T.C. MİLLİ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKÎ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) KİMYA TEKNOLOJİSİ ALKOLLER VE ETERLER ANKARA 2008
Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller; Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının 02.06.2006 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.
İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR...iv GİRİŞ...1 ÖĞRENME FAALİYETİ-1...3 1. ALKOLLER...3 1.1. Alkollerin Genel Yapıları...3 1.2. Alkollerin Adlandırılması...5 1.3. Alkollerin Sınıflandırılması...9 1.3.1. Mono Alkoller...9 1.3.2. Poli Alkoller...10 1.4. Alkollerde İzomeri...11 1.5. Alkollerin Elde Edilme Yolları...12 1.5.1. Alkil Halejenürlerin Hidroliziyle...12 1.5.2. Alkenlere Su Katılmasıyla...12 1.5.3. Grignard Bileşiklerinden...13 1.5.4. Aldehit ve Ketonların İndirgenmesinden...15 1.6. Alkollerin Fiziksel Özellikleri...15 1.7. Alkollerin Kimyasal Özellikleri...17 1.7.1. Yanma Tepkimeleri...17 1.7.2. O H Bağının Koptuğu Tepkimeler...18 1.7.3. C O Bağının Koptuğu Tepkimeler...20 1.7.4. Halojen Asitler ile Tepkimeleri...20 1.7.5. Yükseltgenme Reaksiyonları...21 1.8. Önemli Alkoller...22 1.8.1. Metanol (Metil Alkol)...22 1.8.2. Etanol(Etil alkol) C 2 H 5 OH İlave...23 1.9. Poli Alkoller...28 UYGULAMA FAALİYETİ...30 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...34 PERFORMANS TESTİ...36 ÖĞRENME FAALİYETİ-2...37 2. ETERLER...37 2.1. Eterlerin Genel Yapıları...37 2.2. Eterlerin Adlandırılması...38 2.3. Eterlerde İzomeri...39 2.4. Eterlerin Eldesi...39 2.4.1. Alkollerden Eter Eldesi...39 2.4.2. Williamson Senteziyle...40 2.5. Eterlerin Fiziksel Özellikleri...41 2.6. Eterlerin Kimyasal Özellikleri...42 2.7. Dietil Eter...44 2.8. Eterlerde Peroksitlerin Giderilmesi...45 UYGULAMA FAALİYETİ...46 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...49 PERFORMANS TESTİ...50 MODÜL DEĞERLENDİRME...51 CEVAP ANAHTARLARI...54 i
KAYNAKLAR...55 ii
AÇIKLAMALAR AÇIKLAMALAR KOD ALAN DAL/MESLEK MODÜLÜN ADI MODÜLÜN TANIMI 524KI0028 Kimya Teknolojisi Petrol-Petrokimya, Petrol-Rafineri ve Kimya Alkoller ve Eterler Alkoller ve eterlerin sınıflandırılması, adlandırılması, kimyasal özellikleri, fiziksel özellikleri ve elde ediliş yöntemleri ile ilgili bilgilerin verildiği öğrenme materyalidir. SÜRE 40/32 ÖN KOŞUL YETERLİK MODÜLÜN AMACI Alifatik hidrokarbonlar modülünü başarmış olmak Alkoller ve eterlerin özelliklerini incelemek. Genel Amaç Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak alkollerin ve eterlerin özelliklerini inceleyebileceksiniz. Amaçlar 1. Kuralına uygun olarak Etil alkol elde edebileceksiniz. 2. Eterlerde peroksitleri belirleyebileceksiniz. EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Ortam Sınıf, atölye, laboratuar, işletme, ev, kütüphane, TV, DVD, VCD, bilgi teknolojileri ortamı, kendi kendinize veya grupla çalışabileceğiniz tüm ortamlar. Donanım Büyük ekran televizyon, sınıf veya bölüm kitaplığı, tepegöz, projeksiyon, bilgisayar ve donanımları, internet bağlantısı, öğretim materyalleri Düz balon, delikli mantar tıpa, cam boru, üç ayak, bek, tel amyant, deney tüpü, kıskaç, beher, mezür, pipet, piset, tüplük, termometre. Modülün içinde yer alan herhangi bir öğrenme faaliyetinden sonra, verilen ölçme araçları ile kendi kendinizi değerlendireceksiniz. Modül sonunda öğretmeniniz tarafından teorik ve pratik performansınızı ölçme teknikleri uygulayarak modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek değerlendirileceksiniz. iii
iv
GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Bu modülün hazırlanmasında konular günlük yaşamla ilişkilendirilmiştir. Öğrenme faaliyetleri örnek problemlerle desteklenmiştir. Örnek problemlerin çözümünde kimya problemlerinin genel çözüm yolları esas alınmıştır. Modülden en iyi şekilde yararlanabilmek için, konular iyice öğrenilmeli, çözülmüş örnekler dikkatli incelenmeli, ölçme değerlendirme soruları çözülmelidir. Organik kimyanın, kimya endüstrisindeki yeri ve önemi büyüktür. Bu modülde alkol ve eterlerin elde edilmelerini, özelliklerini ve kullanıldığı yerleri öğreneceksiniz. Planlı ve düzenli çalıştığınızda bu modülü başaracağınıza inanıyoruz. 1
2
ÖĞRENME FAALİYETİ 1 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ-1 Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak etil alkol elde edebileceksiniz. ARAŞTIRMA Üzüm suyu ılık bir ortamda yeterince kalırsa neden şıra oluşur? Araştırınız. 1.1. Alkollerin Genel Yapıları 1. ALKOLLER Resim 1.1: Metil alkolün molekül yapısı Hidrokarbonlarda hidrojenlerden biri veya birkaçının yerine hidroksil grubunun (-OH ) geçmesiyle oluşan bileşiklere alkol denir. CH 4 Metan Hidrokarbon CH 3 OH Metanol Alkol Başka bir deyişle alkol, suyun hidrojenlerinden birinin yerine alkil grubunun geçmesiyle oluşan bileşikler olarak da tanımlanabilir. H OH Su R OH Alkol Alkollerde oksijen atomu sp 3 hibritleşmesi yapmıştır. Bağlı olduğu C ve H atomları ile yaklaşık 109,5 C lik açı oluşturur. 3
O H 3 C H 107 Bir bileşiğin alkol olması için bir karbon atomuna yalnız bir OH grubu bağlanmalıdır. Eğer, -OH grubu sayısı birden fazla ise veya OH grubunun bağlı olduğu karbon atomu sp, sp 2 hibritleşmesi yapmış ise, yani karbon atomu pi( ) bağı içeriyor ise bileşik alkol değildir. Ancak hidroksitler farklı karbon atomlarına bağlı ise alkol özelliği gösterir. Aşağıdaki bileşiklerden alkol değildir. OH CH 3 OH R CH OH CH 3 C OH C 2 H 5 C OH CH 3 C CH 2 OH OH OH OH a b c d (a), (b), (c) bileşiklerinde aynı karbona birden fazla OH bağlı olduğundan, (d) bileşiğinde ise OH in bağlı olduğu karbon ikili bağ yaptığı için, bu bileşikler alkol değildir. Aşağıdaki bileşikte ise aynı karbona bir tane OH grubu bağlı olduğundan alkoldür. H CH 3 CH 2 C OH H Bu bileşik; CH 3 CH 2 CH 2 OH şeklinde yarı açık olarak da yazılabilir. Yarı açık formül C 3 H 7 OH veya C 3 H 8 O şeklinde kapalı olarak da yazılabilir. 4
Alkollerin genel formülleri C n H 2n+1 OH veya CnH 2n+2 O şeklindedir. 1.2. Alkollerin Adlandırılması Alkolleri IUPAC sistemine göre ya da özel isimleri ile adlandırmak mümkündür. Bileşikler özel adlandırma yapılırken alkolü oluşturan alkil gurubu adının sonuna alkol sözcüğü getirilerek adlandırılır. CH 3 OH Bu bileşik metandan türediği için metil alkol C 2 H 5 OH Bu bileşik etandan türediği için etil alkol CH 3 CH 2 CH 2 OH CH 3 CH CH 3 CH 3 CH CH 2 CH 3 n-propil alkol OH OH İzopropil alkol Sekonder butil alkol CH 3 CH 3 C OH CH 3 Tersiyer butil alkol IUPAC Sistemine Göre Adlandırma: -OH grubunu içeren en uzun karbon zinciri seçilir. C atomlarını numaralamaya OH grubunun yakın olduğu uçtan başlanır. Ana zincirde yer alan OH grubun dışındaki atomların ve grupların zincirdeki yerleri belirlenir. -OH grubunu taşıyan karbon atomunun numarası ve ana zincirle aynı sayıda karbon atomu içeren alkanın adı yazılıp ol son eki getirilir. Yapısında birden fazla OH varsa diol,-triol gibi son ekler getirilir. 5
CH 3 OH metanol CH 3 CH 2 OH etanol 4 3 2 1 4 3 2 1 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH CH 3 CH 2 CH CH 3 OH 1-bütanol 2-bütanol CH 3 Cl Cl CH 3 CH 3 CH CH CH 3 CH 2 CH CH CH 2 CH CH 3 1 2 3 4 6 5 4 3 2 1 OH OH 3-metil 2-bütanol 5,6-diklor 4-metil 2-hegzanol 1CH 2 OH 1CH 2 OH 1 CH 2 OH 2CH 2 OH 2CH OH 2 CH OH etandiol 3CH 3 3 CH 2 OH 1,2-propandiol 1,2,3-propantriol Karbinole Göre Türeterek Adlandırma ise; Aromatik alkollerle, dallanmış alkollerin adlandırılmasında türetme ile adlandırma da kullanılır. Örneğin Metil alkolün diğer bir adı da karbinol dür. Diğer alkollerinde bundan türediği varsayılarak adlandırılır. CH 3 C 6 H 5 C 6 H 5 C 6 H 5 C OH C 6 H 5 CH OH C 6 H 5 C OH CH 3 C 6 H 5 dimetil fenil karbinol difenil karbinol trifenil karbinol 6
Uzun zincirli (karbon sayısı 12 den fazla) birincil alkoller esterlerde olduğu gibi bitkisel ya da hayvansal yağların adlarından esinlenerek de adlandırılabilirler. CH 3 (CH 2 ) 10 CH2 OH CH 3 (CH 2 ) 12 CH2 OH CH 3 (CH 2 ) 16 CH2 OH Lauril alkol Myristil alkol Stearil alkol (1-dodekanol) (1-tetradekanol) (1-oktadekanol) Alkolün Formülü Özel Adı Cenevre Kuralına Göre Adı ol-son eki ile CH 3 OH Metil alkol Metanol Hidroksi metan CH 3 CH 2 OH Etil alkol Etanol Hidroksi etan CH 3 CH 2 CH 2 OH n-propil alkol 1-Propanol 1-Hidroksi propan CH 3 CH OH I CH 3 İzo-propil alkol 2-propanol 2-Hidroksi propan CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH n-butil alkol 1-bütanol 1-Hidroksi bütan CH 3 CH 2 CH CH 2 I OH CH 3 CH CH 2 OH I CH 3 Sec-butil alkol 2-bütanol 2-Hidroksi bütan İzo-Butil alkol 2-Metil-1-Propanol 2-Metil- 1hidroksi bütan CH 3 I CH 3 C OH I CH 3 Ter-Butil alkol 2-Metil-2-Propanol 2-Metil-2- Hidroksi propan CH 3 CH 2 CH 2 CH CH 3 I OH Sec-amil alkol 2-Pentanol 2-Hidroksi pentan 7
CH 3 I CH 3 CH CH 2 CH 2 OH İzo-amil alkol 3-Metil-1-butanol 3-Metil-1- Hidroksi bütan CH 2 CH CH 2 OH Allil alkol 1-propenol 1-Hidroksi-2- propen CH 3 CH CH CH 2 OH Krotil alkol 2-Buten-1-ol 1-Hidroksi -2- buten CH 3 I CH 3 C CH 2 OH I CH 3 Neo-amil alkol 2,2-dimetil-1- propanol 2,2-Dimetil-1- Hidroksi propan C 6 H 5 CH 2 OH Benzil alkol Fenilmetanol Fenil Hidroksi metan OH OH I I CH 2 CH 2 etan OH OH I I CH 3 CH CH 2 Propilen glikol Propan-1,2-diol 1,2-Dihidroksi propan Tablo 1.1: Alkollerin özel ve cenevre kurallarına göre adları Genel Olarak Mono Alkollerin Adlandırılışı C n H 2n+1 OH Alkil alkol Alkanol Hidroksi alkan 8
Genel Olarak Poli Alkollerin Adlandırılışı Dioller Özel ad Alkan diol Numara -Dihidroksi alkan Trioller Özel ad Alkan triol Numara -Trihidroksi alkan Polioller Özel ad Alkan poliol Numara -Polihidroksi alkan 1.3. Alkollerin Sınıflandırılması Alkoller yapısındaki OH grubu sayısına göre mono alkoller ve poli alkoller olmak üzere ikiye ayrılır. 1.3.1. Mono Alkoller Molekülünde bir tane OH grubu bulunduran alkollere mono alkoller adı verilir. CH 3 OH CH 3 CH 2 OH CH 3 CH 2 CH 2 OH örnek olarak verilebilir. metanol etanol propanol Mono alkoller üç grupta incelenebilir. Birincil (Primer) Alkol Birincil alkollerde OH grubunun bağlı olduğu C atomuna bir tane alkil grubu bağlıdır. R CH 2 OH Genel formülleri C n H 2n+2 O dur Birincil alkol Aşağıdaki bileşikler primer alkollere örnek olarak verilebilir. CH 3 CH 2 CH 2 OH 1-propanol (primer propanol) CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH 1-bütanol (primer bütanol) 9
İkincil (Sekonder) Alkol İkincil alkollerde OH grubunun bağlı olduğu C atomuna iki tane alkil grubu bağlıdır. Alkil grupları aynı veya farklı olabilir. R CH 3 CH 3 R CH OH CH 3 CH OH C 3 H 7 CH OH İkincil alkol 2-propanol 2-pentanol Üçüncül (Tersiyer) Alkol Tersiyer alkollerde OH grubunun bağlı olduğu C atomuna üç alkil grubu bağlıdır. Alkil grupları aynı veya farklı olabilir. R R 2 R C OH R 1 C OH R R 3 CH 3 CH 3 CH 3 C OH C 2 H 5 C OH CH 3 CH 3 tersiyer butil alkol tersiyer pentil alkol 1.3.2. Poli Alkoller Moleküllerinde birden fazla -OH grubu bulunduran alkollere poli alkoller denir. Örneğin molekülünde iki hidroksil grubu bulunduran alkollere dioller, üç hidroksil grubu bulunduran alkollere trioller denir. 10
OH OH OH OH OH I I I I I CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH CH 2 (Propan-1,2-diol) (Propan-1,2,3-triol) 1.4. Alkollerde İzomeri Kapalı formülleri aynı açık formülleri farklı olan alkollere izomer alkoller denir. Karbon sayısı bir olan metanolün ve karbon sayısı 2 olan etanolün izomerisi yoktur. Karbon sayısı üç ve daha fazla olan mono alkollerin izomerleri vardır. Örneğin C 3 H 8 O kapalı formülüyle gösterilen propil alkol bileşiğinin izomerleri aşağıdaki gibidir. 1 2 3 CH 3 CH 2 CH 2 OH H 3 C CH CH 3 3 2 1 OH 1- propanol 2- propanol ( n propil alkol) ( izopropil alkol) 1-propanol ile 2-propanol birbirinin izomeridir. Açık formülleri farklı olan bu bileşiklerin kimyasal özellikleri de farklıdır. Aynı karbon sayılı mono alkollerle eterler fonksiyonel grup izomerisidir. C 2 H 6 O CH 3 CH 2 OH CH 3 O CH 3 Etanol Di metil eter Etil Alkol Metoksi metan 11
CH 3 I CH 3 C OH C 2 H 5 O C 2 H 5 CH 3 O C 3 H 7 I CH 3 Dietil eter metil,propil eter Neo-butil alkol (etoksietan) (metoksipropan) 1.5. Alkollerin Elde Edilme Yolları 1.5.1. Alkil Halejenürlerin Hidroliziyle Alkil halojenürlerin, KOH veya NaOH ın seyreltik çözeltileriyle tepkimesinden alkol elde edilir. R X + KOH alkil halejenür CH 3 CH 2 CH 2 Cl + KOH Propil klorür R OH + KX alkol H 2 O,C 2 H 5 -OH CH 3 CH 2 CH 2 OH + KCl Propil alkol Bu tür tepkimelere Nükleofilik Sübstitüsyon ( yer değiştirme) tepkimeleri denir. Genel anlamda bu tür tepkimelerde molekülden bir atom veya grup ayrılır ve bunun yerine başka bir atom veya grup girer. Ayrılan grup elektron çiftleriyle gider, buna karşın, gelen grup da elektron çiftleriyle gelir. Yukarıda ki tepkimede KOH da etkin olan OH grubudur. Burada Cl elektronlarıyla birlikte ayrılmaktadır. -OH ise elektronları ile birlikte gelmektedir. Böyle, elektron çiftiyle giren gruplara nükleofil grup denir. Bu tepkimeler; Nü + R X R Nü + :X - şeklinde gösterilir. 1.5.2. Alkenlere Su Katılmasıyla Oda koşullarında seyreltik H 2 SO 4 in katalizörlüğünde alkenlere H 2 O katılmasıyla alkoller elde edilir. 12
Sey.H 2 SO 4 OH R CH CH 2 + H OH R CH CH 3 Alken alkol Sey.H 2 SO 4 OH CH 3 CH CH 2 + H OH CH 3 CH CH 3 propen izopropil alkol Katılma işleminde Markovnikov kuralları geçerlidir. Yani negatif olan hidroksit çift bağ içeren karbonlardan H ni az olan karbona bağlanır. 1.5.3. Grignard Bileşiklerinden Grignard bileşiklerinin formaldehit ile tepkimesinden birincil alkol elde edilir. O OMgX OH kuru eter +HX R MgX + H C H H C H H C H + MgX 2 grinard formaldehit bileşiği R R birincil alkol O OMgBr OH kuru eter +HBr C 3 H 7 MgBr + H C H H C H H C H + MgBr 2 propil magnezyum formaldehit bromür C 3 H 7 C 3 H 7 1-bütanol 13
Grignard bileşiklerinin formaldehit dışındaki aldehitler ile tepkimesinden ikincil alkol elde edilir O OMgBr OH +HBr C 2 H 5 MgBr + CH 3 C H CH 3 C H CH 3 C H + MgBr 2 etil magnezyum asetaldehit bromür C 2 H 5 C 2 H 5 2-bütanol Grignard bileşiklerinin ketonlar ile tepkimesinden üçüncül alkol elde edilir. O OMgX OH +HX R MgX + R C R R C R R C R + MgX 2 grignard keton bileşiği R R üçüncül alkol O OMgBr C 4 H 9 MgBr + CH 3 C CH 3 CH 3 C CH 3 butil magnezyum aseton bromür C 4 H 9 OMgBr OH HBr CH 3 C CH 3 CH 3 C CH 3 + MgBr 2 C 4 H 9 C 4 H 9 2 metil 2 hekzanol 14
1.5.4. Aldehit ve Ketonların İndirgenmesinden Aldehitlerin indirgenmesiyle birincil alkoller elde edilir. İndirgen madde olarak LiAlH 4,NaBH 4 ve H 2 (Pt, Ni katalizörlüğünde) kullanılır. Ketonların indirgenmesiyle ikincil alkoller elde edilir. O OH LiAlH 4 R C R R C R keton H Sekonder alkol O OH LiAlH 4 CH 3 C CH 3 CH 3 C CH 3 dimetil keton H 2-propanol 1.6. Alkollerin Fiziksel Özellikleri Fiziksel özellikleri C atomu sayısına bağlıdır. Düşük karbon sayılı olanları renksiz sıvılardır. İlk üç üyesi su ile her oranda karışır. Karakteristik kokuları ve yakıcı tatları vardır. Karbon sayısı artıkça kıvamı artar. Büyük karbonlu üyeleri katı halde bulunur. Mono alkollerde molekül kütlesi artıkça, Van der Waalls kuvvetleri artar ve kaynama noktaları yükselir. Etil alkolün, mol kütlesi metil alkolden büyük olduğu için kaynama noktası daha yüksektir. CH 3 OH ün kaynama noktası 65 C, C 2 H 5 OH ün kaynama noktası ise 78,5 C dir. Alkoller polar maddelerdir. Yapılarında -OH bağı olduğundan molekülleri arasında hidrojen bağı içerirler. Aynı sayıda C atomu içeren hidrokarbonlara ve eterlere kıyasla, alkollerin kaynama noktaları çok daha yüksektir. C 2 H 5 OH ün kaynama noktası ise 78,5 C C, aynı molekül kütlesine sahip dimetil eterin kaynama noktası 23,6 C dir. Birden fazla -OH grubu içeren alkol molekülleri arasında birden fazla hidrojen bağları oluşabilir. Bu nedenle -OH grubu sayısı artıkça, kaynama noktası yükselir ve sudaki çözünürlük artar. Örneğin; 1-Propanolün (C 3 H 7 OH) k.n 97 C, aynı sayıda karbon atomu içeren Propan-1,2-diolün (CH 3 CH CH 2 ) k.n.187 C tır. I I OH OH 15
Alkoller su ile hidrojen bağı oluşturduğundan suda iyi çözünürler. Ancak molekül kütlesi artıkça, alkollerin sudaki çözünürlüğü azalır. Bunun nedeni alkol molekülünde farklı iki grubun bulunmasıdır. Bunlardan birisi alkil grubu (suyu sevmeyen) hidrofob, diğeri hidroksil grubu (suyu seven) hidrofil dir. Alkol molekülü büyüdükçe hidrofob grup da büyüyeceğinden alkolün sudaki çözünürlüğü azalır. Aynı karbon sayısına sahip birincil alkole göre ikincil, ikincil alkole göre üçüncül alkolün kaynama noktası daha düşüktür. Bunun nedeni molekül dallandıkça moleküllerin değme yüzeylerinin azalması, van der Waals kuvvetlerinin küçülmesidir. Örneğin kaynama noktaları belli olan bazı alkoller aşağıdaki gibidir. CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH2 OH CH 3 CH CH 2 CH 2 OH CH 3 C CH 2 OH 1-pentanol 3-metil 1-butanol K.N=138 C K.N.132 C CH 3 2,2-dimetil propanol K.N. 113 C Adı Formülü E.N. C K.n. C Yoğ.(20 o ) Metil alkol CH 3 OH -93,9 64,9 0,791 Etil alkol CH 3 CH 2 OH -117,3 78,5 0,789 n-propil alkol CH 3 CH 2 CH 2 OH -126,5 97,4 0,803 n-butilalkol n- pentil(amil)alko l n-hekzilalkol n-heptilalkol CH 3 (CH 2 ) 2 CH 2 O H CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 O H CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 O H CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 O H -89,5 117 0,810-78,5 138 0,817-46,7 158 0,814-34,1 176 0,822 16
n-oktilalkol n-dekilalkol CH 3 (CH 2 ) 6 CH 2 O H CH 3 (CH 2 ) 8 CH 2 O H -16,7 194,5 0,827 7 229 0,829 İzopropilalkol CH 3 CHOHCH 3-89,5 82,4 0,784 İzobütil alkol (CH 3 ) 2 CHCH 2 OH -108 107,9 0,802 Benzil alkol C 6 H 5 CH 2 OH -15,3 205,4 1,046 Siklohekzanol Siklo-C 6 H 11 OH 25,1 161,1 0,962 Tablo.1.1: Bazı alkollerin fiziksel özellikleri 1.7. Alkollerin Kimyasal Özellikleri Alkollerin kimyasal özelliklerinde OH grubu etkilidir. Kimyasal değişimler bu grup üzerinde olur. Alkollerin kimyasal özellikleri yapılarından doğar.hepsinde C-O-H grubu bulunur.ayrıca C-O-H grubunun karbonuna birincil alkollerde 2 tane, ikincil alkollerde 1 tane H bağlıdır.reaksiyonlar bu bağlardaki değişimlere göre sınıflandırılır. 1.7.1. Yanma Tepkimeleri Alkoller yandığı zaman CO 2 ve H 2 O oluşur. 3n C n H 2n+2 O + O 2 2 n CO 2 + (n+1) H 2 O C 3 H 7 OH + 9/2 O 2 3 CO 2 + 4 H 2 O Örnek: 37 gram n-butil alkolün (C 4 H 9 OH) artansız yakılması sonucu oluşan CO 2 gazı N.Ş.A da kaç litre hacim kaplar? (H:1, C:12, O:16 ) Çözüm: Önce butil alkolün mol sayısı bulunur. M A = 4.12 + 1.10 + 1.16 = 74 g/mol Butil alkolün mol kütlesi 74 gr/mol olduğuna göre m n = n M A 37 = 74 17
n = 0, 5 mol Reaksiyon denklemini yazarak denkleştirirsek C 4 H 9 OH +6O 2 4 CO 2 + 5H 2 O 1mol C 4 H 9 OH den 4.22,4 lt CO 2 gazı elde edilirse 0,5 mol X lt CO 2 elde edilir. 0,5 4 22,4 x = x = 44,8l CO2 gazı oluşur. 1 1.7.2. O H Bağının Koptuğu Tepkimeler Alkol ile organik asitler derişik H 2 SO 4 lü ortamda esterleri meydana getirir. Bu tepkimede alkolün hidrojeniyle asidin hidroksili birleşerek su oluşturur. O O R C OH + H O R R C O R + H 2 O Asit Alkol Ester Alkoller asit özelliği taşıdığından alkali metallerle tepkimeye girerek tuz oluştururlar. Bu tuzlara alkoksit veya alkolat denir. Alkolatların sudaki çözeltisi kuvvetli baz özelliği gösterir. Bu tepkimede hidrojen gazı açığa çıkar. R OH + Na R O - Na + + ½ H 2 alkol alkolat CH 3 OH + Na CH 3 O - Na + + ½ H 2 metil alkol sodyum metilat Örnek: 12 gram n-propil alkolün yeteri kadar sodyum ile tepkimeye girmesinden N.Ş.A da kaç lt H 2 gazı oluşur? ( H:1, C:12, O:16 ) Çözüm: Önce n-propil alkolün (C 3 H 7 OH) mol kütlesini hesaplayalım. M A = 12.3 + 1.8 + 16.1 = 60 gr/mol 12 gram n-propil alkolün mol sayısı bulunur. 18
m 12 n = = = 0,2 mol bulunur. M 60 A Reaksiyon denklemi yazılarak denkleştirilirse, C 3 H 7 -OH + Na C 3 H 7 -ONa + ½ H 2 gazı 1 mol n- propil alkolden 0,5.22,4 lt H 2 gazı oluşursa 0,2 mol n-propil alkolden x lt H 2 X = 0,2.0,5.22,4 1 = 2,24 lt H 2 gazı oluşur. Alkollerdeki hidrojen atomu pozitif yüklü gruplarla yer değişir. Örneğin açil grubu (R CO) + pozitif yüklü bir gruptur. Etkin açil grubu verici asit klorürler ve asit anhidritler alkollerin hidrojenleri ile yer değiştirirler. C 2 H 5 OH + C 6 H 5 COCl O C 2 H 5 O C C 6 H 5 + HCl Etil alkol Benzil klorür Etil benzoat (ester) CH 3 OH + (CH 3 CO) 2 O O CH 3 C O CH 3 + CH 3 COOH Asetanhidrit Metil asetat Asetik asit Alkollerin OH grupları ile etkin reaktiflerle (tiyonil klorür, SOCl 2 ; fosfor penta klorür,pcl 5 ; fosfor tri iyodür, PI 3. v.b) tepkimeye girdiğinde atom veya atom grupları ile yer değiştirir. 19
CH 3 CH 2 CH 2 OH + SOCl 2 Propil alkol CH 3 CH 2 CH 2 Cl + SO 2 + HCl Propil klorür 1.7.3. C O Bağının Koptuğu Tepkimeler Alkoller 170 C ta H 2 SO 4 ile tekimeye sokulursa, 1 mol alkolden 1 mol H 2 O ayrılır ve alken oluşur. H 2 SO 4 R CH 2 CH 2 OH R CH=CH 2 + H 2 O alkol 170 C alken C 2 H 5 CH 2 CH 2 OH H 2 SO 4 C 2 H 5 CH=CH 2 + H 2 O 170 C 1-büten 2 mol alkolden 140 C da H 2 SO 4 katalizörlüğünde 1 mol su çekilirse 1 mol eter oluşur. H 2 SO 4 2 ROH R O R + H 2 O 140 C Alkol Eter 2C 2 H 5 OH Etil alkol H 2 SO 4 140 C C 2 H 5 O C 2 H 5 + H 2 O Dietil eter 1.7.4. Halojen Asitler ile Tepkimeleri Alkoller halojen asitleri ile yer değiştirme tepkimesi vererek alkil halojenür oluştururlar. 20
der. H 2 SO 4 R OH + H X R X + H 2 O der.h 2 SO 4 CH 3 CH 2 CH 2 OH + H Cl CH 3 CH 2 CH 2 Cl + H 2 O 1-propanol n-propil klorür 1.7.5. Yükseltgenme Reaksiyonları Alkoller asidik ortamda K 2 Cr 2 O 7 ve KMnO 4 ile, bazik ortamda ise KMnO 4 ile yükseltgenirler. Alkolün kaç basamak yükseltgeneceği, birincil, ikincil ya da üçüncül alkol olmasına bağlıdır. Birincil alkollerin bir basamak yükseltgenmesi ile aldehitler, aldehitlerin de yükseltgenmesi ile organik asitler elde edilir. 3CH 3 - CH 2 -CH 2 -OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 3CH 3 - CH 2 -CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 +7H 2 O 3CH 3 - CH 2 -CHO + K 2 Cr 2 O 7 +4H 2 SO 4 3CH 3 - CH 2 -COOH + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 +4H 2 O Pratikte, gerekmedikçe bu uzun tepkimeler kullanılmaz. Sadece okun üzerine [O] konulması yeterlidir. H H OH [ O ] [ O] R CH OH R C=O R C=O birincil alkol aldehit organik asit 21
İkincil alkollerin yükseltgenmesi ile ketonlar elde edilir. OH O [ O ] R CH R R C R ikincil alkol keton OH O [ O ] CH 3 CH CH 3 CH 3 C CH 3 2-propanol propanon Üçüncül alkoller OH grubunun bağlı olduğu C atomu üzerinde H atomu olmadığından yükseltgenemezler. OH [ O ] CH 3 CH 2 C CH 2 CH 3 CH 3 3-metil 3-pentanol (Tersiyer alkol) Tepkime olmaz 1.8. Önemli Alkoller 1.8.1. Metanol (Metil Alkol) CH 4 O kapalı formülüyle gösterilen metil alkolün molekül formülü aşağıdaki gibidir. Resim 1.2: Metil alkolün molekül modelleri 22
Metil alkol mono alkollerin ilk üyesidir. Çok zehirlidir. Alkollerin genel elde edilme yöntemleri ile elde edilebileceği gibi, endüstride odunun kuru kuruya damıtılmasıyla da elde edilir. Bu nedenle metanole odun ruhu da denir.odunun damıtılmasından elde edilen sıvı içerisinde metil alkol dışında, benzen,c 6 H 6; aseton,ch 3 COCH 3 ;asetik asit, CH 3 COOH ve başka organik bileşikler de bulunur.asetik asit, kireçle nötürleştirildikten sonra; metil alkol ham odun ruhundan ayrımsal damıtla ile ayrılır. Metil alkol, bugün teknikte karbonmonooksit ve hidrojen gazlarının 400 C ve 150 atm. basınç altında katalizör (ZnO + Cr2O3) yardımı ile tepkimeye sokulmasından elde edilir. CO + 2H 2 ZnO/Cr 2 O 3 400 C, 150 atm. CH 3 OH Ayrıca metil halejenürlerin NaOH ile tepkimesinden de elde edilir. CH 3 Br + NaOH CH 3 OH + NaB Metanol üç aşamada yükseltgenir.önce sırayla formaldehite, formik asite ve karbondioksite yükseltgenir. CH 3 OH HCHO HCOOH CO 2 + H 2 O metil alkol formaldehit formik asit Metanol, teknikte; boya vernik ve cila için çözgen olarak kullanılır. Ayrıca formaldehit eldesinde ve benzine karıştırmada kullanılır. 1.8.2. Etanol(Etil alkol) C 2 H 5 OH İlave Etil alkol dünyada en çok üretilen alkoldür. İçki yapımında kullanılır. Etil alkolün genellikle %80 lik sulu çözeltisinden kolonya üretilir. İspirto %65-70 lik etil alkol çözeltisidir. İspirtonun içinde bir miktar metil alkol vardır. İspirtonun renkli olmasının nedeni zehirli olan metil alkol içermesindendir. Etil alkolün elde edilmesi Etil alkol, alkollerin genel elde ediliş yöntemleri ile elde edilir. Bunlardan başka, etil alkolün, en önemli elde ediliş yöntemi alkolik fermantasyondur.selüloz ve kağıt fabrikalarında ele geçen sülfat alkali çözeltisinden de alkol elde edilir.alkolik fermantasyonun uygulaması iki aşamada olur. Nişastalı maddeler: Patates, mısır, buğday, yulaf v.b. Şekerli maddeler: Şeker pancarı, şeker kamışı, meyveler ve melas (şeker fabrikalarında yan ürün olarak elde edilen ve %50-55 oranında şeker içeren madde) 23
Fermantasyon için maya fermentleri kullanılır. Bunlar bitkisel ve hayvansal organik bileşiklerdir. Fermentler, sulu ortamda organik bileşikleri küçük moleküllü bileşiklere parçalarlar.bu nedenle fermentlere biyolojik katalizörler denir. Nişastalı Maddelerden Alkol Eldesi:Bu maddeler önce iyice ezilerek 140-150 Cda su buharı ile pişirilir ve hamur haline getirilir.hamur soğutulduktan sonra üzerine filizlenmiş arpa ezmesi ilave edilir.ezme içinde azotlu enzim madde bulunur.enzim nişastayı katalitik etki yaparak önce maltoza (C 12 H 22 O 11 ) ;daha sonra da glikoza (C 6 H 12 O 6 ) dönüştürür.glikoz, fermentlerin etkisiyle parçalanarak alkol ve karbon dioksiti oluşturur. fermantasyon C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 Şekerli Maddelerden (Melas) Alkol Eldesi: Melas önce 40-50 tonluk demeir tanklarda sulandırılarak içinde bulunan Ca2+ çöktürülür. Fermentlerin etkinliğini arttırmak için ortama az miktarda sülfirik asit ve ayrıca bir ton melas için 2 kg amonyum sülfat ve 0,2 kg magnezyum sülfat eklenir. Hazırlanan bu karışıma mayşe adı verilir. Mayşe 100-200 C a kadar ısıtılarak sterilize edilir ve soğutulur. Mayşeye katılacak olan maya önce bir tüpte üretilir, sonra mayşeye katılır.3-4 günlük bir zaman süresinde fermantasyon tamamlanır. Karışımın ayrımsal damıtılması ile %95-96 saflıkta azeotropik alkol elde edilir. Karpitten de etil alkol elde edilir. Karpitin suyla tepkimesinden çıkan asetilen gazına cıva bileşikleri ve sülfirirk asidin katalitik etkisi altında bir mol su katılarak asetaldehit elde edilir. Bunun da sıcakta nikel katalizörü yardımı ile indirgenmesinden etil alkol oluşur. CaC 2 + 2H 2 O C 2 H 2 + Ca(OH) 2 Asetilen C 2 H 2 + H 2 O HgSO 4 H 2 SO 4 CH 3 CHO astaldehit Ni CH 3 CHO + H 2 C 2 H 5 OH 100-130 o C etil alkol 24
Etil Alkolün Özellikleri Resim 1.3: Etil alkolün molekül modeli Alkol denildiğinde genellikle etil alkol akla gelir. Renksiz, güzel kokulu k.n.78 C, d.n.-117,3 C ve yoğunluğu 0,789 g/cm3 olan bir sıvıdır. Suyla her oranda karışır.% 96 lık alkol azeotropik bir karışımdır. Bu nedenle etil alkol damıtılarak saflaştırılamaz. Saf alkole mutlak alkol denir. Azeotropik alkolün sönmemiş kireç ile geri soğutuculu bir kapta ısıtılması ile saf alkol elde edilir. Sönmemiş kireç alkolün içindeki suyu; CaO + H 2 O Ca(OH) 2 tepkimesi gereğince alır. Etil alkol, bazik ortamda iyot çözeltisi ile tepkimeye girerek, önce asetaldehite yükseltgenir ve daha sonra,tri iyot asetaldehitin parçalanmasıla da iyodoform meydana gelir. O CI 3 NaOH,I 2 NaOH, I 2 I NaOH C 2 H 5 OH CH 3 C H C O CHI 3 + HCOONa I İyodoform H 25
Tablo 1.2: Etil alkolün bazı özellikleri Etil Alkolün Kullanıldığı Yerler Etil alkol, kullanım alanı oldukça yaygın olan bir maddedir. Kolanya, esans, tentürdiyot üretiminde kullanıldığı gibi, mikrop kırıcı özelliği de vardır. Bunların yanı sıra, etil alkolün en yaygın kullanıldığı alan alkollü içkilerdir. Resim 1.6: Etil alkol ve metil alkolün karışımları 26
1- % 100 Etil alkol 2- % 40 Etil alkol içinde % 0,4 Metil alkol 3- % 5 Metil alkol, % 95 Etilalkol 4- % 100 Metil alkol Örnek 3: Kütlece %32 saflıkta 400 gr kalsiyum karbürden kaç gr etil alkol elde edilir? (H:1,C:12, O:16, Ca:40 gr/mol) Çözüm Alınan maddeyi mol cinsinden bulalım 32 400x = 128 gr CaC2 100 128 n = = 2 mol CaC 64 2 Reaksiyon denklemlerini yazarak etil alkol elde edersek CaC 2 + 2H 2 O C 2 H 2 + Ca(OH) 2 Asetilen C 2 H 2 + H 2 O HgSO 4 H 2 SO 4 CH 3 CHO asetaldehit Ni CH 3 CHO + H 2 C 2 H 5 OH 100-130 C etil alkol CaC 2 + 3 H 2 O + H 2 C 2 H 5 OH + Ca(OH) 2 Denkleme göre oluşan etil alkolün mol sayısı harcanan karpitin mol sayısına eşittir.2 mol CaC 2 harcandığından 2 mol etil alkol elde edilir. Etil alkolün mol kütlesi 46 gr/mol olduğuna göre kütlesi 2x46= 92 gr olarak bulunur. Örnek 40 gr glikoz örneğinin fermantasyonundan 13,8 gr etil alkol elde ediliyor. Glikoz örneğinin kütlece saflık yüzdesi nedir? (C:12, H:1, O:16 ) 27
Çözüm: Etil alkolün mol ağırlığı 46 gr olduğuna göre, 13,8 n = = 0,3 mol C 2 H 5 OH 46 zimas C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2 CO 2 1 mol 2 mol 0,15x180 = 27 gr glikoz X 0,3 mol X = 0,3/2 =0,15 mol glikoz. 0,15x180 = 27 gr glikoz 40 gr örnekte 27 gr glikoz 100 gr örnekte X gr 100.27 X = = % 67,5 saf glikoz 40 1.9. Poli Alkoller Polialkol, molekülünde farklı C atomlarında birden fazla OH grubu bulunduran alkoldür. Moleküllerinde hidroksil grubu fazla olduğundan suda kolay çözünürler. Tatlıdırlar. Kaynama noktaları mono alkollere göre çok yüksektir. Polialkoller birkaç sınıfta incelenebilirler; Dioller: Molekülünde iki hidroksil grubu bulunduran alkollerdir. İlk üyesi glikoldür. Ticari olarak etilenden elde edilir. O OH OH (Ag o ) (H 2 O,H + ) I I CH 2 CH 2 + ½ O 2 (hava) CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 250 C Etilen glikol (Etan-1,2-diol) Donma noktası -115 C, kaynama noktası ise 197 C dir. Otomobil radyatörlerinde antifiriz olarak, hidrolik fren sıvısı ve plastiklerin sentezinde kullanılır. Propilen glikol ve endüstriyel öneme sahip diollerdir. 28
OH OH OH OH I I I I CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Propilen glikol (Propan-1,2-diol) Trimetilen glikol (Propan-1,3-diol) Trioller: En önemli triol, gliserol dür. Bitkisel ve hayvansal yağlarda bulunur. Sabun fabrikalarında yan ürün olarak elde edilir. R COO CH 2 CH 2 OH I R COO CH + 3NaOH 3R COO - :Na + + CH OH I I R COO CH 2 CH 2 OH Yağ Sabun Gliserin I Gliserin, şurup kıvamında, renksiz tatlı bir sıvıdır.290 C da kaynar ve -17 C da donar.!,265 g/cm3 yoğunluğunda olup metanol, etanol ve suda her oranda çözünür. Benzen ve eterde çözünmez. Gliserin alkolerin genel özelliklerini gösterir. Glikolden daha kolay esterleşir. Dumanlı nitrik asit ve derişik sülfirik asit karışımı ile tepkimeye sokulursa Trinitro Gliserin meydana gelir. CH 2 OH CH 2 O NO 2 I H 2 SO 4 I CH OH + 3HO NO 2 CH O NO 2 + 3H 2 O I I CH 2 OH CH 2 O NO 2 Trinitro gliserin ( T.N.G) Kısaca nitro gliserinde 45 C sıcaklığın üzerinde patlar. Çok tehlikelidir. Nitro gliserin, kieselgur adı verilen ve diatome kalıntısı olan ince gözenekli kuma emdirildiğinde dinamit elde edilir. Gliserin; plastik, kozmetik, merhem, antifiriz, matbaa mürekkebi, sulu boya, dinamit yapımı gibi amaçlarla kullanılır. 29
UYGULAMA UYGULAMA FAALİYETİ FAALİYETİ İşlem Basamakları 250 ml lik dibi düz balon alınız. Öneriler İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı düzenleyiniz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Kullanacağınız malzemeleri önce çeşme suyu sonra saf su ile temizleyip kurumasını sağlayınız. Düz balonun içine 100 ml glikoz çözeltisi koyunuz. % 25 likglikozun hacmini mezürle ölçünüz Glikoz üzerine 0,5 gr bira mayası koyunuz. Dikkatli çalışınız. 30
Cam çubuk takılmış mantarı balona sıkıca takınız. Cam çubuğu takarken kırılmamasına özen gösteriniz. Cam çubuğa göre uygun mantar seçiniz. Cam çubuğun dışarıda kalan ucunu baryum hidroksit bulunan deney tüpüne daldırınız. Cam çubuğun dışarıda kalan kısmını tüpteki çözeltinin yarısına gelecek şekilde ayarlayınız. Bu işlemi 30 o C ta ortamda yapınız. Deney tüpündeki çözeltinin rengine bakarak gözlem yapınız. Bulanmayı gözlemleyiniz. Belli aralıklarla Ba(OH) 2 çözeltisinin değişimini gözlemleyiniz. Tam bulanma için 2-3 saat bekleyiniz. 31
Bir gün sonra damıtma düzeneğini kurunuz. Damıtma düzeneği için uygun ortam seçiniz. Damıtma düzeneğinde parçaların eklenen kısımlarını vazelinleyiniz. Damıtma düzeneği için kullanılacak parçaların temiz ve sağlam olmasına dikkat ediniz. Soğuk su girişinin soğutucunun altından bağlanmasına dikkat ediniz. Beki yakarak damıtma balonundaki karışımı ısıtınız. Soğutucunun ucunu erlenin ağzına gelecek şekilde ayarlayınız. Isıtma işlemini kısık mavi alevle yapınız. 78 o C deki sıcaklığa kadar ısıtınız. Termometredeki sıcaklığı kontrol ediniz. 78 o C sıcaklığı geçmeyiniz. 32
Destilatı toplayınız. Topladığınız destilatı bek alevine yaklaştırmamaya özen gösteriniz. Malzemeleri temizleyip yerlerine koyunuz. Kullandığınız tüm malzemeleri önce çeşme suyunda sonra saf su ile yıkayarak kuruduktan sonra yerlerine kaldırınız. Sonuçları rapor ediniz. Sonuçlarınızı saklayınız. 33
ÖLÇME ÖLÇME VE VE DEĞERLENDİRME DEĞERLENDİRME İlk 6 soru için uygun seçeneği seçiniz, diğer sorular için doğru veya yanlış seçeneği kullanarak işaretleyiniz. 1. R-CH 2 -OH şeklindeki bir alkol, I: Hidrojen bağı içerir. II: Suda iyi çözünür. III: Sulu çözeltisi elektrik akımını iletir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III 2. Birbirinden farklı alkil grupları içeren bir tersiyer alkolün karbon atomu sayısı en az kaç olur? A) 7 B) 8 C) 6 D) 5 3. 9,2 gr etil alkolün yeterli miktarda Na ile tepkimesinden açığa çıkan H 2 gazı N.Ş.A da kaç litre gelir? (O:16, C:12; H:1) A) 1,12 B) 2,24 C) 3,36 D) 4,48 4. İzobutil alkolün 0,4 molü yakıldığında kaç gr O 2 harcanır? ( O:16 gr/mol) A) 32 B) 16 C) 57,6 D) 76,8 5. Birincil alkollerin bir derece yükseltgenmesi ile aşağıdakilerden hangisi oluşur? A) İkincil alkol B) Aldehit C) Keton D) Eter 6. H CH 3 C CH 2 OH CH 3 bileşiği için, I: Sekonder butil alkoldür. II: 2- metil 1- propanol olarak adlandırılır. III: İzobutil alkol olarak isimlendirilir. Yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) II ve III 34
7. Sekonder alkoller iki kademe yükseltgenebilirler. A) Doğru( ) B) Yanlış( ) 8. Alkoller baz olmadıklarından asitlerle nötrleşme tepkimesini vermezler. A) Doğru( ) B) Yanlış( ) 9. Alkollerde karbon sayısı arttıkça kaynama noktası artar. A) Doğru( ) B) Yanlış( ) 10. Alkollerin molekül kütlesi arttıkça sudaki çözünürlükleri artar. A) Doğru( ) B) yanlış( ) 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. 35
PERFORMANS PERFORMANS TESTİ TESTİ Etil alkolün eldesini gösteren uygulama faaliyetini yaparak, raporunuzu yazınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı hayır olan soruları öğretmeninize danışınız. Gerekli malzemeler; 1. Düz balon 5. Isıtma düzeneği 9.Damıtma düzeneği 2. Delikli mantar tıpa 6. Mezür 3. Deney tüpü 7. Termometre 4. Cam boru 8. Kıskaç 1 İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2 Kullanacağınız malzemeleri temizlediniz mi? 3 250 lik düz balon aldınız mı? 4 Balona 100 ml glikoz çözeltisi koydunuz mu? 5 İçine 0,5 gr bira mayası kattınız mı? 6 Cam çubuk takılmış bir mantarı balona sıkıca taktınız mı? Cam çubuğun dışarıda kalan ucunu baryum hidroksit çözeltisi 7 bulunan deney tüpüne daldırdınız mı? 8 Deney için 3 saat beklediniz mi? 9 Baryum hidroksit çözeltisinin bulandığını gözlemlediniz mi? 10 Damıtma düzeneğini kurdunuz mu? 11 Beki yaktınız mı? 12 Termometrede kaynama sıcaklığını kontrol ettiniz mi? 13 Destilatı topladınız mı? 14 Malzemeleri temizleyip yerine kaldırdınız mı? 15 Sonuçları rapor ettiniz mi? Evet Hayır 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. 36
ÖĞRENME FAALİYETİ 2 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ-2 Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak eterlerde peroksitleri belirleyebilecek bilgi, beceri ve deneyime sahip olacaksınız. ARAŞTIRMA Ameliyatlarda hastaları bayıltmak için hangi maddelerin kullanıldığını araştırınız 2.1. Eterlerin Genel Yapıları 2. ETERLER Eterleri, su molekülündeki 2 hidrojen atomunun,2 alkil (R) grubu ile yer değiştirmesinden oluşan bileşikler olarak düşünülebilir. Eter molekülündeki alkil grupları birbirinin aynı ise basit (simetrik) eter, farklı ise karışık (asimetrik) eter adı verilir. Eterlere, bir kez alkillenmiş alkol ya da iki kez alkillenmiş su türevleri olarakta bilinir. Resim 2.1: Dimetil eter molekülünün yapısı H O H R O R R 1 O R 2 su basit eter karışık eter Genel formülleri C n H 2n+2 O dur Aynı sayıda karbon atomu içeren bir mono alkol ile bir eter molekülü birbirinin izomeridir. Bu nedenle alkol ve eterlerin genel formülleri aynıdır. 37
2.2. Eterlerin Adlandırılması Genel olarak simetrik eterler dialkil eter asimetrik eterler de alkil-alkil eter olarak adlandırılırlar. CH 3 O CH 3 C 2 H 5 O C 2 H 5 CH 3 O C 3 H 7 dimetil eter dietil eter metil propil eter (basit eter) (basit eter) (karışık eter) CH 3 CH 3 O CH CH 3 CH 2 =CH O CH=CH 2 CH 3 O C 6 H 5 metil izopropil eter divinil eter metil fenil eter Cenevre kurallarına göre adlandırmada, daha fazla sayıda C atomu taşıyan alkil grubu ana zincir olarak kabul edilir. Diğer alkil grubu O atomuyla birlikte alkoksi şeklinde adlandırılır. CH 3 O CH 3 C 2 H 5 O C 2 H 5 CH 3 O C 2 H 5 metoksimetan etoksietan metoksietan Halkalı yapıya sahip ticari yönden önemli pek çok eter bulunmaktadır. Bunlardan iki si aşağıdaki gibidir. CH 2 CH 2 CH 2 I I CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 I I O CH 2 CH 2 Tetrametilen oksit Tetrahidro furon O Pentametilen oksit Tetrahidro piran 38
2.3. Eterlerde İzomeri Kapalı formülleri aynı açık formülleri farklı olan eterlere izomer eterler denir. C 2 H 5 O C 2 H 5 CH 3 O C 3 H 7 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH dietil eter metil propil eter n-butil alkol bileşikleri birbirinin izomeridir. Aynı sayıda karbon atomu içeren bir mono alkol ile eter molekülü birbirinin izomeridir. Bu nedenle alkol ve eterlerin kapalı formülleri aynıdır. Metil propil eter bileşiğinin kapalı formülü C 4 H 10 O dur. Bu formüle uyan alkollerde vardır. OH C 4 H 9 OH CH 3 CH 2 CH CH 3 1-bütanol 2-bütanol 2.4. Eterlerin Eldesi 2.4.1. Alkollerden Eter Eldesi Eterlerin eldesinde, asit katalizli ya da baz katalizli tepkimelerden yararlanılır. Asit katalizli olarak genellikle H 2 SO 4 kullanılır. H 2 SO 4 R OH + HO R R O R + H 2 O 140 o C alkol alkol eter Teknikte, bu yöntemle elde edilen dietil etere, eter sülfirik adı verilir. H 2 SO 4 2C 2 H 5 OH C 2 H 5 O C 2 H 5 + H 2 O 39
etil alkol Örnek 140 C dietil eter Mol kütlesi 102 gr olan eter, hangi alkolün 2 molünden 1 mol su çekilmesiyle oluşur? ( O: 16, C:12, H:1) Çözüm H 2 SO 4 2R OH R O R + H 2 O 140 0 C 102 gr 18 gr Kütlenin korunumu yasasına göre; 2R-OH = 102 + 18 2R-OH = 120 R-OH = 60 bulunur. C n H 2n+1 OH = 60 12n + 2n+1 + 16 + 1 = 60 n = 3 bulunur. Alkolün formülüde C 3 H 7 OH olur. 2.4.2. Williamson Senteziyle Baz katalizli tepkime ile eter eldeline Williamson Sentezi denir. Karışık eter elde edilmesinde bu yöntem kullanılır. Bu yöntemde sodyum alkolat ile alkil halejenür tepkimeye sokulur. R 1 O - Na + + R 2 X R 1 O R 2 + NaX alkolat alkil halejenür eter C 2 H 5 O - Na + + CH 3 Br C 2 H 5 O CH 3 + NaBr sodyum etilat metil bromür etil metil eter 40
Örnek Williamson sentezi ile a- etil propil eter b- butil metil eter elde ediliş tepkimelerinin denklemlerini yazınız. Çözüm R 1 O - Na + + R 2 X R 1 O R 2 + NaX ( Williamson sentezi) a- C H O - Na + + C H Br C 2 H 5 O C 3 H 7 + NaBr 2 5 3 7 etil propil eter - + b- C 4 H 9 O Na + CH3 Br C4H 9 O CH 3 + NaBr 2.5. Eterlerin Fiziksel Özellikleri butil metil eter Eterler polar özelliğe sahiptirler. İyi birer organik çözücüdürler. Kaynama noktaları, aynı karbon sayılı alkollerden küçüktür. Örneğin etil alkol 78 C sıcaklıkta kaynadığı halde dimetil eter -24 C da kaynar. Sudaki çözünürlükleri alkollere oranla çok azdır.bir başka örnekte 1- bütanol ile dietil eter için verebiliriz. CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH C 2 H 5 O C 2 H 5 1- bütanol dietil eter kaynama noktası 118 C kaynama noktası 35 C CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH C 3 H 7 O C 3 H 7 1-hekzanol dipropil eter kaynama noktası 158 C kaynama noktası 91 C 41
Adı Formülü e.n.( C) k.n.( C) Yoğ.(20 C) Metil eter CH 3 OCH 3-138,5-23 0,661 Etil eter CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3-116,2 34,5 0,714 Di-propil eter (CH 3 CH 2 CH 2 ) 2 O -122 91 0,736 İzopropil alkol (CH 3 ) 2 CHOCH(CH 3 ) 2-60 69 0,735 Metil etil eter CH 3 OCH 2 CH 3-10,8 0,697 Vinil eter H 2 C=CHOCH=CH 2-35 - Fenil eter C 6 H 5 OC 6 H 5 27 258 1,075 Tablo 2.1: Bazı eterlerin önemli özellikleri 2.6. Eterlerin Kimyasal Özellikleri Eterlerin C O kolay kopmadığından, alkollere göre kimyasal tepkimelere karşı ilgileri daha azdır. Na ile tepkime vermezler, ancak derişik HI ve HBr asitleri ile tepkime verebilirler. R O R + O 2 CO 2 + H 2 O eter C n H 2n+2 O + eter 3 n +1 2 O 2 nco 2 + n+1 H 2 O CH 3 O CH 3 + 3O 2 2CO 2 + 3H 2 O dimetil eter 42
Eterler, suda çözünmedikleri halde sülfirik asit ve hidro iyodik asit gibi asitlerde çözünürleri.... R O R + H 2 SO 4 R O + R - + HSO 4 I H Dialkil oksonyum Katyonu Eterler, halejenür asitleri ile geri soğutucu altında kaynatılılırsa alkolere ve alkil halejenürlere parçalanırlar. C 2 H 5 O C 2 H 5 + HI C 2 H 5 OH + C 2 H 5 I Etil alkol Etil iyodür Ortamda halejenür asidi fazla ise alkol de, alkil halejenüre dönüşür. C 2 H 5 O C 2 H 5 + HI C 2 H 5 I + H 2 O Bu tepkimeler, hidroiyodik asit ile hızlı, hidrobromik asit ile yavaş olur. Hidroklorikasit ile olmaz. Grinard bileşiğinin hazırlanmasında kullanılan eterler mağnezyum iyonu ile aşağıdaki kompleks bileşiğini oluşturur. C 2 H 5 O C 2 H 5 R X + Mg + 2C 2 H 5 O C 2 H 5 R Mg X C 2 H 5 O C 2 H 5 Kompleks bileşik 43
2.7. Dietil Eter Resim.2.1: Dietil eterin molekül modeli Eter denildiğinde, genellikle dietil eter anlaşılır. Bu bileşik çok eskiden beri bilinir ilk kez 1842 yılında tıta anestezi (bayıltıcı) olarak kullanılmıştır. Kolay buharlaşan bir maddedir ( K.N.35 C) Renksiz, kendine özgü bir kokusu olan, akıcı bir sıvıdır. Çok uçucudur. Yanıcıdır. Solunum yoluyla alındığında bayıltıcı etkisi vardır. Halk arasında Lokman Ruhu olarak bilinir. Laboratuarlarda çözücü olarak ve grignard bileşiği hazırlamada kullanılır. Dietil eter, etil alkolden H 2 SO 4 katalizörlüğünde su çekilmesi ile elde edilir. 2C 2 H 5. OH Örnek H 2 SO 4 C 2 H 5 O C 2 H 5 + H 2 O 140 C dietil eter Glikol ile dimetil eter karışımının 1 molü Na metali ile tepkimeye girerek 0,4 mol H 2 gazı çıkarmaktadır. Buna göre, karışımdaki dietil eterin mol yüzdesi kaçtır? Çözüm CH 2 OH CH 2 ONa + 2Na + H 2 CH 2 OH CH 2 ONa Tepkimede H 2 gazı çıkaran yalnızca glikoldur.0,4 mol H 2 çıkaran glikol 0,4 moldür. Buna göre, karışımdaki dimetil eter 1-0,4 = 0,6 moldür 1 mol karışımdaki 0,6 mol dimetil eterin mol yüzdesi % 60 dır. 44
2.8. Eterlerde Peroksitlerin Giderilmesi Eterler, halejenür asitlerin kaynatılarak parçalanması ile oluşan hidroiyodik asit ile hızlı, hidrobromik asit ile yavaş olan tepkimeler, uzun süre (birkaç yıl hava ile temasta kalan eterler organik peroksitleri oluşturur) sonra peroksitli eterleri meydana getirir. Parlayıcı özelliğe sahip peroksitli eterleri kullanmak tehlikelidir. OH OH ( O ) I I C 2 H 5 O C 2 H 5 CH 3 CH O O CH CH 2 Hidroksi etil peroksit Uzun süre havayla temasta kalan eterler, peroksitlerinden demir-2sülfat ve sodyum bisülfit gibi indirgen maddelerle temizlenebilirler. Sodyum bisülfiten oluşan kükürt dioksit gazı sodyum hidroksit çözeltisi ile çalkalanırsa, eterden uzaklaştırılır. Sonra karışım damıtılarak eter saflaştırılır. 45
UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları Bir deney tüpüne 10 ml saf su alınız. Öneriler İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı düzenleyiniz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Kullanacağınız malzemeleri önce çeşme suyu sonra saf su ile temizleyip kurumasını sağlayınız. Üzerine % 10 luk potasyum iyodürden 1 ml ekleyiniz. Üzerine 2 damla sülfirik asit ekleyerek asitlendiriniz. Sülfürik asiti dikkatli ekleyiniz. Üstünüze asit döküldüyse bol su ile yıkayınız. 46
Karışıma peroksit bakılacak eteri koyarak çalkalayınız. Kullanacağınız eteri solumayınız. Üzerine nişasta çözeltisini ekleyiniz. Nişasta çözeltisini ayrı bir kapta hazırlayınız. Karıştırma işlemini dikkatli yapınız. Renk değişimini gözlemleyiniz. Değişimi gözlemlediniz mi? 47
Malzemeleri temizleyip yerine kaldırınız. Sonuçları rapor ediniz. Kullandığınız malzemelerin kurumasını sağladıktan sonra kaldırınız. Raporunuzda amacınızı, işlem basamaklarınızı ve sonucunuzu içeren bir rapor hazırlayınız. 48
ÖLÇME ÖLÇME VE VE DEĞERLENDİRME DEĞERLENDİRME Aşağıdaki ilk 5 soru için uygun seçeneği işaretleyiniz. Diğer sorularda boşluk olan yerleri doldurunuz. 1. Birbirinin yapı izomeri olan alkol ve eter için, I: Aynı koşullarda alkol, suda daha çok çözünür. II: Aynı ortamda alkolün kaynama noktası daha yüksektir. III: Aynı sıcaklıkta eter daha uçucu bir maddedir. Yargılarından hangisi ya da hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II D) I, II ve III 2. Aşağıdaki bileşiklerden hangisi etil propil eterin izomeri değildir? A) Pentil alkol B) 2- pentanol C) 1,3-pentadiol D) İzopentil alkol 3. 40 gr etil alkol ve dimetil eter karışımı Na ile reaksiyona sokuluyor. Reaksiyondan sonra 0,4 mol H 2 gazı açığa çıkıyor. Buna göre karışımdaki dimetil eterin kütlece yüzdesi kaçtır? (C:12, H: 1, O: 16 gr/mol) A) 8 B) 12 C) 14 D) 16 4. R 1 CH 2 Br + R 2 ONa X + NaBr Tepkimesindeki X bileşiği 4 karbon atomu içerdiğine göre, I: Bileşiğin adı metil propil eterdir. II: Bütanol ile izomerdir. III: R 1 alkili CH 3 - ise R 2 alkili C 2 H 5 - tir. Yargılarından hangileri doğru olabilir? A) Yalnız I B) Yalnız II C) I, II ve III D) II ve III 5. Kapalı formülleri aynı açık formülleri farklı olan bileşikler birbirinin.dir. 6. Eterlerin kaynama noktası alkollere göre daha.. 7. Eter molekülündeki alkil grupları birbirinin aynı ise...farklı ise eter adı verilir. 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. 49
PERFORMANS PERFORMANS TESTİ TESTİ Eterlerde peroksitleri belirleyecek uygulama faaliyetini yaparak, raporunuzu yazınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı hayır olan soruları öğretmeninize danışınız. Gerekli malzemeler; 1. Beher 5. Piset 2. Deney tüpü 6. Tüplük 3. Mezür 7. Saf su 4. Pipet Evet Hayır 1 İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2 Kullanacağınız malzemeleri temizlediniz mi? 3 Bir deney tüpüne 10 ml saf su koydunuz mu? 4 Üzerine %10 luk potasyum iyodürden 1 ml eklediniz mi? 5 Üzerine 2 damla sülfürik asit ekleyerek asitlendirdiniz mi? 6 Karışıma peroksit bakılacak eteri koyarak çalkaladınız mı? 7 100 ml nişasta çözeltisini hazırladınız mı? 8 Üzerine nişasta çözeltisi eklediniz mi? 9 Renk değişimini gözlemlediniz mi? 10 Malzemeleri temizleyip yerine kaldırdınız mı? Sonuçları rapor ettiniz mi? 11 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. 50
MODÜL DEĞERLENDİRME MODÜL DEĞERLENDİRME Aşağıdaki sorularda uygun seçeneği işaretleyiniz. 1. I: R CH 2 OH II: R CH OH I R R III : R CH OH R Yukarıdaki bileşiklerden hangileri Na metali ile tepkimeye girerek H 2 gazı açığa çıkarır? A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I, II ve III 2. CH 3 CH 3 CH CH 2 OH bileşiği için, I: İzobutil alkoldür. II: İki basamak yükseltgenebilir. III: Kapalı formülü C 4 H 10 O dur. yargılarından hangileri doğrudur. A) Yalnız I B) Yalnız II C) I,II ve III D) I ve III 3. Bir değerlikli alkol için aşağıdakilerden hangisi kesinlikle yanlıştır? A) Bir defa yükseltgendiklerinde aldehitleri oluştururlar B) Yanma ürünleri CO 2 ve H 2 O dur. C) İki molekülünden 1 molekül su çekilerek aklenleri oluştururlar. D) Aynı karbon sayılı eterler ile izomerlerdir. 4. 2- metil 2-propanol bileşiği için; I: Yükseltgenemez. II: Sekonder alkoldür III: Mono alkoldür. Yargılarından hangileri doğrudur. A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve III 51
5. Kütlece % 10 luk 46 gram etil alkolden elde edilen etilen gazını doymuş hale getirmek için, N.Ş.A da kaç lt H 2 gazı gerekir? (C. 12, H: 1, O:16 gr/mol) A) 5,6 B) 1,12 C) 2,24 D) 4,48 6. Bir karbon atomuna 2 tane metil, 1 tane propil, 1 tane hidroksil grubu bağlandığında oluşan alkolün IUPAC sistemine göre adı nedir? A) 2-pentanol B) 2-metil -2- pentanol C) 2-propil 2-propanol D) 2,2-dimetil 1-propanol 7. 0,4 mol mono alkolden 0,2 mol H 2 O çekilerek 20,4 gr eter elde ediliyor. Buna göre, alkolün mol kütlesi kaç gr/mol dür? ( H: 1, C:12, O:16 gr/mol) A) 23 B) 46 C) 60 D) 74 8. Aşağıdakilerden hangisi tersiyer ( üçüncül) alkoldür? A) Etil alkol B) 2- metil 2-bütanol C).İzobutil alkol D) 3- metil 2- pentanol 9. I :Metil propil eter II: Dimetil eter III: 2-metil-2-propanol Yukardakilerden hangisi ya da hangileri 2-bütanolün izomeridir? A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III 10. İki alkol molekülü arasından bir su molekülü çekilmesi ile eterler oluşur. Molekül ağırlığı 46 gr olan bir eter elde etmek için hangi alkol seçilmelidir? (O:16, C:12, H:1 gr/mol) A) Propanol B) Etil alkol C) 2- bütanol D) Metil alkol 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. 52
PERFORMANS TESTİ Etil alkolün elde edilmesini gösteren uygulama faaliyetini yaparak, raporunuzu yazınız. İşlemlerden sonra aşağıdaki kontrol listesini doldurunuz. Cevabı hayır olan soruları öğretmeninize danışınız. Gerekli malzemeler; 1. Beher 5. Kronometre 2. Spatül 6. Mezür 3. Piset 7. Pipet 4. Balon joje 8. Damıtma düzeneği Evet Hayır 1 İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2 Kullanacağınız malzemeleri temizlediniz mi? 3 250 lik düz balon aldınız mı? 4 100 ml lik glikoz çözeltisi hazırladınız mı? 5 Düz balona glikoz çözeltisi koydunuz mu? 6 Üzerine 0,5 gram bira mayası eklediniz mi? 7 Cam çubuk takılmış mantarı balona sıkıca takınız mı? 8 Deney tüpüne baryum hidroksit çözeltisi koydunuz mu? 9 Cam çubuğun dışarıda kalan ucunu baryum hidroksit bulunan deney tüpüne daldırdınız mı? 10 Deney başladıktan sonra 3 saat gözlemlediniz mi? 11 Baryum hidroksitin bulandığını gördünüz mü? 12 Damıtma düzeneğini kurup çözeltiyi damıtarak alkol elde ettiniz mi? 14 Malzemeleri temizleyip yerine kaldırdınız mı? 15 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 53