MEGEP (MESLEKÎ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ223

Transkript

1 T.C MİLLİ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKÎ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) KİMYA TEKNOLOJİSİ ALİFATİK BİLEŞİKLERİN ÖZELLİKLERİ-1 ANKARA 2008

2 Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller; Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının tarih ve 269 sayılı Kararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında kademeli olarak yaygınlaştırılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretim programlarında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders Notlarıdır). Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeye rehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında uygulanmaya başlanmıştır. Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir. Örgün ve yaygın eğitim kurumları, işletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşabilirler. Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır. Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığında satılamaz.

3 İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR...v GİRİŞ...1 ÖĞRENME FAALİYETİ ALKANLAR (PARAFİNLER Alkanların Adlandırılması Alkanlarda İzomeri İzomerlerin ve Karışık Moleküllülerin Adlandırılması Sikloalkanların Adlandırılması Alkanların Elde Ediliş Yöntemleri Wurtz (Vürtz) Sentezi Gignard Sentezi Kolbe Sentezi Organik Asit Tuzlarından Doymamış idrokarbonlardan Alkil alojenürlerin İndirgenmesinden Fischer-Tropsch Yöntemi Alkanların Özellikleri Fiziksel Özellikleri Alkanların Kimyasal Özellikleri Petrolün Oluşumu ve Kullanıldığı Yerler Metan (C 4 ) Metanın Eldesi Metanın Türevleri...30 UYGULAMA FAALİYETİ...31 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...35 ÖĞRENME FAALİYETİ ALKENLER (OLEFİNLER) Alkenlerin Adlandırılması Sikloalkenlerin Adlandırılması Alkenlerin Elde Ediliş Yöntemleri Monoalkollerden Su Çekilmesi (Dehidratasyon) Alkil alojenürlerden idrohalojenür Çekilmesi (Dehidrohalojenasyon) Alkanların Eliminasyon (Ayrılma) Reaksiyonundan Komşulu Alkil alojenürlerin Çinko Tozu ile Isıtılmasından Alkinlerin idrojen ile İndirgenmesinden Alkenlerin Özellikleri Fiziksel Özellikler Kimyasal Özellikler Etilen (C 2 = C 2 ) Etilenin Eldesi Fiziksel Özellikleri Kimyasal Özellikleri Alkadienler Bütadien Doğal Kauçuk...63 ii

4 Yapay Kauçuklar...64 UYGULAMA FAALİYETİ...67 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...70 ÖĞRENME FAALİYETİ ALKİNLER (ASETİLENLER) Genel Bilgi Adlandırılması Sikloalkinlerin Adlandırılması Elde Ediliş Yöntemleri ,1 ve 1,2 Dihalojen Alkanlardan Komşulu Tetra alojenürlerin Çinko ile Isıtılmasından Asetilenin Alkillenmesi Yoluyla Asidik Alkinlerin Katalitik Oksidasyonu Yoluyla Alkinlerin Özellikleri Fiziksel Özellikleri Kimyasal Özellikleri Asetilen (2C = C2) Asetilenin Eldesi Fiziksel Özellikleri Kimyasal Özellikleri...89 UYGULAMA FAALİYETİ...93 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...97 ÖĞRENME FAALİYETİ ALKOLLER Alkollerin Sınıflandırılması Monoalkoller Polialkoller (Polioller) Alkollerin Adlandırılması Özel Adlandırılması IUPAC Kuralına Göre Adlandırılması Karbinole Göre Türeterek Adlandırma Elde Ediliş Yöntemleri Karbonil Bileşiklerinin İndirgenmesinden Alkil alojenürlerin Alkali idroksitlerle idrolizlenmesinden Alkenlere Kuvvetli Asitlerin Katalizörlüğünde Su Katılması Yoluyla Gignard Bileşiklerinden Alkil alojenürlerin Gümüş Oksitle (Ag 2 O) Reaksiyonuyla Esterlerin NaO veya KO ile idrolizinden Organik Asitlerin idrojenle İndirgenmesinden Alkollerin Özellikleri Fiziksel Özellikleri Alkolün Kimyasal Özellikleri Metanol / Metil Alkol Karbinol (C 3 O) Metil Alkolün Teknikte Eldesi Kimyasal Özellikleri Kullanıldığı Yerler Etanol / Etil Alkol (C25O) iii

5 Etil Alkolün Eldesi Etil Alkolün Kullanıldığı Yerler Glikol / Etandiol (C 2 4 (O) 2 ) Gliserin / Gliserol / 1,2,3-Propan Triol (C 3 5 (O) 3 ) Gliserinin Eldesi UYGULAMA FAALİYETİ ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME MODÜL DEĞERLENDİRME CEVAP ANATARLARI KAYNAKÇA iv

6 AÇIKLAMALAR AÇIKLAMALAR KOD ALAN DAL 524KI0159 Kimya Teknolojisi Lastik Üretimi MODÜLÜN ADI Alifatik Bileşiklerin Özellikleri 1 MODÜLÜN TANIMI Alkanlar, alkenler, alkinler ve alkoller ile ilgili bilgilerin verildiği öğrenme materyalidir. SÜRE 40/32 ÖN KOŞUL YETERLİK MODÜLÜN AMACI EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Organik Bileşiklerin Nitel Ve Nicel Analizi modülünü başarmış olmak Alifatik bileşiklerin özelliklerini incelemek. Genel Amaç Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak alifatik bileşiklerin özelliklerini inceleyebileceksiniz. Amaçlar: Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak; 1. Alkan elde edebileceksiniz. 2. Alken elde edebileceksiniz. 3. Alkin elde edebileceksiniz. 4. Alkol elde edebileceksiniz. Ortam: Sınıf, atölye, laboratuvar, işletme, kütüphane, ev, bilgi teknolojileri ortamı (İnternet) vb, kendi kendinize veya gupla çalışabileceğiniz tüm ortamlar. Donanım: Projeksiyon, bilgisayar, DVD çalar, televizyon, deney tüpü, lastik tıpa, bunzen beki, kıskaç, tel kafes, plastik hortum, cam balon, destek çubuğu, beher, cam çubuk, termometre, cam boru, üç ayak, mezür, ayırma hunisi, gaz toplama şişesi, su banyosu, pipet, puar, saat Modülün içinde yer alan herhangi bir öğrenme faaliyetinden sonra, verilen ölçme araçları ile kendi kendinizi değerlendireceksiniz. Modül sonunda, teorik ve pratik performansınız, modül uygulaması ile kazandığnğz bilgi ve beceriler, öğretmeniniz tarafından çeşitli ölçme teknikleri kullanarak değerlendirilecektir. v

7 o GİRİŞ GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, epimizin çok iyi bildiği meşhur bir bilmeceyi ve yanıtını hatırlayalım: Çarşıdan aldım bir tane, eve geldim bin tane! (Yanıt: Nar). İşte, tam da bu tanıma uyan ve aslında başlangıçta tek bir madde iken binlerce, hatta milyonlarca çeşide dönüşebilen organik bir maddeyi tanıyalım: PETROL. Esasen, işlenmezden önce sadece yakıt olarak kullanılabilen petrol, günümüz teknolojisinin de yardımıyla insanoğlunun günlük yaşantısında, zengin ürün yelpazesi ile neredeyse sınırsız bir çeşitlilik içinde yer almıştır. Bugün için petrol, yalnızca ulaştırma endüstrisinin can damarını teşkil eden hayati bir unsur olmakla kalmayıp, Üzerimize giydiğimiz kıyafetlerden (yağmurluk, eldiven, çizme vs.), hemen her gün kullandığımız temizlik malzemelerine (deterjanlar, yağ çözücüler vs.) Mutfak gereçlerinden (plâstikten yapılmış tek kullanımlık çatal, bıçak, tabak, pet bardak, saklama kapları vs.), evlerimizin inşaatında ve yalıtımında kullanılan çeşitli yapı malzemelerine (hortum, PVC kapı ve pencere sistemleri, plastik su ve elektrik tesisatı boruları, conta vs.) Tıp dünyasının keşfi olan son derece değerli ilaç ve sağlık gereçlerinden kozmetik sektörü ürünlerine Verimi artırmak üzere tarım alanında başvurulan sentetik gübrelerden, sokaklarımızın asfaltlanmasına kadar, kısacası modern insanın tüm yaşamsal alanlarının vazgeçilmezi hâline gelmiştir. Bu modülü başarı ile bitirdiğinizde; İçinde yaşadığımız dünyadaki ihtiyaçlarımızın büyük bir kısmının bir tek kaynaktan karşılandığını keşfedeceksiniz. Günlük kullanımlarınızdaki madde ve materyallerin aslında kimya ile ne kadar iç içe olduğu bilinciyle, hayata ve çevrenize daha farklı bir gözle bakmasını öğrenecek, dolayısıyla bu bilimin pratik yaşantınız için ne denli önemli olduğunu kavrayacaksınız. 1

8 2

9 ÖĞRENME FAALİYETİ-1 RENME FAALİYETİ-1 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak alkan elde edebileceksiniz. ARAŞTIRMA ÖĞRENME FAALİYETİ-1 Metan neden bataklık gazı olarak adlandırılmaktadır?araştırınız. Benzindeki oktan sayısı ne anlama gelmektedir? Araştırınız. Evlerinizdeki mutfak tüplerinin etiket bilgilerini inceleyiniz. Benzin ve mazot bileşiminde hangi maddelerin bulunduğunu araştırınız. 1. ALKANLAR (PARAFİNLER) C elementinin, O, N, S ve halojenlerle (X) yaptığı bileşiklere organik bileşikler, bu bileşikleri inceleyen kimyaya ise organik kimya adı verilir. organik yayılım Resim 1.1. Organik bileşikleri oluşturan doğal ve beşeri kaynaklar 6C elementinin sp 3, sp 2 ve sp hibritleşmeleriyle oluşturduğu bileşiklerin sayısı tüm elementlerin yaptıkları toplam bileşik sayısından daha fazla olduğundan organik kimyaya karbon kimyası da denilmektedir. Organik bileşikleri oluşturan element sayısı sınırlı olmasına rağmen, organik bileşiklerin sayısı sınırsızdır. Bunun sebebi; 3

10 Karbonun dört bağ yapması yanında, karbon atomlarının birbirine 1, 2, 3 bağ ile bağlanabilmesi C C C = C C C sp 3 hibritleşmesi sp 2 hibritleşmesi sp hibritleşmesi Bileşiği meydana getiren atomların uzayda çok çeşitli şekilde sıralanmaları, yani izomerlik olayının görülmesi Organik bileşiklerde; C: 4 bağ C O : 2 bağ O X(halojen) : 1 bağ X N: 3 bağ N : 1 bağ ORGANİK MADDELERİN SINIFLANDIRILMASI Açık (düz) Zincirli Bileşikler alkalı Yapılı Bileşikler idrokarbonlar idrokarbonlardan Türemiş Bileşikler 1- Alkanlar 1- Alkoller 2- Alkenler 2- Eterler 3- Alkinler 3- Aldehitler 4- Alkadienler 4- Ketonlar 5- Organik asitler 6- Esterler 7- Yağlar 8- Karbonhidratlar 9- Azotlu bileşikler Siklo bileşikleri Aromatikler 1- Siklo hidrokarbonlar 1- Benzen 2- alkalı yapılı 2- Benzenden fonksiyonlu gruplar türemiş bileşikler Sadece C ve den oluşan bileşiklere hidrokarbon denir. idrokarbon bileşikleri; kapalı, açık ve yarı açık olmak üzere üç ayrı formül ile gösterilirler: 4

11 Kapalı formül Bir molekülü oluşturan atomların sadece sayılarının gösterildiği formüldür. Açık formül C 2 6 Atomların sayısının yanında bağ sayısının da gösterildiği formüldür. Yarı Açık formül C C Açık formüldeki her karbonun kendi arasında kapalı yazıldığı formüldür. C 3 C 2 C 3 Molekül yapılarında, çeşitli atomların birbirlerine kovalent bağlanarak oluşmuş düz veya dallanmış zincir şeklinde iskelet içeren organik bileşikler ve bunların türevlerine alifatik bileşikler adı verilir. Alifatik hidrokarbonlar düz zincirli, dallanmış ya da halkalı olabilir. Bu hidrokarbonlar karbon iskeleti şeklinde de gösterilebilir. C 3 C 2 C 2 C 3 Düz zincirli 3 C C 3 C 3 C C 3 C 3 Dallanmış C 3 3 C C 3 C C C C alkalı 5

12 Alifatik bir hidrokarbonda karbon atomları birbirine tek bağ ile bağlıysa (yani tüm karbon atomları sp 3 hibritleşmesine uğradıysa) bu tür hidrokarbonlara daha fazla hidrojen bağlanamayacağından doymuş hidrokarbonlar adı verilir. Eğer karbon atomları arasında çift ya da üçlü bağ varsa (sp 2 ya da sp hibritleşmesi) bu tür hidrokarbonlara doymamış hidrokarbonlar denir. Çünkü bu tür hidrokarbon-lara daha fazla hidrojen atomu bağlanabilir. Genel formülleri: C n 2n+2 Burada n = 1, 2, 3, 4 gibi tamsayılardır. Alkan moleküllerindeki her bir karbon atomu sp 3 melez orbitalleri ile bağ yapar. Bu yüzden alkan moleküllerinde ( C C ) ve ( C ) bağlarının tamamı sigma bağıdır. Alkanlar artan karbon sayılarına göre sıralandığında,birbirini izleyen iki alkan mole-külünün formülleri arasında C 2 kadar fark olduğu görülür. Formülleri arasında C 2 kadar fark bulunan bileşiklerin oluşturduğu sıraya homolog sıra denir. omolog sıra meydana getiren bileşikler yakın özellik gösterir Karbon Sayısı (n ) Kapalı Formülü Adı Mol Kütlesi (g/mol) e.n. ( C) k.n. ( C) Yoğunluk (g/mol) İzomer Sayısı 1 C 4 Metan , C 2 6 Etan , C 3 8 Propan , C 4 10 Bütan ,5 0, C 5 12 Pentan ,1 0, C 6 14 ekzan ,7 0, C 7 16 eptan ,4 0, C 8 18 Oktan ,7 0, C 9 20 Nonan ,8 0, C Dekan ,1 0, Tablo 1.1. Bazı alkan bileşikleri ve fiziksel özellikleri Alkan moleküllerinden bir hidrojen çıkarıldığında geriye kalan kısma alkil kök veya alkil radikal denir. C n 2n+1 = alkil kök = R Alkil kök serbest hâlde bulunmaz. 6

13 Alkil gubunun sonuna bazı gupların bağlanmasıyla diğer organik bileşikler elde edilir. R X Alkil halojenür R C = O Organik asit R O Alkol R O R Eter O R C = O Aldehit O R C = O R Ester R C R Keton Alkil kökleri türedikleri alkanın sonundaki an eki kaldırılıp yerine il eki getirilerek adlandırılırlar. Alkanın adı Formülü Alkilin adı Formülü Metan C 4 Metil C 3 Etan C 2 6 Etil C 2 5 Propan C 3 8 Propil C 3 7 Bütan C 4 10 Bütil C 4 9 Pentan C 5 12 Pentil C 5 11 ekzan C 6 14 ekzil C 6 13 eptan C 7 16 eptil C 7 15 Oktan C 8 18 Oktil C 8 17 Nonan C 9 20 Nonil C 9 19 Dekan C Dekil C Tablo 1.2. Alkil Kökleri 7

14 1.1. Alkanların Adlandırılması Sayıları milyonu aşan her bir organik bileşiğe özel ad vermek ve bunları akılda tutmak son derece güçtür de Cenevre de bir araya gelen Uluslararası Kimyacılar Birliği bu meseleyi çözmek üzere organik kimyada düzenli adlandırmanın temelini atmıştır. O tarihten itibaren, bazı bileşik ve bileşik sınıfları bulunduğundan, zaman içinde bu kurallara bir takım eklemeler ve değişikler yapma gereği doğmuş, bu ihtiyaçtan yola çıkarak Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimyacılar Birliği (IUPAC) 1957 senesindeki toplantısında 70 adlandırma kuralı benimsemiş, söz konusu kurallar 1960 ta yayınlanmıştır. Bu kurallara Cenevre sistemine göre adlandırma veya IUPAC sistemine göre adlandırma denilmektedir. Bu modülde, adlandırma kurallarının hepsine değil, temel bileşiklerde uygulanan kurallara yer verilecektir. Alkanların genel adlandırılmasında ilk dört üyenin adı (metan, etan, propan, bütan) özeldir. Beş veya daha fazla karbonlu üyelerde karbon sayısının Latince karşılığının sonuna an eki getirilerek adlandırma yapılır Alkanlarda İzomeri n = 5 penta C 5 12 = pentan n = 6 hekza C 6 14 = hekzan n = 7 hepta C 7 16 = heptan n = 8 okta C 8 18 = oktan n = 9 nona C 9 20 = nonan n = 10 deka C = dekan Kapalı formülleri aynı, açık (yapı) formülleri farklı olan bileşiklere birbirinin izomeri bileşikler denir. İzomer bileşiklerin; Molekül ağırlıkları ve % bileşimleri aynıdır. Fiziksel özellikleri farklıdır. Farklı fonksiyonlu izomer bileşiklerin kimyasal özellikleri de farklıdır. 8

15 Alkanlarda ilk üç üyenin izomeri yoktur. Çünkü, kapalı formülleri aynı iki veya daha fazla bileşiğin birbiriyle izomer olabilmesi için alkil köklerinin karbon zincirinde baş ve sonda olmayan ara karbonlara bağlanması gerekir. Metan Etan Propan Şekil 1.1. Alkanların İlk Üç Üyesinin Molekül Modelleri ve Adları Bir alkan molekülü düz zincir halinde yazılmışsa n-alkan (normal alkan), ana zincirin ikinci karbonuna bir tane C 3 (metil) gubu bağlıysa izo-, ana zincirin ikinci karbonuna iki tane C 3 gubu bağlıysa neo- ön ekleri getirilir. Bileşik izo- ya da neo- ön ekleriyle adlandırılırken moleküldeki toplam karbon atomu sayısı alkan adına karşılık gelir. C 3 C 2 C 2 C 3 n-bütan (normal bütan) C 3 C C 3 C 3 izobütan (2-metilpropan) C 3 C 3 C C 2 C 3 neohekzan (2, 2-dimetilbütan) C 3 İzomeri olan en küçük alkan bütandır. C 3 C 2 C 2 C 3 n-bütan C 3 C 3 C 2 C 2 n-bütan 9

16 C 3 C 3 C C 3 izobütan Resim 1.2. Bütan ve izobütanın molekül modelleri ve yapı formüller Tablo 1.3. Bütan ve pentanın izomerleri n bütan bütan k.n. 0,5 C izobütan 2 metilpropan k.n. -11,7 C n pentan pentan k.n. 36 C izopentan 2 metilbütan k.n. 28 C neopentan 2, 2 dimetilpropan k.n. 9,5 C Tablo 1.3. Bütan ve pentanın izomerleri 10

17 Bütanın izomer sayısı iki iken, pentanda izomer sayısı üçtür. Bu durum hidrokarbon zincirinde karbon sayısı arttıkça izomer sayısının da artacağını gösterir. Ancak bu artış,hidrokarbon zincirinde düzenli olarak artan karbon sayısına bağlı olarak ardışık veya geometrik değildir. (Tablo 1.3). Pentanın izomerlerinde olduğu gibi izomer moleküllerde dallanma arttıkça, molekül simetrisi bozulmakta, moleküller arası van der Waals kuvvetleri azalmakta ve kaynama noktaları düşmektedir. Alkil köklerinin de izomerleri vardır. Bu köklerin adlandırılması da Cenevre kurallarından faydalanılarak yapılır. Düz zincir yapıda C 3 (C 2 ) n olan alkile, n-alkil, C 3 C 3 C (C 2 ) n şeklinde olan alkile izo-alkil denir. Açıkta bulunan bağın bulunduğu karbonda hidrojen sayısı en az iki ise alkil primer, hidrojen sayısı bir ise alkil sekonder (sec alkil), hiç hidrojen yoksa tersiyer (ter alkil)dir. n bütil (primer ) C 3 C 2 C 2 C 2 n-bütil sec bütil C 3 C 2 C C 3 sec-bütil izo bütil C 3 C C 2 izo-bütil t-bütil C 3 C C 3 t-bütil C İzomerlerin ve Karışık Moleküllülerin Adlandırılması İzomerlerin ve daha karışık moleküllerin adlandırılmasında sistematik (IUPAC) adlandırma esas alınır. Buna göre: Öncelikle, moleküldeki en uzun karbon zinciri belirlenir. Bu zincirdeki C sayıları 1, 2, 3, 4 şeklinde numaralandırılır. Bu işlem yapılırken özellikle şu noktalara dikkat edilir: Karbona bağlı farklı guplar varsa (dallanmışsa), numaralandırmaya bu gupların yoğun olduğu taraftan başlanır. Farklı alkil ya da fonksiyonel guplar zincirin iki ucuna eşit uzunlukta ise, bunlardan alfabetik sıralamada daha önde olan gup ya da atoma en küçük numara verilir. 11

18 Alkil kökünün bağlı olduğu karbon numarası yazılarak tire ( ) çekilir ve gup, atom veya alkilin adı yazılır. Alkil gubunun zincirde birkaç kez tekrarlanması durumunda, bağlandıkları karbonların numaraları arasına virgül (,) konarak art arda yazılır. Ana zincire birkaç değişik alkil gubu bağlanmışsa bunlar küçükten büyüğe doğru veya alfabetik sıraya göre adlandırılır. Alkil kökünün sayısı, Latince karşılıklarıyla (di, tri, tetra, penta vb )) belirtilir ve adı eklenir. Alkil kökü adıyla bitişik olarak ana zincirin adı yazılır. Şimdi bu kuralları örnekler üzerinde uygulayalım: Örnek: Aşağıda açık formülü verilen bileşiği adlandıralım. C 2 5 C 3 C 2 C 2 C 2 C C 2 C 3 C 2 5 En uzun C zinciri yatay olup yedi karbonludur. Bağlı guplar sağ tarafa yakın olduğu için numaralandırmaya sağdan başlanır. C C 3 6 C 2 5 C 2 4 C 2 3 C 2 C 2 1 C 3 C 2 5 3, 3 di etil heptan Örnek: C lerin sayısı bağlı en uzun numarası gubun zincirin adı C 3 C 2 5 C 3 2 C 3 C 2 4 C 2 5 C 6 C C 3 bileşiğini adlandıralım. 1 C 3 7 C 2 8 C 3 Molekülde en uzun zincir ok yönündedir. Ana zincir sekiz karbonludur. Ana zincire bağlı alkil köklerine küçük numara verebilmek için karbonlar soldan sağa doğru numaralanmalıdır. Bileşiğin adı: 5-etil-2,6,6-trimetiloktan 12

19 Örnek: C 3 5 C 3 4 C 3 C 2 C 1 C 3 bileşiğini adlandıralım. C 3 Cl Ana zincir beş karbonludur. Ana zincire bağlı C 3 ve Cl, karbon zincirinin iki ucuna eşit uzunlukta bulunduğu için alfabetik sıralamaya göre numaralandırma yapılır. Alfabetik sıralamada klor kelimesi, metil kelimesinden önce geldiğinden, numaralandırmaya klorun bulunduğu taraftan başlanır. Bileşiğin adı: 2-klor-3,4-dimetilpentan Örnek: 3-brom-3-etil-2,2,4-trimetil nonan bileşiğinin açık formülünü yazalım. Bileşiğin sonundaki nonan kelimesi, ana zincirin dokuz karbonlu olduğunu gösterir. Dokuz karbonlu zincir yazılır ve uzun zincirin herhangi bir ucundan başlanarak karbon atomları numaralanır. 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 8 C 9 C Bileşiğin adından ana zincirde; İkinci karbona iki tane, dördüncü karbona bir tane metil gubunun, Üçüncü karbona bir brom ve yine üçüncü karbona bir etil gubunun bağlı olduğu anlaşılır. C 3 Br C 3 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 8 C 9 C 3 C 3 C 2 5 Farklı guplar bağlandıktan sonra geride kalan karbonlara, karbon atomunun dört bağ yapacağı şekilde, hidrojenler yerleştirilir. C 3 Br C 3 1 C 3 2 C 3 C 4 C 5 C 2 6 C 2 7 C 2 8 C 2 9 C 3 C 3 C

20 Problem Mol kütlesi 58 g/mol olan bir alkan bileşiğinin formülü nedir? (:1; C:12 ) Alkanların genel formülü C n 2n+2 dir. Çözüm C n 2n+2 = 58 nx12 + 2n x x 1 = 58 14n = 56 n = 4 Alkanın formülü: C 4 10 (bütan)dur Sikloalkanların Adlandırılması Açık zincirin iki tarafında bulunan karbonların birbirine bağlanması ile oluşan bileşiklerdir. Genel formülleri C n 2n+2 ye uymaz. İki uç birer hidrojen kaybederek birbirine bağlanacağından genel formülleri C n 2n dir. Sikloalkanların ilki üç karbonludur. Bu bileşiklerde tüm karbonlar iki hidrojenli olup, daha kısa olarak çokgen formülleri ile gösterilirler. Adlandırılırken, açık zincirdeki adının başına siklo sözcüğü getirilir. C 2 sikloprapan C 2 C 2 C 2 C 2 siklobütan C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 siklopentan C 2 C 2 14

21 alkadaki karbonlar eş değerdir. Bu nedenle, halkaya bir atom ya da gup bağlı ise numaralandırmaya gerek yoktur. Takılan maddenin adının sonuna sikloalkan adı yazılır. C 2 C 3 Cl etilsiklohekzan klorsiklopentan Eğer halkaya birden fazla atom ya da gup bağlı ise, bunlar en küçük numarayı alacak şekilde daha önce belirtilen adlandırma kurallarına uyularak adlandırma yapılır. C Br 3 5 C 3 1,3-dimetil siklohekzan 4 Cl 1-brom-2-klorsiklopentan Cl Br 1-brom-3-klorsiklopentan alkadan bir hidrojen çıkarılırsa sikloalkiller oluşur.. siklopropil siklobütil siklopentil siklohekzil 15

22 Örnek Aşağıda açık formülü verilen bileşiği adlandıralım. C 3 1 C 3 2 C 3 C 4 C 5 C 3 C 3 C 3 3-siklobütil-2,2,4-trimetilpentan Alkanlarda karbon atomları sp 3 hibriti oluşturduğundan bağ açılarının 109,5 o olması gerekir. Siklopropan ve siklobütanda bağ açıları 60 o ve 90 o olduğunda bu bileşikler kararsızdır. Bu nedenle siklopropan 2 ve Br 2 ile, siklobütan 2 ile katılma reaksiyonu verir Alkanların Elde Ediliş Yöntemleri Wurtz (Vürtz) Sentezi Alkil halojenürlerin metalik sodyumla etkileşmesinden elde edilir. 2R X + 2Na R R + 2NaX (X: halojen) alkil alkan tuz halojenür Örnek: 2C 3 I + 2Na metil iyodür C 3 C 3 + 2NaI etan Wurtz senteziyle metan (C 4 ) elde edilemez. Çünkü bu yöntemde en az iki alkil gubu birleşeceğinden, alkil gupları metil (C 3 ) gupları olsa bile, oluşan alkanda karbon sayısı iki tane olur. Wurtz senteziyle çift karbonlu alkan elde edilecekse, elde edilecek alkanın karbon sayısının yarısı sayıda karbon içeren alkil halojenür kullanılmalıdır. Bir tür alkil halojenür kullanıldığı zaman saf alkan elde edilir. Örnek: 2C 2 5 Cl + 2Na C 2 5 C NaCl etil klorür n - bütan Wurtz sentezinde iki farklı alkil halojenürün Na ile etkileşmesinden de alkan elde edilebilir. Ancak burada üç ürün meydana gelme ihtimali bulunduğundan oluşan alkan saf değildir. Wurtz sentezi verimi düşük bir yöntem olduğundan, oluşan yan ürünler nedeniyle reaksiyonun verimi daha da düşecektir. 16

23 Örnek: Bu yöntemde farklı alkil halojenürler kullanarak n-pentan elde edelim: C 2 5 C 2 5 bütan(yanürün) C 2 5 Br + C 3 7 Br + 2Na C 2 5 C 3 7 n pentan + 2 NaBr etil bromür propil bromür C 3 7 C 3 7 hekzan(yanürün) İkiden fazla karbon içeren alkil halojenürlerde halojenin bağlı olduğu karbon atomunun bilinmesi gerekir. Çünkü alkil gupları birbirlerine halojenin çıktığı karbon atomundan bağlanacağından farklı izomerler elde edilir. Örnek: 1-brompropan (n - propil bromür) 2-brompropan (izopropil bromür) bileşiklerini sodyum ile etkileştirerek tepkime denklem-lerini yazalım ve oluşan ürünleri adlandıralım. C 3 C 2 C 2 Br + 2Na + Br C 2 2 C 3 C 3 C 2 C 2 C 2 C 2 C 3 + 2NaBr 1-brompropan 1-brompropan n-hekzan C 3 C 3 C 3 C 3 C 3 C Br + 2Na + Br C C 3 C 3 C C C 3 2-brompropan 2-brompropan 2,3-dimetilbütan Oluşan bu iki madde birbirinin izomeridir Gignard Sentezi R - MgX bileşiğine Gignard (ginyar) bileşiği denir. Alkil halojenür susuz (kuru) eterli ortamda magnezyum metaliyle etkileştiğinde, alkil magnezyum halojenürleri verir. kuru eter R X + Mg R MgX alkil halojenür Gignard bileşiği Gignard bileşiğinin halojenli asitler, su ya da alkil halojenürlerle etkileşmesinden alkanlar elde edilir. 17

24 R MgX + X R + MgX 2 asit alkan R MgX + 2 O R + Mg(O)X su alkan R MgX + R X R R + MgX 2 alkil alkan halojenür Örnek kuru eter C 2 5 Cl + Mg C 2 5 MgCl etil klorür etil magnezyum klorür C 2 5 MgCl + Cl C MgCl 2 etan C 2 5 MgCl + 2 O C Mg(O)Cl etan C 2 5 MgCl + C 2 5 Cl C MgCl 2 bütan Kolbe Sentezi Karboksilli asitlerin alkali hidroksitlerle reaksiyona girmesinden karboksilli asit tuzları meydana gelir. Oluşan karboksilli asit tuzlarının elektrolizlenmesiyle anoda giden karboksilat anyonu önce elektron, arkasından da karbondioksit kaybeder. Böylece alkil radikal, alkil radikallerin birleşmesinden de alkanlar meydana gelir. R COO + NaO R COONa + 2 O karboksilli asit karboksilli asit sodyum tuzu suda R COONa R COO + Na + karboksilat anyonu anot R COO R COO + e dekarboksilasyon R COO R + CO 2 alkil radikali R + R R R alkan 18

25 Örnek Kolbe sentezine göre n - pentan elde edelim. C 3 C 2 COO + NaO C 3 C 2 COONa + 2 O Propanoik asit sodyum propiyonat suda C 3 C 2 COONa C 3 C 2 COO - + Na + anot C 3 C 2 COO C 3 C 2 COO + e dekarboksilasyon C 3 C 2 COO C 3 C 2 + CO 2 etil radikali C 3 C 2 C 2 COO + NaO bütanoik asit C 3 C 2 C 2 COONa + 2 O suda C 3 C 2 C 2 COONa C 3 C 2 C 2 COO + Na anot C 3 C 2 C 2 COO C 3 C 2 C 2 COO + e dekarboksilasyon C 3 C 2 C 2 COO C 3 C 2 C 2 + CO 2 propil radikali C 3 C 2 + C 3 C 2 C 2 C 3 C 2 C 2 C 2 C 3 n-pentan Organik Asit Tuzlarından Karboksilli asitlerin sodyum tuzları NaO veya sulu kireç (NaO + Ca(O) 2 ) ile kuru olarak ısıtılırsa alkanlar meydana gelir. kuru ısıtma R COONa + NaO R + Na 2 CO 3 19

26 Örnek kuru ısıtma C 3 COONa + NaO C 4 + Na 2 CO 3 Sodyum asetat Metan Doymamış idrokarbonlardan Doymamış hidrokarbonlara (alken ve alkinlere) Ni, Pt veya Pd katalizörlüğünde hidrojen katılmasıyla alkanlar oluşur. Pt (Pd, Ni) R C = C R C 2 C ısı R C = C R Pt (Pd, Ni) ısı R C 2 C 2 R Örnek: Pt (Pd, Ni) C 3 C = C C 3 C 2 C 3 ısı propen n-propan Örnek: Pt (Pd, Ni) C 3 C C C C 3 C 2 C 2 C 3 dimetil asetilen ısı n-bütan Bu yöntemle metan elde edilemez. Çünkü katılma reaksiyonuna giren alken veya alkin molekülünde karbon sayısı en az ikidir Alkil alojenürlerin İndirgenmesinden Alkil halojenürlerin indirgenmesiyle alkanlar elde edilebilir. İndirgen olarak Zn/Cl veya LiAl 4 (lityum alüminyum hidrür) kullanılabilir. R Cl + Zn + Cl R + ZnCl 2 ısı eter 4R Cl + LiAl 4 4R + LiCl + AlCl 3 20

27 Örnek: C 2 5 Cl + Zn + Cl C ZnCl 2 etil klorür etan Örnek: eter ısı 4C 2 5 Cl + LiAl 4 4C LiCl + AlCl 3 etil klorür etan Fischer-Tropsch Yöntemi Karbonmonoksit gazı yüksek sıcaklık ve katalizörler yanında tepkimeye girer ve diğer bileşikler yanında alkanlar da oluşur. Örnek ısı nco + ( 2n + 1 ) 2 C n 2n+2 + n 2 O ısı 2CO C O 1.3. Alkanların Özellikleri Fiziksel Özellikleri İlk dört karbonlu alkanlar gaz, beş ile on beş karbonluya kadar olanlar sıvı, daha fazla karbonlular ise katıdır. Renksizdirler ve kendilerine özgü kokuları vardır. Sudan hafiftirler. Alkanlar apolar moleküller olduklarından su ve benzeri polar çözücülerde çözün-mezler. Alkanlar nötral maddeler olduklarından sülfürik asit ve sodyum hidroksit gibi kuvvetli asit ve bazlarda da çözünmezler. Alkanlar eter, kloroform, karbon tetra klorür gibi organik çözücülerde çözünürler. Yapılarında ikili veya üçlü bağlar olmadığı için polimerleşmezler*. Alkan molekülleri apolar olduğundan moleküller arası kuvvetler sadece van der Waals kuvvetleridir. Molekül büyüdükçe van der Waals kuvvetleri artacağından erime ve kaynama noktaları yükselir. 21

28 Tablo: 1.4. Bazı alkan bileşiklerinin fiziksel özellikleri K.n. C C C E.n. n C sıvı alanı geniş i C neo C ,5 20 sıvı alanı dar Yukarıdaki örnekte düz zincirli (normal) hidrokarbonlarda sıvı alanının geniş (yani erime noktasıyla kaynama noktası arasndaki fark), en çok dallanmış olan izomerde (neopentan) sıvı alanının dar olduğu görülür. Bunun sebebi molekül yapılarıyla açıklanabilir. Düz zincirli moleküllerde, moleküllerin yüzeyleri birbirine çok değer ve van der Waals kuvvetleri etkisini gösterir. Fakat dallanma arttıkça molekül yüzeylerinin birbirine değmesi azalır. Erime noktalarını etkileyen ise kristal halin düzenli bir yapıya sahip olmasıdır. Dallanmış moleküllerin daha çok simetrik olma hali bulunabileceğinden düzenli kristaller meydana getirebilirler ve erme noktası daha yüksek olur. (*) Moleküldeki ikili veya üçlü bağların açılarak birbirine katılması olayına polimerleşme adı verilir Alkanların Kimyasal Özellikleri Alkanların bir adı da parafinlerdir. Latince de parafin tembel, ilgisiz anlamlarına gelmektedir. Tepkimelere karşı ilgisizdirler. Oda sıcaklığında su, derişik asit, aktif metal ve kuvvetli yükseltgenlerle tepkimeye girmezler. Yüksek sıcaklıkta ve buhar fazında NO 3 ile etkileşir. Etkileşme verimi düşüktür. 2 SO 4 C 4 + NO 3 C 3 NO O 400 C nitro metan Alkanlar doymuş hidrokarbon olduklarından yani bağı içermediklerinden katılma tepkimesi vermezler. C C ve C kovalent bağları çok güçlü bağlar olduğu için kolay tepkime vermezler. Ancak atomları koparılırsa, yerine başka atom ya da atom gubu bağlanabilir. Sübstitüsyon (yer değiştirme) reaksiyonu verirler. Bir moleküldeki bir atom yerine başka bir atom veya gubun geçmesine sübstitüsyon (yer değiştirme) denir.bu reaksiyonların yürümesi için katalizör olarak ışık ve ısı gerekir. Soğukta ve karanlıkta bu reaksiyon yürümez. 22

29 ışık ve ısı R + Cl 2 R Cl + Cl alkan alkil halojenür ışık ve ısı C 4 + Cl 2 C 3 Cl + Cl metan metil klorür (klorometan) Oluşan metil klorürde, karbona bağlı hidrojenler bulunduğundan, sübstitüsyon reaksiyonu hidrojenler bitene kadar devam eder. Cl 2, ışık ve ısı Cl 2, ışık ve ısı Cl 2, ışık ve ısı C 3 Cl C 2 Cl 2 CCl 3 CCl 4 metil klorür -Cl metilen klorür -Cl kloroform -Cl karbon tetra (diklor metan) (triklor metan) klorür Oluşan metil klorür, metilen klorür, kloroform ve karbon tetra klorürün kaynama noktaları birbirinden farklı olduğu için karışımdan ayrılabilirler. Sübstitüsyon reaksiyonuna flor katıldığı zaman çok hızlı gerçekleşir ve reaksiyon kontrol altında tutulamaz. Brom, klorüre göre daha yavaş reaksiyona girer. İyotla ise reaksiyon vermezler. Oksijen ile yanma tepkimesi verirler. Bu reaksiyon ekzotermiktir. Reaksiyon sonunda CO 2, 2 O ve fazla miktarda ısı açığa çıkar. 3n+1 C n 2n+2 + O 2 nco 2 + (n+1) 2 O 2 C /2 O 2 2CO O Çok karbonlu alkanlar, katalizörün etkisiyle daha küçük karbonlu hidrokarbonlara parçalanır Petrolün Oluşumu ve Kullanıldığı Yerler Alkan bileşikleri doğal biçimde petrol ve doğal gazda bulunur. Petrol ve doğal gazın kökeni ise milyonlarca yıl önce yaşamış olan bitkisel ve hayvansal canlıların (yani ölü organizmaların) kalıntılarına dayanmaktadır. Bu organik kalıntılar, değişik dış faktörlerin etkisiyle ince taneli tortullarla birlikte deniz tabanına çökmüş ve geçen çok uzun bir zaman diliminde katmanları oluşturmuştur. Jeolojik hareketler katmanların bir bölümünün yerkürenin derinliklerine gömülmesine neden olmuştur. Yine zaman içerisinde organik maddeler, üzerlerindeki çökeltilerin ağırlığı ve baskısıyla sıkışmış; artan basınç ve sıcaklığın etkisiyle de tortullar kayaçlara, organik maddelerse petrole dönüşmüştür. 23

30 Resim 1.3. Petrolün kaynağı; canlı organizmalar Petrole dönüşen organik maddeleri içeren bu kayaçlara kaynak kayaçlar adı verilir. Petrol ve doğal gaz bu kaynak kayaçların gözeneklerinde, damlacıklar ve gaz kabarcıkları halinde bulunuyordu. Milyonlarca yıl içinde kaynak kayaçların gözeneklerindeki petrol ve doğal gaz basıncın daha düşük olduğu ortamlara göç etti. Bir kısmı yeryüzüne çıktı, büyük bir kısmı ise daha ileri gitmelerini önleyen, geçirgen olmayan kayaçların altında birikti. Bu oluşumlara hazne adı verilir. Bu haznelerdeki petrol sanıldığının aksine göl halinde değildir. aznedeki petrol ve doğal gaz, kum taşı ve kireç taşı gibi geçirgen ve gözenekli kayaçların haznelerinde bulunur. Petrolü sünger gibi tutan hazne kayaçları, kendisi için bir kapan oluşturan gözeneksiz katmanların arasına hapsolmuştur. Bu haznelerde petrol, doğal gaz ve su bir arada bulunur. Öz kütlelerine bağlı olarak en üstte doğal gaz, altında petrol ve en altta da su bulunur. Petrol sözcüğünün kökeni, Latince de taş anlamına gelen petra yla, yağ anlamına gelen oleum sözcüklerine dayanıyor. Petrol sözcüğü (benzin, gazyağı, motorin, motor yağı, fuel oil gibi) belli bir yakıt değil, doğal hâlde bulunan ve yer altından çıkarılan ham petrol için kullanılmaktadır. Petrol, belli hidrokarbonların farklı oranlarda karışımından oluşur; ancak belli bir bileşeni yoktur. Metan, etan, propan, bütan ve benzerleri, karbon ve hidrojenin uygun miktarlardaki bileşimleriyle meydana gelen çeşitli hidrokarbonlardır. Bunlar bir araya gelerek, parafin bazlı, asfalt bazlı gibi farklı petrol tiplerini oluştururlar. Petrol kuyusundan gelen petrole ham petrol adı verilmesi de, bu maddenin, aslında benzin, kerosen, asfalt, parafin gibi, farklı yoğunlukta hidrokarbonlardan oluşmasından kaynaklanmaktadır. 24

31 Belli bir yerde petrol bulunup bulunmadığı sondaj yoluyla anlaşılır. Sondaj kuyularından alınan kayaç numüneleri laboratuvarlara getirilerek incelenir. Elde edilen veriler değerlendirilerek petrol rezervuarına rastlanılması ve ekonomik olması hâlinde petrol sahasında üretim sondajları yapılmasına karar verilir. Resim 1.5. Arama sondajı Petrol sıvı hâlde iken genellikle kahverengi, koyu yeşil veya siyah renktedir. Resim 1.6. Laboratuvar incelemesine alınan ham petrol am petrol, çok çeşitli ürünler elde edilmek üzere rafinerilerde işlenmektedir. 25

32 C 1 C 4 (20 C) sıvılaştırılmış gaz ayrışma kolonu C 5 C 9 (70 C) kimyevi madde (nafta) C 5 C 10 (120 C) otomobil yakıtı C 10 C 16 (170 C) uçak yakıtı, parafin (karosen) C 14 C 206 (270 C) dizel yakıt (mazot) ham petrol C 20 C 50 makine yağı, vazelin, cila C 20 C 70 (600 C) gemi, fabrika, (fuel oil) kalorifer yakıtı > C 70 asfalt ve çatı kaplama malzemeleri Resim 1.6. Petrolden Rafinerizasyon Sonrası Elde Edilen Ürünler TPAO (Türkiye Petrol Anonim Ortaklığı), ülkemizin petrol ve doğal gaz gereksinimini karşılamak üzere yurtiçinde ve yurtdışında arama ve üretim etkinliklerini sürdüren ulusal çapta bir petrol şirketidir. TPAO, denizlerimizde henüz keşfedilmemiş hidrokarbon potansiyelini araştırmak ve ortaya çıkarabilmek amacıyla, son yıllarda Karadeniz de yüksek teknolojiler kullanarak çalışmalarını sürdürmektedir. Resim 1.7. Denizde İnşa Edilmiş Bir Petrol Arama Platformu ve Bir Petrol Arama Gemisi 26

33 1.5. Metan (C 4 ) Alkanların ilk üyesidir. Petrol yataklarında, doğal gazda, taşkömürü yataklarında, bataklıklarda bulunur. Renksiz, kokusuz, tatsız ve suda çözünmeyen bir gazdır. avadan hafiftir. Resim Metanın üç boyutlu (3-D) molekül modelleri Metanın hava ile %5-%15 lik karışımı patlayıcıdır. Bu karışım maden ocaklarında gizu denilen büyük patlamalara yol açar. Resim Maden ocağı Metan oksijenle soluk mavi renkli bir alevle yanar. C 4 + 2O 2 CO O 27

34 Resim Metan gazı alevi Resim Metan gazı oluşumunu sağlayan çöplükler Çöplükler yoluyla meydana gelen metan gazının büyük bir kısmı, dünyadaki çöp oranı en fazla olan gelişmiş ülkeler sebebiyle oluşmaktadır. Bu ortamlar, zengin organik maddeler içermesi ve anaerobik koşullar taşıması dolayısıyla metan oluşumu için idealdir. Metan gaz hidrat, metan (C 4 ) gazının yüksek basınç altında suyla birleşmesiyle oluşur. Gaz metan hidratın derin deniz/okyanus altında veya buzullar içinde bulunduğu ilk olarak Ruslarca tespit edilmiştir. Resim Metan gaz hidratın donmuş stokları: buzdağları 28

35 Dünyadaki gaz hidrat rezervi, fosil yakıtların yaklaşık 2 katını oluşturmaktadır. Deniz tabanından alınan numuneler yüzeye çıkarıldığında, sıcaklık ve basınç şartları değiştiğinden, gaz hidrat da orijinal durumunu ve yapısını değiştirmektedir. Çıkarılması petrole oranla son derece zordur ve teknoloji henüz bunu başaracak düzeyde değildir. Bilim adamları, bu rezervlerin ancak yıl sonra kullanıma geçebileceğini tahmin etmektedirler. Gaz hidrat, uygun ortamda yakıldığında gaz ve su olarak ayrılır. Doğal gaza eş değerdir ve yandıktan sonra doğal gaz ile aynı emisyonu yapar. Doğal gazdan 6 kat daha az hacim kaplar Metanın Eldesi Laboratuvarda Metan Eldesi Resim Metan gaz hidratın gaz ve katı (donmuş) hali Alüminyum karbürün (Al 4 C 3 ) su ve hidroklorik asitle reaksiyonundan Al 4 C O 4Al (O) 3 + 3C 4 4Al (O) Cl 4AlCl O Toplam: Al 4 C Cl 4AlCl 3 + 3C 4 Metan Sodyum asetatın (C 3 COONa) sudlu kireç ile kızdırılmasından NaO (CaO, ısı) C 3 COONa C 4 + CO 2 + Na 2 O Gignard bileşiğinden C 3 MgCl + Cl C 4 + MgCl Teknikte Metan Eldesi Karbon üzerinden nikel katalizörlüğünde 1200 C de hidrojen geçirilmesinden Ni C (k) C C 29

36 Karbonmonoksit gazından Karbonmonoksit gazı üzerinden Nikel katalizörlüğünde 300 C-400 C de hidrojen gazı geçirilirse metan oluşur. CO Ni Metanın Türevleri 300 C-400 C C O Etil klorür (C 2 5 Cl), lokal anestezide, özellikle diş sağaltımında önemli narkotiktir; püskürtme ile soğuk anestezi için kullanılır. Metilen klorür (C 2 Cl 2 ) de narkotik etkilidir; aynı zamanda endüstride çok kullanılır. Kloroform (CCl 3 ), çözücü olarak özellikle bazı maddeleri ekstrakte etmek için kullanılır. Narkotik olarak kloroform, solunumu, eterden daha az etkiler; fakat toksik etkisi kalp ve karaciğer bozukluklarına neden olabilmektedir. Karbontetra klorür (CCl 4 ), organik çözücü olarak kullanılır. Karbontetra klorürün belirli bir narkotik etkisi vardır; fakat kronik zehirlenme sonucu karaciğer harabiyeti oluşturur. Bromoform (CBr 3 ), eczacılıkta alkol ile karıştırılarak kullanılır; sütle birlikte boğmaca öksürüğüne karşı etkilidir. İyodoform (CI 3 ), sarı pul şeklinde kristalleri ve karakteristik kokusuyla tanınır, antiseptik etkilidir. 30

37 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Susuz sodyum asetatı (C 3 COONA )3 2 O) hazırlamak için üç mol su içeren sodyum asetatı, porselen kapsülde bunzen bekinde yavaşça ısıtınız. Erimiş tuzu soğumaya bırakınız. Kuru bir havanda toz hâline getiriniz. 4 g sodyum asetat tartınız. Öneriler İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı düzenleyiniz. Isıtma işlemini yaparken bekin hava ve gaz ayarını yapınız. Buhar çıkışına dikkat ediniz. Fazla ısıtma yapmayınız. Erimiş tuzu tamamen soğutmayınız. Soğuması için uzun süre beklemeyiniz. Sodyum asetatı sıcakken kapsülden alınız. ızlı ve dikkatli çalışınız. Tartımı çabuk yapınız. Tartım kurallarına uyunuz. 1 g kalsiyum hidroksit tartınız. Tartım kurallarına uyunuz. 31

38 2 g sodyum hidroksit tartınız. Nem kapmaması için sodyum hidroksiti en son tartınız. Tartımları yapılan sodyum asetat, sodyum hidroksit ve kalsiyum hidroksiti karıştırarak iyice eziniz. Daha sonra cam balona koyunuz. Karışımın nem kapmaması için çok çabuk şekilde cam balona koyunuz. 32

39 Resimdeki gibi, deney düzeneğini kurunuz ve kristalizuarı suyla doldurunuz. Gaz toplama kabını da tamamen suyla doldurarak cam borunun ucuna yerleştiriniz. Cam balonu alttan bunzen bekiyle ısıtınız. Balonun gaz kaçırmasını engelleyiniz. 33

40 Gaz toplama kabının ağzına, içindeki gazı kaçırmadan, ateş yaklaştırınız, alevin rengini gözlemleyiniz. Gözlemlerinizi not etmeyi unutmayınız. Yakma işlemini cam balonun çok yakınında yapmayınız. İşiniz bittikten sonra tüm malzemeleri yıkayıp yerlerine kaldırınız. Sonuçları rapor ediniz. 34

41 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki sorularda uygun seçeneği işaretleyiniz. 1. A: İzopentan B: Neopentan Yukarıdaki a ve b maddelerine ilişkin: I- Kimyasal özellikleri aynıdır. II- Birbirinin yapı izomeridirler. III- A daki van der Walls kuvveti daha küçüktür. yargılarından hangisi ya da hangileri doğrudur? A) Yalnız I 2. B) Yalnız II C) I ve II D) I, II ve III 2C C2 2C C2 idrokarbonun bir molü için; I- Yakılırsa 4 mol CO2 oluşur. II- Siklo bütandır. III- Molekülün yapısında sigma bağları bulunur. IV- 1 mol 2 katılır. yargılarından hangisi ya da hangileri doğrudur? A ) I ve II B ) I, II ve III C ) II, III ve IV D ) I, II ve IV 3. 2-etil 3,4,5-metil hekzan bileşiğinin kapalı formülü aşağıdakilerden hangisidir? A ) C1124 B ) C1120 C ) C624 D ) C Bir doymuş hidrokarbonun 0,2 molünü yakmak için 8,96 L O2 gazı kullanılıyor. Buna göre doymuş hidrokarbonun formülü aşağıdakilerden hangisidir? (:1 ; C:12 O:16) A ) C B ) C38 C ) C26 D ) C4 I- C atomları arasında sp3 hibritleşmesi vardır. II- Genel formülleri Cn2n+1 III- Bağların tamamı sigma bağıdır. Yukarıda verilen yargılardan hangisi ya da hangileri alkanların genel özelliklerindendir? A ) Yalnız II B ) I ve III C ) I ve II 35 D ) I, II ve III

42 6. I- C3 MgCl + Cl II- 2C = C2 + 2 III- R X + Na Yukarıdaki reaksiyonlardan hangisi ya da hangilerinden C4 elde edilebilir? A ) Yalnız I 7. B ) Yalnız III C ) I ve II D ) I, II ve III Pentan gazının ekzotermik bir reaksiyonla CO2 ve 2O ya dönüşmesi aşağıdaki reaksiyon çeşitlerinden hangisine aittir? A ) Sübstitüsyon B ) Katılma C ) Polimerleşme D ) Redoks 8. I- Metan. II- Propan III- Dimetil propan Yukarıdakilerden hangisi ya da hangilerine bir klor atomu, farklı bileşikler oluşturacak biçimde bağlanabilir? A ) Yalnız I B ) Yalnız II C ) Yalnız III D ) II ve III 9. Bir parafinin 0,1 molünün tam olarak yanmasıyla 10,8 g su buharı oluşuyor. Buna göre parafinin formülü aşağıdakilerden hangisidir? (:1 ; C:12 O:16) A ) C512 B ) C410 C ) C36 D ) C Würtz sentezine göre aşağıdakilerden hangisi elde edilemez? A ) Metan B ) Etan C ) Propan D ) Bütan DEĞERLENDİRME Sorulara verdiğiniz cevaplar ile cevap anahtarınızı karşılaştırınız, cevaplarınız doğru ise uygulamalı teste geçiniz. Yanlış cevap verdiyseniz öğrenme faaliyetinin ilgili bölümüne dönerek konuyu tekrar ediniz. 36

43 UYGULAMALI TEST Metan gazı oluşumu ile ilgili uygulama faaliyetini yaparak raporunuzu hazırlayınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı ayır olan soruları öğretmeninize danışınız. Gerekli malzemeler 1. Sodyum asetat 2. Sodyum hidroksit 3. Kalsiyum hidroksit 4. Lastik tıpa 5. Spatül 6. Terazi 7. Çeşme suyu 8.Bunzen beki 9.Kıskaç 10.Tel kafes 11.Plastik hortum 12.Cam balon 13.Destek çubuğu 14.Beher 15.Kristaluzuar 16.Porselen kap 17.Cam çubuk Değerlendirme Ölçütleri Evet 1 İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2 Susuz sodyum asetatı hazırladınız mı? 3 4 g Sodyum asetatı tarttınız mı? 4 1 g Kalsiyum hidroksiti tarttınız mı? 5 2 g sodyum hidroksiti tarttınız mı? 6 Isıtma düzeneğini kurdunuz mu? 7 Yanıklara karşı önlem aldınız mı? 8 Bekin hava gaz ayarını düzgün yaptınız mı? 9 Gaz toplama kabında gaz çıkışını gözlemlediniz mi? 10 Gaz toplama kabını, içindeki gazı kaçırmadan aleve yaklaştırdınız mı? ayır Alevin rengini gözlemlediniz mi? İşiniz bittikten sonra tüm malzemeleri yıkayıp yerlerine kaldırdınız mı? Sonuçları rapor ettiniz mi? DEĞERLENDİRME Bu faaliyet sırasında bilgi konularında veya uygulamalı iş parçalarında anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 37

44 ÖĞRENME FAALİYETİ-2 ÖĞRENME FAALİYETİ-2 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak alken elde edebileceksiniz. ARAŞTIRMA Günlük yaşantımızda kullandığımız plastik elyafların hangi ham maddelerden üretildiğini araştırınız. Plastik tek kullanımlık bardak,tabak üzerindeki PE,PP, PS ne anlama gelmektedir? Araştırınız. 2. ALKENLER (OLEFİNLER) Genel formülleri: Cn2n Karbon atomları birbirine çift bağlarla (C = C) bağlanmıştır. Çift bağı oluşturan karbon atomları sp2 hibritleşmesi yapmışlardır. (C = C) çift bağlarından biri sigma, diğeri pi bağıdır. δ π δ C=C δ δ δ Sigma bağının (δ) bağ enerjisi 83 kcal/mol; pi bağının (π) bağ enerjisi 62 kcal/mol dür. Bu değerlerden pi bağının zayıf bir bağ olduğu anlaşılmaktadır. Karbonlar arasında çift bağ bulunduğundan karbon sayısı tek olamaz. İlk üyesi n = 2 olan etendir. 38

45 120 ( C = C Çift bağın her iki tarafında eşit hidrojen bulunduğu için simetriktir. propen C3 C = C2 Propende çift bağın yanındaki karbonlarda hidrojen sayısı eşit olmadığı için asimetriktir. l Alkenlerin fonksiyonel (işlevsel) gubu ( C = C ) dir. Yani, alkenlere ait reaksiyonlar, bu gupla ilgilidir. l Alkenler de alkanlar gibi homolog sıra oluştururlar. Karbon Sayısı (n) Kapalı Formülü Adı Yarı Açık Formülü e.n. ( C ) k.n. ( C ) 2 C24 Eten/Etilen C2 = C C36 Propen/propilen C3 C = C C48 1-Büten/1-Bütilen C3 C2 C = C ,5 5 C510 1-Penten/1-Pentilen C3 (C2)2 C = C Tablo 2.1. Bazı alken bileşikleri ve fiziksel özellikleri 2.1. Alkenlerin Adlandırılması Alkenler özel olarak adlandırmada, aklanların sonundaki -an eki yerine -ilen eki getirilerek adlandırılır. Alkan Alken C26 etan C38 propan C410 bütan C24 C36 C48 etilen propilen bütilen IUPAC (Cenevre) kurallarına göre adlandırılması ise alkanlarınkine benzer. Alkanların sonundaki -an eki kaldırılıp yerine -en eki getirilir. Etilen ve propilenden sonra gelen alkenler zincir izomerliği gösterdiklerinden dolayı çift bağın yerini belirtmek gerekir. Çift bağın bulunduğu en uzun karbon zinciri seçilir. Çift bağa yakın uçtan başlanarak numaralandırma yapılır. 39

46 Ana zincirde dallanma ya da değişik guplar varsa, alkanlarda olduğu gibi yeri ve türü belirtilir. Çift bağın bulunduğu ilk karbonun numarası belirtilerek alkenin adı eklenir. Örnek: C3 4 C3 3 C 2 C = 1 C2 3-metil-1-büten Örnek: C3 3 C3 2 C = 1 C2 2-metil propen 1 C3 2 C = 3 C 4 C 5 C3 Örnek: C3 C3 2,4-dimetil-2-penten Çift bağ her iki uçtan eşit uzaklıkta ise diğer guplara küçük numaralar gelecek şekilde numaralama yapılır. Eğer molekülde birden fazla çift bağ varsa yerleri belirtilmeli ve -en so neki yerine; iki çift bağ varsa -dien, üç çift bağ varsa trien son eki getirilir. Örnek: 1 C2 = 2 C 3 C = 4 C2 1,3-bütadien 1 C2 = 2 C 3 C = 4 C 5 C = 6 C2 1,3,5-hekzatrien Örnek: Alkenlerden bir hidrojen çıkarılmasıyla oluşan guplara alkenil denir. Alkenil gupları adlandırılırken türediği alkenin adının sonuna -il eki getirilir. Alkenil köklerin de özel adları ve Cenevre kurallarına göre adları vardır. C2 = C2 C3 C = C2 C3 C2 C = C2 eten propen 1-büten 40 IUPAC ÖZEL ADI C2 = C C3 C = C C3 C2 C = C vinil allil krotil

47 l Alkenlerde de alkanlarda olduğu gibi zincir izomerliği vardır. Örnek: Kapalı formülü C48 olan bütenin 3 zincir izomeri vardır. C3 C2 C = C2 1-büten C3 C = C C3 2-büten C3 C3 C = C2 izo bütilen Alkenlerde zincir izomerliğinden başka geometrik (cis-trans) izomerliği de vardır. Alkenlerde çift bağlı karbonlar ve buna bağlı guplar bir düzlem içerisinde bulunur. Bileşikteki çift bağ dönmeye engel olur. Geometrik izomeride, çift bağlı karbonlardan birisinde farklı iki atom veya gup bulunmalıdır (a, b gibi). Diğer karbonda da (a, b; a, d; veya b, d) gibi atom ya da guplar bulunmalıdır. Benzer olan atom veya guplar aynı tarafta bulunuyorlarsa bileşik cis izomeridir (Latincede cis, aynı taraf anlamındadır). Yine, benzer atom veya guplar farklı taraflarda bulunuyorlarsa bileşik trans izomeridir (Latincede trans, çapraz anlamındadır). a a a b a a a d a d C=C C=C C=C C=C C=C b b cis b a trans b d cis b a trans b b cis 41

48 Örnek: Cl Cl C=C cis-1,2-dikloreten k.n. = 60 C idrojenler aynı tarafta Cl C=C trans-1,2-dikloreten Cl k.n. = 48 C idrojenler farklı tarafta Örnek: C=C C25 cis-2-penten k.n. = 37 C C3 idrojenler aynı tarafta C25 C=C trans-2-penten k.n. = 35 C C3 idrojenler farklı tarafta Çift bağ çevresindeki atom veya guplar serbest dönemeyeceğinden, cis ve trans izomerler kolaylıkla birbirine dönüşemez. Cis ve trans izomerler farklı bileşiklerdir. Örnek: C2 2 Cl2 formülüne sahip izomerleri yazarak adlandıralım. C2 2 Cl2 bileşiğinin formülü Cn2n genel formülüne uymaktadır. Cl C=C Cl 1,1-dikloreten Cl Cl C=C cis-1,2-dikloreten 42

49 Cl C=C Cl trans-1,2-dikloreten Sikloalkenlerin Adlandırılması Olefin sınıfına ait halka yapılı bileşiklere sikloalken denir. Genel formülleri Cn2n-2 dir. alkalı alkan adlarındaki -an eki kaldırılıp yerine -en eki getirilerek adlandırılır. C C2 siklopropen siklobüten siklopenten C C2 C2 C C C2 C C2 C C2 alka üzerinde birden fazla çift bağ ya da başka guplar varsa, çift bağlara en küçük sayı gelecek şekilde numaralandırılır. Br C3 3 Br 5 4 C3 1,3-dibrom siklohekzen 3,4-dimetil siklopenten 43 1,3-siklohekzadien

50 Problem C6x bileşiği halkalı yapıda olup, yapısında bir tane pi bağı varsa X kaçtır? Çözüm Yapısında bir tane pi bağı olduğuna göre, hidrokarbon alkendir. alkalı ise bileşik sikloalkendir. Cn2n-2 : sikloalken n = 6 ise X = 2n 2 = 2x6 2 = 10 C C C2 2C siklohekzen C2 C Alkenlerin Elde Ediliş Yöntemleri Monoalkollerden Su Çekilmesi (Dehidratasyon) Derişik sülfürik asit (2SO4), alüminyum oksit (Al2O3), difosfor penta oksit (P2O5) gibi maddelerin katalizörlüğünde mono alkollerden su çekilirse alkenler elde edilir. Der. 2SO4 R C2 C2 O monoalkol ısı R C = C2 + 2O alken Örnek Der. 2SO4 C3 C2 C2 O propilalkol C3 C = C2 + 2O propen ısı 44

51 Alkil alojenürlerden idrohalojenür Çekilmesi (Dehidrohalojenasyon) Alkil halojenürler derişik, kuvvetli bazların alkoldeki çözeltileriyle reaksiyona girdiğinde alkenler oluşur. alkol R C2 C2 X + KO alkil halojenür R C = C2 + KX + 2O alken ısı Örnek Alkol C3 C2 Cl + KO etil klorür C2 = C2 + KCl + 2O eten ısı Alkanların Eliminasyon (Ayrılma) Reaksiyonundan Moleküllerden bazı atom veya gupların ayrılmasıyla doymamış bileşik oluşmasına eliminasyon (ayrılma) reaksiyonları denir. C C A B + AB C=C doymuş bileşik alken Örnek: Etan molekülü kızgın borudan geçirilirse iki hidrojen atomu ayrılarak eten oluşur. kızgın boru C3 C3 etan C2 = C2 + 2 eten ısı Aynı şekilde alkanlardan 800 C de Al2O3 ile hidrojen ayrılırsa alken oluşur. Al2O3 R C2 C3 R C = C C Örnek: Al2O3 C3 C2 C3 propan 800 C C3 C = C2 + 2 propen 45

52 Komşulu Alkil alojenürlerin Çinko Tozu ile Isıtılmasından Komşu karbonlarda birer halojen bulunduran alkanlar Zn metali ile ısıtılırsa alkenler oluşur. ısı R C C R + Zn Br Br R C = C R + ZnBr2 Örnek C3 C C C25 + Zn ısı C3 C = C C25 + ZnBr2 2-penten Br Br 2,3-dibrom pentan Alkinlerin idrojen ile İndirgenmesinden Alkinlerin palladyum (Pd) ve silikajel katalizörlüğünde hidrojen ile indirgenmesinden alkenler elde edilir. R C C + 2 Pd/Silikajel R C = C2 270 C Örnek C C + 2 asetilen Pd/Silikajel C2 = C2 etilen (eten) 270 C 2.3. Alkenlerin Özellikleri Fiziksel Özellikler Alkenlerin fiziksel özellikleri, alkanların fiziksel özelliklerine çok benzer. omolog sırada 2, 3, 4 karbonlular gaz, 5-15 karbon arası (15 dahil) olanlar sıvı; karbon sayısı daha fazla olanlar katıdır. Apolar madde olduklarından suda çözünmezler. Benzen, eter, kloroform, petrol eteri gibi organik çözücülerde çözünürler. Alken molekülleri arasında zayıf, van der Walls bağları vardır. Moleküldeki karbon atomlarının sayısı arttıkça erime noktası ve kaynama noktası artar. 46

53 Kimyasal Özellikler Alkenlerde bulunan pi bağı, sigma bağına göre daha düşük enerjili olduğundan kimyasal reaksiyonlara yatkındırlar. Alkenler: Katılma reaksiyonu, Yükseltgenme reaksiyonu, Sübstitüsyon reaksiyonu verirler. Bunlardan katılma ve yükseltgenme çift bağlara bağlı olarak gerçekleşir. Sübstitüsyon reaksiyonunda ise çift bağlar etkilenmez Katılma Reaksiyonu Moleküllerin karbonlar arasındaki çift bağlardan pi bağı açılarak bu bağa yeni atom veya atom gupları bağlanır. Bu tür reaksiyonlara katılma reaksiyonu adı verilir. Bir mol alkene bir mol 2, X2 (halojen), X (halojenli asit) ya da 2O (su) katılabilir. Eğer alkende iki tane çift bağ varsa (dien ise) 2 mol 2 veya X2 katılabilir. idrojen katılması Alkenlere platin, palladyum veya raney nikel (çok ince dağılmış nikel) katalizörlüğünde hidrojen katılırsa alkanlar oluşur. R C = C2 + 2 alken Pt, Pd, ısı veya raney Ni R C2 C3 alkan Örnek C3 C = C2 + 2 propen Pt, Pd C3 C2 C3 propan ısı Sıvı yağlardaki doymamış yağ asitleri hidrojenle doyurularak katı hâle getirilir. Resim: 2.1. Sıvı yağın hidrojenlenmesiyle elde edilen margarin 47

54 Bir organik molekülün indirgenmesi moleküle hidrojen girmesi, yükseltgenmesi ise molekülden hidrojen çıkması anlamına gelir. alojen Katılması Alkenlere Cl2 ve Br2 çok kolay katılır, iyot ise yeterince aktif değildir. Brom çözeltisi su, CCl4 (karbon tetra klorür) ya da CCl3 (kloroform) gibi çözücülerle birlikte hazırlanarak doymamış gupların tanınmasında kullanılır. R C = C2 + X2 X X R C C2 Örnek C3 C = C2 + Br2 propen kırmızı renkli CCl4 Br Br C3 C C2 1,2-dibrom propan renksiz Brom, alkenlerin ayıracıdır. Bir hidrokarbonun alkan ya da alken olduğu bromlu su ile anlaşılabilir. idrokarbon bromlu su ile karıştırıldığında bromun kırmızı rengi kayboluyorsa alken, kaybolmuyorsa alkandır. Problem e, CO2 ve C24 gazları karışımının normal koşullarda toplam hacmi 30 lt dir. bu gaz karışımı; I. Önce NaO çözeltisinden geçirilince hacmi 8,28 L azalıyor. II. Daha sonra bromlu sudan geçirilince 48 g Brom harcanıyor. Buna göre, karışımdaki helyumun hacmi nedir? (Br: 80) Çözüm Birinci işlem: Baz tarafından tutulan gaz CO2 dir. acim 8,28 l azalıyorsa, CO2 gazı 8,28 lt dir. İkinci işlem: Bromlu su ile C24 reaksiyona girer. 48

55 nc ,3 mol C24 Br2 C24Br2 Denkleme göre: 1 mol C24 ile X mol C24 1 mol Br2 reaksiyona girerse, 0,3 mol Br2 X = 0,3 mol C24 0,3 mol C24 = 0,3 22,4 = 6,72 L e + CO2 + C24 = 30 L 8,28 L 6,72 L e = 30 (8,28 + 6,72) = e = 15 lt. Problem Bir alkenin 12,6 g ı %24 lük 300 g bromlu suyun rengini tamamen gideriyor. Bu alkenin formülü ve adı nedir? (: 1; C: 12; Br: 80) Çözüm Önce, 300 g bromlu su çözeltisindeki Brom miktarını bulalım = 72 g Br2 100 Cn2n 12.6 g + Br2 Cn2nBr2 72 g 12,6 g Cn2n X g Cn2n 72g.Br2 ile reaksiyona girerse 160 g.br2 ile reaksiyona girer. X = 28 g Cn2n 49

56 Cn2n 12n + 2n 14n n = = = = Cn2n = C24 (Eten) alojen asit katılması alojenli asitler Markownikoff (Markownikov) kuralına göre katılır. Polar molekuller (X, 2O, ) alkenlere katılırken, pozitif atom ya da atom gubunun çift bağa bağlı karbon atomlarından hidrojeni fazla olan karbona katılmasına Markownikoff kuralı denir. R C = C2 + +X- R C C3 X C3 C = C2 + Br propen R C C3 Br 2-brom propan 2O katılması Alkenler 2SO4 veya 3PO4 katalizörlüğünde su ile katılma reaksiyonu verirler. Reaksiyon sonucunda monoalkoller oluşur. Reaksiyon Markownikoff kuralına göre yürür. Suyun yapısında bulunan + iyonu, çift bağlı karbon atomlarından daha fazla hidrojen atomu bulunan karbona bağlanır. R C = C2 + 2O 2SO4 R C C3 ısı O alkol Örnek C3 C = C2 + 2O 2SO4 C3 C C3 ısı O izopropil alkol Problem 8,4 g Propen gazına 2O katılmasıyla oluşan bileşik hangisidir ve yeni bileşiğin molekül ağırlığı kaç gamdır? (: 1; C: 12; O: 16) 50

57 Çözüm Propene su katılması Markovnikoff kuralına göre gerçekleşir. Suyun yapısındaki hidrojen çift bağ yanındaki karbonlardan hangisinin hidrojeni fazla ise o karbona bağlanır. C3 C = C2 + O C3 C C3 O izopropil alkol Denklemimize göre: C3 C = C2 : (12 3) + (6 1) = 42 g C3 C C3 : (12 3) + (8 1) + 16 = 60 g O 42 g Propenden 8,4 g Propenden 60 g Alkol oluşursa X g Alkol oluşur. X = 12 g alkol Sülfürik asit katılması Sülfürik asit + ve SO4- e ayrılarak, Markownikoff kuralına göre alkene katılır. SO4karbon atomuna O ile bağlanır, oluşan ürünlere alkil sülfürik asitler denir. R C = C2 + 2 SO4 R C C3 OSO3 alkil sülfürik asit Alkil sülfürik asit soğukta kararlıdır seyreltik çözeltisi ısıtıldığında alkol ya da eterlere dönüşür. ClO (ipokloröz Asit) Katılması ipokloröz asit, alkenlere katılırken Cl+ ve O- iyonlarına ayrılır. Katılmada Markownikoff kuralı geçerlidir. ClO kararsız olduğundan reaksiyon ortamında oluşturulur. Cl2 + 2 O ClO + Cl R C2 C = C2 + Cl O 10 C R C2 C C2 O Cl alken klor hidrin 51

58 Örnek 10 C C3 C2 C = C2 + Cl O C3 C2 C C2 O Cl bütilen klor hidrin (1-klor-2-hidroksi bütan) Polimerleşme Moleküldeki ikili veya üçlü bağların açılarak birbirine katılması olayına polimerleşme, oluşan ürüne polimer denir. Polimeri oluşturan en küçük birime monomer denir n C = C C C monomer etilen (eten) n polimer ürün polietilen (politen) Polimerin başlıca özellikleri şunlardır: Ana hidro karbonun özelliklerini göstermez. Polimerler, büyük moleküller olduğu için değme noktaları ve buna bağlı olarak van der Walls kuvvetleri de büyüktür. Polimerlerin, monomerlerine göre e.n. ve k.n. yüksek, daha dayanıklı, kimyasal reaksiyonlara daha güç giren maddelerdir. Bu özelliklerinden yararlanılarak günlük yaşantımızda dayanıklı madde yapımında kullanılır. Polietilenin oluşumu: Etilen bir gazdır. Etilenin polimeri olan polietilen ise sert bir maddedir. R R R R nc = C2 + nc = C2 nc C2 + nc C2 R R C C2 C C2 A* n (A*) Radikal tutucu. Burada radikal tutucu reaksiyon sonunda ortama ilave edilir. 52

59 asit katalizörü C2 = C2 + + C3 C+2 C2=C2 nc2=c2 C3 C2 C2 C+2 C3 C2 (C2 C2)n C2 C2 C2 Nü* polietilen (politen) (Nü*) Burada Nü (Nükleofil), polimerleşme reaksiyonunu durdurur. Nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonlarına, Alkollerin Elde Edilişi başlığı altında yer verilmiştir. Problem A = Siklo bütan B = 1 büten Yukarıdaki bileşiklere ilişkin: I. İkisi de katılma tepkimesi verir. II. İzomerdirler. III. İkisi de polimerleşebilir. Yargılarından hangileri doğrudur? Çözüm A bileşiği için: Siklo, halkalı yapıda olduğunu gösterir. Bütan sözcüğündeki -an ekinden, bunun alkan, yani doymuş hidrokarbon olduğunu anlarız. Bileşik dört karbonludur. C48 B bileşiği için: Büten sözcüğündeki -en ekinden bunun alken, yani doymamış bir hidrokarbon olduğu anlaşılır. Bileşik dört karbonludur. Çift bağ da, 1 nu.lu karbonda bulunmaktadır. 1 C2 = 2 C 3 C2 4 C3 C48 I. Katılma tepkimesini, yapısında ikili (alken) ve üçlü (alkin) bağ bulunduran bileşikler verir. Alkanlar ise vermez. II. Kapalı formülleri aynı, açık formülleri ayrı maddeler izomerdir. A ve B maddelerinin kapalı formülleri aynı, ancak açık formülleri farklıdır. 53

60 III. Yapısında pi bağı bulunan bileşikler (alkenler ve alkinler) polimerleşme reaksiyonu verirler. Siklo bütan polimerleşme reaksiyonu vermez. 1 Büten polimerleşme reaksiyonu verir. Yukarıdaki açıklamalara göre yalnız II doğrudur Yükseltgenme (Oksidasyon) Reaksiyonu Alkenler 2O2 (hidrojen peroksit), MnO4- (permanganat), O3 (ozon) gibi yükseltgenlerle reaksiyon verir. 2O2 Etkisi Alkenler 2O2 ile zayıf asitli ortamda (C3COO: asetik asit), diol yani iki O kökü bulunduran alkol oluşturur. 2O2, + R C = C R R C C2 R 90 C O O -diol Örnek 2O2, + C3 C = C C3 2-Büten C3 C C2 C3 90 C O O 2,3-dihidroksi bütan KMnO4 etkisi Permanganatla ortamın asidik ve bazik olmasına göre değişik yükseltgen ve ürünleri verirler. Asidik ortam: Asitli ortamda kuvvetli yükseltgenlerle olan reaksiyon sonucunda çift bağlar kopar, çift bağın bağlı olduğu karbonda hidrojen varsa karboksilli asit, hidrojen yoksa keton oluşur. 2SO4, KMnO4 R1 C = C R3 R2 R1 C = O + R3 COO R2 keton 54 karboksilli asit

61 Örnek 2SO4, KMnO4 C3 C = C C25 C3 C = O + C25 COO C3 2-metil-2-penten C3 aseton propanoik asit Bazik ortam: Soğukta seyreltik bazik ortamda KMnO4 ın rengini giderirler. Potas-yum permanganat ile sodyum karbonatın sulu çözeltisine Baeyer (Bayer) ayıracı denir. KMnO4, Na2CO3 R C = C2 R C C2 O O 0 C Örnek 3 C = C2 + 2KMnO4 + 42O Na2CO3 0 C 3 C C2 + 2MnO2 + 2KO kahverengi O O 1,2-etandiol Baeyer testi alkenlerin ayıracıdır. Potasyum permanganatın mor rengi kaybolarak kahve renginde bir çökelek oluşur. Ozon etkisi Ozon güçlü bir yükseltgendir. Düşük sıcaklıkta bile çift bağı parçalayarak ozonür bileşiğini oluşturur. Ozonür, kararsız ve patlayıcı bir madde olduğundan, reaksiyon ortamından ayımadan hemen su ile hidrolizlenir. idrolizleme sonucunda beşli halka parçalanır, aldehit, keton ve hidrojen peroksit meydana gelir. O O R C = C R + O3 ozon R R C C R R O ozonür 55

62 O O C R + 2O R C R C = O + R CO + 2O R O R keton aldehit Yanma olayı da alkenlerin havanın oksijeni ile CO2 ve 2O verecek şekilde yükseltgenmesidir. Yanma sonucunda açığa çıkan ısı aynı sayıda karbon atomu içeren alkanlardan düşüktür. Cn2n + 3n O2 nco2 + n2o 2 C36 + 9/2 O2 propen 3CO2 + 32O Δ = kj C38 + 5O2 propan 3CO2 + 42O Δ = kj Problem Gaz hâlindeki bir alkenin 0,2 litresini tamamen yakmak için aynı şartlarda 1,2 litre oksijen harcandığına göre bileşiğin formülü nedir? Çözüm Aynı şartlarda gazların hacimleri ile mol sayıları doğru orantılıdır. V n Cn2n + 3n O2 nco2 + n2o 2 0,2 L alken için 1 L alken için 1,2 L O2 harcanırsa, X L O2 harcanır. X = 6 L O2 3n 3n

63 Reaksiyon denklemine göre 1 L alkeni yakmak için litre O2 gerekir. 3n =6 ise n = 6 Cn2n : C48 (Büten) Sübstitüsyon Reaksiyonları 300 C de klor veya brom, alkenlerin çift bağına katılmaz. Çift bağa komşu olan karbon üzerindeki hidrojen ile sübstitüsyon reaksiyonu verir. Buna, allil klorlaması veya allil bromlaması denir. İyot ise bu reaksiyona katılmaz. C3 C = C2 + Cl2 propilen 300 C C3 C = C C3 + Br2 2-büten C2 = C2 Cl + Cl allil klorür 300 C C3 C = C C2 Br + Br krotil bromür 2.4. Etilen (C2 = C2) Alkenlerin ilk üyesidir. Petrolün parçalanma ürünlerinde, hava gazı ve doğal gazda bulunur. Şekil 2.1. Etilenin üç boyutlu (3-d) molekül modelleri Etilenin Eldesi Etil Alkolden su çekilmesi yoluyla Etil alkolden asitli ortamda su çekilecek olursa etilen elde edilir. 2SO4, ısı C3 C2 O etil alkol 2O C2 = C2 etilen Tepkimenin mekanizması şu şekilde işlemektedir: + ısı 170 C C3 C2 O C3 C2 O+2 C3 C+2 etil alkol soğukta alkoksonyum 2O + katyonu 57 C2 = C2

64 Etil Bromüre Potasyum idroksit Etkisi Yoluyla Etil bromüre derişik KO etki etmesi durumunda etilen gazı oluşur. Derişik KO C3 C2 Br etil bromür C2 = C2 + KBr 2O 1,2-Dibrom Etanın Çinko Tozlarıyla Etkileşmesi Yoluyla 1,2-dibrom etanın çinko tozlarıyla reaksiyonundan etilen elde edilir. Zn (ısı) C2 C2 C2 = C2 + ZnBr2 Br Br 1,2-dibrom etan Fiziksel Özellikleri Etilen suda az çözünür. Organik çözücülerde iyi çözünür. Renksizdir ve kendine has bir kokusu vardır Kimyasal Özellikleri Katılma Reaksiyonları idrojen Katılması C2 = C2 + 2 etilen Ni ısı C3 C3 etan alojen katılması C2 = C2 + Cl2 CCl4 C C2 Cl Cl 1,2-diklor etan 58

65 alojenli hidrojen katılması C2 = C2 + Cl C2 C3 Cl 1-klor etan Su katılması C2 = C2 + 2O 2SO4, ısı C3 C2 O etil alkol 120 C Asit (2SO4) katılması O SO3 C2 = C2 C2 C3 O SO3 etil sülfürik asit ClO (hipo kloröz asit) katılması Cl2 + 2O ClO + Cl Cl2 + 2O C2 = C2 C2 C2 10 C O Cl etan klor hidrin Etilenin polimerleşmesi Polimerleşme sanayinin temel maddelerinden biri olan etilen, çeşitli organik preparatların hazırlanmasında önemli bir çıkış maddesidir. asit katalizörü C2 = C2 + + C3 C+2 C2=C2 nc2=c2 C3 C2 C2 C+2 C3 C2 (C2 C2)n C2 C2 C2 Nü* polietilen (politen) Polivinil klorür (PVC) oluşumu vinil klorürün katalizörler yardımıyla pi bağı açılarak diğer vinil klorür molekülleri bu bağlara katılır. Oluşan polivinil klorür 150 C de kalıplanarak boru, izolatör haline getirilir. n(c2= C) (C2 C2)n Cl Cl 59

66 Resim 2.2 :Çeşitli PVC pencere ve borular Politetrafluoretilen (TEFLON) oluşumu tetraflüoretilenin peroksit katalizörleriyle polimerleşmesinden oluşur. n(cf2=cf2) (CF2 CF2)n Şekil: 2.2. Teflonun molekül yapısı Resim:2.3.Teflondan yapılmış mutfak gereçleri Yükseltgenme Reaksiyonları Oksijen ile yanması Etilen parlak bir alevle yanar. C24 + 3O2 2CO2 + 22O Δ = kj Etanın, metana göre parlak alevle yanması karbon miktarının fazla olduğunun bir işaretidir. 2O2 (hidrojen peroksit) ile yükseltgenme reaksiyonu 2O2 (+) C2 = C2 C2 C2 90 C O O etan-1,2-diol (etilen glikol) 60

67 KMnO4 (potasyum permanganat) ile yükseltgenme reaksiyonu KMnO4 (+) C2 = C2 C3 COO asetik asit sıcakta Bayer ayıracı ile reaksiyonu KMnO4, Na2CO3 C2 = C2 C2 C2 0 C O O etan-1,2-diol (etilen glikol) 2.5. Alkadienler Molekülünde birden fazla çift bağ bulunduran maddeler polien olarak adlandırılmaktadır. Bunlardan, molekülünde iki çift bağ bulunduran maddelere alkadien denir. Alkadienler de kendi aralarında, çift bağlarının sıralanış durumu bakımından üç guba ayrılır: Kümüle dienler Yapısında bulunan çift bağlar birbirini izliyorsa molekül kümüle diendir. C2 = C = C2 C3 1,2-bütadien (kümüle dien) Konjuge dienler İki çift bağ arasında bir tek bağ bulunan dienlerdir. C2 = C C = C2 1,3-bütadien (konjuge dien) İzole dienler İki çift bağ arasında birden fazla tek bağ bulunan dienlerdir. C2 = C C2 C2 C = C2 1,5-hekzadien (izole dien) 1,4-siklohekzadien Tablo 2.2: Bazı konjüge alkadienler ve bazı fiziksel özellikleri 61

68 Adı Açık Formülü C46 Büta Dien k.n. ( C) C2 = C C = C2 1, 3 - Bütadien C3 C = C2 C=C e.n. ( C) Cis - 1, 3 - Pentadien C3 C58 C=C Penta Dien C = C2 Trans - 1, 3 Pentadien C3 C2 = C C = C2 İzopren 2 Metil - 1, 3 - Bütadien Alkadienlerin en kararlı hali konjüge olanlarıdır Bütadien C2 = C C = C2 Konjüge yapıya sahiptir. Konjügedienler doymamış bileşik olduklarından katılma reaksiyonu verirler. Katılma reaksiyonu sonucu iki tür ürün meydana gelir: (1,2 - katılma ürünü ve 1, 4 - katılma ürünü) C2 = C C = C2 + Br Br C2 C C = C2 + C2 C = C C2 Br Br Br Br Bütadien, başlangıç maddesi olarak kireç taşından elde edilebilir. 900 C-1000 C CaCO3 3 C, 2000 C CaO CO2 +2O CO C3CO(O-) gso4, 2SO4 22O CaC2 C3 C = O asetaldehit C C Ca(O)2 O C3 C C2 C = O β-hidroksi bütanol 62

69 2(Ni) C3 C C2 C2 C2 = C C = C2 22O O O 1,3-bütandiol 1,3-bütadien Doğal Kauçuk Alkadienlerin polimerleşmesiyle meydana gelen polimerde çift bağlar bulunur. İzoprenin doğal polimeri kauçuktur. Kauçuk, tropik bölgelerde yetişen bazı bitki türlerinde bulunur. Bu bitkilerin kabuğu çizilerek, süt kıvamında lateks adı verilen beyaz sıvı alınır. Kauçuk, lateksin içinde kollaidal hâlde dağılmış olarak bulunur. Elde edilen bu sıvı ham kauçuktur. Elastikiyet özelliği, gerinme direnci ve dayanıklılığı zayıftır. Biraz soğukta sert, kırılgan; biraz sıcakta ise yumuşak ve yapışkan bir özellik kazanır. Molekül ağırlığı 1 milyon kadardır. 14 bin kadar izopren molekülünden oluşur. Resim Kauçuk ağacından elde edilen lateks (ham kauçuk) C2 C = C C2 C3 n Kauçuğun elastikiyetini ve dayanıklılığını artırmak için kendi ağırlığının %3-4 ü kadar kükürtle C de 1-4 saat kadar ısıtılır. Isıtma işlemi sırasında kauçuğun çift bağları açılır ve açılan bu bağlara kükürt atomları yerleşir. Buna kauçuğun vulkanizasyonu adı verilir. Vulkanize olmuş kauçuğun gerinme direnci, esnekliği ve dayanıklılığı artmıştır. 63

70 C3 C3 C2 C = C C2 S S C2 C C C2 n C2 C = C C2 S S C2 C C C2 C3 C3 n n vulkanize olmuş kauçuk Vulkanizasyon işleminde kauçuğun %30-40 ı kadar kükürt katılırsa sert bir madde olan ebonit elde edilir. Kauçuk işlenirken içine bir takım renk ve dolgu maddeleri katılır. Bunlar; çinko oksit (ZnO), çinko sülfür (ZnS), baryum sülfat (BaSO4), kurşun iki oksit (PbO), antimon-iii sülfür (Sb2S3), karbon (C) gibi maddelerdir Yapay Kauçuklar Buna Kauçuğu İlk yapay kauçuk Almanya da, 1. Dünya Savaşı sırasında 2,3-dimetil bütadienin polimerleştirilmesiyle lastiğe benzer bir kütle hâlinde edilmiştir. Ancak özellikleri iyi olmadığı için günümüzde üretimi yapılmamaktadır. Bütadienin polimerleşmesiyle oluşan kauçuğa buna kauçuğu denir. C3 C3 C3 C3 nc2 = C C = C2 + nc2 = C C = C2 C3 C3 CO2, Na C3 C3 C2 C C = C2 C2 = C C C2 n buna Kauçuğu Buna-S Kauçuğu Günümüz endüstrisinde kauçuk daha çok kopolimerleşme yoluyla elde edilmektedir. Doymamış gup bulunduran iki ayrı maddenin uygun katalizörlerle kendi aralarında birbirlerini doyurarak art arda bağlanmalarına kopolimerleşme denir. Buna-S kauçuğu bütadien ve stirenin (C65 C = C2) kopolimerleşmesiyle elde edilir. 64

71 C65 C65 nc2 = C C = C2 + nc = C2 C2 C = C C2 C C2 n buna-s Kauçuğu Buna-N Kauçuğu Bütadien ile akrilonitrilin kopolimerleşmesiyle elde edilir. CN CN nc2 = C C = C2 + nc2 = C C2 C = C C2 C C2 n buna-n Kauçuğu Bu kauçuk yüksek sıcaklıklara karşı dayanıklı olup, gerilme direnci son derece yüksektir Neopren Kauçuğu 2-klor-1,3-bütadienin (klorpren) polimerleştirilmesi yoluyla elde edilir. Cl Cl polimerleşme nc2 = C C = C2 C2 C = C C2 n neopren Kauçuğu Özellikleri, doğal kauçuğa en yakın sentetik kauçuktur. ava oksitlenmesine, organik çözücü ve yağlara karşı daha dirençli olduğundan doğal kauçuktan daha üstün, dolayısıyla daha pahalıdır Butil Kauçuğu İzobütenin polimerleştirilmesi sonucunda elde edilir. C3 nc = C2 C3 izobüten C3 polimerleşme C C2 n C3 butil Kauçuğ 65

72 Polimerleşme sonunda bütün çift bağlar doyacağından, vulkanizasyon yapılamaz. Vulkanizasyon işlemiyle iyi nitelikli bir kauçuk elde etmek için %3 kadar izopren ya da bütadienle karıştırılıp kopolimerleşmesi sağlanır. ava oksitlenmesi ve gazların difüzlenmesine son derece dayanıklı olması sebebiyle otomotiv sanayinde iç lastik imalatında kullanılır. Resim Günlük yaşamda kullanılan butil kauçuğundan yapılmış çeşitli malzemeler 66

73 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Öneriler 500 ml hacimli kuru bir balona 50 ml. etanol tartınız. İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı düzenleyiniz. 100 ml 2SO4 ölçerek mezüre koyunuz. Çeker ocakta çalışınız. Balona 100 ml 2SO4 ekleyiniz. Balonu kristalizuarda soğutmayı unutmayınız. Etanol ve sülfürik asit karışımı bulunan balona deney işlemi sırasında köpürmesini önlemek maksadıyla 5-7 g kadar kristal suyu alınmış alüminyum klorür ilave ediniz. Alüminyum klorürü dikkatli ekleyiniz. 67

74 25 g NaO tartarak balon jojeye koyunuz. NaO in, havadan nem kapmaması için en son tartınız. Tartılan NaO i havanda eziniz. ızlı çalışınız. Ezilen NaO i balon jojeye ekleyiniz. Dikkatli çalışınız. 68

75 azırlanan %10 luk NaO çözeltisini cam şişeye koyunuz. Sıcaklığın 200 C yi geçmesini önleyiniz. Düzeneği kurunuz ve balonu alttan ısıtınız. İşlem esnasında etilen gazının kaçmasını önlemek üzere gerekirse tıpa çevresini macunla kapatınız. Sıcaklık 180 C ye geldiğinde etilen gazının oluştuğunu gözlemleyiniz. Çıkan gazı yakınız. Alev rengine dikkat ediniz. Gözlemlerinizi not etmeyi unutmayınız. İşiniz bittikten sonra tüm malzemeleri yıkayıp yerlerine kaldırınız. Amacınızı, işlem basamaklarınızı, sonucunuzu içeren bir rapor hazırlayınız. Sonuçları rapor ediniz. 69

76 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki sorularda uygun seçeneği işaretleyiniz. 1. C3 C3 3C = C C = C C3 bileşiğinin adı aşağıdakilerden hangisidir? A) B) C) D) 2. 1,3-dimetil-2,4-pentadien 2,3- dimetil-1,3-pentadien 2,3- dimetil-1,4-heptadien 1,4- dimetil-2,3-heptadien Aşağıdakilerden hangisi sikloalken olabilir? A ) C48 B ) C410 C ) C610 D ) C I. C25 C25 C25 C C II. Br C = C C25 Cl Br C = C Cl C25 C25 Cl C C C = C III. C = C Cl Yukarıdaki üç bileşik çiftinden hangilerindeki bileşikler birbirinin cis-trans izomeridir? A ) Yalnız I B ) Yalnız II C ) I ve III 70 D ) II ve III

77 4. C4 ve C36 karışımının normal koşullarda 5,6 litresi bromlu sudan geçirildiğinde 32 g brom harcanmaktadır. Buna göre karışımdaki C4 kaç litredir? (: 1; C: 12; Br: 80) A ) 1,12 5. B ) 2,24 D ) 0,56 Bir alkenin 0,25 molü normal koşullarda hacmi 11,2 L olan hidrojenle tepkimeye giriyor, buna göre alken kaç tane pi bağı içerir? A) 1 6. C ) 4,48 B) 2 C) 3 D) 4 C3 C2 C2 C = C2 + Br A reaksiyonu sonucu oluşan A bileşiğinin adı nedir? A ) pentil bromür hekzan 7. B ) 2-brom pentan C ) 1-brom pentan Bütan ve siklo bütan bileşikleri için; I- Molekül yapısı II- Atom tür ve sayısı III- Kimyasal özellikleri ifadelerinden hangisi ya da hangileri aynıdır? A ) Yalnız II B ) Yalnız III C ) I, ve II D ) I ve III 8. Cl C = C Cl Bileşiği için; I- Bromlu suyun rengini giderir. II- Cis-trans izomerisi vardır. III- Polimerleşme reaksiyonu verir. IV- Bileşiğin yapısında 4 tane sigma bağı vardır. ifadelerinden hangisi ya da hangileri doğrudur? A ) I ve III B ) I, II ve III C ) I, III ve IV 71 D ) I I, III ve IV D ) 1-brom

78 9. Aşağıdaki bileşiklerden hangisinin bir molünü bir mol 2 doymuş hâle getirebilir? A ) C3 C2 C3 2C C2 B) C) D ) 2C C2 10. Kapalı formülü C512 olan bir bileşik bromlu su ile reaksiyona girmiyor.bu bileşik aşağıdakilerden hangisi olabilir? A ) Alken B ) Sikloalken C ) Sikloalkan D ) Alkan DEĞERLENDİRME Sorulara verdiğiniz cevaplar ile cevap anahtarınızı karşılaştırınız, cevaplarınız doğru ise uygulamalı teste geçiniz. Yanlış cevap verdiyseniz öğrenme faaliyetinin ilgili bölümüne dönerek konuyu tekrar ediniz. 72

79 UYGULAMALI TEST Etilen gazı oluşumu ile ilgili uygulama faaliyetini yaparak raporunuzu hazırlayınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı ayır olan soruları öğretmeninize danışınız. Gerekli malzemeler 1. Etanol 2. sülfürik asit 3. Alüminyum klorür 4. Sodyum hidroksit 5. Spatül 6. Balon joje 7. Cam balon 8. Terazi 9. Saf su 10.Termometre 11.Cam boru 12.Bek 13.Üçayak 14.Tıpa 15.Mezur Değerlendirme Ölçütleri 1 İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2 50 ml. etanol hazırladınız mı? ml. sülfürik asit ölçtünüz mü? 4 7 Etanolün bulunduğu cam balonun içine sülfürik asidi koyarken soğutma suyunda soğuttunuz mu? %10 luk sodyum hidroksit çözeltisini hazırladınız mı? Etanol ve sülfürik asit bulunan balona deney sırasında köpürmeyi önlemek için kristal suyu alınmış alüminyum klorür ko Isıtma düzeneğini kurdunuz mu? 8 Yanıklara karşı önlem aldınız mı? 9 Bekin hava gaz ayarını doğru biçimde yaptınız mı? 10 Gaz toplama kabında gaz çıkışını gözlemlediniz mi? 11 Gazı yaktınız mı? 12 Alevin rengini gözlemlediniz mi? 13 İşiniz bittikten sonra tüm malzemeleri yıkayıp yerlerine kaldırdınız mı? 14 Sonuçları rapor ettiniz mi? Evet ayır

80 DEĞERLENDİRME Bu faaliyet sırasında bilgi konularında veya uygulamalı iş parçalarında anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 74

81 ÖĞRENME FAALİYETİ-3 ÖĞRENME FAALİYETİ-3 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak alkin elde edebileceksiniz. ARAŞTIRMA Kaynakçılıkta kullanılan asetilen gazı nasıl elde edilmektedir? Elektrik izolasyon maddelerinde hangi plastikler kullanılmaktadır? Araştırınız. angi çeşit giysilerimizde polimer ürünleri bulunmaktadır? Araştırınız. 3. ALKİNLER (ASETİLENLER) 3.1. Genel Bilgi l Genel formülleri: Cn2n-2 dir. l Karbon atomları birbirine üçlü bağlarla (C C) bağlanmıştır. Bağlardan biri sigma, diğer ikisi pi bağıdır. δ 180 δ C π C δ π 180 Üçlü bağı oluşturan karbon atomları sp hibritleşmesi yapmışlardır. Bu nedenle asetilenin bağ açısı 180 dir. İlk üyesi etin (asetilen)dir. Alkinler için etinin özel adı asetilenler olarak kullanılabilir. Alkinlerin fonksiyonel gubu ( C C ) dir. Alkinler de alkanlar ve alkenler gibi homolog sıra oluştururlar Adlandırılması Alkinler aynı karbon sayılı alkanın adının sonundaki an eki kaldırılıp yerine in eki getirilmesiyle adlandırılır. 75

82 Alkan Alkin C3 C3 etan C3 C2 C3 propan C3 C2 C2 C3 bütan C C C3 C C C3 C2 C C Karbon Sayısı (n) Kapalı Formülü IUPAC Adı Özel Adı etin (asetilen) propin 1-bütin Yarı Açık Formülü e.n. ( C) k.n. ( C) 2 C22 Etin Asetilen C C 3 C34 Propin Metil asetilen C3 C C 101,5 23 C46 1-Bütin 2-Bütin Etil asetilen Dimetil asetilen Pentin Propil asetilen Pentin Metil etil asetilen Metil 1Bütin İzopropil asetilen C3 C2 C C C3 C C C3 C3 C2 C2 C C3 C3 C2 C2 C C3 C3 C C C C3 4 5 C Tablo 3.1. Bazı alkin bileşikleri ve fiziksel özellikleri Dallanmış zincirli alkinlerin adlandırılmasında da IUPAC kuralları uygulanır. Üçlü bağı taşıyan en uzun karbon zinciri belirlenerek üçlü bağın yakın olduğu uçtan başlanarak karbon atomları numaralandırılır. Ana zincirde dallanma ya da değişik guplar varsa alkenlerde olduğu gibi yeri ve türü belirtilir. En uzun karbon zincirine sahip alkan adının sonundaki an eki kaldırılarak yerine in eki getirilir. Örnek: C3 1 C 2 C 3 C 4 C3 3-metil-1-bütin Örnek: 1 C3 2 C 3 C 4 C 5 C3 C3 4-metil-2-pentin Asetilen ve türevleri biçiminde de adlandırılabilir. 76

83 Örnek: C2 = C C C3 vinil asetilen Yapısında hem C = C hem de C C varsa, ana zincirde çift bağ karbonlarına yakın uçtan numaralandırma yapılır. 5 C3 4 C 3 C 2 C = 1 C2 pent-1 en-3 in Sikloalkinlerin Adlandırılması Asetilen sınıfı hidrokarbonlarının halkalı yapıda olan bileşiklerine sikloalkinler denir. Genel formülü: Cn2n 4 dir. alkalı alkanların adlarındaki an eki kaldırılıp yerine in eki getirilir. C2 C C C2 C C2 siklopropin siklobütin C Numaralandırma, halka üzerinde yer alan üçlü bağlara en küçük sayı gelecek şekilde yapılır. Örnek Cl 4-klor siklobutin 3.3. Elde Ediliş Yöntemleri ,1 ve 1,2 Dihalojen Alkanlardan Alkinler, 1, 1 veya 1, 2 dihalojen aklanların alkolde çözünmüş KO veya NaN2 (sodyum amit) ile eliminasyon reaksiyonlarından elde edilir. 77

84 X KO (alkol), ısı R C C R' + R C C R' 2KX + 22O NaN2 X 1,1-dihalojenür Örnek: Cl 300 C C3 C2 CO propiyon aldehit KO (alkol), ısı C3 C C propin C3 C2 C (2KCl + 22O) Cl Br Br C3 C=C C3+Br2 2-büten X KO (alkol), ısı C3 C C C3 C3 C C C3 2,3-dibrom bütan (2KBr + 22O) dimetil asetilen KO (alkol), ısı R C C R' R C C R' CCl4 NaN2 X 1,2-dihalojenür Örnek: Br Br C3 C=C C3+Br2 2-büten CCl4 KO (alkol) C3 C C C3 2,3-dibrom bütan ısı C3 C C C3 dimetil asetilen Komşulu Tetra alojenürlerin Çinko ile Isıtılmasından Alkinler, bitişik komşulu tetra halojenürlerin çinko tozu ile ısıtılmasından elde edilir. X X R C C R ısı R C C R + 2 ZnX2 + 2 Zn X X 1,2-tetrahalojenür 78

85 Örnek Br Br C3 C C C3 + 2Zn C3 C C C3 + 2ZnBr2 2-bütin (dimetil asetilen) Br Br 2,2-3,3-tetrabrom bütan Asetilenin Alkillenmesi Yoluyla Asetilenin hidrojenleri (NaN2) alınabilir. Reaksiyon sonunda asetilenür tuzu meydana gelir. C C + NaN2 asetilen C C : Na+ + N3 sodyum asetilenür Oluşan tuz alkil halojenürle etkileştirildiğinde anyona alkil bağlanır. C C : Na+ + R X alkil halojenür C C R + X monoalkil asetilen Örnek: C C : Na+ + C3 X C3 C C + NaBr metil asetilen Eğer, dialkil asetilenür elde edilmek isteniyorsa monoalkil asetilenür alınarak aynı işlemler tekrar edilir. R C C NaN2 R' X R C C : Na+ -N3 -NaX R C C R' dialkil asetilenür Örnek: C3 C C NaN2 C3 C C : Na+ -N3 C3 Br -NaBr C3 C C C3 dimetil asetilenür Asidik Alkinlerin Katalitik Oksidasyonu Yoluyla Asidik alkinler katalizör yanında hava oksijeni ile yükseltgenirse iki üçlü bağ içeren simetrik dialkin elde edilir. 2C3 C C Cu2Cl, N4Cl, O2 C3 C C C C C3 2,4-hekzadiin -2 79

86 3.4. Alkinlerin Özellikleri Fiziksel Özellikleri Aynı karbon iskeletine sahip alkan ve alkenlerin fiziksel özellikleriyle benzerlik gösterir. Karbon sayısı 1 ile 3 arasında olanlar gaz, diğerleri sıvıdır. Asetilenin sıvı alanı dar olduğu hâlde (e.n. ile k.n. arasındaki fark) molekül büyüdükçe bu alan da genişler. Yoğunlukları sudan azdır. Suda çözünmezler. Benzen, aseton, eter gibi organik çözücülerde çözünürler. E.n. ve k.n. aynı sayıda karbon atomu taşıyan alkan ve alkenlere göre daha yüksektir Kimyasal Özellikleri Alkinler yapılarında bulunan üçlü bağdan dolayı kimyasal reaksiyonlara katılırlar. Alkinler; Katılma reaksiyonu, Yükseltgenme reaksiyonu, Tuz oluşturma reaksiyonlarını gerçekleştirirler Katılma Reaksiyonu Alkinler -alkenler gibi- doymamış hidrokarbon olduklarından katılma reaksiyonu verirler. Alkinlerin katılma reaksiyonunun hızı alkenlere göre daha yavaştır. idrojen, halojenler, hidrohalojen asitleri ve su ile katılma reaksiyonu verirler. Katılma reaksiyonu verirken yapılarındaki üçlü bağlardan ikisi pi bağı olduğundan tam doyurmak için bir mollerine karşılık ikişer mol hidrojen, halojen, hidrohalojen asidi ve su katılmalıdır. idrojen Katılması Alkinlerin platin, palladyum veya ince dağılmış nikel (raney nikel) ile katalitik hidrojenlenmesi, alkenlere göre daha hızlı olur. Birinci basamakta cis-alken, ikinci basamakta alkan oluşur. R R' R C C R' 2 (Raney Ni) 2 (Raney Ni) C = C veya (Pt, Pd) hızlı cis-alken 80 (Pt, Pd) yavaş R C2 C2 R' alkan

87 Örnek C C 2 (Raney Ni) 2 (Raney Ni) C = C hızlı yavaş C3 C3 etan eten Aynı molekülde ikili ve üçlü bağ varsa, katalitik hidrojenlenmede önce üçlü bağa hidrojen katılır. Örnek C C C2 C = C2 penta-1-en-4-in 2 (Ni) C2 = C C2 C = C2 1,4-pentadien 81

88 Problem 8 mol C24 ve C22 gaz karışımını tamamen doyurabilmek için 14 mol 2 harcandığına göre karışımın % kaçı C24 dır? Çözüm C24: Eten, yani alken (=) olduğundan yapısında bir tane π doyurulması için 1 mol 2 gerekir. bağı bulunup, C22: Etin, yani alkin ( ) olduğundan yapısında iki tane π bağı bulunup, doyurulması için 2 mol 2 gerekir. C24 gazının mol sayısına X, C22 gazının mol sayısına ise Y diyelim. C24 + X mol C22 2 C26 Y mol + Y mol 22 C26 2Y mol X+Y=8 X + 2Y = 14 Y (C22) = 6 mol ise X (C24) = 8 6 = 2 mol dür. 8 mol karışımın 100 mol karışımın 2 molü C24 ise X molü C24 X = %25 C24 alojen katılması alojen katılmasında katalizör olarak susuz FeCl3 (Demir-III-Klorür) kullanılır. Reaksiyonun ilk basamağı hızlı, ikinci basamağı yavaş gerçekleşir. R C C + Cl2 FeCl3 Cl Cl R C = C 1,2-diklor alken hızlı Cl Cl Cl2 (FeCl3) R C C yavaş Cl Cl 1,1,2,2-tetraklor alkan 82

89 Örnek Cl Cl C3 C C C2 C3+Cl2 FeCl3 hızlı Cl Cl Cl2 (FeCl3) C3 C=C C2 C3 C3 C C C2 C3 1,2-diklor -2-penten yavaş Cl Cl 2,2,3,3-tetraklor pentan Aynı molekülde ikili ve üçlü bağ varsa, halojen katılması öncelikle çift bağ olur. C C C2 C = C2 + Br2 penta-1-en-4-in FeCl3 Br Br C C C2 C C2 4,5-dibrom-1-pentin alojenli asit katılması Alkinlere halojenli asitler gcl2 katalizörlüğünde Markovnikoff kuralına uygun olarak katılır. İlk reaksiyon hızlı ikincisi ise yavaştır. Cl R C C + Cl Cl gcl2 Cl (gcl2) R C = C2 2-klor alken hızlı R C C3 yavaş Cl 2,2-diklor alkan Örnek Cl gcl2 C3 C2 C C+Cl 1-bütin hızlı C3 C2 C=C2 2-klor-1-büten Cl Cl (gcl2) C3 C2 C C3 yavaş Cl 2,2-diklor bütan Su katılması (hidratasyon) Sülfürik asit ve civa - II sülfatın (gso4) katalitik etkisiyle Markovnikoff kuralına uygun olarak alkinlere su katılır. Alkinin yapısına bağlı olarak aldehit veya keton meydana gelir. Katılmanın ilk basamağında enol oluşur (Çift bağın bağlı olduğu karbona -O bağlı ise bu bileşiklere enol denir. -en çift bağı, -ol ise alkolun son ekini belirtir). 83

90 Karbonil gubu içeren bileşiklere( C = O) keto denir.enol ve keto bileşikleri denge halindedir. O O R C C + 2O alkin gso4, 2SO4 R C = C2 enol(kararsız) R C C3 keto(kararlı) Molekülün temel iskeletinde büyük değişiklik olmadan hidrojen atomu yer değiştirdiğinde buna bağlı olarak ikili ve üçlü bağın da yeri değişirse, yeni oluşan bileşik ile eskisi arasında bir denge meydana gelir.buna tautomerlik denir. Yukarıdaki keto-enol tautomerliğinde, enoldeki O ın hidrojeni keto bileşiğindeki karbona geçmiş ve çift bağların da yeri değişmiştir. Örnek: O C C + 2O asetilen gso4, 2SO4 C2 = C etenol C3 C = O etanal (aldehit) Örnek: O C3 C C + 2O propin O C3 C = C2 propen-2-ol C3 C C3 propanon (keton) gso4, 2SO Yükseltgenme Reaksiyonları Alkinler KMnO4, K2Cr2O7 (potasyum bikromat), O3 (ozon) ile yükseltgenme reaksiyonu verirler. Sülfürik asitli ortamda KMnO4 veya K2Cr2O7 etkisi Sülfirik asitli ortamda KMnO4 veya K2Cr2O7 gibi yükseltgenlerle üçlü bağın olduğu yerden etkileşir. Etkileşme sonucu asitler oluşur. KMnO4, 2SO4 R C C R' R COO + R' COO veya K2Cr2O7, 2SO4 84

91 Örnek KMnO4, 2SO4 C3 C2 COO + C3 COO propan-oik asit asetik asit C3 C2 C C C3 2-pentin veya K2Cr2O7, 2SO4 Ozon etkisi Alkinlere ozon etkidiğinde, yine karboksilli asitler oluşur. R C C R' + O3 R COO + R' COO Oksijen Etkisi Alkinler de diğer hidrokarbonlar gibi oksijenli ortamda yanarlar. Cn2n-2 + 3n-1 O2 nco2 + (n-1) 2O 2 Örnek yanma C3 C C + 4O2 3CO O Tuz Oluşturma Reaksiyonlarını Üçlü bağı oluşturan karbon atomlarında hidrojen bulunan alkinlere uç alkinler denir. C C uç alkin R C C uç alkin R C C R iç alkin C C ve R C C şeklindeki alkinlerin üçlü bağ karbonuna bağlı hidrojenleri asidik hidrojenlere sahiptir. Fakat bu asitlik özelliği Cl, C3COO gibi asitlerle karşılaştırılamayacak kadar küçüktür. Bu asidik hidrojenler gevşek olduğundan NaN2 bazik ortamda bakır-i-klorür (Cu2Cl2), gümüş nitrat (AgNO3) ile reaksiyona girerek bakır ve gümüş tuzlarını oluştururlar. NaN2 ile reaksiyonu R C C + NaN2 R C C : Na+ + N3 alkil asetilenür sodyum tuzu Oluşan alkil asetilenür tuzu suyla etkileşerek tekrar alkini oluşturur. R C C : Na+ + O R C C + NaO 85

92 Örnek C3 C C + NaN2 C3 C C : Na+ + N3 metil asetilenür sodyum tuzu C3 C C : Na+ + O C3 C C + NaO metil asetilenür Cu2Cl2 ile reaksiyonu Amonyaklı ile reaksiyona girdiğinde suda çözünmeyen tuz oluşturur. Oluşan tuz kararsız olduğundan kurutulup ısıtılırsa veya çekiçle vurulursa patlar. 2R C C + Cu2Cl2 + 2N3 2R C C : Cu+ + 2N4Cl bakır-i-asetilenür (kiremit rengi) 2C3 C C + Cu2Cl2 + 2N3 2C3 C C : Cu+ + 2N4Cl bakır propin Örnek Problem I- X ve Y hidrokarbonlarının 0,2 şer molleri yandığında 0,4 er mol CO2 gazı oluşuyor. II- X amonyaklı ortamda Cu2Cl2 çözeltisi ile reaksiyon verdiği hâlde, Y kesinlikle reaksiyon vermiyor. Buna göre, X ve Y bileşiklerinin formüllerini bulunuz. Çözüm Cxy + 2x+y O2 XCO2 + y2o 2 0,2 mol Cxy den 1 mol Cxy den 0,4 mol CO2 oluşursa X CO2 X = 2 mol CO2 oluşur. 2 mol CO2 oluştuğuna göre, hidrokarbonların yapısında 2 tane C var demektir. 86

93 X amonyaklı ortamda Cu2Cl2 çözeltisi ile reaksiyon verdiğine göre, alkindir. Y Cu2Cl2 çözeltisi ile reaksiyon vermediğine göre, alkandır. X = C22 Y = C26 AgNO3 ile reaksiyonu Alkinler amonyaklı AgNO3 ile de Cu2Cl2 de olduğu gibi suda çözünmeyen kararsız tuz oluşturur. Bu tuz da kurutulup ısıtılırsa patlayıcıdır. R C C + Ag(N3)+2 R C C : Ag+ + N3+ N4 gümüş asetilenür (beyaz çökelek) Örnek C3 C C + Ag(N3)+2 C3 C C : Ag+ + N3+ N4 gümüş asetilenür U Y A R I! Gümüş ve bakır asetilenür tuzları, patlayıcı olduğundan dolayı, elde edildikten sonra çöp kutusu gibi yerlere rastgele atılmayıp, NO3 ile etkileştirilerek bozulmalıdır: R C C : Ag+ + NO3 R C C Cu2Cl2 ve AgCl reaksiyonları alkinlerin belirteci olarak kullanılır. Bu iki reaksiyon alkindeki üçlü bağın zincir sonunda olduğunu (yani alkinin uç alkin olduğunu) kanıtlar. 87

94 3.5. Asetilen (2C = C2) Alkinlerin ilk üyesidir. Total sentezle elde edilir. Total sentez, karbonu (kok kömürünü) ana madde olarak kullanıp herhangi bir bileşiğin elde edilmesi yöntemidir. Total sentezin ilk basamak ürünü CaC2 (kalsiyum karbür), ikinci basamak ürünü C22 (asetilen)dir. Resim Asetilenin üç boyutlu (3-d) molekül modelleri Asetilenin Eldesi Kalsiyum Karbonatın Isıtılması Yoluyla Kireç ve kok kömürü elektrik fırınında 3000 C da ısıtılırsa, kalsiyum karbür (karpit) elde edilir. Karpitin suyla reaksiyonundan asetilen elde edilir. ısı CaO + CO2 CaCO3 CaO + 3C Δ / 3000 C CaC2 + 22O hidroliz CaC2 + CO kalsiyum karbür C22 + Ca(O)2 asetilen Elementlerinden Elde Edilmesi Karbon ve hidrojenin etkileşmesinden asetilen elde edilebilir. 2C + 2 elektrik arkı C C 88

95 Metanın Yanması Yoluyla Metanın az oksijenli ortamda yanmasından asetilen oluşur. 6C4 + O2 Δ / 1500 C 2C C + 2CO + 102O ,1 ve 1,2 Dihalojenür Etandan 1, 1 veya 1, 2 dihalojenür alkanların alkolde çözünmüş KO veya NaN2 (sodyum amit) ile ısıtılmasından elde edilir. KO (alkol), ısı C C C C + 2KBr + 22O Br Br 1,2-dibrom etan Komşulu Tetra alojenürlerin Zn Tozu ile Isıtılmasından Cl Cl C C + 2Zn ısı C C + 2ZnCl2 Cl Cl 1,1,2,2-tetraklor etan Fiziksel Özellikleri Asetilen suda az çözünür. Organik çözücülerde çok çözünür. Renksizdir Kimyasal Özellikleri Oksijen ile Yanması Asetilen yandığında yüksek ısı verir. Bu özelliğinden yararlanılarak kaynakçılıkta kullanılır. C22 + 5/2O2 2CO2 + 2O 89 Δ = kj

96 Resim 3. 2: Kaynakçılıkta kullanılan asetilen idrojen Katılması C C 2 (Raney Ni) 2 (Raney Ni) C = C hızlı yavaş C3 C3 etan eten alojen Katılması C C + Cl2 FeCl3 Cl Cl Cl Cl C = C 1,2-diklor etilen yavaş hızlı Cl2 (FeCl3) C C Cl Cl 1,1,2,2-tetraklor etan Su Katılması (idratasyon) O C C + 2O asetilen gso4, 2SO4 C2 = C vinil alkol (kararsız) C3 C = O asetaldehit Asetaldehitin Mn+2 tuzlarının katalitik etkisiyle hava oksijeniyle yükseltgenmesinden asetik asit oluşur. C3 C = O + O2 (hava) Mn+2 C3 C = O asetaldehit O asetik asit 90

97 Cl (Klorlu idrojen Gazı) Katılması C C + Cl gcl2 2C = CCl vinil klorür Oluşan vinil klorürün polimerleşmesi sonucunda polivinil klorür (PVC) oluşur. n polimerleşme C = C C C Cl Cl monomer vinil klorür n polimer ürün PVC CN (idrosiyanik Asit) Katılması C C + C N Cu2Cl2, 80 C 2C = C C N vinil siyanür (akrilonitril) Akrilonitril, bütadienle kopolimerleştiğinde* orlon ve akrilen oluşur. Oluşan bu kopolimerler iplik haline getirilerek dokuma sanayinde kullanılır. Resim Bütadienin polimerleşme ürünlerinden bazıları (*) Kopolimerleşme, doymamış gup bulunduran iki ayrı maddenin birbirlerini doyurarak ardı ardına bağlanmalarıdır Asetilenin Dimerleşmesi Asetilen molekülünün başka bir asetilen molekülüne katılmasına dimerleşme denir. Dimerleşme sonunda vinil asetilen elde edilir. Oluşan vinil asetilen plastik sanayinin önemli bir maddesidir. 91

98 C C + C C Cu2Cl2, N4Cl C C C = C 2 vinil asetilen (dimer) Asetilenin Trimerleşmesi Asetilen kızgın bir borudan geçirilirse trimerleşir, benzen elde edilir. C Δ (500 C-600 C) 3 C C asetilen (monomer) C C C C C benzen (polimer) Cu2Cl2 ile Reaksiyonu Amonyaklı bakır-i- klorür çözeltisinden asetilen gazı geçirilirse her iki uçtaki ler metallerle yer değiştirir, tuğla kırmızısı renginde bakır asetilenür tuzu çöker. C C + Cu2Cl2 + 2N3 Cu+ C C : Cu+ + 2N4Cl bakır asetilenür (kiremit rengi) Amonyaklı AgNO3 ile Reaksiyonu Asetilen alkinlerin ayıracı olan amonyaklı AgNO3 kompleksleriyle etkileşmesi sonucu her iki uçtaki ler metallerle yer değiştirir, beyaz renkli gümüş asetilenür tuzu çöker. Ag+ C C :Ag+ + 2N3 + 2N4NO3 gümüş asetilenür (beyaz çökelek) C C +Ag(N3)+2NO3 92

99 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Öneriler 10 g kalsiyum karbür (CaC2 / Karpit) tartınız. İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı düzenleyiniz. Güvenlik tedbirleri almayı unutmayınız. Cam balonun içine konan karpit üzerine az miktarda kum ilave ediniz. Cam balonun üzerine damıtma hunisini yerleştiriniz. 93

100 Damıtma hunisinin içine 25 ml. tuzlu su koyunuz. Tuzlu su, reaksiyonun yavaş gerçekleşmesini sağlar. Kristaluzuar içine seyreltik bakır (II) sülfat (CuSO4) ve seyreltik 2SO4 koyunuz. 94

101 Damlatma hunisini yavaşça açarak reaksiyonun başlamasını sağlayınız. Asetilen gazının gaz toplama kabında biriktiğini gözlemleyiniz. Reaksiyon tamamlanınca gaz toplama kabını, içinden asetilen gazı kaçmayacak biçimde, çabucak aleve yaklaştırınız. Alevin rengini gözlemleyiniz. Asetilen gazı patlayıcı bir gaz olduğundan, gaz toplama kabını aleve yaklaştırırken, başka herhangi bir ısı kaynağının çevrede bulunmamasına dikkat ediniz. 95

102 Gözlemlerinizi not etmeyi unutmayınız. İşiniz bittikten sonra tüm malzemeleri yıkayıp yerlerine kaldırınız. Amacınızı, işlem basamaklarınızı, sonucunuzu içeren bir rapor hazırlayınız. Sonuçları rapor ediniz. 96

103 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki sorularda uygun seçeneği işaretleyiniz. 1. C C C2 C (C3)3 bileşiği için hangisi yanlıştır? A) B) C) D) 2. 4,4-dimetil-1-pentin olarak adlandırılır. Kapalı formülü C714 tür. Bir mol yakıldığında 6 mol su oluşur. Nikel katalizörlüğünde 2 ile doyurulduğunda 2,2-dimetil pentan bileşiğini verir. I- Alkenlerde sp2, alkinlerde sp hibritleşmesi vardır. II- Alkenler ve alkinler polimerleşme reaksiyonu verirler. III- Alkenlere ve alkinlere eşit mol sayıda halojen katılır. Yukarıda verilen yargılardan hangisi ya da hangileri doğrudur? A ) Yalnız I 3. C ) C34 D ) C24 B ) 22,4 C ) 56 D ) 112 B ) 0,1 C ) 0,15 D ) 0,2 Etilen ve asetilen gazları karışımının 20 g amonyaklı gümüş nitrat çözeltisinden geçirilince 48 g çökelek oluşuyor. Karışımdaki asetilenin kütlece % si nedir? (: 1; C: 12; Ag: 108) A ) B ) C46 Eten ve etin gazlarından oluşan bir karışımın 0,3 molü hidrojenle doyurularak etana dönüştürülüyor. arcanan hidrojen 0,4 mol olduğuna göre karışımdaki eten kaç mol dür? (: 1; C: 12) A ) 0,05 6. D ) II ve III 12,8 gam kalsiyum karbürden elde edilen asetileni tam yakmak için gereken havanın normal şartlarda hacmi kaç litredir? (C: 12; Ca: 40) A ) 11,2 5. C ) I ve III Asetilen sınıfı bir hidrokarbonun bir molünün yanması için 7 mol oksijen kullanılıyor. Bu hidrokarbonun mol kütlesi kaç gamdır? (: 1; C: 12) A ) C58 4. B ) I ve II B ) 37 C ) 50 D ) 74 2,3-diklor pentanın KO ile reaksiyonundan aşağıdakilerden hangisi elde edilir? A ) 2-pentan B ) 2-pentin C ) 2,3-pentedien 97 D ) 3-pentin

104 8. 1-Bütinin yeterince brom ile reaksiyonundan aşağıdakilerden hangisi oluşur? A) B) C) D) 9. C3 C C C (C3)3 bileşiği için hangisi doğrudur? A) B) C) D) 10. 2,2-dibrom büten 2,2-dibrom bütan 1,1,2,2-tetrabrom bütan 1,1,2,2-tetrabrom büten 1 molü yandığında 3 mol su oluşur. Klor ile tepkimesinde 2,2,3,3-tetraklor bütan oluşur. Siklo heptan ile izomerdir. Amonyaklı Cu2Cl2 ile reaksiyona girer. I- Propen II- Propin III- Siklopropen Yukarıda verilen bileşiklerden hangisi ya da hangilerinin genel formülü Cn2n-2 formülüne uymaktadır? A ) Yalnız II B ) I ve II C ) I ve III D ) II ve III DEĞERLENDİRME Sorulara verdiğiniz cevaplar ile cevap anahtarınızı karşılaştırınız, cevaplarınız doğru ise uygulamalı teste geçiniz. Yanlış cevap verdiyseniz öğrenme faaliyetinin ilgili bölümüne dönerek konuyu tekrar ediniz. 98

105 UYGULAMALI TEST Asetilen gazı oluşumu ile ilgili uygulama faaliyetini yaparak raporunuzu hazırlayınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı ayır olan soruları öğretmeninize danışınız. Gerekli malzemeler 1. Kalsiyum karbür 2. Seyreltik bakır(ii) sülfat 3. Seyreltik sülfürik asit 4. Isıtma düzeneği 5. Spatül 6. Terazi 7. Ayırma hunisi 8.Gaz toplama şişesi 9.Kum 10.Tıpa 11.Cam boru 12.Cam balon Değrelendirme Ölçütleri İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 250 ml.lik cam balona ufak parçalar halinde CaC2 kum koydunuz mu? Deney düzeneğini kurarak damlatma hunisine 25 ml. tuzlu su koydunuz mu? 4 Çıkış borusunu gaz toplama kabının altına tam yerleştirdiniz mi? 5 CaC2 üzerine damlatma hunisinden yavaş yavaş su damlattınız mı? 6 Isıtma düzeneğini kurdunuz mu? 7 Yanıklara karşı önlem aldınız mı? 8 Bekin hava gaz ayarını düzgün yaptınız mı? 9 Gaz toplama kabında gaz çıkışını gözlemlediniz mi? Gaz toplama kabını, içindeki gazı kaçırmadan aleve yaklaştırdınız mı? Alevin rengini gözlemlediniz mi? 12 İşiniz bittikten sonra tüm malzemeleri yıkayıp yerlerine kaldırdınız mı? 13 Sonuçları rapor ettiniz mi? 99 Evet ayır

106 DEĞERLENDİRME Bu faaliyet sırasında bilgi konularında veya uygulamalı iş parçalarında anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 100

107 ÖĞRENME FAALİYETİ 4 ÖĞRENME FAALİYETİ 4 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak alkol elde edebileceksiniz. ARAŞTIRMA Motorlu araçlarda antifiriz olarak kullanılan madde hangisidir? Araştırınız. Kozmetik sektöründe hangi alkoller kullanılmaktadır? Araştırınız. 4. ALKOLLER Alkoller, alkanlardan bir hidrojen çıkarıp yerine hidroksil ( O) gubu geçmesiyle oluşan organik bileşiklerdir. R + O R O - Suyun yapısındaki hidrojen yerine bir alkil kökünün bağlanmış şekliyle oluşan bileşikleri alkol şeklinde düşünebiliriz. O + R R O - Genel formülleri:cn2n+2o olup, R O şeklinde gösterilirler. Cδ+ Oδ- Alkollerde oksijen atomu sp3 hibritleşmesi yapmıştır. Bağlı olduğu C ve atomları ile yaklaşık 109,5 C lik açı oluşturur. O 3C 107 Fonksiyonel gubu O dır. 101

108 4.1. Alkollerin Sınıflandırılması Alkoller, molekül yapılarında bulunan O sayısına göre Monoalkoller ve Polialkoller olmak üzere iki guba ayrılır Monoalkoller Moleküllerinde bir tane O gubu bulunduran alkollerdir. Genel gösterilişleri; R O Cn2n+1O Cn2n+2O şeklindedir. Genel molekül ağırlıkları: 14n+18 ( n: karbon sayısı ) Örnek C3 O Metanol Monoalkoller O gubunun bağlı bulunduğu karbondaki alkil sayısına göre üçe ayrılır. MONOALKOLLER (BİR DEĞERLİ ALKOLLER) Birincil (Primer) Alkol İkincil (Sekonder) Alkol Üçüncül (Tersiyer) Alkol O lin bağlı olduğu karbonda bir tane alkil kökünün bulunduğu alkoldür. O lin bağlı olduğu karbonda iki tane alkil kökünün bulunduğu alkoldür. O lin bağlı olduğu karbonda üç tane alkil kökünün bulunduğu alkoldür. R C2 O R2 1 alkol R2 R1 C O R1 C O 2 alkol R3 3 alkol 102

109 Polialkoller (Polioller) Farklı karbon atomuna bağlı olmak şartıyla birden fazla O gubu bulunan alkollerdir: Dioller (iki değerli alkoller) Molekülünde iki tane O gubu bulunan alkole diol (dialkol) denir. Genel formülü: Cn2n(O)2 Genel molekül ağırlığı: 14n + 34 Örnek C2 O C2 O etandiol Trioller (Üç Değerli Alkoller) Molekülünde üç tane O gubu bulunan alkole triol (trialkol) denir. Genel formülü: Cn2n-1(O)3 Genel molekül ağırlığı: 14n + 50 Örnek C2 O C2 O C2 O propantriol 4.2. Alkollerin Adlandırılması Özel Adlandırılması Aynı karbon sayılı hidrokarbonun adının sonundaki -an eki yerine -il eki getirilir. Oluşan alkil köküne de alkol sözcüğü eklenir. C3 O metil alkol C3 C2 C2 O n-propil alkol 103

110 IUPAC Kuralına Göre Adlandırılması O ın bağlı bulunduğu en uzun karbon zinciri seçilir. Numaralandırma O ın bağlı olduğu karbona en küçük numara gelecek şekilde yapılır. Karbonlara bağlı atom veya atom gupları alfabetik sıralamaya göre yazılır. Örnek: C3 4 C3 3 C2 2 C 1 C2 O 2-metil-1 Bütanol Örnek: Cl C3 5 C3 C2 4 C 3 C 2 C2 1 C2 O 5-klor-3,4-dimetil-1-pentanol Yine, IUPAC a göre, hidroksil önekinden yararlanılarak adlandırma yapılır. Örnek: 3 C3 2 C2 1 C2 O 1-hidroksi propan 4 C3 3 C2 2 C 1 C3 Örnek: O 2-hidroksi bütan Karbinole Göre Türeterek Adlandırma Metil alkolün bir adı karbinol dür. Aromatik alkollerle, çok dallanmış alkollerin adlandırılmasında kullanılır. C3 C65 C O C3 dimetil fenil karbinol (2-fenil-2-hidroksi propan) C65 C65 C O difenil karbinol 104 C65 C65 C O C65 trifenil karbinol

111 Tablo 4.1. Monoalkollerin özel ve IUPAC kurallarına göre adları Cenevre Kuralına Göre Adı -ol son eki ile Cn2n+1 O Alkil Alkol Alkanol idroksi Alkan C3 O Metil alkol Metanol idroksi metan C3 C2 O Etil alkol Etanol idroksi etan C3 C2 C2 O n-propil alkol 1-Propanol 1 idroksi propan İzo-Propil alkol 2-Propanol 2 idroksi propan C3 C2 C2 C2 O n-bütil alkol 1-Bütanol 1 idroksi bütan C3 C2 C C3 Sec-bütil alkol 2-Bütanol 2 idroksi bütan C3 C O C3 O (2 Alkol) C3 C C2 O C3 İzo-Bütil alkol 2-Metil-1-Propanol 2-Metil-1-idroksi propan Tert-Bütil alkol 2-Metil-2-Propanol 2-Metil-2-idroksi propan C3 C3 C O C3 C3 (C2)3 C2 O n-pentil alkol 1-Pentanol 1 idroksi pentan Sec-amil alkol 2-Pentanol 2 idroksi pentan İzo-amil alkol 3-Metil-1-bütanol 3-Metil-1-idroksi bütan Tert-amil alkol 2-Metil-2-bütanol 2-Metil-2-idroksi bütan Neo-amil alkol 2,2-Dimetil-1propanol (n amil alkol) C3 C2 C2 C C3 O C3 C2 C C2 C2 O O C3 C2 C C3 C3 C3 C3 C C2 O C3 2,2-Dimetil-1-idroksi propan C2 = C C2 O Allil alkol 1-Propenol 1-idroksi-2-propen C3 C = C C2 O Krotil alkol 2-Büten-1-ol 1-idroksi-2-büten C65 C2 O Benzil alkol Fenilmetanol Fenil hidroksi metan C611 O Siklohekzil alkol Siklohekzanol idroksi siklohekzan 105

112 ı Cenevre Kuralına Göre Adı -ol son eki ile Dioller O O Alkandiol Numara- Dihidroksi Alkan Etan-1,2-diol 1,2-dihidroksi etan Propilen glikol Propan-1,2-diol 1,2-dihidroksi propan Özel Adı Alkantriol Numara- Trihidroksi Alkan Propan-1,2,3-triol 1,2,3-trihidroksi propan Özel Adı Alkanpoliol NumaraPolihidroksi Alkan mannitol ekzan-1,2,3,4,5,6 hekzol Özel Adı Glikol (Etilen glikol) C2 C2 O O C3 C2 C2 Trioller O O O Gliserin (Gliserol) C2 C2 C2 Polioller C2 C C C C C2 O O O O O O 1,2,3,4,5,6-hekzahidroksi hekzan Tablo 4.2. Polialkollerin özel ve IUPAC kurallarına göre adlar 4.3. Elde Ediliş Yöntemleri Karbonil Bileşiklerinin İndirgenmesinden Karbonil Bileşikleri olan aldehit ve ketonlar lityum alüminyum hidrür (LiAl4), sodyum bor hidrür (NaB4) gibi indirgenler ve katalitik hidrojenlenme ile indirgendiklerinde alkolleri verirler. Aldehitlerin bir kademe indirgenmesinden primer alkoller elde edilir. R CO + 2 aldehit LiAl4 R C2 O primer alkol Örnek C25 C = O + 2 LiAl4 C25 C2 O propanal propanol 106

113 Ketonların bir kademe indirgenmesinden sekonder alkoller oluşur. R LiAl4 C = O + 2 C O R sekonder alkol R keton Örnek C3 R LiAl4 C = O + 2 C3 C O C bütanol C25 metil etil keton Aldehit ve ketonlar LiAl4 ün dietil eterdeki çözeltisi ile karıştırıldığında lityum tetra alkoksi alüminyum oluşur. Bu bileşik suyla hidrolizlendiğinde alkol oluşur. 42O 4C3 C=O+Li+Al-4 aset aldehit (C3 C2O)4Al-Li+ lityum tetra etoksi alüminyum C3 C2O+Al(O)3 +LiO etil alkol Karboniller Pt, Pd veya Ni katalizörlüğünde alkollere dönüşür. R CO + 2 aldehit Katalizör R C2 O primer alkol ısı Örnek C3 CO + 2 asetaldehit R Pt, Pd C3 C2 O etanol ısı Katalizör C = O + 2 C O R sekonder alkol ısı R keton Örnek C3 Pt, Pd C = O + 2 C3 metil keton R ısı C3 C O C3 izopropil alkol (sekonder propanol) 107

114 Alkil alojenürlerin Alkali idroksitlerle idrolizlenmesinden Alkil halojenürlerin su-etil alkol karışımındaki (suda çözünmez) çözeltileri alkali hidroksitlerle (NaO, KO) hidrolizlenirse alkoller oluşur. 2O, C25O R Cl + NaO R O + NaCl Örnek 2O, C25O C3 C2 C2 Cl + KO C3 C2 C2 O + KCl Propil klorür propil alkol Molekülden bir atom veya gubun ayrılarak bunların yerine başka bir atom veya gubun girmesine nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonları denir. Ayrılan gup elektron çiftleriyle gider, gelen gup da yine elektron çiftleriyle gelir. Elektron çiftiyle giren guplara nükleofil gup denir. Nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonu genel olarak şu şekilde gösterilir: : Nü + R X R Nü + : X Problem 1,42 gam C3I(metil iyodür)ün 0,25 M 50 ml.lik KO çözeltisi ile reaksiyonundan kaç gam metanol elde edilebilir? (:1 ; C:12 ; O:16 ; I:127 ) Çözüm Önce verilen maddelerin mol sayılarını bulalım. C3I= x =142 g/mol m n C3I = 1,42 = MA = 0,01 mol 142 n M= nko = M x V V nko =0,25 x 50 nko =0,0125 mol C3 I + KO 0,01 mol 0,0125 mol C3 O + KI 108

115 KO miktarı fazla olduğundan reaksiyon az olan C3I e göre gerçekleşir. 1 mol C3I den 0,01 mol C3I den 32 g C3O oluşursa Xg.C3O oluşur. X=0,32 g C3O Alkenlere Kuvvetli Asitlerin Katalizörlüğünde Su Katılması Yoluyla Alkenlere 2SO4, 3PO4 gibi kuvvetli asitlerle su katıldığında alkoller elde edilir. Katılmada Markovnikoff kuralı geçerlidir. C2 = C2 + 2O etilen 2SO4 C3 C2 O etil alkol 2SO4 C3 C = C2 + 2O propilen C3 C C3 O izopropil alkol Gignard Bileşiklerinden Gignard reaksiyonlarıyla primer, sekonder, tersiyer alkoller elde edilebilir. R X alkil halojenür + kuru eter Mg R MgX Gignard bileşiği (alkil mağnezyum halojenür) Bu gibi bileşiklere organometal bileşiği denir. Bileşiminde metal bulunan her bileşik organometal değildir. Örneğin, sodyum asetat (C3COONa) organometal bileşiği değildir. Çünkü sodyum atomu oksijen atomuna bağlıdır. Metal atomu doğrudan karbon atomuna bağlıysa organometal bileşiğidir. Primer alkollerin elde edilmesi için gignard bileşiğinden formaldehit gazı geçirilir. Oluşan bileşik hidrolizlendiğinde birincil alkol elde edilir. R MgX + CO formaldehit Örnek asit R C2 OMgX katılma bileşiği R C2 O+ MgX2 birincil alkol asit C3 MgCl+ CO metil magnezyum klorür C3 C2 OMgCl 109 C3 C2 O+MgCl2 etil alkol

116 Sekonder alkoller elde edilmek istenirse gignard bileşiği herhangi bir aldehitle etkileştirilir. R R MgX + R'CO asit R' COMgX R C O aldehit R' sekonder alkol Örnek C3 C2 C3 C2 MgBr + C3 CO asetaldehit C3 C2 C OMgBr C3 C3 C2 Br C O + MgBr2 C3 sec bütil alkol C OMgBr C3 Tersiyer alkoller elde edilmek istenirse, gignard bileşiği bir ketonla etkileştirilir. R1 R2 R1 MgX + R3 R1 C=O asit R2 C OMgX R2 C O R3 R3 tersiyer alkol keton Örnek C3 C3 C3 MgI + C25 C3 C=O I C3 C OMgI C3 C O -MgI2 C25 metil etil keton C25 1-etil-1-metil etanol Alkil alojenürlerin Gümüş Oksitle (Ag2O) Reaksiyonuyla Alkil halojenürün suda Ag2O ile reaksiyonundan alkoller elde edilir. 2R X + Ag2O + 2O 2R O + 2AgX Örnek 2C25 Cl + Ag2O + 2O 2C25 O + 2AgCl 110

117 Esterlerin NaO veya KO ile idrolizinden KO R' C = O + 2O R' C = O + RO idroliz OR ester O organik asit alkol Örnek KO C25 C = O + 2O C25 C = O + C3O idroliz OC3 metil propiyonat O propanoik asit metanol Organik Asitlerin idrojenle İndirgenmesinden Organik asitlerin iki kademe hidrojenle indirgenmesinden primer alkoller elde edilir. R C = O + 22 NaB4 R C2 O + 2O O organik asit O primer alkol Örnek C25 C = O + 22 NaB4 C25 C2 O + 2O O propanoik asit propanol 4.4. Alkollerin Özellikleri Fiziksel Özellikleri C O bağı polar olduğundan alkoller polar bileşiklerdir. Molekül ağırlığı arttıkça kaynama noktaları da artar. Birincil alkollerde, alkil köklerinin dallanmasıyla kaynama noktası düşer. Bunun sebebi dallanma arttıkça moleküllerin değme yüzeyleri azalacak, van der Walls kuvvetleri küçülecektir. 111

118 Örnek C3 C2 C2 C2 C2 O 1 - pentanol k.n. = 138 C C3 C3 C C2 C2 O 3 - metil - 1 Bütanol k.n. = 132 C C3 C3 C C2 O C3 2, 2 - dimetil propanol k.n. = 113 C Karbon sayıları eşit birincil alkollerin k.n. en yüksek, ikincil alkollerin bunlardan düşük, üçüncül alkillerin ise en düşüktür. Bunun sebebi de yine dallanmaya bağlıdır. Örnek C3 C2 C2 C2 O n-bütil alkol 1 alkol k.n. = 117 C C3 C2 C C3 O sec-bütil alkol 2 alkol k.n. = 99,5 C C3 C3 C O C3 tert-bütil alkol k.n. = 83 C Karbon sayısı 12 ye (Dodekanol, e.n. = 24 C) kadar olan alkoller oda sıcaklığında sıvı, karbon sayısı 12 den fazla olanlar katıdır. Karbon sayısı arttıkça e.n. da artar. Dallanma arttıkça e.n. düşer. Simetrik dallanma olan alkollerde bu kural geçerli değildir. 112

119 Örnek C3 C2 C2 C2 O n-bütil alkol 1 alkol e.n. = -90 C R O R O C3 C C2 C3 O C3 C O R O O izo-bütil alkol e.n. = -108 C O C3 C3 tert-bütil alkol e.n. = 25 C R O O : idrojen Bağı Su ile başka bir molekül arasında hidrojen bağı meydana gelmesine hidrofil asosyasyon denir. Bu olay, bileşiğin suda çözünmesini artırır. Asosyasyon kimyasal bağ kadar güçlü olmayan bir birleşmedir. Metanol, etanol, propanol suda her oranda çözünür. Bütanol ve sonra gelen alkollerin sudaki çözünürlüğü molekül büyüdükçe azalır. Bütanol %8, pentanol %2, hekzanol %1 oranında suda çözünür. Alkol moleküllerinde birbiriyle zıt etki gösteren iki gup bulunur: R O hidrofob gup hidrofil gup (suyu sevmeyen) (suyu seven) Küçük moleküllü alkollerde, O gubunun (suyu seven) özellikleri, R gubunun özelliklerini bastırır. Böylece, hidrofilik özellik ortaya çıkar, alkol suda çözünür. Eğer R (suyu sevmeyen) büyükse, hidrofob özellik O gubunun özelliklerini bastırır, dolayısıyla alkol suda çözünmez. idrojen bağları nedeniyle, molekül kütleleri aynı olan hidrokarbonlar ya da izomerleri olan eterlerden kaynama noktaları daha yüksektir. C25 O C3 O C3 etil alkol dimetil eter k.n:78,5 C k.n:-23,6 C Alkolün Kimyasal Özellikleri Alkollerde fonksiyonlu gup O olduğundan kimyasal reaksiyonlar bu gup üzerinde meydana gelir. Alkoller iki şekilde reaksiyon gerçekleştirebilir: idrojen ayrılması R O idroksil gubunun ayrılması R O Alkollerin ayrıca yükseltgenme reaksiyonları da vardır. 113

120 idrojenin Ayrılmasıyla Gerçekleşen Reaksiyonlar Alkollerin alkali metallerle reaksiyonu Alkoller, alkali metaller ile reaksiyona girer. Bu etkileşme alkali metallerle reaksiyona giren suyun etkileşmesinden daha yavaştır. R O + Na O + Na yavaş çok hızlı R O Na+ + 1/22 NaO + 1/22 Örnek C3 O + Na yavaş C3 O: Na+ + 1/22 sodyum metoksit (sodyum metilat) Alkoller Na, K gibi alkali metallerle reaksiyona girdiklerinde yapılarında bir tane O gubu varsa mol başına 1/2 mol 2, iki tane O gubu varsa mol başına 1 mol 2, üç tane O gubu varsa mol başına 3/2 mol 2 gazı açığa çıkarırlar. Alkollerin R O Na+ metal tuzlarına alkolat (veya alkoksit) denir. Alkollerin alkali tuzları suyla hidrolizlenerek tekrar alkolleri oluşturur. C3 C2 O: Na+ + 2O C3 C2 O + NaO Problem Bir mol alkolün K ile tepkimesinden alkolat ve 2 mol 2 oluşmaktadır. Bu alkolatın bir molünün yapısında kaç gam K bulunur? (:1 ; C:12 ; O:16 ; K:39 ) Çözüm Bir alkolün 1 molü yeterli K ile: 0,5 mol 2 gazı çıkarıyorsa mono alkol 1 mol 2 gazı çıkarıyorsa di alkol 1,5 mol 2 gazı çıkarıyorsa tri alkol 2 mol 2 gazı çıkarıyorsa tetra alkol yapısındadır. Bu alkolün yapısında 4 tane O gubu olduğuna göre K ile reaksiyonunda O lardan çıkan ler yerine K girer ve oluşan potasyum alkolatın 1 molünde 4 mol K vardır. 114

121 1 mol K 39 gam ise 4 mol K X gam X = 156 g Problem 12 gam alkol yeteri kadar Na ile reaksiyona girdiğinde 2,24 L 2 gazı ile birlikte 0,2 mol alkolat oluştuğuna göre alkol kaç karbonludur? (:1 ; C:12 ; O:16 ; Na:23 ) Çözüm 0,2 mol alkolat oluşurken 2,24 L 2 açığa çıkıyorsa 1 mol alkolat oluşurken X L 2 X = 11,2 L 2 1 mol alkolden 1 mol alkolat ve normal şartlarda 11,2 L 2 gazı oluştuğuna göre reaksiyona giren alkol mono alkoldür. 0,2 molü 12 g.ise 1 molü Xg X = 60 g. Mono alkol:14n+18 14n+18= n=3 n= 18 Alkol C37 O dür. Alkollerdeki hidrojenin başka pozitif guplarla yer değiştirmesi Açil gubu (R C+O) pozitif bir guptur. Etkin açil gubu veren bileşikler asit klorürler, asit anhidritlerdir. O R O + R' COCl O- R C O R' + Cl 115

122 Örnek: O O- C25 O + C65 COCl etil alkol benzil klorür C25 C O C65 + Cl etil benzoat (ester) Örnek: O C3 O + metil alkol C3 CO C3 C O C3 + C3 COO metil asetat asetik asit O C3 CO asetanhidrit Alkollerin organik asitler (veya türevleri) ile reaksiyonundan oluşan bileşiklere ester denir. Esterler, anorganik asitlerle de oluşur. Bu bileşiklere de anorganik esterler denir. C3 O + O SO2 O sülfürik asit C3 O SO2 O + 2O metil hidrojen sülfat C3 O SO2 O + O C3 C3 O SO2 O C3 + 2O dimetil sülfat idroksil Gubunun Ayrılmasıyla Gerçekleşen Reaksiyonlar Alkollerin O gubu etkin reaktiflerle etkileştiğinde atom veya atom gubuyla yer değiştirebilir. Alkollere tiyonil klorür (SOCl2) etkisi Alkoller tiyonil klorür ile etkileşerek alkil halojenürleri verir. SOCl2 sülfüröz asidin diklorüdür. R O + SOCl2 R Cl + SO2 + Cl Örnek C3 C2 C2 C2 Cl+ SO2+Cl n-bütil klorür C3 C2 C2 C2 O+SOCl2 n-bütil alkol Alkollere fosfor halojenür etkisi Alkoller, fosfor tri iyodür (PI3), fosfor tri bromür (PBr3), fosfor penta klorür (PCl5) ile reaksiyona girdiğinde O ile halojen yer değiştirir. 3R O + PI3 3R I + 3PO3 116

123 Örnek C25 O + PI3 C25 I + 3PO3 R O + PCl5 R Cl + POCl3 + Cl fosfor oksi klorür Örnek C37 O + PCl5 C37 Cl + POCl3 + Cl Sülfürik asit etkisi Alkoller, nem çekici maddelerle (2SO4) reaksiyona girdiğinde bir mol su çekilirse eterler elde edilir. 2SO4 R O R O R eter 2O Örnek 2SO4 2C25 O 2O C25 O C25 dietil eter Alkollere LUCAS belirtecinin etkisi Alkoller, Lucas belirteci ile alkil halojenürleri oluşturur. Lucas belirteci: 136 g susuz çinko klorürün, 105 g derişik hidroklorik asitte ısıtılarak çözülmesiyle elde edilir. Soğutulduktan sonra kullanılır. R O + Cl ZnCl2 R Cl + 2O Örnek C25 O + Cl etanol ZnCl2 C25 Cl + 2O kloro etan Alkollerin yükseltgenmesi Birincil ve ikincil alkoller, asitli ortamda kuvvetli yükseltgenlerle (K 2Cr2O7, MnO4) reaksiyona girdiklerinde karbonil bileşikleri meydana gelir. Birincil alkollerin yükseltgenme reaksiyonu Birincil alkoller, kuvvetli yükseltgenlerle kromik asit (asitli ortamda potasyum bikromat), asitli potasyum permanganat ile reaksiyona girdiğinde yükseltgenme iki aşamada gerçekleşir. Birinci aşamada aldehit, ikinci aşamada karboksilli asitler oluşur. 117

124 K2Cr2O7 / 2SO4 C3 C2 O K2Cr2O7 / 2SO4 C3 CO asetaldehit C3 COO asetik asit İkincil alkollerin yükseltgenme reaksiyonu İkincil alkollerde, O gubunun bağlı olduğu karbonda bir atomu bulunduğundan yükseltgenme tek aşamada olur, reaksiyon sonucunda keton oluşur. K2Cr2O7 / 2SO4 C3 C O C3 C = O + 2O C3 izopropil alkol C3 aseton Üçüncül Alkollerin Yükseltgenme Reaksiyonu Üçüncül alkollerde, O gubunun bağlı olduğu karbonda atomu bulunmadığından yükseltgenmezler. Ancak, yüksek sıcaklıkta katalizör etkisiyle parçalanarak doymamış hidrokarbonları oluştururlar. R katalizör R C2 C O 350 C R R C = C + 2O R R Örnek C3 katalizör C3 C 2 C O C3 1,1-dimetil-1-propanol 350 C C3 C3 C = C + 2O C3 1,1-dimetil-1-propen 4.5. Metanol / Metil Alkol Karbinol (C3O) Metanol endüstride en çok kullanılan alkollerden biridir. Eskiden odunun kuru kuruya damıtılmasından elde edilirdi, bu nedenle odun ruhu da denilmektedir. Şekil Metanolün üç boyutlu (3-d) molekül modelleri 118

125 Metanol buharı havadan ağırdır. Kolay alevlenebilen zehirleyici bir kimyasal madde olan metanol su, etil alkol, eter, benzen, ketonlar ve organik çözücülerin bir çoğu ile karışabilir. Patlama limitleri havadaki hacimce oranı %6-36,5 dir. K.n. 64,7 C; e.n. -97 C; parlama noktası 11 C dir. Ortam sıcaklığı 455 C olduğunda herhangi bir etkiye ihtiyaç duymadan yanabilir. Alevi hemen hemen renksizdir. Tam yanmaya uğradığında: C3O + 3/2 O2 CO2 + 2O oluşur. Metanol, etil alkol ile azeotropik karışım oluşturmaktadır. Azeotropik karışım hâlindeki metanolü destilasyon reftikasyon teknikleriyle etil alkolden, dolayısıyla alkollü içkiden tam olarak ayırmak mümkün değildir. Sanayide hammadde olarak kullanılan metanol, doğalgaz. kömür vb ) veya atıkların hammadde olarak kullanıldığı proseslerde üretilmektedir. Doğada ise metanol, pektinin pektolitik enzimlerle parçalanması sonucu meydana gelir. Metanol içermeyen tarımsal kökenli etil alkol üretmek mümkün değildir. Bu nedenle meyve gibi fazla pektin içeren hammaddelerden üretilen içkilerde, melas ve hububattan üretilen içkilere oranla daha fazla metanol bulunmaktadır Metil Alkolün Teknikte Eldesi CO ve 2 den elde edilir katalizör olarak krom oksit ve çinko oksit karışımı kullanılır. CO2 + 2 Cr2O3, ZnO C3 O C Kimyasal Özellikleri Alkollerin Kimyasal özellikleriyle aynıdır. Metanolün yükseltgenmesi üç aşamada olur: (O) C3 O (O) CO (O) COO Kullanıldığı Yerler Teknikte boya, vernik, cila için çözgen olarak kullanılır. Formaldehit eldesinde, benzine karıştırmada kullanılır Etanol / Etil Alkol (C25O) Renksiz, hoş kokulu, zehirli olmayan bir sıvıdır. K.n. = 78 C ; D )n. = -114 C ; d = 0,79 g/cm3 119 CO2 + 2O

126 Şekil Etanolün üç boyutlu (3-d) molekül modelleri Suyla her oranda karışır Etil Alkolün Eldesi Alkollerin genel elde ediliş yöntemleriyle aynıdır. Ayrıca alkolik fermantasyonla da elde edilir Alkolik Fermantasyon Bu yöntemin uygulandığı maddeler ikiye ayrılır: Nişastalı maddeler: Patates, mısır, buğday, yulaf vb ) Şekerli maddeler: Şeker pancarı, şeker kamışı, meyveler, melas (şeker fabrikalarında yan ürün olarak elde edilen, içinde %50-55 oranında şeker bulunan madde). Fermantasyonda maya fermentleri kullanılır. Maya fermentleri sulu ortamda organik maddeleri daha küçük moleküllere parçalar. Biyolojik katalizör denilen maya fermentleri bitkisel ve hayvansal organik bileşiklerdir Nişastalı Maddelerden Alkol Eldesi Nişastalı maddeler ezilerek C de su buharı ile pişirilip hamur haline getirilir. Soğutulan hamura içinde azotlu diyastaz enzimi bulunan malt (filizlenmiş arpa ezmesi) katılır, enzimin katalitik etkisiyle nişasta önce maltoza (C1222O11) sonra glikoza (C612O6), glikoz da fermentlerin etkisiyle parçalanarak alkol ve karbondioksite dönüşür. fermantasyon C612O6 2C25O + 2CO2 + 24,5 Kcal. Fermantasyon bitiminde alkol damıtılarak ayrılır Melastan Alkol Eldesi Melas içinde bulunan Ca+2 iyonlarının çökmesi için tonluk demir tanklarda sulandırılarak bekletilir. Fermentlerin etkinliğini artırmak için mayşe adı verilen bir karışım eklenir. Bu karışım az miktarda 2SO4 ve bir ton melas için 2 kg amonyum sülfat + 0,2 kg magnezyum sülfattan oluşur. 120

127 Mayşe C kadar ısıtılıp sterilize edilerek soğutulur. Soğutulan mayşeye tüpte üretilen maya katılır, 3-4 gün içinde fermantasyon gerçekleşir. Karışımın ayrımsal damıtılması ile %95-96 saflıkta azeotropik alkol elde edilir Karpit ve Sülfit-Alkaliden Alkol Eldesi Karpitin suyla reaksiyonundan asetilen gazı elde edilir. CaC2 + 2O karpit Ca (O)2 + C C asetilen Asetilen gazına civa bileşikleri ve sülfürik asidin katalitik etkisinde su katılarak asetaldehit elde edilir. C C + 2O 2SO4 / gso4 C3 CO Oluşan asetaldehitin nikel katalizörlüğünde hidrojenle indirgenmesinden etil alkol elde edilir. C3 CO + 2O C25 O Sülfit-alkali çözeltisi içerisinde %1-3 oranında şeker bulunur. Bu çözeltinin mayalanmasıyla da etil alkol elde edilir Etil Alkolün Kullanıldığı Yerler Organik boyalarda çözücü olarak kullanılır. Laboratuarlarda ilaç, tentürdiyot, esans ve kolonya yapımında kullanılır. Yakıt olarak motor yakıtına karıştırılır. Renkli ispirto yapımında içine metanol, renklendirici ve diğer kötü kokulu maddeler katılarak denatüre edilir, böylece içilmesi önlenmiş olur. Alkollü içki üretiminde kullanılır Glikol / Etandiol (C24 (O)2) Diollerin ilk üyesidir. D n.-115 C, k.n. 197 C dir Şekil Glikolün üç boyutlu (3-d) molekül modelleri 121

128 Etilenden çeşitli yöntemlerle elde edilir. O O C2 = C2 + (2O, ) (Ag ) O2(hava) C2 C2 etilen oksit 250 C O + C2 C2 etilen glikol (etan-1,2-diol) Plastik sentezinde, otomobil radyatörlerinde antifiriz olarak ve hidrolik fren sıvısında kullanılır. Propilen glikol ve trimetilen glikol de endüstride benzeri amaçlarla kullanılır. O O O O C3 C C2 propilen glikol (propan-1,2-diol) C2 C2 C2 trimetilen glikol (propan-1,3-diol) Glikolün bazı reaktiflerle olan reaksiyonları aşağıdaki gibidir: 2SO4 O C2 C2 O Na+ / N3 O C2 C2 O +2O C2 C2 +2O alkoksonyum katyonu Na+O C2 C2 ONa+ disodyum glikolat C3COCl O C2 C2 O O O C3 C O C2 C2 O C C3 glikolasetat (O) O C2 C2 O OOC COO okzalik asit KBr O C2 C2 O Br C2 C2 Br 1,2 dibrom etan 122 2CO2 + 2O

129 4.8. Gliserin / Gliserol / 1,2,3-Propan Triol (C35 (O)3) Triollerin ilk üyesidir. Şekil Gliserinin üç boyutlu (3-d) molekül modelleri Renksiz ve tatlı bir sıvıdır. Metanol, etanol ve suda her oranda çözünür. Benzen ve eterde çözünmez. Benzen ve eterde çözünmez Gliserinin Eldesi Yağlardan Eldesi Gliserin, bitkisel ve hayvansal yağlarda bulunur. Sabun fabrikalarında yan ürün olarak elde edilir. C2 O R COO C2 R COO C + 3NaO 3R COO : Na+ + C O C2 O R COO C2 yağ sabun gliserin Propilenden Eldesi Gliserin yapay olarak propilenden elde edilir: C3 C2 Cl + Cl2, 400 C 2O, C C C2 O Cl C2 propilen C2 allil klorür OCl C2 allil alkol + 2O, CaO.NaO C O C2 O C2 O C C C2 O C O O C2 C2 O 2,3-epoksi-1-propanol gliserin 123 C2 Cl 1-klor-2,3-propandiol

130 Gliserin alkollerin genel özelliklerini gösterir. Dumanlı nitrik asit ve derişik sülfürik asit karışımı ile reaksiyona girdiğinde trinitro gliserin (TNG) oluşur. C2 O NO2 C2 O C O + 3O NO2 C2 O gliserin nitrik asit 2SO4 C O NO2 + 32O C2 O NO2 trinitro gliserin (TNG) TNG, 45 C nin üzerinde patlayıcı özelliğe sahiptir.kieselgur denilen ve diatome kalıntısı olan ince gözenekli kuma emdirildiğinde dinamit elde edilir. 124

131 UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Öneriler 13,6 g ZnCl2 (Çinko klorür) tartınız. İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı düzenleyiniz. Laboratuar güvenlik kurallarına uyunuz 10,5 gam derişik Cl alınız. ml. cinsinden hesabını yapınız Asitin bulunduğu şişe üzerindeki etiket bilgilerinden (yoğunluk ve yüzde) yararlanınız. Mezürle ölçerek alınız. Çeker ocakta çalışınız. Asitlerle dikkatli çalışınız. azırladığınız Lucas belirtecini şişeye boşaltınız. 125 Temiz çalışınız.

132 Temiz deney tüpleri alarak sırasıyla numaralandırınız. Titiz çalışınız. Pipetle hazırladığınız belirteçten 5 ml. Alınız. 126

133 5 ml.hazırladığınız belirteçten ve 0,5 ml.primer bütil alkol alarak 1 nu.lu deney tüpüne koyunuz. 5 ml. belirteç ve 0,5 ml.sekonder bütil alkol alarak 2 nu.lu deney tüpüne koyunuz. 5 ml. belirteç ve 0,5 ml.tersiyer bütil alkol alarak 3 nu.lu deney tüpüne koyunuz. 127

134 Daha sonra ısıtma banyosunda ısıtınız. Isıtma işlemini yaparken bekin hava ve gaz ayarını uygun şekilde yapınız. Laboratuar koşullarında (25 C) içinde primer alkol bulunan 1 nu.lu deney tüpünü gözlemleyiniz. Gözlemlerinizi not etmeyi unutmayınız. Laboratuar koşullarında içinde sekonder alkol bulunan 2 nu.lu deney tüpünü 8-10 dakika bekleterek gözlemleyiniz. Gözlemlerinizi not etmeyi unutmayınız. 128

135 Su banyosunda ısıtılan içinde tersiyer alkol bulunan 3 nu.lı deney tüpünü gözlemleyiniz. Gözlemlerinizi not etmeyi unutmayınız. İşiniz bittikten sonra tüm malzemeleri yıkayıp yerlerine kaldırınız. Amacınızı, işlem basamaklarınızı, sonucunuzu içeren bir rapor hazırlayınız. Sonuçları rapor ediniz. 129

136 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki sorularda uygun seçeneği işaretleyiniz. 1. C3 C2 O II. C3 C2 COO III. C2 C C2 O O O Yukarıdaki bileşiklerden hangisi ya da hangileri Zn ile tepkime vermediği hâlde, K ile tepkime verir? A ) Yalnız I B ) Yalnız II C ) I ve III D ) I ve II 2. 0,2 molü 14,8 g olan mono alkol kaç karbonludur? A) 4 B)3 C) 2 D) 1 3. Bir mol alkol ile yeterli miktarda potasyumdan 0,5 mol 2 ve 84 g.potasyum alkolat oluşuyor.buna göre alkolün formülü aşağıdakilerden hangisi olabilir? (:1; C:12; O:16; K: 39) A ) C25O B ) C36(O)2 C ) C37O D ) C24(O )2 4. Bir alkolün 1 molü Na ile reaksiyona girdiğinde normal koşullarda 22,4 litre hidrojen gazı açığa çıktığına göre bu alkol kaç değerlidir? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 5. Bir alkolün 0,5 molü Na ile 0,75 mol 2 ve 79 g.alkolat oluşuyor. Buna göre alkolün molekül kütlesi kaç gamdır? (:1; C:12; O:16; Na:23) A ) 58 B ) 75 C ) 92 D ) I- Primer alkoller bir derece yükseltgenirse aldehit oluşur. II- Sekonder alkoller iki derece yükseltgenirse keton oluşur. III- Tersiyer alkoller yükseltgenmezler. Yukarıda verilen ifadelerden hangisi ya da hangileri yanlıştır? A ) Yalnız II B ) I ve II C ) I ve III 130 D ) II ve III

137 7. C2 C2 C2 O O bileşiğine ilişkin: I-Bir molünün Na ile reaksiyonundan 1 mol 2 açığa çıkar. II- Mg ile reaksiyon vermez. III- Genel molekül ağırlığı 14n+78 dir. Yukarıdaki yargılardan hangisi ya da hangileri yanlıştır? A ) Yalnız II 8. B ) Yalnız III C ) I ve II D ) II ve III Aşağıda formülleri yazılan bileşiklerden hangisi bir sekonder alkoldür? A ) C3 O B ) C3 C2 O C) O C3 C C3 D ) C2 O C2 O 9. Aşağıdakilerden hangisi sadece primer alkollerin özelliğidir? A) Yükseltgendiklerinde aldehitler oluşur. B) Yükseltgendiklerinde ketonları oluşturur. C) Aynı karbon sayılı eterlerle izomerdirler. D) Potasyum ile reaksiyona girdiklerinde hidrojen gazı açığa çıkarırlar. 10. Propene asit katalizörlüğünde su katılırsa aşağıdakilerden hangisi oluşur? A ) 1-propanol B )2-propanol C ) propanal D ) propanon DEĞERLENDİRME Sorulara verdiğiniz cevaplar ile cevap anahtarınızı karşılaştırınız, cevaplarınız doğru ise uygulamalı teste geçiniz. Yanlış cevap verdiyseniz öğrenme faaliyetinin ilgili bölümüne dönerek konuyu tekrar ediniz. 131

138 UYGULAMALI TEST Alkollerin tepkime farklılıklarından yararlanarak tanınması ile ilgili uygulama faaliyetini yaparak raporunuzu hazırlayınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı ayır olan soruları öğretmeninize danışınız. Gerekli malzemeler 1. Lucas belirteci 2. Etil alkol 3. Sekonder bütil alkol 4. Tersiyer bütil akol 5. Deney tüpü 6. Su banyosu 7. Pipet 8. Mezür 9. Terazi Değerlendirme Ölçütleri 1 İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2 Lucas belirtecini hazırlamak için 13,6 g ZnCl2 tarttınız mı? 3 10,5 g der.cl hazırlarken asit şişesi üzerindeki yoğunluk ve yüzde bilgilerini dikkate aldınız mı? 4 Tarttığınız 13,6 g ZnCl2 üzerine 10,5 g Cl eklediniz mi? 5 Üç adet deney tüpü alarak numaralandırdınız mı? 6 1 nu.lu deney tüpüne 5 ml. belirteç ve 0,5 ml. tersiyer alkol koydunuz mu? 7 1 nu.lu deney tüpüne 5 ml. belirteç ve 0,5 ml. sekonder bütil alkol koydunuz mu? 8 3 nu.lu deney tüpüne 5 ml. belirteç ve 0,5 ml. etil alkol koydunuz mu? 9 3 nu.lu deney tüpünü su banyosuna koydunuz mu? 10 Bekin hava gaz ayarını düzgün yaptınız mı? 11 Yanıklara karşı önlem aldınız mı? 12 Su banyosunda ısıttığınız 1 nu.lı deney tüpünü gözlemlediniz mi? 13 Su banyosunda ısıttığınız 2 nu.lı deney tüpünü gözlemlediniz mi? 14 Su banyosunda ısıttığınız 3 nu.lı deney tüpünü gözlemlediniz mi? 15 İşiniz bittikten sonra tüm malzemeleri yıkayıp yerlerine kaldırdınız mı? 16 Sonuçları rapor ettiniz mi? Evet ayır DEĞERLENDİRME Bu faaliyet sırasında bilgi konularında veya uygulamalı iş parçalarında anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 132

139 MODÜL DEĞERLENDİRME modül değerlendirme o MODÜL DEĞERLENDİRME Aşağıdaki tabloda organik bileşikler ve bu bileşiklere etki eden maddeler yer almaktadır. Oluşan ürünlerin kimyasal formülünü ve okunuşlarını yazınız. Etkileşmeyen maddelere ise(-) işareti koyunuz. ORGANİK BİLEŞİKLERE UYGULANAN REAKSİYONLAR Organik Bileşik 1 Mol Cl2 1 Mol Br katılması katılması Amonyaklı AgNO3 katılması Amonyaklı Cu2Cl2 etkisi KMnO4 etkisi O2 ile yükseltgenme C34 C36 C38 2. C26 Kaptaki toplam gaz basıncı 8 atmosferdir. Aynı sıcaklıkta karışım; C24 C22 I. Amonyaklı AgNO3 çözeltisinden geçirildiğinde basınç 7 atmosfere düşüyor. II. Kalan karışım bromlu sudan geçirildiğinde gaz basıncı 4 atmosfere düşüyor. Buna göre, karışımdaki C26 nın kısmi basıncı kaç atmosferdir? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 133