T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PRJESİ) KİMYA TEKNLJİSİ ALİFATİK BİLEŞİKLERİN ÖZELLİKLERİ-2 ANKARA, 2009
Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller; Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının 05.09.2008 tarih ve 186 sayılı Kararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim kul ve Kurumlarında kademeli olarak yaygınlaştırılan 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 kul 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 ulaşılabilirler. Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır. Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığında satılamaz.
İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR...iii GİRİŞ...1 ÖĞRENME FAALİYETİ- 1...3 1. Eterler...3 1.1. Adlandırılması...3 1.2. Elde Ediliş Yöntemleri...4 1.3. Özellikleri...4 1.3.1. Kimyasal Özellikleri...4 1.3.2. Fiziksel Özellikleri...5 1.4. Dietil Eter...5 UYGULAMA FAALİYETİ...6 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...8 ÖĞRENME FAALİYETİ- 2...10 2. ALDEHİTLER...10 2.1. Adlandırılması...10 2.1.1 Özel Adlandırma...10 2.1.2 IUPAC Göre Adlandırma...11 2.2. Elde Ediliş Yöntemleri...11 2.3. Özellikleri...12 2.3.1. Fiziksel Özellikleri...12 2.3.2. Kimyasal Özellikleri...12 2.4. Formaldehit...13 2.5. Asetaldehit...14 UYGULAMA FAALİYETİ...15 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...18 ÖĞRENME FAALİYETİ-3...20 3. KETNLAR...20 3.1. Adlandırılması...20 3.2. Elde Ediliş Yöntemleri...21 3.3. Özellikleri...22 3.3.1. Fiziksel özellikleri...22 3.3.2. Kimyasal Özellikleri...22 3.4. Aseton...24 UYGULAMA FAALİYETİ...25 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...27 ÖĞRENME FAALİYETİ-4...29 4. KARBKSİLLİ ASİTLER...29 4.1. Sınıflandırılması...29 4.1.1. Moleküldeki Karboksil Sayısına Göre...29 4.1.2. Ana Zincire Göre...30 4.2. Adlandırılması...30 4.2.1. IUPAC Sistemine Göre...30 4.2.2. Özel Adlandırma Sistemine Göre...30 4.3. Elde Ediliş Yöntemleri...31 4.4. Özellikleri...32 4.4.1. Fiziksel Özellikleri...32 i
4.4.2. Kimyasal Özellikleri...32 4.5. Formik Asit...34 UYGULAMA FAALİYETİ...36 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...39 ÖĞRENME FAALİYETİ -5...41 5. AZTLU ALİFATİK BİLEŞİKLER...41 5.1. Aminler...41 5.1.1. Sınıflandırılması...41 5.1.2. Adlandırılması...41 5.1.3. Elde Ediliş Yöntemleri...42 5.1.4. Özellikleri...42 5.2. Amitler...43 5.2.1. Sınıflandırılması...43 5.2.2. Adlandırılması...43 5.2.3. Elde Ediliş Yöntemleri...43 5.2.4. Özellikleri...44 5.3.Üre...45 5.4. Peptitleşme layı ve Proteinler...45 UYGULAMA FAALİYETİ...46 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...48 ÖĞRENME FAALİYETİ 6...51 6. ESTERLER...51 6.1. Adlandırılması...51 6.2. Elde Ediliş Yöntemleri...52 6.3. Özellikleri...53 6.4. Yağlar...54 6.5. Sabunlaşma...55 UYGULAMA FAALİYETİ...56 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...60 MDÜL DEĞERLENDİRME...63 CEVAP ANAHTARLARI...65 KAYNAKÇA...67 ii
AÇIKLAMALAR KD 524KI0160 ALAN Kimya Teknolojisi DAL/MESLEK Kimya MDÜLÜN ADI Alifatik Bileşiklerin Özellikleri-2 Bu modül alifatik hidrokarbonların adlandırılması, MDÜLÜN TANIMI kimyasal özellikleri, fiziksel özellikleri ve elde ediliş yöntemleri ile ilgili bilgi ve becerisinin kazandırıldığı öğrenme materyalidir. SÜRE 40/32 ÖN KŞUL YETERLİK MDÜLÜN AMACI EĞİTİM ÖĞRETİM RTAMLARI VE DNANIMLARI ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME AÇIKLAMALAR Alifatik Hidrokarbonlar modülünü başarmış olmak Alifatik bileşiklerin özelliklerini incelemek Genel Amaç Bu modül ile gerekli ortam sağlandığında, alifatik bileşikleri adlandırabilecek, özelliklerini tanıyacak ve elde edebileceksiniz. Amaçlar 1. Eteri tanıyarak elde edebileceksiniz. 2. Aldehiti tanıyarak elde edebileceksiniz. 3. Ketonları tanıyarak elde edebileceksiniz. 4. Karboksilli asitleri tanıyarak elde edebileceksiniz. 5. Azotlu alifatik bileşikleri tanıyarak elde edebileceksiniz. 6. Esterleri tanıyarak elde edebileceksiniz. rtam Sınıf, atölye, laboratuvar, işletme, kütüphane, ev, bilgi teknolojileri ortamı (internet) vb. kendi kendinize veya grupla çalışabileceğiniz tüm ortamlar Donanım Projeksiyon, bilgisayar, DVD çalar, televizyon, su banyosu, süzgeç kâğıdı, beher, baget, deney tüpü, spatül, damlalık, saat camı, bek, termometre, kıskaç, huni, destek, etüv, kül etme fırını, desikatör, mezür, hassas terazi, piset, ayırma hunisi, Z borusu, kristalizuvar, büret, saf su, 1litrelik balon joje, amyant ip, uzun boyunlu huni, cam pamuğu, renkli ayıraç şişesi, kibrit, lastik tıpa, porselen kapsül, turnusol kâğıdı, etüv, kül fırını, elekler 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 uygulanacak, modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve beceriler ölçülerek değerlendirileceksiniz. iii
iv
GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Günlük hayatta kullandığımız kimyasal maddelerin çoğunun organik bileşikler olması, bu bileşiklerin doğrudan ya da dolaylı olarak sanayideki üretimde ve analizlerde kullanılması organik bileşiklerin önemini artırmaktadır. Bu organik maddelerin en önemlilerinden biri de alifatik bileşiklerdir. Bu nedenle bilimsel ve başarılı çalışmalar yapabilmek için mevcut bileşiklerin özelliklerini iyi bilmek gerekir. Bu modülde alifatik bileşiklerden eter, aldehit, keton, karboksili asitler, azotlu alifatik bileşikler ve esterlerin sınıflandırılması, adlandırılması, özellikleri ve elde ediliş yöntemleri uygulamalı olarak verilmiştir. Bu modüldeki bilgiler ışığında alifatik bileşiklerinin özelliklerini incelemek için gerekli bilgi, beceri ve deneyimi kazanacaksınız. 1
2
ÖĞRENME FAALİYETİ-1 ÖĞRENME FAALİYETİ- 1 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak eterlerin adlandırılması elde ediliş yöntemleri ve özelliklerini inceleme bilgi, beceri ve deneyime sahip olabileceksiniz. ARAŞTIRMA Eterlerin kullanım alanlarını araştırınız. Eterlerin özelliklerini araştırınız. 1. ETERLER Eterler genel olarak R--R formülü ile simgelenir. Burada (R) alkil grupları aynı olan eterlere simetrik (basit), alkil grupları farklı olan eterlere asimetrik (karışık) eterler denir. rganik maddeleri çözme özelliği fazla olan eterler polar yapıya sahiptir. Genel formülleri C n H 2n+2 şeklindedir. 1.1. Adlandırılması Simetrik eterler, dialkil eter, simetrik olmayan eterler ise alkil-alkil eterler olarak adlandırılırlar. Basit eterler Karışık eterler CH 3 CH 3 CH 3 C 2 H 5 Di metil eter Metil etil eter C 2 H 5 C 2 H 5 C 6 H 5 CH 3 Di etil eter Metil fenil eter IUPAC adlandırma ise alkoksi alkan olarak yapılır. -R grubu alkoksi olarak belirlenir. CH 3 CH 3 C 2 H 5 C 2 H 5 Metoksi metan Etoksi etan 3
Halkalı yapıda olan eterlere aşağıdaki örnekler verilebilir. tetrahidrofuran tetrahidro piran (tetrametilen oksit) (pentametilen oksit) (oksolen) (oksan) 1,4-dioksan (dietilen oksit) 1.2. Elde Ediliş Yöntemleri Eterler iki yolla elde edilir: 2 Mol alkolden 1 mol su çekilmesiyle: Katalizör olarak genellikle sülfürik asit kullanılır. S H + H R H2 4 R R + H R 2 H S4 C 2H 5 H + H C2H 5 2 C2H 5 C2H + 5 H 2 Williamson sentezi ile: Bu yönteme göre alkolatlarla alkil halojenürlerin tepkimesiyle eterler oluşur. R Na + R Cl R R + NaCl C 2 H 5 Na + CH 3 Cl C2H 5 CH 3 + NaCl Metil etil eter 1.3. Özellikleri Eterlerin özellikleri kimyasal ve fiziksel olmak üzere iki grup hâlinde incelenir. 1.3.1. Kimyasal Özellikleri Eterler sınırlı sayıda tepkime verirler. Bunlardan bazıları şunlardır: Eterler kuvvetli asitlerle çözünürler. Sülfürik asitle verdiği tepkime : R R + H 2 S 4 R + - R + HS 4 H Eterlerin HI ile verdiği tepkime sonucu eterler, alkol ve alkil iyodüre parçalanır. Tepkime geri soğutucu altında gerçekleşir. Bu tepkime HBr de yavaş da olsa gerçekleşmesine karşın HCl de gerçekleşmez. H 5 C 2 C 2 H 5 + HI H 5 C 2 H + H 5 C 2 I dietil eter etil alkol etil iyodür Eterler uzun süre hava ile temas ederlerse peroksitleri oluştururlar. Bu peroksitler patlayıcı ve tehlikelidir. Dietil eterle tetrahidrofurandan oluşan peroksitlerin oluşum tepkimeleri aşağıda gösterilmiştir: 4
H 3 C CH 2 CH 2 CH 3 C dietileter H 3 H H HC CH CH 3 hidroksi etil peroksit 1.3.2. Fiziksel Özellikleri Eterler doğrusal moleküller değillerdir. Açılı yapıdadırlar. Dolayısıyla dipol momentleri vardır. Ancak oksijen atomları üzerinde hidrojen bulunmadığından hidrojen bağı yapmazlar. Eterler polar yapıda olduklarından polar özellik gösteren suda azda olsa çözünürler. Eterler uçucu bileşikler olup kolayca buharlaşarak alev alabilirler. 1.4. Dietil Eter Kolay buharlaşan bir maddedir(k.n. 35). Tıpta anestezik madde olarak kullanılır. Solunum yoluyla alındığında bayıltıcı etkisi vardır. Dietil eter, etil alkolden H 2 S 4 katalizörlüğünde su çekilmesi ile elde edilir. 2H 5 C 2 H H 2 S 4 140 o C H 5 C 2 C 2 H 5 + H 2 dietil eter 5
UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ Eterlerde peroksit kontrolü yapınız. Kullanılan araç ve gereçler Deney tüpü, saf su, %10 luk potasyum iyodür, 0,5 M sülfürik asit, ticari eter, nişasta çözeltisi, mezür, damlalık, pipet. İşlem Basamakları Deney tüpüne 10 ml saf su koyunuz. Öneriler Laboratuar önlüğünüzü giyiniz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Laboratuvar güvenlik kurallarına uygun çalışınız. Kullandığınız araç ve gereçlerin temizliğine dikkat ediniz. Üzerine 1 ml % 10 luk potasyum iyodür, 2 damla 0,5 M sülfürik asit ekleyerek asitlendiriniz. Pipetle çalışırken puar kullanınız. Sülfürik asitin yakıcı olduğunu unutmayınız. Karışıma peroksidine bakılacak eterden 2 ml koyunuz ve 1 dakika çalkalayınız. Eter buharını koklamayınız. Eteri aldıktan sonra eter kabının kapağını kapatmayı unutmayınız. 6
Üzerine 2 damla nişasta belirteci damlatınız. Belirteci alırken damlalık kullanınız. Çözeltideki renk değişimini tespit ediniz. Çözeltinin başlangıç ve sonraki renklerini kaydediniz. Malzemeleri temizleyiniz. Kullandığınız malzemeleri dikkatlice temizleyiniz. Malzemelerin kırılabilir malzemeler olduğunu unutmayınız. Sonuçları rapor hâline getiriniz. Deney sırasında aldığınız notlardan faydalanınız. Raporu işlem sırasına göre yazınız. Raporlarınızı kuralına uygun ve okunaklı olarak yazmaya özen gösteriniz. 7
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki sorularda doğru seçeneği işaretleyiniz. 1. Mol kütlesi 46 g olan bir eter elde edebilmek için kullanılacak alkolün mol kütlesi ne olmalıdır? A) 22 g/mol B) 32 g/mol C) 54 g/mol D) 60 g/mol 2. Dimetileter ve etil alkol karışımının 15 gramı Na ile tepkimeye sokuluyor. Tepkime sonunda 1,826 litre H 2 gazı oluştuğuna göre karışımdaki eter yüzdesi nedir? A) % 50 B) % 60 C) % 70 D) % 80 3. Molekül ağırlığı 102 g olan bir basit eter elde etmek için kullanılacak alkolün molekül ağırlığı kaç g olmalıdır? A) 40 B) 50 C) 60 D) 75 4. Mol kütlesi 102 g olan eter, hangi alkolün 2 molünden 1 mol su çekilerek elde edilir? A) CH3H B) C2H5H C) C3H7H D) C4H9H Aşağıdaki cümlelerde verilen yargılar doğru ise ( D ) yanlış ise ( Y ) yazınız. 5. ( ) Bir eter molekülündeki alkil grupları aynı ise bu etere basit (simetrik) eter denir. 6. ( ) İki mol etil alkolden bir mol su çekilerek elde edilen eter dimetil eterdir. DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz yanıtları cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz. 8
UYGULAMALI TEST Eterlerde peroksit kontrolü yapınız. Yaptığınız bu uygulamayı aşağıdaki tablo doğrultusunda ölçünüz. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır 1. Laboratuar önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2. Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? 3. Deney tüpüne 10 ml saf su koydunuz mu? 4. 5. Üzerine 1 ml % 10 luk potasyum iyodür, 2 damla 0,5 M sülfürik asit ekleyerek asitlendirdiniz mi? Karışıma peroksidine bakılacak eterden 2 ml koyup 1 dakika çalkaladınız mı? 6. Üzerine 2 damla nişasta belirteci damlattınız mı? 7. Çözeltideki renk değişimini tespit ettiniz mi? 8. Malzemeleri temizlediniz mi? 9 Sonuçları rapor hâline getirdiniz mi? DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız, beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. konuları arkadaşlarınızla tartışınız. kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 9
ÖĞRENME FAALİYETİ-2 ÖĞRENME FAALİYETİ- 2 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak aldehitlerin adlandırılması elde ediliş yöntemlerini, özelliklerini inceleme bilgi, beceri ve deneyimine sahip olabileceksiniz. ARAŞTIRMA Aldehitlerin kullanıldığı yerleri araştırınız. Aldehitler hakkında bilgi toplayarak sınıfta tartışınız. 2. ALDEHİTLER Aldehitler, genel olarak RCH= formülü ile gösterilirler. Aldehitlerdeki grubuna karbonil grubu denir. Buradaki karbon ve oksijen atomları arasındaki çift bağ kimyasal tepkimeler bakımından çok aktiftir. Bu özellik karbonil bileşiklerinin sentetik organik kimyanın temel taşı olmasını sağlar. Genel formülleri C n H 2n şeklindedir. R C H 2.1. Adlandırılması Aldehitlerin adlandırılması iki yöntemle yapılır. 2.1.1 Özel Adlandırma Aldehitlerin özel adları karboksilli asitlerin özel adlarından türetilir. Asitlerin adları sonundaki -ik asit veya oik asit son eki yerine aldehit son eki getirilerek adlandırılırlar. H C H H C H Formik asit Formaldehit H 3 C C Asetik asit H H 3 C C Asetaldehit H 10
2.1.2 IUPAC Göre Adlandırma Bu yöntemde adlandırma şu şekilde yapılır: İçinde karbonil gurubunu bulunduran en uzun karbon zinciri seçilir. Zincirdeki C atomları, karbonil grubu karbonundan başlanarak adlandırılırlar. Zincire bağlı grup ya da atomlar, bağlı oldukları C atomu numarası ile belirlenirler. Zincirdeki C atomu sayısı kadar karbon atomu içeren alkanın adının sonuna al son eki getirilir. al son eki ile aynı karbon sayılı hidrokarbonların adları sonuna al ; okso ön eki ile de aynı karbon sayılı hidrokarbonların adlarının önüne -okso getirilerek yapılır. CH 3 CH 2 CH CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH (CH 3 ) 2 CH CH Propiyonaldehit Valeraldehit İzobutiraldehit Propanal Pentanal 2-Metil propanal 1-ksopropan 1-ksopentan 2-Metil 1-oksopropan En uzun karbon zincirine numara yerine α, β, γ gibi Latin harfleri verilerek de adlandırma yapılabilir. Örnek: CH 3 Br H 3 C CH CH C γ β α H 2.2. Elde Ediliş Yöntemleri Aldehitler şu yollarla elde edilir: alfa-brom-beta-metil-bütiraldehit Birincil alkollerin yükseltgenmesi: Endüstride ve laboratuvarda yaygın olarak kullanılır. Endüstride yükseltgen olarak oksijen (hava), laboratuvarlarda ise kuvvetli yükseltgenlerin (KMn 4, K 2 Cr 2 7 ) sülfürik asitli çözeltileri kullanılır. CH 3 CH 2 CH 2 H n-propanol CH 3 CH 2 CH Propiyonaldehit Karboksilli asitlerin indirgenmesi: Laboratuvarda yaygın bir şekilde kullanılan bu yöntem; karboksilli asit ile formik asitin Ti 2 katalizörü üzerinden 300-350 o C de buhar hâlinde geçirilmesi ile gerçekleştirilir. Ti H 3 C C H+ H C H 2 H 3 C C H Asetik asit Aset aldehit 11 + H 2 + C 2
Rosenmund tepkimesi: Asit klorürlerin katalizör (Pd-BaS 4 ) yardımı ile indirgenmesiyle aldehitler elde edilir. Pd - BaS 4 R C Cl + H 2 R C H + HCl Asit klorur Aldehit Doymamış hidrokarbonlardan aldehit eldesi: Endüstriyel bir yöntemdir. Çünkü çıkış maddeleri olan asetilen, etilen, propilen gibi maddeler bol ve ucuzdur. HgS CH 3 C = C H + H 2 4, H 2 S 4 CH 3 CH 2 CH propilen Propiyon aldehit (Propanal) 2.3. Özellikleri Aldehitlerin fiziksel ve kimyasal olmak üzere iki özelliğini inceleyelim. 2.3.1. Fiziksel Özellikleri Aldehitler, aynı karbon sayılı alkollerden daha düşük, eterlerden ise daha yüksek sıcaklıkta kaynarlar. da sıcaklığında 1 ve 2 karbon sayılılar gaz, 3-11 karbon sayılılar sıvı, 12 den daha fazla karbonlular ise katıdırlar. Aldehitler içerdikleri karbonil grubunun özelliğinden dolayı polar yapılı moleküllerdir. Moleküldeki karbon sayısı arttıkça kaynama noktaları yükselir, çözünürlükleri azalır. Büyük moleküllü aldehitler, hoş kokulu olup parfüm yapımında kullanılır. 2.3.2. Kimyasal Özellikleri Aldehitler karbonil grubunun polarlığı nedeniyle kimyasal tepkimelere karşı çok etkindir. Katılma (kondensasyon) tepkimeleri verir. Karbonil grubuna bağlı hidrojen çok gevşektir. Bu nedenle indirgen özelliğe sahiptirler. Aldehitlerin yükseltgenme tepkimeleri: Aldehitler kuvvetli yükseltgenlerle asitli ortamda, soğukta bile karboksilli asitlere yükseltgenirler. 5R CH + 2Mn - 4 +6H + Soğ. 5R CH + 2Mn 2+ + 3H 2 Aldehitlerin yükseltgenme tepkimeleri aynı zamanda tanınma tepkimeleridir. Tollens ve fehling çözeltileri ile tepkimeye girerek çökelek oluştururlar. Bu iki ayıraç, bir organik maddenin yapısında aldehit grubunun var olup olmadığını anlamamıza yarar. Tollens belirteci ile R CH + 2Ag + + 2H - Isı R CH + 2Ag k + H 2 Aldehit K.asit Gümüş aynası Fehling belirteci ile R CH + 2Cu +2 + 4H - Isı R CH + 2Cu 2 + 2H 2 Aldehit Mavi K.asit Kırmızı çökelek 12
Aldehitlerin indirgenmesi: Aldehitlere Ni ya da Pt katalizörlüğünde basınç altında H 2 katılırsa birincil alkoller, Clemensen indirgenmesi ile hidrokarbonlar oluşur. R CH + H 2 Pt Ni R CH 2 H R CH Zn,Hg/der.HCl,ısı R CH 3 Aldehitlerin katılma tepkimeleri: Aldehitler, HCN, HCl, H 2, NH 3 ve alkol gibi bileşiklerle katılma tepkimeleri verirler. HCN katılması: Bir baz yanında aldehitlere HCN katılabilir. R C H + HCN R H CH CN Aldehit aldehit siyanhidrin Hidrojen katılması: Aldehitlerin indirgenmesinden (H 2 katılması) primer alkoller oluşur. H 2 R C H R CH 2 H Aldehit birincil alkol Su katılması: Aldehitlere su katılırsa aldehit hidrat bileşikleri oluşur. H R Aldehit C H+ H 2 R CH H aldehit hidrat NH 3 katılması: Aldehitlere amonyak katılırsa amonyaklı aldehit oluşur. H R C H+ NH 3 R CH NH 2 Aldehit aldehit amonyak 2.4. Formaldehit Formaldehit, aldehitlerin en basit üyesidir. Suda iyi çözünen renksiz bir sıvıdır. % 40 lık sulu çözeltisi formalin olarak bilinir. Formal çözeltisi proteinleri sertleştirip çürümeleri önlediğinden ölmüş hayvanların muhafazasında ve dezenfektan madde olarak kullanılır. Aldehitlerin tüm tepkimelerini verir. Formaldehit, amonyak ile tepkime verir. luşan ürotropin ilaç olarak kullanılır. 13
N 2.5. Asetaldehit 6 H C H + 4NH 3 formaldehit CH 2 H 2 C CH 2 N N CH 2 CH 2 CH 2 N hekzametilen tetramin (Ürotropin) + 6 H 2 Asetaldehit renksiz, keskin kokulu ve kararsız bir sıvıdır. Aldehitlerin genel elde ediliş tepkimelerinden farklı olarak bir alkin olan asetilene su katılarak da elde edilebilir. Diğer alkinlere su katıldığında ketonlar oluşur. HC CH + asetilen HgS 4 H 2 H 2 S 4 H 3 C C H asetaldehit Asetaldehit aldehitlerin tüm tepkimelerini verir. Formaldehite benzer şekilde polimerleşir. 14
UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ Aldehitlerin özelliklerini inceleyiniz. Kullanılan araç gereçler Deney tüpü, su banyosu, fehling 1 ve fehling 2 çözeltisi, bütil aldehit, aset aldehit, %10 luk formaldehit, %10 luk sülfürik asit, %0,3 lük potasyum permanganat, tollens belirteci, pipet, damlalık İşlem Basamakları Deney tüpüne 3 ml fehling 1 çözeltisi koyunuz. Öneriler Laboratuar önlüğünüzü giyiniz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Laboratuar güvenlik kurallarına uygun çalışınız. Kullandığınız araç ve gereçlerin temizliğine dikkat ediniz. Fehling çözeltisinin bozulmamış olmasına dikkat ediniz. İçine koyu mavi renk olana kadar fehling 2 çözeltisi ekleyiniz. Renk değişimine dikkat ediniz. Çözeltinin aşırısının eklenmemesine dikkat ediniz. Karışıma 3 damla asetaldehit damlatarak su banyosuna koyunuz. Aldehit eklerken damlalık kullanınız. Su banyosunun ısısını kontrol ediniz. 15
Çözeltiyi kaynattıktan sonra tüplüğe koyarak kırmızı bakır 1 (Cu) oksidin çökmesini gözleyiniz. Aynı işlemleri bütilaldehitle tekrarlayınız. Deney tüpünü tüplüğe yerleştirdikten sonra sallamayınız. Çökelmenin olabileceği süre kadar bekleyiniz. Bütilaldehiti temiz bir deney tüpüne alınız ve bütün işlem basamaklarını atlamadan yapınız. Temiz deney tüpüne 2 damla asetaldehit, üzerine 5 ml tollens belirteci koyarak çalkalayınız. Tollens belirtecinin bozulmamış olmasına dikkat ediniz. Çözeltiyi dikkatli çalkalayınız. Su banyosuna yerleştiriniz ve gümüş aynası oluşturunuz. Su banyosunun ısısını kontrol ediniz. Deney tüpünü yerleştirirken tahta maşa kullanınız. Bir deney tüpüne formaldehitten 1 ml koyunuz ve üzerine 0,5 ml sülfürik asit ekleyiniz. Deney tüpünün temiz olmasına dikkat ediniz. Asit eklerken puar kullanınız. 16
Karışıma %0,3 lük potasyum permanganat çözeltisinden damla damla koyunuz. Çözeltiyi eklerken damlalık kullanınız. Permanganatın renginin kaybolduğunu gözlemleyiniz. Formaldehit için yaptığınız işlemi asetaldehitle deneyiniz ve sonucu gözleyiniz. Malzemeleri temizleyiniz. Renk değişimini not alınız. Aset aldehitle deneyi tekrarlarken işlem sırasına dikkat ediniz. Kullandığınız malzemeleri dikkatlice temizleyiniz. Malzemelerin kırılabileceğini unutmayınız. Sonuçları rapor hâline getiriniz. Deney sırasında aldığınız notlardan faydalanınız. Raporu işlem sıranıza göre yazınız. Raporlarınızı kuralına uygun ve okunaklı olarak yazmaya özen gösteriniz. 17
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki sorularda doğru seçeneği işaretleyiniz. 1. C 2 H 2 bileşiğine uygun koşullarda su katılmasıyla oluşan bileşikle ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) Adı etanaldır. B) İzomeri olan bir keton yoktur. C) İndirgendiğinde etilalkol oluşur. D) Polimerleşmez. 2. 3 g formaldehit yeterince fehling çözeltisinden, H CH + 2Cu +2 + 4H - Isı H CH + 2Cu 2 + 2H 2 tepkimesine göre, kaç g Cu 2 oluşturur? (Cu:64, :16, C:12, H:1) A) 4 B) 8 C) 14,4 D) 28,8 3. Aşağıdakilerden hangisi aldehitlerin özelliği değildir? A) Tollens belirteci ile tepkime verirler. B) İndirgendiklerinde tersiyer alkolleri oluştururlar. C) HCl ile katılma tepkimesi verirler. D) Hem indirgen hem de yükseltgendir. Aşağıdaki cümlelerde yargılar doğru ise ( D ), yanlış ise ( Y ) yazınız. 4. ( ) Aldehitler içerdikleri karbonil grubunun özelliğinden dolayı polar yapılı moleküllerdir. 5. ( ) Aldehitler kuvvetli yükseltgenlerle asitli ortamda, soğukta bile ketonlara yükseltgenirler. DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz yanıtları cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz. 18
UYGULAMALI TEST Eterlerde peroksit kontrolü yapınız. Yaptığınız bu uygulamayı aşağıdaki tablo doğrultusunda ölçünüz. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır 1. Laboratuvar önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlettiniz mi? 2. Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? 3. Deney tüpüne 3 ml fehling 1 çözeltisi koydunuz mu? 4. İçine koyu mavi renk olana kadar fehling 2 çözeltisi eklediniz mi? 5. 6. Karışıma 3 damla aset aldehit damlatarak su banyosuna koydunuz mu? Çözeltiyi kaynattıktan sonra tüplüğe koyarak kırmızı bakır 1 oksidin çökmesini gözlemlediniz mi? 7. Aynı işlemleri bütil aldehitle tekrarladınız mı? 8. Temiz deney tüpüne 2 damla aset aldehit, üzerine 5 ml tollens belirteci koyarak çalkaladınız mı? 9 Su banyosuna yerleştirerek gümüş aynası oluşturdunuz mu? 10 Bir deney tüpüne formaldehitten 1 ml koyarak üzerine 0,5 ml sülfirik asit eklediniz mi? 11 Karışıma %0,3 lük potasyum permanganat çözeltisinden damla damla koydunuz mu? 12 Permanganatın renginin kaybolduğunu gözlemlediniz mi? 13 8. adımdan itibaren işlemi aset aldehitle deneyip sonucu gözlediniz mi? 14. Malzemeleri temizlediniz mi? 15. Sonuçları rapor hâline getirdiniz mi? DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız, beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 19
ÖĞRENME FAALİYETİ 3 ÖĞRENME FAALİYETİ-3 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak ketonların adlandırılmasını, elde ediliş yöntemlerini, özelliklerini inceleme bilgi, beceri ve deneyimine sahip olabileceksiniz. ARAŞTIRMA Ketonların kullanıldığı yerleri araştırınız. Ketonlar hakkında bilgi toplayarak sınıfta tartışınız. 3. KETNLAR Moleküllerinde karbonil grubu bulundururlar. Karbonil grubuna iki alkil kökü bağlanması ile oluşan bileşiğe keton denir. Ketonlar eterlerde olduğu gibi simetrik ve asimetrik olmak üzere iki grupta incelenir. Alkil kökleri aynı olan ketonlara simetrik (basit), farklı olanlara da asimetrik (karışık) ketonlar denir. Genel formülleri C n H 2n şeklindedir. 3.1. Adlandırılması R 1 C R 1 R 1 C R 2 Simetrik keton Asimetrik keton Ketonlar genellikle eterlere benzer şekilde adlandırılır. Simetrik olanlara dialkil keton, asimetrik olanlara da alkil alkil keton denir. H 3 C C CH 3 H 5 C 2 C C 2 H 5 H 3 C C C 2 H 5 H 3 C C C 3 H 7 Dimetil keton Dietil keton Metil etil keton Metil propil keton 20
Ketonların IUPAC adlandırılması Karbonil grubu en düşük sayıyı alacak şekilde en uzun zincir seçilerek numaralandırılır. Aynı karbon sayılı alkan adının sonundaki an eki kaldırılarak on eki getirilir. Siklik ketonlar için karbonil karbonu 1 numara olarak numaralandırılır. CH 3 CH 3 C CH 3 1 CH 3 2 C 3 CH 2 4 CH 2 5 CH 3 1 CH 3 2 C 3 C 4 CH 2 5 CH 3 Propanon 2-Pentanon 2-metil-3-pentanon 3.2. Elde Ediliş Yöntemleri Ketonlar başlıca ikincil alkollerin yükseltgenmesi, karboksilli asitlerin toprak alkali tuzlarının ısıtılması, alkil asetilenlere (asetilen hariç) katalizör yardımı ile su katılması ve organometal bileşiklerinden grignard bileşiği yararlanılarak elde edilir. İkincil alkollerin yükseltgenmesi İkincil alkoller, bir adım yükseltgenerek ketonları oluştururlar. H H () () R CH R R C R H 5 C 2 CH CH 3 H 5 C 2 C CH 3 İkincil alkol keton 2-bütanol bütanon Karboksilli asit toprak alkali tuzlarının ısıtılması Karboksilli asitlerin toprak alkali tuzları kuru kuruya ısıtıldığında ketonlar meydana gelir. Bu yöntemle daha çok simetrik ketonlar elde edilir. (R-C - ) 2 Ca R C R CaC 3 rganik asit kalsiyum tuzu keton (CH 3 -C - ) 2 Ca H 3 C C CH 3 CaC 3 Kalsiyum asetat + aseton Alkinlere su katılması Üç ya da daha çok karbon içeren alkinlere su katılırsa ketonlar oluşur. HgS 4 R C CH+ H H R C CH 3 + Alkin Keton 21
HgS 4 H 3 C C CH+ H H C H 3 C CH 3 Propin propanon rganometal bileşikleri Grignard bileşiklerinin organik asitlerle, asit klorürleriyle, nitrillerle ve esterlerle tepkimeye girmesinden ketonlar oluşur. 3.3. Özellikleri R--CC 2 H 5 + R 2 --MgX R C R 2 + Mg(C 2 H 5 )X Keton Ketonların fiziksel ve kimyasal olmak üzere özelliklerini inceleyelim. 3.3.1. Fiziksel özellikleri Karbon sayısı küçük ketonlar sıvı, büyük olanlar (11 karbonludan sonrakiler) ise katıdır. Küçük moleküllü ketonlar suda çözünürler, büyük moleküllü olanlar suda çözünmezler. Ketonlar aldehitlere oranla daha hoş kokuludurlar. Sıvı ketonlar çözücü olarak boyar maddelerin hazırlanmasında kullanılır. H propanon(aseton) k.n.56 o C H 3 C CH CH 3 2-Propanol k.n.83 o C 3.3.2. Kimyasal Özellikleri Katılma tepkimeleri: Ketonlar karbonil grubu içeren bileşikler olduğu için aldehitler gibi katılma tepkimeleri verirler. H 2 katılması: Nikel ya da platin katalizörlüğünde ketonlara hidrojen katılırsa ikincil alkollere indirgenirler. C H 3 R Keton H Pt C R + H 2 R CH R C Propanon CH 3 + H 2 22 Pt İkincil alkol H H 3 C CH CH 3 2-propanol
HCN katılması: Ketonlara HCN katılarsa siyanhidrinler oluşur. R C R+ R H C R NH 2 Keton Keton siyanhidrin H H 3 C C CH 3 + HCN H 3 C C CH 3 NH 2 Propanon Aseton siyanhidrin Su katılması: Ketonlara su katılırsa kararsız hidrat bileşikleri oluşur. R C R+ 2 R H C R H Keton Hidrat C H 3 Aseton C CH 3 + H 2 C H 3 H C CH 3 H 2.2.di hidroksi propan Alkol katılması: Ketonlara alkol katıldığında alkol grubu içeren eterler oluşur. R C R+R H R H C R Keton R Alkol H H 3 C C CH H 3 C C CH 3 + H 3 3 C H CH 3 Dimetil keton metil alkol 2-metoksi-2-propanol Yanma tepkimeleri: Ketonlar da diğer organik bileşikler gibi yandığı zaman C 2 ve H 2 verir. C n H 2n + (3n-1)/2 2 nc 2 + nh 2 23
3.4. Aseton H 3 C C CH 3 Aseton Aseton; renksiz, suyla her oranda karışabilen bir sıvıdır. Yağları, reçineleri, plastik ve selüloz türevlerini çözer. Boyalarda çözücü olarak kullanılır. Ketonların genel elde edilme yollarıyla elde edilir. Ketonların tepkimelerini verir. C H 3 H CH 2-propanol () CH H C CH 3 3 C 3 + H 2 Aseton Aldehitlere benzer şekilde polimerizasyon tepkimesi verir. Üç mol aseton molekülü kondensasyonla birleşerek 1,3,5-trimetilbenzeni (mesitilen) oluşturur. Bu sırada üç mol su molekülü ayrılır. Bu şekilde iki ya da daha fazla molekülün bir araya gelerek daha büyük bir molekül oluşturmaları ve bu sırada H 2, NH 3, HCl gibi küçük moleküllerin ayrılması olayına kondensasyon denir. CH 3 3 H 3 C C CH 3 H 2 + 3 Aseton H 3 C CH 3 1,3,5-trimetilbenzen 24
UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ Kalsiyum asetat kullanarak aseton elde ediniz. Kullanılan araç gereçler Kalsiyum asetat, termometre, spor, kıskaç, erlenmayer, lastik mantar, spatül, elektronik terazi, alonj, lastik hortum, üçayak, amyant tel kafes, bunzen beki İşlem Basamakları Damıtma balonuna 40 gr kalsiyum asetat koyunuz. Öneriler Laboratuvar önlüğünüzü giyiniz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Laboratuvar güvenlik kurallarına uygun çalışınız. Tartım yaparken tartım kurallarına uyunuz. Damıtma düzeneği kurunuz. Kullandığınız araç gereçlerin temizliğine dikkat ediniz. Düzenekteki bağlantı yerlerinin uygunluğunu kontrol ediniz. Balonu ısıtınız. Elekteki maddeyi dikkatli bir şekilde aktarınız. Elekte madde kalmamasına dikkat ediniz. 25
Elde edilen ketonu erlende toplayınız. Hesapları kontrol ediniz. Malzemeleri temizleyiniz. Kullandığınız malzemeleri dikkatlice temizleyiniz. Sonuçları rapor hâline getiriniz. Deney sırasında aldığınız notlardan faydalanınız. Raporu işlem sırasına göre yazınız. Raporlarınızı kuralına uygun ve okunaklı olarak yazmaya özen gösteriniz. 26
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz. 1. Aldehitler ve bütün ketonlar, I. Yükseltgenme II. Katılma III. Polimerleşme tepkimelerinden hangilerini verir? A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I,II ve III 2. 15,8 g (R-C) 2 Ca tuzunun ısıtılması ile keton ve CaC 3 elde ediliyor. luşan ketonun okunuşu aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? (Ca:40, :16, C:12, H:1) A) Aseton B) Metil etil keton C) 2-pentanon D) Etil propil keton 3. Aşağıdakilerden hangisi su katıldığında aseton oluşturur? A) C 3 H 4 B) C 2 H 4 C) C 3 H 6 D) C 2 H 5 H 4. Mol kütlesi 86 g/mol olan ketonun izomeri aşağıda verilenlerden hangisidir? (:16, C:12, H:1) A) C 3 H 7 H B) CH 3 CH 2 CH C) C 4 H 9 CH D) CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH Aşağıdaki cümlelerde yargılar doğru ise (D), yanlış ise (Y) yazınız. 5. ( ) Ketonlar karbonil grubu içeren bileşikler olduğu için, aldehitler gibi katıma tepkimeleri verirler. 6. ( ) Karbonil grubuna iki alkil kökü bağlanması ile oluşan bileşiğe eter denir. DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz yanıtları cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz. 27
UYGULAMALI TEST Eterlerde peroksit kontrolü yapınız. Yaptığınız bu uygulamayı aşağıdaki tablo doğrultusunda ölçünüz. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır 1. Laboratuar önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2. Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? 3. Damıtma balonuna 40 gr kalsiyum asetat koydunuz mu? 4. Damıtma düzeneği kurdunuz mu? 5. Balonu ısıttınız mı? 6. Elde edilen ketonu erlende topladınız mı? 7. Malzemeleri temizlediniz mi? 10. Sonuçları rapor hâline getirdiniz mi? DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız, beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 28
ÖĞRENME FAALİYETİ-4 ÖĞRENME FAALİYETİ-4 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak karboksilli asitlerin sınıflandırmasını, adlandırılmasını elde ediliş yöntemlerini, özelliklerini inceleme bilgi, beceri ve deneyimine sahip olabileceksiniz. ARAŞTIRMA Karboksilli asitlerin sınıflandırılması hakkında araştırma yapınız. Karboksilli asitlerin kullanım alanları hakkında araştırma yapınız. 4. KARBKSİLLİ ASİTLER Karboksilli asitler yapısında ( C H veya CH) karboksil grubu bulunduran bileşiklerdir. ksijenin elektronegatifliği karbon ve hidrojene göre daha fazla olduğu için karboksil grubundaki oksijen atomları kısmen (-), karbon ve hidrojen atomları ise kısmen (+) yüklüdür. Karboksilli asitlerin kimyasal özellikleri, hem alkollerden hem de aldehit ve ketonlardan çok farklıdır. Genel formülleri C n H 2n 2 şeklinde gösterilir. 4.1. Sınıflandırılması Karboksilli asitler CH gruplarının bağlı olduğu ana zincire göre ve moleküldeki karboksil sayısına göre iki şekilde sınıflandırılır. 4.1.1. Moleküldeki Karboksil Sayısına Göre Molekülde bulunan karboksil sayısına göre monokarboksilli asitler ve polikarboksilli asitler olmak üzere ikiye ayrılır. Monokarboksilli asitler: Moleküllerinde bir tane karboksil grubu bulunduran asitlerdir. HCH CH 3 CH Metanoik asit etanoik asit Polikarboksilli asitler: Moleküllerinde birden fazla karboksil grubu bulunduran asitlerdir. H 2 C CH CH CH 2 CH CH HC H 2 C CH CH CH okzalik asit 1,2,4,bütantrikarboksilliasit 1,2, benzendikarboksilli asit 29
4.1.2. Ana Zincire Göre Karboksil grubuna bağlı ana zincirin alifatik veya aromatik olmasına göre ikiye ayrılır. Alifatik karboksilli asitler: Halkalı yapıda olmayan karboksilli asitlerdir. R-CH HCH CH 3 CH karboksilli asit Formik asit Asetik asit Aromatik karboksilli asitler: Halkalı yapıda olan karboksilli asitlerdir. CH Ar CH Aromatik karboksilli asit Benzoik asit 4.2. Adlandırılması Karboksilli asitlerin adlandırılması IUPAC sistemine veya özel adlandırma sistemine göre yapılmaktadır. 4.2.1. IUPAC Sistemine Göre İçinde karboksilli asit grubu bulunan en uzun karbon zinciri seçilir ve karboksilli asit grubunun bağlı olduğu karbon bir (1) olmak üzere numaralandırılır. Zincire bağlı atom ya da grupların adı, yeri ve sayısı belirtilir. Zincirdeki karbon atomu içeren alkan adının sonuna oik asit eki getirilir. H 3 C HC CH H CH CH 3 CH Br metanoik asit etanoik asit 2-brompropanoikasit 4.2.2. Özel Adlandırma Sistemine Göre Bu sistemde asitin ilk elde edildiği kaynak esas alınmıştır. Örneğin metanoik asit karıncadan elde edilir. Karıncanın Latincede adı formika olduğu için bu aside formik asit denir. Eğer zincire bağlı başka gruplar varsa bunlarda belirtilmelidir. Ancak bu sistemde zincirdeki karbonlara numara yerine α, β, γ ve σ gibi harfler verilir ve ikinci karbon α alınır. Aşağıda bazı organik asitlerin özel adları verilmiştir. H-CH Formik asit C 4 H 9 -CH Valerik asit CH 3 -CH Asetik asit C 5 H 11 -CH Kaproik asit C 2 H 5 -CH Propiyonik asit C 7 H 15 -CH Kaprilik asit C 3 H 7 -CH Bütirik asit C 9 H 19 -CH Kaprik asit 30
Br H 3 C CH CH β α α-brompropiyonik asit C H 3 H CH CH 2 CH 2 CH γ β α γ-hidroksivalerik asit 4.3. Elde Ediliş Yöntemleri Karboksilli asitler başlıca birincil alkollerin ya da aldehitlerin yükseltgenmesiyle, Grignard bileşiklerinden, asit anhidritlerinden ve esterlerden elde edilir. Birincil Alkol ya da Aldehitlerin Yükseltgenmesi: Birincil alkollerin bir basamak yükseltgenmesiyle aldehitler, aldehitlerin yükseltgenmesiyle de karboksilli asitler oluşur. Yükseltgen madde olarak asitli ortamda KMn 4 ya da K 2 Cr 2 7 çözeltileri kullanılır. C H 3 () () RCH 2 H RCH RCH Primer alkol Aldehit Karboksilli asit () () CH 2 CH 2 H H 3 C CH 2 CH H 3 C CH 2 CH 1-propanol 1-Propanal Propanoik asit Grignard Bileşikleri: Grignard bileşiği önce C 2 ile tepkimeye sokulur. luşan tuzun halojen asitleriyle tepkimesi sonucu karboksilli asitler elde edilir. R MgX+ C () R C MgX+HX () R C H+ 2 H 3 C MgCl () () + C H 2 3 C MgCl etilmagnezyum klorür Karboksilli asit H 3 C C H C + HCl + MgCl 2 Etanoik asit Asit anhidritleri: Asit anhidritlerinin alkol ile tepkimesinden karboksilli asitler ve esterler elde edilir. R 1 C C R 1 R 2 H R 1 C H R 1 C R + + 2 Asit anhidriti Alkol Karboksilli asit Ester M H 3 C C C CH 3 + H 5 C 2 H H 3 C C H + H 3 C C C 2 H 5 31
Asetik anhidrit Etil alkol Asetik asit Etil asetat H + Esterler: Esterler asitli ortamda su ile hidroliz edilirse alkol ve asit oluşur. R 1 C R 2 + H 2 R 1 C H+ R 2 H 4.4. Özellikleri Ester Karboksilli asit Alkol H 3 C C C 2 H 5 + 2 H + H 3 C C H+ C 2 H 5 H Etil asetat Asetik asit Etil alkol Fiziksel ve kimyasal olmak üzere özelliklerini inceleyelim 4.4.1. Fiziksel Özellikleri Karboksilli asitlerin kaynama noktası, aynı molekül kütlesine sahip hidrokarbon, aldehit, keton ve alkollerden daha yüksektir. Bunun nedeni, iki karboksilli asit molekülünün arasında iki hidrojen bağının oluşmasıdır (dimerleşme).... H Karboksilli asidin dimerleşmesi R C H... Karboksilli asitler zayıf asitlerdir. Suda çözündüklerinde kısmen iyonlaşırlar. Hidrojen iyonlarının molar derişimi denge sabitlerinden hesaplanır. RCH (suda) +H 2 RC - (suda) + H 3 + (suda) [RC - ].[H 3 ] Ka= [RCH] Monokarboksilli asitlerde asitlik kuvvetleri, moleküldeki karbon sayısının artmasıyla azalır. Mono karboksilli asitlerin en kuvvetlisi formik asittir. Karboksilli asitlerde karbon atomu sayısı arttıkça kaynama noktaları yükselir (metanoik asidin k.n 101 o C, etanoik asidin k.n 118 o C), sudaki çözünürlükleri azalır. 4.4.2. Kimyasal Özellikleri Karboksilli asitlerin fonksiyonel grupları CH grubudur. Karboksilli asitler fonksiyonel grubuna bağlı olarak üç tür tepkime verir. Bunlar H bağının koptuğu tepkimeler C bağının koptuğu tepkimeler ve indirgenme tepkimeleridir. 32 C R
H Bağının koptuğu tepkimeler Metallerle tepkimeleri: Alkoller yalnız Na ve K gibi aktif metallerle tepkimeye girerek hidrojen gazı verdiği hâlde, karboksilli asitler Na, K gibi metallerin yanında Mg, Ca, Zn gibi metaller ile de tepkime verir. 2CH 3 -CH + Ca (CH 3 -C) 2 Ca + H 2 kalsiyum asetat Nötralleşme tepkimeleri: Nötralleşme tepkimesinde karboksil grubundaki hidrojen atomu ile bazdaki hidroksil grubu birleşerek su oluşturur. R CH+ KH R CK+ H 2 karboksilli asit H CH + KH H CK+ H 2 formik asit potasyum formiyat Sodyum bikarbonatla tepkimeleri: NaHC 3 ile karboksilli asitler etkileştiğinde C 2 gazı çıkarır. Diğer -H grubu içeren bileşikler bu tepkimeyi vermediği için bu tepkime karboksilli asitlerin ayıracıdır. R CH+ NaHC 3 R CNa+ H 2 + C 2 karboksilli asit H 3 C CH + NaHC 3 H 3 C asetik asit CNa+ H 2 + C 2 sodyum asetat C H Bağının koptuğu tepkimeler C H bağının kopması, karboksil grubundan H grubunun ayrılması demektir. Bu grup yerine başka atom veya gruplar bağlanabilir. luşan maddeler karboksilli asit türevleri olarak adlandırılır. Karboksil grubundan H grubunun ayrılması ile oluşan gruba açil grubu denir. R C H R C karboksilli asit açil grubu Asit anhidritlerin oluşması: İki asit molekülünden bir su molekülünün çıkarılmasıyla oluşan moleküle asit anhidriti denir. R C H + H C R karboksilli asit H 2 S 4 R C C asit anhidriti 33 R+ H 2
H 3 C C H+ H C CH 3 asetik asit H 2 S 4 H 3 C C C CH 3 + H 2 asetik asit anhidriti Ester oluşması: Karboksilli asitlerle alkoller tepkimeye girdiğinde bir molekül su ayrılırken asidin H grubu yerine karbonil karbonuna alkolün R grubu bağlanır. Bu tepkimeye esterleşme, oluşan maddeye de ester denir. H R 1 C H+ H R 2 S 4 R 2 1 C R 2 karboksilli asit ester + H 2 H 3 C C H+ H C 2 H 5 asetik asit H 2 S 4 H 3 C C C 2 H 5 + H 2 etil asetat Asit klorür oluşması: Karboksilli asitler PCl 3 veya PCl 5 ile tepkimeye sokulursa asit klorürler oluşur. 3 R C H+ PCl 3 3 R C Cl + H 3 P 3 karboksilli asit asit klorur 3H 5 C 2 C H+ PCl 3 3 H 5 C 2 C Cl + H 3 P 3 propiyonik asit propiyonil klorur İndirgenme tepkimesi Bu tepkimeler kuvvetli indirgenler kullanılarak gerçekleştirilir. İndirgen madde olarak LiAlH 4 kullanılır. Karboksilli asitler birincil alkollere indirgenirler. 4.5. Formik Asit R C H karboksilli asit H 5 C 2 C H propanoik asit LiAlH 4 LiAlH 4 R CH 2 H birincil alkol H 5 C 2 CH 2 H propanol Karboksilli asitlerin ilk üyesi olan formik asit (HCH), keskin ve batıcı bir kokuya sahiptir. Deriye temas ettiğinde tahriş edicidir. Suda çok çözünür. Karıncaların salgıladığı öz suda ve ısırgan otunun öz suyunda bulunur. Esterlerin genellikle güzel kokuları vardır. Bu özelliğinden dolayı parfüm endüstrisinde kullanılır. Tortu giderici olarak kullanılan formik asit ayrıca uçak sanayisinde kullanılmaktadır. Endüstride karbon monoksit gazının basınç altında sodyum hidroksit ile ısıtılmasından elde edilir. 34
( 200 o C 10 atm) H + C + NaH HCNa HCH Sodyum formiyat formik asit Formik asidin kimyasal özellikleri Karboksilli asitlerin bütün tepkimelerini verir. Karbonil grubuna bağlı hidrojen atomu bulundurduğundan hem aldehit hem de asit yapısındadır. Tollens belirteci ile tepkimesi sonucu gümüş aynası oluşur. HCH + 2Ag + + H - 2 Ag o + C 2 + 3H 2 gümüş aynası Formik asit yüksek sıcaklıklarda bozunarak hidrojen ve karbon dioksite parçalanır. ısı HCH H 2 + C 2 da koşullarının az üstünde sülfirik asit ile etkileştirilirse sülfirik asit formik asitin suyunu alarak karbon monoksit çıkmasına neden olur. H 2 S 4 HCH C + H 2 Formik asit ve türevleri endüstride oldukça önemli bir yer tutar. rganik asitlerin en yalını olan bu asit, gübrelerden plastiklere kadar birçok bileşiğin çıkış maddesidir. 35
UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ Formik asidin özelliklerini inceleyiniz. Kullanılan malzemeler Tollens belirteci, formik asit, NaH, deney tüpü, bek, maşa, kibrit, kurşun II oksit, süzme düzeneği, su banyosu, hassas terazi, d.h 2 S 4, beher, tüplük. İşlem Basamakları Deney tüpüne 5 ml tollens belirteci koyunuz. Öneriler Laboratuvar önlüğünüzü giyiniz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Laboratuvar güvenlik kurallarına uygun çalışınız. Kullandığınız araç ve gereçlerin temizliğine dikkat ediniz. Hesapların doğru olduğundan emin olunuz. Üzerine 1 ml formik asit ekleyiniz. Asit çözeltisini alırken puar kullanınız. İstenen hacimde madde almaya dikkat ediniz. Su banyosunda ısıtarak metalik gümüş açığa çıkarınız. Su banyosunun ısısını kontrol ediniz. Isıtma sırasında tüp maşası kullanınız. 36
Temiz bir deney tüpüne 0,6 gr NaH koyunuz. Tartım kurallarına uyunuz. NaH in nem çekici olduğunu dikkate alarak çalışınız. İçerisine 1 ml formik asidi yavaş yavaş ekleyiniz. Asit çözeltisini alırken puar kullanınız. Asit çözeltisini yavaş yavaş ekleyiniz. luşan sodyum format çözeltisini düşük bek alevinde beyaz katı olana kadar ısıtınız. Alevin şiddetine dikkat ediniz. Isıtma sırasında tüp maşası kullanınız. Üzerine 2 ml der.h2s4 ekleyiniz ve tekrar ısıtarak çıkan gazı kibrit alevi ile kontrol ediniz. H2S4 in yakıcı olduğunu unutmayınız. Asit çözeltisini alırken puar kullanınız. 15 ml formik asidi behere koyunuz ve içerisine 3 gr Pb ekleyerek karıştırınız. Formik asidi alırken mezür kullanınız. Tartım kurallarına uyunuz. 37
Süzme düzeneği hazırlayınız. Uygun bir halka ve huni seçiniz. Düzenekteki bağlantıları kontrol ediniz. Karışımı 3 dakika ısıtıp hemen süzünüz. Isıtma süresini geçmeyiniz. Süzme işlemini hızlı ve dikkatli yapınız. Soğumuş süzüntüde kurşun format kristallerini belirleyiniz. Malzemeleri temizleyiniz. Çözeltinin soğumuş olmasına ve kristallerin oluşmuş olmasına dikkat ediniz. Temizleme kurallarına uyunuz. Cam malzemelerin kırılabilir olduğunu unutmayınız. Raporunuzu yazınız Deney sırasında aldığınız notlardan faydalanınız. Raporu işlem sıranıza göre yazınız. Raporlarınızı kuralına uygun ve okunaklı olarak yazmaya özen gösteriniz. 38
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz. 1. Mol kütlesi 74 g olan monokarboksilli doymuş asidin adı nedir? (H:1, C:12, :16) A) Propanoik asit B) Bütanoik asit C) Pentanoik asit D) Hegzanoik asit 2. 5 g sirke çözeltisini nötrleştirmek için 100 ml 0,2 M NaH çözeltisi kullanılıyor. Buna göre asit çözeltisi kütlece % kaçlıktır? (Sirke asit olarak yalnızca asetik asit içerir.) (H:1, C:12, :16) A) 10 B) 16 C) 24 D) 28 3. Aşağıdakilerden hangisi hem Na hem de Zn ile H 2 gazı oluşturur? A) Etilalkol B) Glikol C) Aseton D) Propiyonik asit Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru kelimeleri yazınız. 4. Dört farklı grubun bağlanmış olduğu karbon atomuna.karbon atomu denir. 5. Karboksilli asitlerde karbon atomu sayısı arttıkça sudaki çözünürlükleri. 6. Karınca salgılarında ve ısırgan otunda bulunan madde asittir. DEĞERLENDİRME Yukarıdaki teste verdiğiniz yanıtları cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Eksik konularınız varsa bu eksikliğin neden kaynaklandığını düşünerek arkadaşlarınızla tartışınız. Öğretmeninize danışarak tekrar bilgi konularına dönüp eksiklerinizi gideriniz. 39
UYGULAMALI TEST Eterlerde peroksit kontrolü yapınız. Yaptığınız bu uygulamayı aşağıdaki tablo doğrultusunda ölçünüz. 1. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır Laboratuvar önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2. Kullanılacak malzemeleri temin ettiniz mi? 3. Deney tüpüne 5 ml tollens belirteci koydunuz mu? 4. Üzerine 1 ml formik asit eklediniz mi? 5. Su banyosunda ısıtarak metalik gümüş açığa çıkardınız mı? 6. Temiz bir deney tüpüne 0,6 gr NaH koydunuz mu? 7. İçerisine 1 ml formik asidi yavaş yavaş eklediniz mi? 8. 9. 10. luşan sodyum format çözeltisini düşük bek alevinde beyaz katı olana kadar ısıttınız mı? Üzerine 2 ml der H 2 S 4 ekleyerek ve tekrar ısıtarak çıkan gazı kibrit alevi ile kontrol ettiniz mi? 15 ml formik asit bulunan behere 3 gr Pb ekleyerek karıştırdınız mı? 11. Süzme düzeneği hazırladınız mı? 12. Karışımı 3 dakika ısıtıp hemen süzdünüz mü? 13 Soğumuş süzüntüde kurşun format kristallerini belirlediniz mi? 14. Malzemeleri temizlediniz mi? 15. Sonuçları rapor hâline getirdiniz mi? DEĞERLENDİRME Bu yeterlilik sırasında bilgi konularında veya uygulamada anlamadığınız, beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 40
ÖĞRENME FAALİYETİ-5 ÖĞRENME FAALİYETİ -5 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında kuralına uygun olarak azotlu alifatik bileşiklerin sınıflandırılmasını, adlandırılmasını elde ediliş yöntemlerini, özelliklerini inceleme bilgi, beceri ve deneyimine sahip olabileceksiniz. ARAŞTIRMA Azotlu alifatik bileşiklerin neler olduğunu araştırınız. Azotlu alifatik bileşikler nerelerde bulunur? Araştırınız. 5.1. Aminler 5. AZTLU ALİFATİK BİLEŞİKLER Aminler amonyaktan türeyen azotlu bileşiklerdir. Bu bileşiklerin fonksiyonel grubu ( NH 2 ) amino grubudur. 5.1.1. Sınıflandırılması Aminler, azot atomuna bağlı alkil ya da aril grubunun sayısına göre birincil, ikincil ve üçüncül diye sınıflandırılır. Bileşikteki R grupları aynı ise basit, farklı ise karışık amin olarak nitelendirilir. H H H R N N N N H H R H R R R R Amonyak primer amin sekonder amin tersiyer amin 5.1.2. Adlandırılması Aminler adlandırılırken alkil ya da aril grubu belirtilir, sonra amin son eki eklenir veya alkil grubunun türediği alkilin adının sonuna amin son eki getirilir. R NH 2 H 3 C NH 2 metilamin(metanamin) birincil (primer) amin R 2 NH H 3 C NH CH 3 dimetilamin ikincil (sekonder) amin 41 C H 3 R 3 N N CH 3 CH 3 trimetilamin üçüncül (tersiyer) amin
CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 propilamin (propanamin) 5.1.3. Elde Ediliş Yöntemleri NH 2 sikloheksilamin (sikloheksanamin) H H 5 C 2 N CH 3 etilmetilamin Alkil halojenürlerin NH 3 ile tepkimesinden aminler elde edilir. HX açığa çıkar. + H NH 2 R NH 2 + HX R X alkil halojenür amonyak amin asit H 3 C Cl + H NH 2 H 3 C NH 2 + HCl metil klorür metilamin Primer amin elde etmek için alkoller Th 2 katalizörlüğünde NH 3 ile tepkimeye sokulur. Primer amin oluşur, su açığa çıkar. 5.1.4. Özellikleri Fiziksel ve kimyasal olmak üzere özelliklerini inceleyelim. Fiziksel özellikleri Aminlerin küçük üyeleri (metilamin, etilamin) gazdır. 7 karbonluya kadar olanlar sıvı, daha büyük moleküllü olanlar katıdır. Suda çözünebilirler. Ancak molekül kütlesi büyük olanlar (6 karbonludan fazla) suda çözünmezler. Molekülleri arasında hidrojen bağı vardır (tersiyer amin hariç). Kokuları balık kokusuna benzer. Kimyasal özellikleri Yanma tepkimesi verirler. C 2 ve H 2 açığa çıkar. Aminler sulu çözeltilerinde zayıf baz özelliği gösterirler. Çünkü azot üzerindeki ortaklaşmamış bir çift elektron lewis bazı görevi görür. H H + C H 3 N: + H H 2 C H 3 N H H + H- Aminler asitlerle tepkimeye girerek tuz oluştururlar. 42
+ - R NH 2 + HCl RNH 3 Cl + + - R NH 2 HCl CH 3 NH 3 Cl metil amonyum klorür Aminlerin tamamı amonyağa göre daha kuvvetli bazdır. Kuvvetli olmasını azota bağlanan alkil kökleri sağlamaktadır. 5.2. Amitler Amitler organik asitlerin karboksil grubundaki H yerine NH 2 grubunun geçmesiyle oluşan bileşiklerdir. R C NH 2 genel formülü ile gösterilirler. 5.2.1. Sınıflandırılması Amitler karboksilli asitlerde H grubu yerine NH 2 grubunun geçmesi ile elde edilebilirler. - NH 2 grubundaki hidrojen atomları yerine alkil gruplarının bağlanmasıyla sekonder ve tersiyer amitler elde edilir. R C H R C NH 2 R C NH R C N R R R primer amit sekonder amit tersiyer amit (birincil amit) (ikincil amit) (üçüncül amit) Amitler açillenmiş amonyak olarak da düşünülebilir. 5.2.2. Adlandırılması luştuğu karboksili asidin adındaki oik ya da ik asit eki yerine amit son eki getirilerek adlandırılır. Sekonder ve tersiyer amitler adlandırılırken azot atomuna bağlanan alkil grupları N harfiyle belirtilir. H C 2 H 5 H C NH 2 H 3 C C NH 2 H 3 C C N CH 3 H 3 C C N C 2 H 5 formamit asetamit N-metilasetamit N,N-dietilasetamit 5.2.3. Elde Ediliş Yöntemleri Açil klorürlerin NH 3 ile tepkimesinden primer amitler elde edilir. HCl açığa çıkar. 43
R C Cl+ NH 3 R C NH 2 + HCl açil klorür amit H 3 C C Cl+ NH 3 H 3 C C NH +HCl 2 asetil klorür asetamit Karboksilli asitler NH 3 ile tepkimeye sokulur. luşan karboksilli asitlerin amonyum tuzları ısıtılırsa amit ve su oluşur. H 3 C C H 3 C C + H 2 + :NH NH 4 2 amonyum asetat asetamit Nitrillerin (alkil siyanürlerin) kontrollü hidrolizinden primer amitler elde edilir. H 3 C C N + H 2 H 3 C C NH 2 Asetonitril asetamit Bir diamit olan ürenin elde edilme tepkimeleri önemlidir. C + H NH 2 H 2 N C NH 2 diamit(üre) Fosgen(CCl 2 ) ile NH 3 ün tepkimesinden üre elde edilir. + H 2 5.2.4. Özellikleri CCl 2 + 2NH 3 C(NH 2 ) 2 + HCl Fiziksel özellikleri Formamit 193 o C de kaynayan bir sıvıdır. Diğer amitler beyaz kristal yapılı katılardır. Genellikle amitlerin tümü suda çözünür. Birincil ve ikincil amitlerin molekülleri arasında hidrojen bağı vardır. Suda iyi çözünürler, kaynama noktaları yüksektir. Kimyasal özellikleri Amitler hidroliz olarak amonyum tuzlarına dönüşür. R C + H 2 R C - + NH :NH 2 4 K.asit amonyum tuzu 44