srednje škole

gimsurvivor.wordpress.com

Šta je organska hemija?

Organska hemija je grana hemije koja se bavi proučavanjem

hemijskih jedinjenja koja izgrađuju živa bića i koje ona proizvode. Sva

organska jedinjenja u sebi imaju atom ugljenika, pa se organska

hemija drugačije naziva hemija ugljenikovih jedinjenja. Ovih

jedinjenja ima nekoliko miliona i stalno se otkrivaju i sintetišu nova

organska jedinjenja.

U sastav organskih jedinjenja ulaze, sem ugljenika, i drugi hemijski elementi. Oni se mogu podeliti na

makroelemente – one koji su puno zastupljeni, a to su H, O, N, S, Cl i na mikroelemente – oni koji su manje

zastupljeni – Na, K, Mg, Ca, Co...

Organska jedinjenja imenuju se prema IUPAC nomeklaturi. IUPAC (čita se aj-ju-pak) je skraćenica za

Internacionalnu Uniju za Čistu i Primenjenu Hemiju sa sedištem u Ženevi.

Organski ugljenik

Ugljenik je nemetal koji se nalazi u 14. grupi i drugoj periodi PSE. Maseni broj mu je 12, a atomski 6. Odatle sledi

da ima ukupno 6 elektrona koji su konfigurisani 1s22s22p2. U najvišem valentnom nivou ima četiri valentna

elektrona, od toga dva nesparena.

Kako bi zadobio konfiguraciju najbližeg plemenitog gasa, ugljenik mora da ili otpusti ili primi 4 elektrona, što je

redak slučaj. Umesto toga, ugljenik se jedini sa drugim elementima tako što gradi uglavnom kovalentne veze,

deleći zajedničke elektronske parove. Ugljenik može da gradi maksimalno četiri kovalentne veze. Prema broju

drugih atoma za koje je jedan atom ugljenika vezan, može biti primaran, sekundaran, tercijaran i kvaterneran. U

šemama, kovalentna veza uglavnom se predstavlja crticama. Na osnovu crtica može se izdvojiti više tipova

hemijske veze: -Jednostruka kovalentna veza (prosta) označava se jednom crticom – ; ovakva veza može se nazvati i sigma-veza (σ)

-Dvostruka kovalentna veza (dvoguba) označava se sa dve crtice = ; ovakva veza može se nazvati i sigma-pi-veza (π-σ)

-Trostruka kovalentna veza (troguba) označava se sa tri crtice ≡ ; ovakva veza može se nazvati i pi-sigma-pi veza (π-σ-π)

U gotovo svim jedinjenjima ugljenik je četvorovalentan. Jedini izuzetak je njegov neutralni oksid CO. Ugljenikovi

atomi mogu se vezivati u gotovo beskonačne nizove jednostrukim, dvostrukim ili trostrukim vezama. Ovakvi nizovi

dele se na aciklične – otvorene i ciklične – prstenaste ili zatvorene. O detaljnijoj podeli ugljeničnih nizova biće reči

kasnije.

Molekulska geometrija ugljenikovih jedinjenja

Trenutna tehnologija ne dozvoljava nam da vidimo atome i molekule. Međutim, postoji metoda pomoću koje

možemo dobiti sliku o prostornom obliku molekula posmatrajući njegovu strukturnu formulu. Na najlakši način

se to može postići korišćenjem takozvanih pravila o odbijanju elektronskih parova. Prema ovoj metodi, raspored

najviših elektronskih parova određuje izgled molekula. Pošto su elektroni negativne čestice, oni se međusobno

odbijaju, pa su zato na najudaljenijem

mogućem međusobnom rastojanju. Kod

molekula sa 4 elektronska para, raspored je

tetraedarski. Kod molekula sa tri valentna

elektronska para, molekul ima uglove od

120⁰, dok je kod onih sa dva valentna

elektronska para molekul linearan. Oblici

mogu biti različiti u zavisnosti od količine valentnih elektronskih parova.

gimsurvivor.wordpress.com Kada bi ugljenik iz pobuđenog stanja direktno gradio veze preklapanjem svojih s- i p- orbitala sa drugim atomima,

nastale veze ne bi bile identične. Zato je Linus Pauling predložio model hibridizacije. Po ovom modelu, pri

preklapanju atomskih orbitala atoma ugljenika sa drugim atomom dolazi do mešanja orbitala pri čemu nastaju

nove orbitale jednake energije, oblika i jačine. Stoga se hibridizacija može definisati kao matematički model kojim

se objašnjava kako neki atomi grade veze i prostorni izgled molekula. Postoji više vrsta hibridizacije.

*Sp3 hibridizacija – nastala je mešanjem jedne s-orbitale i tri p-orbitale, prosta veza

*Sp2 hibridizacija – nastala je mešanjem jedne s-orbitale i dve p-orbitale, dok jedna p-orbitala ostaje

nehibridizovana, dvoguba veza

*Sp hibridizacija – nastala je mešanjem jedne s-orbitale i jedne p-orbitale, dok dve p-orbitale kas ostaju

nehibridizovane, troguba veza

Opšte odlike organskih jedinjenja

Organska jedinjenja mogu se prema načinu povezivanja atoma ugljenika

u molekulu podeliti na aciklična i ciklična. Aciklična jedinjenja su otvorena,

a mogu se podeliti na nerazgranata i razgranata. Ciklična jedinjenja su

zatvorena u vidu prstena i mogu se podeliti na aliciklična i aromatična.

Svako organsko jedinjenje karakteriše funkcionalna gripa.

Funkcionalna grupa obuhvata tip hemijske veze, atom ili grupu atoma

koji daju određenom organskom jedinjenju fizičke i hemijske

karakteristike.

Različita jedinjenja imaju različite funkcionalne grupe. Svako

jedinjenje organskog porekla može se podeliti na funkcionalnu

grupu i ugljenični ostatak. Zamenom funkcionalnih grupa na

ugljeničnom ostatku dobijaju se različita jedinjenja.

Ugljovodonični ostatak označava se sa R- (radikal).

Prikazivanje organskih jedinjenja Organska jedinjenja mogu se prikazati na više načina. Postepeno ćemo prikazati vrste formula na propanolu,

jednom alkoholu.

Propanol je monohidroksilni alkohol čija je molekulska formula C3H8O. Kada iz formule izdvojimo funkcionalnu

grupu, dobijamo C3H7OH. Ovakav alkohol ima više izomera. Izomeri su jedinjenja koja imaju istu molekulsku, a

različitu strukturnu formulu. Kao racionalno-strukturnu formulu propanol možemo prikazati kao 1-propanol i 2-

propanol (broj pokazuje položaj funkcionalne grupe).

CH3CH2CH2-OH CH3CHCH3

I

OH

Ovakvo jedinjenje može se prikazati i takozvanom skeletnom formulom.

Na kraju, najdetaljnije prikazivanje molekula jeste strukturna formula, gde se prikazuje položaj svakog atoma u

molekulu zasebno.

Značajnije funkiconalne grupe

Alkani C-C

Alkeni C=C

Alkini C≡C

Alkoholi -OH

Etri -O-

Aldehidi -COH

Ketoni -CO-

Karboksilne kis. -COOH

Estri -COOR


Alkani Alkani su aciklični zasićeni ugljovodonici. Opšta formula alkana je CnH2n+2 gde je n broj ugljenikovih atoma u

organskom jedinjenju.Svi alkani mogu se poređati prema broju atoma u njihovom molekulu u takozvani homologi

niz. Homologi niz alkana je niz alkana u kojem se svaki član razlikuje od prethodnog za jednu metilensku (-CH2-)

grupu. Prva četiri člana nose trivijalne nazive, dok se ostali imenuju tako što se na grčki naziv broja ugljenikovih

atoma doda nastavak –an.

Molekulksa formula Naziv alkana Strukturna formula

CH4 Metan CH4 C2H6 Etan CH3-CH3 C3H8 Propan CH3-CH2-CH3 C4H10 Butan CH3-CH2-CH2-CH3 C5H12 Pentan CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 C6H14 Heksan CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 C7H16 Heptan CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 C8H18 Oktan CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 C9H20 Nonan CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 C10H22 Dekan CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

Kada se od alkana oduzme jedan vodonikov atom, tada dobijamo takozvanu alkil-grupu ili radikal. Alkil-grupu

imenujemo tako što umesto nastavka –an dodamo nastavak –il Opšta formula alkil-grupe odnosno radikala jeste

CnH2n+1, a u kompleksnijim organskim supstancijama često se obeležava sa R- po početnom slovu u nazivu.

Proces imenovanja organskih jedinjenja prema IUPAC nomenklaturi:

1. U molekulu uočiti najduži neprekidni niz C-atoma

2. Brojati atome ugljenika

a. Ako je niz simetričan, svejedno je s kojeg kraja početi

b. Ako niz nije simetričan, početi sa onog kraja na kome je bliže grananje

3. Uočiti alkil-grupe ukoliko ih ima.

4. Pri imenovanju navesti etil grupu pre metil grupe.

Alkani se često mogu pronaći u prirodi. Ima ih u nafti i zemnom gasu, a neki se mogu pronaći i u stajaćim vodama.

Između ostalog, metan i haloalkani razlog su klimatskih promena i povećanja temperature na Zemlji jer stvaraju

efekat staklene bašte.

Fizička svojstva Svi alkani su nepolarni, jer je razlika između elektronegativnosti ugljenika (x=2,5) i vodonika (x=2,1) gotovo

neznatna, pa je elektronski par gotovo centriran. Ne rastvaraju se u vodi. Rastvaraju se u neorganskim

rastvaračima poput hloroforma, acetona i medicinskog benzina. U zavisnosti od broja ugljenikovih atoma menja

se i agregatno stanje alkana:

C1-4 – gasovita supstanca

C5-17 – tečnost

C17+- čvrsto agregatno stanje

Alkani su podložni izomeriji niza. Izomerija niza je pojava u kojoj se jedna molekulska formula može prikazati kao

više jedinjenja, od kojih neka imaju razgranat a neka nerazgranat niz.

gimsurvivor.wordpress.com Primer: Izomeri butana su n-butan i izobutan (2-metilpropan).

Broj izomera ne raste pravilno sa porastom broja C-atoma.

CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3

I

CH3

Hemijska svojstva

Alkani teško reaguju pri normalnim uslovima, a nikada u mraku. Podložni su malo reakcija. Često reaguju uz

prisustvo katalizatora.

1. Sagorevanje – oksidacija

Alkani su podložni burnoj reakciji sagorevanja. Sagorevanje može biti potpuno, nepotpuno ili do ugljenisanja, ali

ukoliko je nenaglašeno ono je potpuno. Primer reakcije sagorevanja biće prikazan na reakciji sa metanom.

𝐶𝐻4 + 2𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 2𝐻2𝑂 Potpuno sagorevanje

2𝐶𝐻4 + 2𝑂2 → 2𝐶𝑂 + 4𝐻2 ↑ Nepotpuno sagorevanje – dobijanje H

𝐶𝐻4 + 𝑂2 → 𝐶 + 2𝐻2𝑂 Ugljenisanje – dobijanje čađi

2. Supstitucija – reakcija zamene Supstitucija je hemijska reakcija u kojoj se jedan atom vodonika menja za jedan

atom X2 – halogenog elementa. Fluor ne reaguje sa alkanima. Pri reakciji supstitucije dobija se derivat koji se

naziva haloalkan i halogenvodonična kiselina kao nus-proizvod. U ovoj reakciji katalizator je uvek svetlost tj. UV

zračenje koje se označava sa ℎ𝜈 → (čita se ha-ni).

3. Piroliza (krekovanje)

Piroliza je hemijska reakcija deljenja u kojoj se iz većeg ugljovodonika dobijaju dva manja ugljovodonika (alkana

ili alkena) ili ugljovodonik i vodonik. To je reakcija koja se vrši bezkiseonično zagrevanjem određenog

ugljovodonika. Moguće je dobiti mnogo proizvoda pirolize kombinatoričkim računom. Opšta formula pirolize je

CnH2n+2 → CnH2n + H2↑

Alkeni

Alkeni su grupa acikličnih nezasićenih ugljovodonika sa jednom dvostrukom vezom. Ova dvostruka veza ujedno

je i njihova funkcionalna grupa. Prema IUPAC nomenklaturi, alkeni se imenuju kao alkan sa istim brojem

ugljenikovih atoma koji ima nastavak –en.

U funkcionalnoj grupi alkena, dva ugljenikova atoma su sp2 hibridizovana, i zaklapaju uglove od 120⁰, dok su

ostali atomi u nizu sp3 hibridizovani. Ta dva ugljenikova atoma vezana su jednom vezom

sigma-tipa i jednom vezom pi-tipa što čini dvostruku vezu. Zbog ove pi-veze, nije

moguća slobodna rotacija oko ose.

Položaj dvostruke veze označava se brojem, a alken se imenuje tako da dvostruka veza

nosi što manji broj.Opšta formula alkena je CnH2n , gde je n broj atoma u ugljenikovom

nizu.

gimsurvivor.wordpress.com Alkeni se mogu naći u nafti i kao biljni hormon etilen, a neki grade i muve.

Izomerija Alkeni su podložni više izomerija. Kao i alkani, mogu da budu podležni izomeriji niza (postoji 1-buten, a postoji i

izobuten). Sem toga, podložni su izomeriji položaja (na različitom mestu u molekulu se nalazi dvoguba veza, npr

1-buten i 2-buten). Posebna vrsta izomerije koja se javlja kod alkena je cis-trans (Z-E) izomerija. Ovo se odnosi

na to gde se supstituent nalazi u odnosu na ravan dvostruke veze. Ako su oba supstituenta na istoj strani ravni,

to je Z (cis) izomerija, a ukoliko su na različitoj to je trans (E). Cis-trans izomeriju imaju jedinjenja kod kojih

višeguba veza nije na prvom mestu. Izomerni su cikloalkanima.

Homologi niz

Prvi član homologog niza alkena je eten ili etilen-gas. CH2=CH2

Sledeći članovi homologog niza su propen, buten, penten, heksen, hepten, okten, nonen, deken...

Fizička svojstva Fizička svojstva alkena gotovo su istovetna fizičkim svojstvima alkana.

Svi alkeni su nepolarni, jer je razlika između elektronegativnosti

ugljenika (x=2,5) i vodonika (x=2,1) gotovo neznatna, pa je

elektronski par gotovo centriran. Ne rastvaraju se u vodi. Rastvaraju

se u neorganskim rastvaračima poput hloroforma, acetona i

medicinskog benzina. U zavisnosti od broja ugljenikovih atoma menja se i agregatno stanje alkena:

C1-4 – gasovita supstanca

C5-17 – tečnost

C17+ - čvrsto agregatno stanje

Hemijska svojstva

Pošto su alkeni nezasićeni, podložni su skupu određenih hemijskih reakcija.

1. Sagorevanje – oksidacija

Potpunim sagorevanjem alkena dobija se uvek ugljen-dioksid i voda.

𝐶5𝐻10 + 7,5 𝑂2 → 5𝐶𝑂2 + 5𝐻2𝑂 2. Polimerizacija

Polimerizacija je hemijska reakcija nastajanja makromolekula – polimera iz velikog broja monomera. Ova

reakcija je adiciona jer je slaže monomer na monomer i tako nastaju dugi lanci. Kod alkena se ovi lanci

nazivaju plastične mase. Kao katalizator koristi se organski peroksid ROOR.

𝑛 𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻2𝑅𝑂𝑂𝑅→ (CH2-CH2) n n>500 dobijanje polietena

3. Adicija

Adicija je reakcija karakteristična za nezasićena jedinjenja. Zasniva se na raskidanju π-veze tako što se

atomi ili atomske grupe iz reagenasa vežu na mesto gde se nalazila. Kod reakcije adicije uvek se dobija

jedan proizvod. Reagensi mogu biti vodonik, halogenvodonična kiselina, voda, sumporna kiselina...

a. Adicija vodonika

Pri adiciji vodonika nastaje alkan

CH3-CH=CH2 + H2 → CH3 - CH2 - CH3 propan Dobija se alkan

b. Adicija halogenih elemenata

CH3-CH=CH2 + Cl2 → CH3 - CHCl – CH2Cl 1,2-dihlorpropan Dobija se haloalkan


Markovnikovljevo pravilo: pri reakciji, vodonik iz reagensa vezuje se za onaj C-atom u alkenu koji ima više

vodonikovih atoma, dok se ostatak vezuje za onaj koji ima manje.

c. Adicija halogenvodoničnih kiselina

CH3-CH=CH2 + HCl → CH3 - CHCl - CH3 2-hlorpropan Dobija se haloalkan

d. Adicija vode na alken

CH3-CH=CH2 + H2O → CH3 - CH - CH3 2-propanol Dobija se alkohol

I

OH

e. Adicija sumporne kiseline na alken

CH3-CH=CH2 + HOSO2OH → CH3 - CH - CH3 izopropilhidrogensulfat – dobija se estar

I

OSO2OH

Primena Alkeni se koriste kao gorivo jer se nalaze u nafti. Eten ili etilen koristi se kao biljni hormon za ubrzavanje zrenja

voća i povrća. Polimeri alkena koriste se kao plastićne mase za posuđe, igračke, vreće, odeću i obuću.

Alkini Alkini su aciklični nezasićeni ugljovodonici čija je funkcionalna grupa

trostruka (πσπ) veza. Ove tri veze međusobno su pod uglom od 90⁰.

Zbog trostruke veze, neki ugljenikovi atomi u alkinima su sp

hibridizovani. Imenovanje se vrši tako što na naziv odgovarajućeg

alkana dodamo nastavak –in. Opšta formula alkina je CnH2n-2 gde je n

broj ugljenikovih atoma. Prvi član homologog niza alkina je etin ili

acetilen HC≡CH. Sledeći članovi su propin, butin, pentin...

Nalaženje u prirodi Alkini se mogu naći u nafti, odakle se mogu i dobiti. Acetilen se u industriji dobija dejstvom vode na

kalcijum.karbid.

Ca2H2+2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

Sagorevanjem acetilena postižu se visoke temperature pa je stoga pogodan za autogeno zavarivanje. Acetilen je

gas bez boje, ukusa i slabog mirisa. Fizička svojstva alkina identična su alkenima i alkanima.

Hemijska svojstva 1. Oksidacija

𝐶2𝐻2 + 5/2 𝑂2 → 2𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂

2. Adicija

Adicija kod alkina može biti potpuna i nepotpuna. Reaguju sa istim reagensima kao alkeni sem sumpornom

kiselinom.

HC≡CH + H2 → CH2=CH2

CH2=CH2 + H2 → CH3CH3

HC≡CH + 2H2 → CH3-CH3

3. Supstitucija

gimsurvivor.wordpress.com Kao i alkani, i alkini su podložni reakciji supstitucije. Supstitucija kod alkina naziva se terminalza supstitucija,

zbog toga što se menja terminalni atom vodonika sa nekim plemenitim metalom. Supstitucija je moguća samo

kada je atom sa trostrukom vezom na početku niza.

2𝐶𝐻 ≡ 𝐶 − 𝐶𝐻3 + 2𝐶𝑢+ → 2𝐶𝐶𝑢 ≡ 𝐶 − 𝐶𝐻3 + 𝐻2

Cikloalkani Cikloalkani spadaju u grupu cikličnih ugljovodonika – jedinjenja sa zatvorenim prstenom. Pošto u svom imenu

imaju alkani, to znači da imaju samo jednostruke hemijske veze između atoma ugljenika, a da su ti atomi ugljenika

svi sp3 hibridizovani. Opšta formula cikloalkana je CnH2n, pa vidimo da su izomerni alkenima. Cikloalkani se

imenuju tako što se na naziv odgovarajućeg alkana doda prefiks ciklo-.

Prvi član homologog niza cikloalkana jeste ciklopropan.

Bajerov napon

Kod cikloalkana javlja se Bajerov napon – odstupanje od

pravilnog tetraedarskog ugla koji iznosi 109,5⁰. Što je veće

odstupanje, to je jedinjenje reaktivnije, a što je manje – to je

inertnije. Pošto je u ciklopropanu Bajerov napon skoro 50⁰, on

je dosta reaktivniji u odnosu na druge. Reaguje sa bromom

gradeći 1,3-dibrompropan. Ciklobutan nije toliko reaktivan, pa reaguje tek na povišenoj temperaturi.

Konformacije Ciklopentan i cikloheksan su stabilni. Cikloheksan javlja se u dve konformacije – lađa i fotelja. Fotelja je stabilnija

jer ima mnogo nižu energiju. Ciklopentan ima konformaciju

koverte.

Ostala svojstva

Cikloalkani se mogu naći u nafti, iz koje se i dobijaju. Odatle

zaključujemo da je nafta zapravo smeša ugljovodonika. Pošto su

izomerni alkenima, mogu da poput alkina imaju cis(z-) i trans(E-)

izomeriju.

Cikloalkani imaju malu primenu jer su slabo reaktivni.

gimsurvivor.wordpress.com PROVERI SVOJE ZNANJE ALKANI, ALKINI, ALKINI, CIKLOALKANI, DIENI

Tačne odgovore zaokruži: Cikloalkani:

Imaju cis-trans izomere

Reaguju s vodom

Su aciklični

Sve je tačno

Za alkene nije karakteristična reakcija: Adicije Supstitucije Oksidacije Polimerizacije

Prvi član homologog niza alkina je: Metin Etin Propin Butin

Koji od ovih jedinjenja ne sadrži diene? Izoterpen Izopren Nafta PVC

Šta se dobija pirolizom alkana? o Vodonik i alkan o Alken i alkin o Izooktan 98 oktana o Sve je tačno

Koja dva jedinjenja su izomerna? Cikloalkani i alkini Cikloalkani i alkani Cikloalkani i alkeni Alkani i alkini

Imenujte formulu sa slike

Prikažite opštu reakciju halogenovanja alkana!

Prikažite reakciju hidratacije propina!

Kako se naziva najtvrđa guma koja može da se dobije vulkanizacijom? ____________________________

Za šta se ona koristi? ___________________________________________________________________

ŠTA JE IUPAC _________________________________________________________________________

Imenovati sledeća jedinjenja

Poveži jedinjenja

a) Alkani 1. Sp3 b) Alkeni 2. Sp2 c) Alkini 3. Sp d) Cikloalkani

gimsurvivor.wordpress.com Dat je grafik konformacija. Posmatrajući grafik, odgovorite na sledeća pitanja.

Koji ugljovodonik je u pitanju ________________________________________________________________

Kako se zove konformacija obeležena slovom A __________________________________________________

Kako se zove konformacija obeležena slovom C __________________________________________________

Koja konformacija je stabilnija i zašto __________________________________________________________

Dat je imaginarni ugljovodonik. Obeleži tip veza između ugljenikovih atoma i hibridizaciju svakog ugljenika.

Rasporedi date molekule u tablicu

1-PROPIN 2-BUTEN ETIN IZOPREN METAN

OLEFINI PARAFINI ACETILENI DIENI

JOKER: Jedna od popularnih pesama sa domaće scene u sebi sadrži stih K’o što prazni Campari tako ti prazni

konto. Koji radikal ugljovodonika je zastupljen u Campari-ju i drugim pićima koja su relativno pogodna za izlaske i

žurke?

a) Alil-grupa

b) Vinil-grupa

c) Etil-grupa

d) Gvožđe


Areni ARENI su ciklični ugljovodonici koje karakteriše smenjivanje jednostruke i dvostruke veze i izražen miris. Ime

aren potiče od istoimene grčke reči što se može prevesti mirišljava trava. Svi areni u sebi imaju benzenov

prsten. Da bi struktura bila aren, mora da važi Hikelovo pravilo odnosno da rešenje jednačine 4n+2 mora biti

ceo broj, gde je n broj П-elektrona. Arene odlikuju oblaci delokalizovanih elektrona.

Areni se u prirodi nalaze u nafti i u uglju, odakle se najčešće i dobijaju.

Monociklični areni a Monociklični areni i njihov homologi niz

Ova grupa arena ima samo jedan prsten. Njihova opšta formula će biti CnH2n-6, gde je n broj ugljenikovih atoma.

Prvi član homologog niza arena je benzen, C6H6. Svi atomi ugljenika u

benzenu su sp2 hibridizovani, a njegov prsten sadrži tri veze П-tipa. Ove

tri veze mogu da se rasporede na dva načina, pa zato benzen ima dve

rezonancione strukture. Ovakve rezonancione strukture nisu u ravnoteži,

već se stalno menjaju, a benzen je stoga rezonancioni hibrid ovih

struktura.

Od svog otkrića krajem XVIII veka, usvojene su različite nomenklature pomoću kojih se pravilno prikazuje benzen.

One su ovde prikazane, a mi ćemo se pozivati na onu sa tri dvostruke veze i onu sa krugom u centru.

Sledeći član homologo niza je metilbenzen ili toluen. Posle njega slede etilbenzen, propilbenzen i metiletilbenzen

odnosno izopropilbenzen.

Toluen Etilbenzen Propilbenzen Izopropilbenzen

Prethodni članovi homologo niza imali su samo jedan radikal na sebi. Međutim, šta se dešava ukoliko neko

jedinjenje ima više radikala?

Krenućemo od najlakšeg – kada imamo dva radikala na jednom prstenu. U tom slučaju, dolazi do pojave 3 nova

izomera, odnosno do o-m-p-izomerije (orto-meta-para izomerije). Moguće je postaviti radikale jedan do drugog

(1,2 = orto = o-), potom tako da između njih bude jedan slobodan ugljenik (1,3 = meta = m-) ili da budu na kontra

stranama prstena najudaljeniji jedan od drugog. (1,4 = para = p-). Najjednostaniji primer ovog jeste ksilen

odnosno dimetilbenzen. Položaj metil-grupa stvara 3 izomera jednog te istog jedinjenja.


1,2-dimetilbenzen 1,3-dimetilbenzen 1,4-dimetilbenzen

o-ksilen m-ksilen p-ksilen

ortoksilen metaksilen paraksilen

Radikali koji se mogu izdvojiti iz arena su fenil-grupa(C6H5-)i benzil-grupa (C6H6CH2-). O njima će biti nešto više u

odeljku o složenijim organskim jedinjenjima.

Fenil-grupa Benzil-grupa

Policiklični areni Policiklični areni nastaju spajanjem dva ili više prstena. Drugi naziv za ovu grupu jedinjenja jeste kondenzovani

areni. Prvi član homologog niza prstena jeste naftalen. Naftalen je bela, kristalna supstanca čvrstog agregatnog

stanja koju karakteriše reakcija sublimacije. Dobici pri povratnoj reakciji depozicije iznose oko 10%, tako da iako

je reakcija povratna ima vrlo mali prinos.

Član homologog niza koji u sebi sadrži tri benzenova prstena naziva se antracen. Antracen je takođe čvrsta

supstanca, a potiče iz najstarijeg uglja koji postoji – antracita. Što je ugalj tamniji i sjajniji, to je stariji, a samim tim

i kvalitetniji, pa u sebi ima više antracena. Formula antracena je C10H14. Antracen se koristi za proizvodnju

boja i drugih

organskih jedinjenja.

gimsurvivor.wordpress.com Izomer antracena kod kog je jedan prsten na vrhu naziva se fenantren.

Od ostalih policikličnih arena mogu se izdvojiti piren,benzantracen i benzopiren.

Piren Benzopiren Benzantracen

Dobijanje arena

Areni se mogu dobiti iz nafte frakcionom destilcijom. Nafta se zagreje, a onda se propušta kroz kolone i tako se

vrši frakciona destilacija.

Takođe, mogu se dobiti i iz uglja tako što se krekuje do katrana. U katranu se nalaze različiti areni.

Fizička svojstva arena

Zbog broja atoma ugljenika u molekulu, areni su tečne ili čvrste supstance. Temperature na kojima se tope i

ključaju pravilno im rastu sa porastom molekulske mase. Ne rastvaraju se u vodi jer su nepolarni, ali dobro se

rastvaraju u organskim rastvaračima. Često su i sami organski rastvarači ukoliko su u tečnoj fazi. Zbog toga što

su organske supstance, imaju niske tačke topljenja te često isparavaju na vazduhu. Njihove pare su

karakterističnog mirisa, a zajedno sa vazduhom su eksplozivne.

Areni i toksičnost Veliki broj arena su kancerogene supstance, iako su često vrlo prijatnog mirisa. Mnogi nastaju pri nepotpunom

sagorevanju organskih jedinjenja (kada zagori roštilj, cigarete, žarovi...) i mogu biti toksični jer ih jetra pretvori i

ubaci u DNK. Rad sa arenima vrši se u posebnim prostorijama koje moraju biti provetrene. Posle nekog

vremena, areni počinju da guše i oštećuju disajne puteve. Svakodnevni rad sa arenima i izlaganje istim tokom

dužeg vremenskog perioda u hemijskoj laboratoriji je zabranjen zbog njihove otrovnosti.


PROVERI SVOJE ZNANJE ARENI Areni su

Aliciklični

Aromatični

Trending

Aciklični

Svaki aren karakteriše Hikelovo pravilo Smenjivanje σ i π veze Karakteristični miris Sve je tačno

Toluen može biti Metilbuten Metilenbenzen Metilbenzen M-benzen

Fenil grupa o Se dobija eliminacijom vodonika iz benzena o Ima je u fenol-ftaleinu o Je aril-grupa o Sve je tačno

Benzil-grupa NETAČNO U sebi sadrži fenil-grupu Je ciklična struktura Ima na vrhu metil-grupu Može da reaguje sa hlorom

Šta ne pripada aromatičnim jedinjenjima podvuci odgovor Brombenzenova kiselinaa, o-hlorfenol, toluen, 1-etil-3-metilbenzen, silandiol, benzene, bifenil

Razlika između bifenila i naftalena je u tome Ne postoji zajednički ugljenik kod oba Ne postoji zajednički ugljenik kod bifenila Ne postoji zajednički ugljenik kod naftalena Koordinatno-kovalentni ugljenik bifenila

Naftalen

Se koristi kao sredstvo protiv moljaca

Sklon je depoziciji

Može da spontano menja faze

Bela je kristalna supstanca

Sve je tačno Policiklični areni

Ima ih u roštilju

Mogu biti kancerogeni

Mogu da se nađu u uglju

Su čvrsti

Sve je tačno

Zaokruži aromatičnu strukturu i dokaži pomoću Hikelovog pravila

Dat je ugljovodonik. Imenuj ga _____________________________________________________

Za ovaj ugljovodonik utvrdi tačnost tvrđenja

TOKSIČAN JE T N

IMA GA U WHEY PRAŠKU JER JE OSNOVA STEROIDA T N

JE GAS T N

MOŽE BITI IZDUVAN IZ GORIVA T N

MOŽE SE DOBITI KREKOVANJEM T N

gimsurvivor.wordpress.com Antracen

Je zagađivač životne sredine jer se može dobiti nepotpunim sagorevanjem fosilnih goriva

Je gasovitog agregatnog stanja pa gasira kao Jala Brat

Je striktno sp3 hibridizovan

Nema konstitucioni izomer

Sve je tačno

Imenujte data jedinjenja

Dat je imaginarni ugljovodonik. Odrediti hibridizaciju svakog ugljenikovog atoma i tip veza između njih. Samo

sve tačno određene hibridizacije i sve tačno određene veze nose bodove u ovom zadatku.

Poveži jedinjenje sa opštom formulom

Imenuj jedinjenje sa slike

Uporedite tačke ključanja i topljenja arena i alkena. Koji ima višu tačku topljenja i ključanja i zašto?

1 Aldehidi A CnH2n-2 2 Ketoni B CnH2n-6 3 Areni C RCOH 4 Alkani D CnH2n 5 Alkeni E ROH 6 Alkini F RCOR 7 Alkoholi


Alkoholi Alkoholi su organska jedinjenja sa kiseonikom koja u sebi sadrže kao funkcionalnu grupu hidroksilnu –OH grupu.

Prema broju hidroksilnih grupa, alkoholi se mogu podeliti na monohidroksilne i polihidroksilni. Opšta formula

monohidroksilnih alkohola je R—OH, gde je R radikal koji se dobija eliminacijom jednog vodonika iz odgovarajućeg

ugljovodonika. Polihidroksilni alkoholi su dioli, trioli, tetroli itd. Sa porastom broja hidroksilnih grupa raste

polarnost u molekulu, a samim tim i njegova rastvorljivost u vodi.

Prema poziciji ugljenikovog atoma, alkoholi mogu biti primarni, sekundarni i tercijarni. Primarni alkoholi su oni

alkoholi u kojima je hidroksilna grupa povezana za ugljenikov atom koji je povezan sa samo još jednim

ugljenikovim atomom. Sekundarni alkoholi su oni alkoholi u kojima je hidroksilna grupa povezana za ugljenikov

atom koji je povezan za dva ugljenikova atoma.

Tercijarni alkohol je onaj alkohol u kojem je

hidroksilna grupa povezana za ugljenikov atom

koji je povezan sa još tri susedna ugljenikova

atoma.

Alkoholi se imenuju prema IUPAC nomenklaturi

tako što se od odgovarajućeg naziva

ugljovodonika oduzme njegov nastavak i doda

nastavak –ol. U zavisnosti od toga da li je alkohol primaran, sekundaran ili tercijaran, piše se u odgovarajućem

redosledu 1⁰, 2⁰ ili 3⁰.

Homologi niz Opšta formula monohidroksilnih zasićenih alkohola jeste CnH2n+1OH, gde je n broj atoma ugljenika u

molekulu.Homologi niz alkohola analogan je homologom nizu odgovarajućih ugljovodonika. Molekulksa formula Naziv alkohols Strukturna formula

CH3OH Metanol CH3-OH

C2H5OH Etanol CH3-CH2-OH

C3H7OH Propanol CH3-CH2-CH2-OH

C4H9OH Butanol CH3-CH2-CH2-CH2-OH

C5H11OH Pentanol CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-OH

U homologom nizu važe sva dosadašnja pravila usvojena u oblasti ugljvodonika, odnosno – kako postoji

propanol, tako postoji i izopropil-alkohol čiji je radikal izopropil-grupa.

Sem ovih pojava, karakteristika alkohola je poseban tip optičke izomerije koji se naziva stereoizomerija.

Jedinjenja podložna ovoj pojavi nazivaju se enantiomeri (od

grčkih reči ἐνάντιος - suprotan, i μέρος - deo). Enantiomeri

su jedinjenja koja skreću snop planarno polarizovane

svetlosti. U zavisnosti od strukture, skretaće je u jednom ili

drugom smeru, a za isti ugao. Ne postoji razlika u hemijskim

osobinama osim kod tzv hiralnih reagenasa. Ukoliko skreću

svetlost nadesno, onda im se pred IUPAC naziv dodaje D-

odnosno +, a ukoliko skreću svetlost nalevo, onda im se pred

IUPAC naziv dodaje L- odnosno -. Svaki enantiomer ima za

hiralan C atom vezana četiri različita supstituenta. Ovakav

atom označava se C*. Broj enantiomera računa se po

formuli 2C*.Najjednostavniji predstavnik stereoizomerije

jeste 2–butanol.

gimsurvivor.wordpress.com Često se u nauci koristi smeša ekvimolarnih količina jednog enantiomera. Ovakva smeša naziva se racemska

modifikacija, i kada se kroz nju propusti svetlost, ne dolazi do skretanja svetlosti.

Fizička svojstva alkohola slična su ugljovodonicima.

Temperatura ključanja i topljenja srazmerna je molarnoj masi. Jedinjenja čija je tačka ključanja ispod 100⁰C mogu

da se osete odmah po otvaranju posude u kojoj se čuvaju. Svi alkoholi imaju miris. Sa porastom broja ugljenikovih

atoma menja se i agregatno stanje. Niži alkoholi su tečni, dok su viši uljasti.

Rastvorljivost alkohola varira. Zbog dipola molekula, mogu da se rastvaraju i u polarnim i u nepolarnim

rastvaračima. Alkoholi se deličimno rastvaraju u vodi, a razlog toga je postojanje –OH

grupe koja čini polarnu glavu alkohola. Alkoholi se delimično rastvaraju i u nepolarnim

rastvaračima, zbog nepolarnog repa. Pri rastvaranju, često možemo izdvojiti dva sloja

tečnosti koja su jasno uočljiva.

Etanol je na normalnim uslovima tečnost bez boje i oštrog, karakterističnog mirisia.

Agregatna stanja alkohola diferencirana su prema broju atoma ugljenika koji se u njima nalaze. Tačke ključanja

alkohola mnogo su više od tački ključanja homologih alkana zbog prisustva hidroksilne grupe. To je takođe razlog

zašto se njihovi molekuli međusobno privlače, pa su manje isparljivi od ugljovodonika. Na standardim uslovima

su alkoholi koji sadrže od 1 do 4 ugljenikova atoma u svom nizu tečni, dok su svi ostali čvrste supstancije.

Povećavanjem račvanja u nizu nekog alkohola povećava se i njegova isparljivost, a smanjuje se tačka ključanja.

Polihidroksilni alkoholi Polihidroksilni alkoholi imaju dve ili više hidroksilne grupe. Glavni predstavnici ovakvih alkohola jesu dioli i trioli.

Dioli imaju dve hidroksilne grupe. Najniži diol ima dva ugljenikova atoma. To je 1,2-etandiol odnosni glikol (CH2OH

– CH2OH). Glikol ima široku primenu u svakodnevnom životu. Koristi se kao antifriz.

Trioli imaju tri hidroksilne grupe. Najniži triol je glicerol (CH2OH – CHOH – CH2OH). Glicerol ima primenu pri

stvaranju masti i ulja.

Hemijska svojstva alkohola Za alkohole su karakteristične reakcije supstitucije cele hidroksilne grupe ili samo vodonika hidroksilne grupe.

Jedinjenje koje sadrži polarnu grupu uvek je reaktivnije od onog koje je ne sadrži a ima isit broj ugljenikovih atoma.

1. Sagorevanje

Svi alkoholi podložni su hemijskoj reakciji sagorevanja. Sagorevanje alkohola je potpuno, burno i

oslobađa kao reakcione proizvode ugljen-dioksid i vodu uz prisustvo velike količine toplote – reakcija je

egzotermna. Zbog toga se za gasne lampe često koristi špiritus.

𝐶2𝐻5𝑂𝐻 + 3 𝑂2 → 2𝐶𝑂2 + 3 𝐻2𝑂 + 277,7 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙

2. Dehidratacija

Kada se alkoholi zagrevaju u prisustvu supstancije koja može da apsorbuje vodu poput sumporne kiseline,

uz izdvajanje vode nastaju i alkeni. U reakciji dehidratacije reaguje jedna hidroksilna grupa jednog C atoma

i vodonikov atom sa susednog C atoma. Proizvodni ove reakcije su enol i voda.

3. Reakcija sa izrazitim metalima

Alkoholi mogu da reaguju sa izrazitim metalima uz izdvajanje vodonika. U ovoj reakciji raskida se veza

između atoma kiseonika i atoma vodonika u hidroksilnoj grupi pri čemu se gradi jonska veza između atoma

ETANOL ETANOL

VODA


kiseonika i atoma izrazitog metala. Jedinjenja koja nastaju ovim procesom nazivaju se alkoksidi ili akoholati

i predstavljaju organske soli. Alkoksidi kao katjon imaju metal, ali za razliku od neorganskih soli, anjon im

je radikal.

2 𝐶𝐻3𝑂𝐻 + 2 𝑁𝑎 → 2 𝐶𝐻3𝑂𝑁𝑎 + 𝐻2

Proizvod reakcije iznad jeste natrijum-metoksid ili natrijum-metanolat.

Za razliku od kiselina, alkoholi su neelektrolitna jedinjenja. Njihova kiselost ne može se dokazati plavom

lakmus hartijom. Uprkos tome, alkoholi su blago kisela jedinjena. Ne podlažu reakcijama neutralizacije.

4. Esterifikacija

Alkoholi mogu da reaguju i sa jakim kiselinama. Ovim metodom nastaje povratna reakcija koja se u jednom

smeru naziva esterifikacija, a u suprotnom hidroliza estra. Esterifikacija može da se vrši u onoliko

stupnjeva koliko je neka kiselina bazna. Često se vrši u prisustvu katalizatora.

𝐻𝑂𝑁𝑂2 + 𝐶2𝐻5𝑂𝐻 𝐻2𝑆𝑂4→ 𝐻𝑂𝐻 + 𝐶2𝐻5𝑂𝑁𝑂2

Proizvod ove reakcije je etil-nitrat estar.

𝐻𝑂𝑆𝑂2𝑂𝐻 + 𝐶3𝐻7𝑂𝐻 𝑆𝑂3→ 𝐻𝑂𝐻 + 𝐶3𝐻7𝐻𝑆𝑂4

U nepotpunoj esterifikaciji dvobaznih kiselina dobijaju se kisele hidrogen-soli. (propil-hidrogensulfat)

𝐻𝑂𝑆𝑂2𝑂𝐻 + 2𝐶3𝐻7𝑂𝐻 𝑆𝑂3→ 2𝐻𝑂𝐻 + (𝐶3𝐻7)2𝑆𝑂4

U potpunoj esterifikaciji dvobaznih kiselina dobijaju se neutralne soli. (dipropil-sulfat)

Identifikacija Identifikacija alkohola vrši se Lukasovim testom. Pomoću ovog hemijskog procesa određuje se vrsta alkohola

prema poziciji hidroksilne grupe. U posudu za izvođenje hemijske reakcije dodaje se Lukasov reagens (HCl kao

reaktant sa katalizatorom ZnCl2 na strelici). Primarni alkoholi dugo neće reagovati, a reakcija će započeti tek za

oko sat vremena. Sekundarni alkoholi reagovaće za 20 minuta, a tercijarni za nekoliko sekundi po dodavanju

reagensa. Pravilo je da alkoholi sa većom dodirnom površinom brže reaguju,a pošto su tercijarni u obliku loptice

oni najbrže reaguju.

Tercijarni alkoholi odmah reaguju stvarajući alkil-halogenide

Sekundarni alkoholi reaguju ali tek posle 20 minuta

Reakcija tek nakon sat vremena

PROVERI ZNANJE ALKOHOLI


Fenoli Fenoli su organska jedinjenja koja u sebi sadrže hidroksilnu grupu, a čiji atomi ugljenika nisu sp3 hibridizovani.

Homologi niz

1,2-dihidroksibenzen 1,3-dihidroksibenzen 1,4-dihidroksibenzen

IUPAC Benzen-1,2-diol IUPAC Benzen-1,3-diol IUPAC Benzen-1,4-diol

Katehol rezorcinol hidrohinon

1,2,3-trihidroksibenzen

IUPAC Benzen-1,2,3-triol Pirogalol

KREZOLI

ORTO META PARA

Identifikacija Sva fenol-jedinjenja identifikuju se u reakciji sa gvožđe(iii)-hloridom. U reakciji se boja rastvora menja iz

narandžaste u bilo koju drugu i dobijaju se kompleksi.

Fizičke osobine

• Zbog prisustva barem jedne hidroksilne grupe delimično se rastvaraju u vodi

• S porastom broja OH grupa raste rastvorljivost

• Rastvaraju se u nepolarnim rastvaračima, delimično

• Karakterističnog su mirista

• Upijaju se kroz kožu


Hemijske osobine

1. Oksidacija

U prisustvu kalijum-permanganata, oksidacijom fenola dobije se parahinon

Fenoli reaguju sa Na, NaOH, RX, karboksilnim kiselinama, acilhalogenidima, Br, HNOe

Reakcija sa Na

Dobijena so – natrijum-fenoksid

Reakcija sa kaustičnom sodom

Fenoli su kiseliji od alkohola

K m nO 4

2 2 2


Aldehidi i ketoni Aldehidi i ketoni su organska jedinjenja koje karakteriše posedovanje karbonilne (=CO) grupe. Aldehidi za

funkcionalnu grupu imaju aldehidnu grupu, a ketoni keto grupu. Opšta formula aldehida je RCOH, a opšta

formula ketona je ROR’. Mogu biti alifatični i aromatični.

Homologi niz aldehida

Homologi niz aldehida je sledeći:

HCOH formaldehid – formalin

CH3COH acetaldehid

CH3CH2COH propionaldehid

CH3CH2CH2COH butiraldehid

CH3CH2CH2CH2COH valerijanaldehid

Aromatični aldehidi su benzaldehid i salicilaldehid.

Benzaldehid C5H5CHO Salicilaldehid (ortohidroksibenzaldehid) C5H5CHO-2-OH

Homologi niz ketona je drugačiji jer ketoni moraju da imaju barem tri ugljenikova atoma u svom nizu.

CH3CCH3

II

O

CH3CC2H5

propanon-keton aceton dimetilketon

II

O

CH3CC3H7

butanon-keton butanon etilmetilketon

II

O

C2H5CC2H5

2-pentanon-keton pentanon etilpropilketon

II

O

3-pentanon-keton pentanon dietilketon

Metilfenilketon Benzofenon

Acetofenon C6H5OCH3 difenilmetanon (C6H5)2CO

Aldehidna grupa Keto grupa

O

//

- C C

\ II

H O


Fizička svojstva aldehida i ketona

Zbog polarne aldehidne i keto grupe, aldehidi i ketoni se delimično rastvaraju u vodi. Mogu da se rastvaraju i u

organskim rastvaračima.

S porastom broja ugljenikovih atoma u nizu raste temperatura topljenja i ključanja, a opada rastvorljivost u vodi.

Karakterističnog su mirisa, koji je u početku prijatan, a s vremenom postaje neprijatan.

Hemijska svojstva aldehida i ketona Aldehidi i ketoni pokazuju zajedničke reakcije koje su identične sa većinom reagenasa. Reaguju sa vodon,

cijanovodonikom, alkoholima, sami sa sobom, sa amonijakom, hidroksilaminom, Grinjarovim reagensom...

Reakcije različite za aldehide i ketone su sa Tollens-ovim reagensom ([Ag(NH3)2]OH – diaminsrebro(i)-hidroksid) i

Fehling-ovim reagensom (Cu2++ NaOH + H2O).

Primer reakcije sa Tollens-ovim reagensom

HCOH + 2 [Ag(NH3)2]OH → HCOONH4 + 2 Ag + 3 NH3 + H2O Kao glavni proizvod ove reakcije dobija se amonijum-formiat i elementarno srebro koje daje zidovima posude u kojoj se izvodio eksperiment izgled ogledala.

Primer reakcije sa Fehling-ovim reagensom

CH3COH + 2 Cu2+ + NaOH + HOH → CH3COONa + Cu2O mrkocrven ⬇ + H+ Kao glavni proizvod ove reakcije dobija se natrijum-acetat (so) i talog bakar(i)-oksida.

Samo aldehidi reaguju sa ovim reagensima, dok ketoni ne reaguju sa njima. Ketoni ne podlažu oksidaciji sa Tollensovim i

Fehling-ovim reagensom. Oni se oksiduju vrelim rastvorom azotne kiseline do smeše karboksilnih kiselina.

Mehanizam reakcije:

Prva polovina: cepa se molekul pre keto grupe i od njega nastaje karboksilna kiselina sa jednim ugljenikovim

atomom (mravlja) i sa četiri ugljenikova atoma (buterna) u svom nizu.

Druga polovina: cepa se molekul posle keto grupe i od njega nastaje karboksilna kiselina sa dva (sirćetna) i tri

(propionska) ugljenikova atoma.

Ova reakcija veoma je opasna zato što se koristi vrela azotna kiselina

Moguće je da se raskidanjem molekula ketona dobiju 2 mola iste karboksilne kiseline Sve reakcije sa

ostalim navedenim reagensima su nukleofilne adicije.

Nukleofilni deo predstavlja deo dipolnog molekula koji teži da zadrži elektron. On je delimično negativan i

označava se sa δ-. Deo koji je delimično pozitivan naziva se elektrofilni deo molekula.

Oksidacijom primarnih i sekundarnih alkohola dobijaju se aldehidi ili ketoni.

[𝑜]−𝐻2 + [𝑂]

𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑛𝑖 𝑎𝑙𝑘𝑜ℎ𝑜𝑙 → 𝑎𝑙𝑑𝑒ℎ𝑖𝑑 → 𝑘𝑎𝑟𝑏𝑜𝑘𝑠𝑖𝑙𝑛𝑎 𝑘𝑖𝑠𝑒𝑙𝑖𝑛𝑎 𝑠𝑎 𝑖𝑠𝑡𝑖𝑚

sekundarni alkohol → keton


Etri Etri su derivati vode kod kojih su oba vodonikova atoma zamenjena alifatičnim (R-) ili aromatičnim (Ar-)

radikalom.Etri se uglavnom nazivaju tako što se ispred reči etar stavljaju nazivi određenih aril- ili alkil- grupa.

Najpoznatiji etar naziva se etoksietan (dietil-etar) C2H-O-C2H5.

Za razliku od alkohola, etri ključaju na nižim temperaturama. Niži etri su gasovi ili lako isparljive tečnosti. Oni su

slabo polarna jedinjenja i loše se rastvaraju u vodi. Koriste se kao rastvarači.

Etri su slabo reaktivna jedinjenja. Uglavnom ne učestvuju u reakcijama. Mogu da grade u izrazito kiselim

sredinama takozvane oksonijum soli. Etri su prema tome slabe baze.

Karboksilne kiseline Karboksilne kiseline su organske kiseline koje u sebi sadrže barem jednu karboksilnu –COOH grupu. Karboksilna

grupa sastoji se iz karbonilne grupe C=O i hidroksilne grupe –OH.

Prema broju karboksilnih grupa, karboksilne kiseline dele se na monokarboksilne, dikarboksilne i polikarboksilne.

Prema prirodi ugljovodoničnog ostatka mogu se podeliti na aromatične i alifatične.

Nomenklatura Karboksilne kiseline poznate su od davnina čoveku. Njihova trivijalna imena i dalje su u upotrebi.

Najznačajnije monokarboksilne kiseline jesu

HCOOH mravlja – metanska

CH3COH sirćetna – etanska - acetatna

CH3CH2COH propionska - propanska

CH3CH2CH2COH buterna - butanska - butanska

CH3CH2CH2CH2COH valerijanska – pentanska

Karboksilne kiseline mogu imati duge,

zasićene ili nezasićene ugljovodonične

nizove. Pošto ovakve kiseline ulaze u

sastav mnogih masti, ulja i voskova

nazivaju se masne kiseline. Najtipiičniji

primer zasićenih masnih kiselina jesu

palmitinska i stearinska, a nezasićenih

oleinska kiselina. Na kraju svakog niza

masne kiseline, kao i karboksilna

jedinjenja, imaju karboksilnu (-COOH)

grupu.

Monokarboksilne kiseline mogu biti i aromatične. Najvažnije

monokarboksilne kiseline su benzenova i salicilna (alfa-

hidroksibenzenova)

Heksadekanska (palmitinska) kiselina

Oktadekanska (stearinska) kiselina

9-oktadecenska (oleinska) kiselina


Fizičke osobine monokarboksilnih kiselina

Monokarboksilne kiseline ključaju na znatno većim temperaturama od alkohola sličnih molarnih masa.

Temperatura ključanja pravilno raste sa porastom ugljenikovih atoma u radikalu. Slabo su isparljive zbog

postojanja vodonične veze. Kiseline sa manjim brojem C-atoma se rastvaraju u vodi, sa kojom takođe mogu da

grade vodoničnu vezu zbog polarne hidroksilne grupe. Kiseline koje imaju manje od četiri ugljenikovog atoma su

oštrog mirisa, one koje imaju do osam su neprijatnog, a više gotovo i nemaju miris.

Dobijanje

Karboksilne kiseline dobijaju se blagom oksidacijom aldehida.

𝐻𝐶𝑂𝐻 +1

2𝑂2

𝑏𝑙𝑎𝑔𝑎 𝑜𝑘𝑠𝑖𝑑𝑎𝑐𝑖𝑗𝑎→ 𝐻𝐶𝑂𝑂𝐻

Hemijska svostva 1. Disocijacija

Karboksilne kiseline podložne su nepotpunoj disocijaciji u vodi. Jačina karboksilne kiseline može se

izraziti na osnovu disocijacije pomoću formule pKa = - log Ka

2. Građenje soli

Karboksilne kiseline mogu da reaguju sa organskim i neorganskim bazama gradeći soli. Alkalne soli

karboksilnih kiselina i one koje su građene sa organskim bazama (amini) mogu da se rastvore u vodi.

Alkalne soli viših kiselina su sapuni.

RCOOH + NaHCO3 RCOONa + CO2 + HOH

Ovo je dokaz da su karboksilne kiseline jače od ugljene, a po pravilu da jača kiselina istiskuje slabiju iz

njene soli (važi i za baze), to se može i dokazati.

3. Dekarboksilacija

Proces izdvajanja ugljen(IV)-oksida iz karboksilne kiseline, zavisi od prirode kiseline i od

eksperimentalnih uslova. Natrijumske soli se

dekarboksiluju na visokim temperaturama u

alkalnoj sredini. Uobičajena metoda za

dobijanje metana sastoji se u zagrevanju

natrijum-acetata u prirustvu natrijumovog

hidroksida.

Ako se zagrevaju soli zemnoalkalnih metala,

dobijaju se ketoni. Iz kalcijum-etanoata na

visokim temperaturama može se dobiti

aceton.

Dikarboksilne kiseline Većina ovih kiselina nalazi se u prirodi ili u slobodnom

stanju ili u obliku soli. Oksalna kiselina nalazi se u

španatu, kupusu i paradajzu. Jabučna kiselina nalazi


se u voću. Vinska u grožđu. Neke od njih javljaju se i u organizmu kao

intermedijeri u ciklusu limunske kiseline pomoću koga se vrši

oksidacija acetata, a oslobađa energija za životne procese.

Limunska kiselina nalazi se u limunu i nekom drugom voću, a često i

u telesnim tečnostima. Upotrebljava se pri proizvodnji šumećih

tableta, sokova, za čuvanje tkiva... Soli limunske kiseline se nazivaju

citrati. To su pH puferi i antikoagulanti.

Estri Estri su organska jedinjenja koja su izgrađena od katjonskog ostatka alkohola i anjonskog ostatka karboksilne

kiseline. Reakcija između alkohola i karboksilne kiseline uz prisustvo katalizatora u kojem nastaje estar i voda

naziva se esterifikacija. Pri nastajanju estara, polarne grupe iz alkohola i karboksilne kiseline međusobno se

spajaju gradeći vodu. Nazivi estara izvode se iz naziva alkil-grupe alkohola i naziva soli karboksilne kiseline. Estre

takođe mogu da grade i neogranske kiseline, sve dok je u pitanju reakcija između kiseline i alkohola.

𝐶𝐻3𝑂𝐻 + 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐾𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎→ 𝐶𝐻3𝑂𝐶𝐻3𝐶𝑂 + 𝐻2𝑂 – Dobijanje metil-etanoata (metil-estra etanske kiseline)

𝐶𝐻3𝐶𝐻2𝑂𝐻 + 𝐻𝑁𝑂3 → 𝐶𝐻3𝐶𝐻2𝑂𝑁𝑂2 + 𝐻2𝑂 – Dobijanje etil-nitrata (etil-estra azotne kiseline)

Glicerol u reakciji esterifikacije gradi nitroglicerin.

Estri sa malim brojem atoma ugljenika – niži estri - su na n.u. bezbojne uljaste tečnosti, prijatnog mirisa (javljaju

se u cveću i voću) i slabo rastvorljive u vodi. Viši estri su

bez mirisa i uglavnom čvrste supstance.

Dobrom kombinacijom kiseline i alkohola moguće je

proizvesti bilo koji miris. Estri se koriste kao arome u

prehrambenoj i kozmetičkoj industriji. Retko se koriste za

proizvodnju parfema zbog velike isparljivosti i svojstva

reagovanja sa telesnim tečnostima. Često se mogu naći u

sastavu alkoholnih pića ili aroma na bazi propilen-glikola.

Organska jedinjenja sa sumporom U grupu sumpornih jedinjenja ubrajaju se ona kod kojih je sumpor direktno vezan za atom ugljenika (C-S veza).

U PSE sumpor se nalazi u VIa grupi odmah ispod kiseonika i gradi jedan broj organskih sumpornih jedinjenja

koja su slična kiseoničnim. Sumporna jedinjenja uglavnom imaju prefiks tio-. Sumpor je manje elektronegativan

od kiseonika i sa ugljenikom ne gradi dvostruku vezu.

Tioli Tioli su organska jedinjenja sa sumporom koja sadrže tiolnu –S-H grupu. Tioli se drugačije nazivaju i merkaptani

jer grade sa živom nerastvorne soli.

Različiti tioli nalaze se zajedno sa drugim sumpornim jedinjenjima u nafti. Oni otežavaju preradu nafte, a pri

njenom sagorevanju dobija se sumpor-dioksid. Tioli se nalaze i u luku i u proteinima. Lako se dobijaju iz alkil-

halogenida i natrijum-hidrosulfida.

𝐶2𝐻5𝐵𝑟 + 𝑁𝑎𝑆𝐻 → 𝐶2𝐻5𝑆𝐻 + 𝑁𝑎𝐵𝑟 Tioli se mogu sintetisati i adicijom vodonik-sulfida na alkene u prirustvu svetlosti. Ova reakcija je analogna adiciji

vode na alkene.

Mlečna kiselina

Estar Miris

Etil-butanoat Ananas

Metil-pentanoat Cvetni miris

Etil-metanoat Malina

Etil-etanoat Jabuka

Etil-propanoat Rum

Butil-etanoat Banana

Oktil-etanoat Narandža


Fizičke i hemijske osobine

Tioli ključaju na temperaturama znatno nižim od odgovarajućih alkohola jer ne grade jake intermolekulske

vodonične veze kao alkoholi. Manje su rastvorljivi u vodi jer ne grade vodoničnu vezu. Svi isparljivi tioli imaju

neprijatan miris. Niži tioli su otrovni.

Najvažnija hemijska svojstva tiola su njihova kiselost i laka oksidacija.

1. Reakcija sa bazama

Tioli su kiseliji od alkohola i reaguju sa vodenim rastvorima jakih baza.

RSH + KOH RSK + HOH

Soli teških metala i tiola nerastvorne su u vodi. Soli tiola nazivaju se merkaptidi.

2. Oksidacija

Dejstvom blagih oksidacionih sredstava tioli se oksiduju i daju disulfide.

RSH + HSR R-S-S-R + H-H

Dejstvom cinka ili kalaja u razblaženim kiselinama, disulfidi se redukuju u dva molekula tiola iz kog su

nastali.

𝑅 − 𝑆 − 𝑆 − 𝑅 + 2 [𝐻] 𝑍𝑛, 𝐻+

→ 2 𝑅 − 𝑆 − 𝐻

Za biološke sisteme važno je što su reakcije tiola reverzibilne i mogu da se prilagode ćelijama u

organizmu.

Primena tiola je veoma široka. Koriste se kao antidoti pri trovanju živom. Kuštrava kosa u sebi sadrži puno

disulfidnih veza.

Organska jedinjenja sa azotom Azot je jedan od najzastupljenijih elemenata u organskim jedinjenjima. Organska azotna jedinjenja u prirodi su

veoma rasprostranjena u obliku proteina, amino-kiselina i enzima. Mnogi antibiotici i vitamini su takođe azotova

jedinjenja. Azot se može naći i u bojama, eksplozivima, polimerima i lekovima.

Azot se nalazi u Va grupi PSE. Ima tri nesparena elektrona i može da

gradi kovalentne veze. Pošto sadrži i elektrone u 2s podnivou, jedan

od njih može da deli sa nekim drugim elementom koji sadrži

nepopunjenu orbitalu. Azot može da bude sp2 i sp3 hibridizovan, a

najčešće je sp3 hibridizovan. Ugao hibridizacije iznosi oko 107o što je

približno pravilnom tetraedarskom uglu od 109o28’.

Azot može da gradi i vodonične veze zbog elektronegativnosti. To je

veoma važno za strukturu biološki značajnih jedinjenja poput

proteina.

Nitro-jedinjenja Nitrojedinjenja su jedinjenja koja sadrže nitro-grupu –NO2 vezanu za ugljenikov atom. U nitro-

grupi azot ima valencu IV i povezan je sa jednim kiseonikom koordinatno-kovalentnom vezom.

Nitro-jedinjenja su uglavnom žute boje i niske tačke ključanja.

Alifatična nitro-jedinjenja nemaju neki značaj. Aromatična su mnogo značajnija.

Aromatična jedinjenja dobijaju se nitrovanjem benzena smešom nitratne i sumporne kiseline. Ovim postupkom

uvode se maksimalno tri nitro-grupe i to striktno u položaje 1,3 i 5. Najpoznatiji predstavnici su nitrobenzen,

trinitrotoluen i trinitrofenol.


Nitrobenzen je žuta uljasta tečnost

karakterističnog mirisa iz koje se dobija anilin.

Trinitrotoluen je eksploziv koji se koristi za

punjenje eksplozivnih naprava.

Trinitrofenol (pikrinska kiselina )je supstanca žute boje koja se udarom ili zagrevanjem raspada uz eksploziju.

Gradi sole pikrate.

Amini Amini su derivati amonijaka koji nastaju supstitucijom vodonikovog atoma alkil- ili aril- grupama.

Amini se imenuju tako što se iza imena radikala stavi reč amin. Ukoliko je potrebno, broj se dodaje

da se specifiše položaj amino-grupe.

Najpoznatiji aromatični amin je anilin.

Alifatični amini nalaze se u prirodi na mestima gde dolazi do raspada drugih prirodnih azotovih jedinjenja. U

laboratoriji se dobijaju dejstvom amonijaka na alkil-halogenide.

Fizička svojstva Amini manjih molekulskih masa su gsovi ili tečnosti čiji miris podseća na ribu. Primarni i sekundarni amini grade

međusobno vodonične veze, a sva tri tipa amina grade vodonilnu vezu sa vodom. Niži amini rastvaraju se u

vodi.

Hemijska svojstva 1. Građenje soli

Amini su organske baze. Azot amina sadrži slobodni elektronski par preko kog mogu da vezuju proton.

Baznost amina može se izraziti isto kao i kiselost karboksilnih kiselina preko pKb = - log Kb. Reaguju sa

jakim kiselinama gradeći soli.

CH3NH2 + HCl CH3NH3Cl – metil-amonijum hlorid

2. Reakcije sa nitritnom kiseliom

Sa sekundarnim alifatičnim i aromatičnim aminima hladna nitritna kiselina gradi N-nitrozoamine. To su

žuta ulja koja su kancerogena.

Sa primarnim aminima gradi N-nitrozoamine koji se spontanim reakcijama pretvaraju u diazonijum soli

RN2+Cl- ili ArN2

+Cl.

Tercijarni amini ne reaguju sa nitritnom kiselinom.

Aromatične diazonijum soli su veoma važne jer se od njih mogu dobiti druga aromatična jedinjenja, poput boja.

Anilin je najvažniji aromatični amin. To je otrovna tečnost koja se industrijski proizvodi od nitrobenzena. Koristi

se za dobijanje mnogih boja i lekova.

Delovanjem alkil-halogenida na tercijarni amin nastaju kvaternerne amonijum soli, poput etil-trimetil-amonijum

hlorida [(CH3)3C2H5N]+[Cl-].

Kvaternarni amonijum jon nalayi se u koenyimu NAD, vitaminu B, holinu i acetilholinu.


Heterociklična jedinjenja Heterociklična jedinjenja su ona organska ciklična

jedinjenja koja pored ugljenikovog atoma sadrže

jedan ili više atoma nekih drugih elemenata.

Najrasprostranjeniji heteroatomi u prirodi su

kiseonik, azot i sumpor. Veličina prstena

heterocikličnog jedinjenja varira. Postoje prstenovi

sa tri, četiri, pet, šest, pa i do preko dvadeset

atoma. Najrasprostranjeniji su petočlani i

šestočlani heterociklični sistemi.

Velik broj heterocikličnih sistema poznat je po

svojim trivijalnim nazivima koji se još uvek

upotrebljavaju. Osnovna pravila za imenovanje

data su u tablici:

oksa- kiseonik -ol petočlani prsten

tia- sumpor -in šestočlani

aza- azot

Ukoliko prsten sadrži dva ista heteroatoma, prefiks je di-. Ukoliko ima dva različita heteroatoma, kiseonik ima

prednost nad azotom (oksaz-) a sumpor isto (tiaz-).

Obeležavanje jedinačnih atoma vrši se brojevima, a numerisanje kreće od heteroatoma. Ako ih ima dva, gleda se

da oba nose što manji moguć broj.

Hidrogenizovani prstenovi imenuju se na sledeći način:

Petočani prstenovi sa azotom imaju nastavak –olidin

Petočlani prstenovi bez azota –olan

Šestočlani prstenovi s azotom –

perihidro

Šestočlani prstenovi bez azota –an

Najpoznatiji heteroprstenovi sa jednim heteroatomom su furan, pirol, tiofen i azin.

Furan, pirol i tiofen pokazuju u velikoj meri sličnost sa benzenom što znači da pokazuju aromatičan karakter i

reaguju supstitucijom a ne adicijom. Svi su manje-više stabilni, a najsličniji mu je tiol.

Pirol i furan nemaju bazni karakter zbog postojanja slobodnog elektronskog para. Ne grade soli s kiselinama. U

kiseloj sredini polimerizuju se u smolu.

Pirol pokazuje slabo kisele osobine zbog prirode azotovog atoma. Može da reaguje sa KOH. Tako nastaje piril-

kalijum koji se koristi za proizvodnju pirolovih derivata.

Elektrofilna supstitucija vrši se pod blažim uslovima nego kod benzena.

gimsurvivor.wordpress.com Najznačajniji šestočlani heteroprsten je piridin. On je analogan benzenu kod kog je jedna metinska grupa

zamenjena sp2 azotovim atomom. Piridin je tercijarni amin koji je slaba baza i stvara piridijum-soli.

Pirol i piridin su veoma značajni. Učestvuju u građi mnogih organskih proizvoda poput porfina, hemina, hlorofila

A, vitamina B12, nikotina, nikotinamina...

Heterociklični sistemi sa dva ili više heteroatoma Najvažniji heterosistemi sa više heteroatoma su imidazol, tiazol, pirimidin i purin.

Ova jedinjenja veoma su značajna zato što utiču u izgradnji baza koje grade RNK i DNK.

Pirinski derivati su citozin, uracil, timin i barbituatna kiselina.

Purinski derivati su adenin, guanin, ksantin, kafein, teofilin i teobromin. Teobromin je sastojak čokolade, a

kafein je sastojak kafe.

Metode izolovanja organskih jedinjenja Metode izolovanja organskih jedinjenja jesu:

Kristalizacija

Izolovanje i prečišćavanje organskih supstanci čvrstog agregatnog stanja koji se zasniva na različitoj

rastvorljivosti nekih jedinjenja u organskom rastvaraču

Destilacija

Destilacija je postupak razdvajanja i prečišćavanja tečnih organskih supstanci koji se zasniva na razlici u

tačkama ključanja. Ona supstanca koja ima nižu tačku ključanja postaće gas i nakon kondenzacije

sakupiti u drugu posudu.

Ekstrakcija

Ekstrakcija je proces gde se pomoću nekog pogodnog rastvarača može izdvojiti jedna supstanca iz smeše

ili rastvora više njih.

Hromatografija

Razdvajanje organskih jedinjenja na osnovu njihove raspodele između pokretne i nepokrente faze.

gimsurvivor.wordpress.com Literatura

Aleksandra Stojiljković – Organska hemija 3, Zavod za udžbenike 1993., Beograd

Tatjana Nedeljković – Organska hemija 3, Novi Logos 2018., Beograd

Predavanja prof. Branislave Milašinović ššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššššš

gimsurvivor.wordpress.com N. HODOBA Organska hemija · hemija Skripta za III razred srednje škole....

Documents

Transcript of gimsurvivor.wordpress.com N. HODOBA Organska hemija · hemija Skripta za III razred srednje škole....