مقرر أولى زراعه معدل PDF
Document Details
Uploaded by FearlessPelican5019
Assiut University
Tags
Related
- Pharmaceutical Organic Chemistry I Level 1 2024-2025 Lecture Notes PDF
- Pharm. Organic Chemistry 1 Lecture 1 _2024 Final PDF
- New Mansoura University Organic Chemistry CHE 111 Lecture 1 PDF
- Pharmaceutical Chemistry Lecture Notes PDF
- Organic Chemistry Lecture 2 PDF
- Chapter 1 Structures and Bonding - PDF
Summary
هذا المستند هو مقرر دراسي يتضمن معلومات عن الكيمياء العضوية، والروابط الكيميائية، والتهجين. يغطي المقرر مواضيع مثل الترتيب الإلكتروني، أنواع الروابط الكيميائية، و قاعدة الثمانية. يُقدم شرحًا مفصلًا حول هذه المفاهيم الكيميائية.
Full Transcript
محتويات المقرر الفصل األول :المقدمه الفصل الثانى :الترتيب اإللكترونى واألواصر(الروابط) الكيميائية الفصل الثالث :التفاعالت العضوية الفصل الرابع :الهيدروكربونات (األلكانات)...
محتويات المقرر الفصل األول :المقدمه الفصل الثانى :الترتيب اإللكترونى واألواصر(الروابط) الكيميائية الفصل الثالث :التفاعالت العضوية الفصل الرابع :الهيدروكربونات (األلكانات) الفصل الخامس :األلكينات الفصل السادس :األلكاينات (األستيلينات) الفصل السابع :هاليدات األلكيل الفصل الثامن :الكحوالت الفصل التاسع :اإلثيرات األليفاتية الفصل العاشر :مركبات الكبريت العضوية الفصل الحادى عشر :مركبات النيتروجين العضوية الفصل الثانى عشر :األلدهيدات والكيتونات الفصل الثالث عشر :األحماض الكربوكسيلية ومشتقاتها الفصل الرابع عشر :األيزومريزم (التشابه) الفصل الخامس عشر :المركبات األروماتية الفصل السادس عشر :الكربوهيدرات الفصل الثانى الترتيب اإللكترونى واألواصر(الروابط) الكيميائية الترتيب اإللكترونى األوربيتاالت الذرية: األوربيتال الذرى هو دالة رياضية تصف الطبيعة الموجية لإللكترونات وحركتها في الذرة.بواسطة هذه الدالة يمكن حساب المنطقة أو الحيز من الفراغ الذي يمكن أن يتواجد فيه اإللكترون حول ذرة مفردة (حرة) . وتختلف األوربيتاالت الذرية فى: -1الشكل -2الطاقة التى يمتلكها اإللكترون إذا شغل إحداها و يسمى أقل هذه األوربيتاالت طاقه 1Sوهو كروى الشكل ،اما الذى يليه فى الطاقة فهو األوربيتال 2Sوهو كروى الشكل ولكن أكبر فى القطر ويليه ثالث اوربيتاالت ذرية هى األوربيتاالت 2pوهى اوربيتاالت متماثلة فى الشكل والطاقة ولكن تختلف فى أتجاهاتها فى الفراغ. Y Y Y Z Z Z X X X 1S 2S 2Px 2Pz 2Py 2p الطاقة النسبية 2s px py pz الطاقة لألوربيتاالت الذرية 1s أنواع الروابط الكيميائية الرابطة األيونية: -تتكون الرابطة األيونية بين عنصرين الفرق في السالبية الكهربية بينهما أكبر من 1.7 -تميل الفلزات إلي فقد اإللكترونات (جهد تأينها صغير ) وتتحول إلي أيونات موجبة وتميل الالفلزات إلي اكتساب إلكترونات (ميلها اإللكتروني كبير ) وتتحول إلي أيونات سالبة -يحدث تجاذب بين األيونات الموجبة واأليونات السالبة ،وهذا يسمي الرابطة األيونية -الرابطة األيونية هي قوة جذب إلكتروستاتيكي ؛أي ليس لها وجود مادي -تحدث الرابطة األيونية بين فلزات والفلزات -مثال على ذلك الرابطة بين الكلور والصوديوم فى جزئ NaCl Na Cl Na Cl -إذا كان الفرق في السالبية الكهربية أكبر من 1.7تظهر خواص المركبات األيونية ،وإذا كان الفرق أقل من 1.7تظهر خواص المركبات التساهمية الرابطة التساهمية: -هي رابطة تحدث بين الفلزين (عنصرين الفرق في السالبية الكهربية بينهما أقل من )1.7 وفيها تشارك كل ذرة بإلكترون مفرد في الرابطة -أمثله: H 1s + H 1s H H )(H2 or H + H H H )(dot formula or H + H H H )(dash formula Cl + Cl Cl Cl (dot formula) or Cl2 Cl Cl (dash formula) H C + 4H H C H (dot formula) H CH4 or H H C H (dash formula) H N +N N N (dot formula) Or N2 N N (dash formula) الرابطة التناسقية: تنشأ عندما تهب احدى الذرتين المتحدتين الزوج اإللكترونى لتكوين الرابطة بينهما A: + B A :B A + B A B أوربيتاالت ذرية أوربيتال جزيئى Atomic orbitals Molecular orbital أمثلة: H H Ex. 1 H H N + H + H N H H Lewis base Lewis acid H H Ex. 2 H H BF3 N + BF3 N H H Lewis base Lewis acid H H Ex. 3 H H AlCl3 N N + AlCl3 H H Lewis base Lewis acid أشكال لويس (:)Lewis structures قاعدة الثمانية () Octet Rule تنص على أن الذرات المرتبطة معا ً بروابط تساهمية تكون محاطة بثمانية الكترونات فى مدارها األخير حتى تصل للتركيب األلكترونى ألقرب غاز خامل(.ما عدا ذرة الهيدروجين تحاط بالكترونين فقط) األلكترونات الموجودة فى المدار األخير (الخارجى) للنواة تسمى الكترونات التكافؤ وهى تساوى رقم المجموعة (.)H=1, B=3, C=4, N=5, O=6, F=7 مثال :إرسم شكل لويس لجزئ CH3F أ -نحسب العدد الكلى أللكترونات التكافؤ لجميع الذرات الداخلة فى تركيب الجزئ. Total valence electrons = 4 + 3(1) + 7 = 14 electrons ب -نستخدم زوج من االلكترونات لكل رابطة تساهمية تربط ذرات الجزئ. (ذرة Cهى الذرة المركزية و رباعية التكافؤ) H H C F H ج -نقوم بتوزيع األلكترونات الباقية حول ذرات الجزئ طبقا ً لقاعدة الثمانية ليكون شكل لويس لجزئ CH3Fكاألتى: H 8الكترونات مشاركة فى تكوين 4 H C F روابط و 6الكترونات غير مشاركة = 14الكترون H ** إرسم شكل لويس أليون ClO3- نحسب العدد الكلى أللكترونات التكافؤ لجميع الذرات الداخلة فى تركيب الجزئ. Total valence electrons = 7 + 3(6) + 1 = 26 electrons الشحنة السالبة ب -نستخدم زوج من االلكترونات لكل رابطة تساهمية تربط ذرات الجزئ. O O Cl O ج -نقوم بتوزيع األلكترونات الباقية حول ذرات األيون طبقا ً لقاعدة الثمانية ليكون شكل لويس أليون ClO3-كاألتى: O 6الكترونات مشاركة فى تكوين 3 روابط و 20الكترونات غير مشاركة = O Cl O 26الكترون تمرين أرسم تركيب لويس لكالً من: C2H4, C2H2, NO3-, NO2-, H2SO4, H2SO3, BF3 , SO3, NH3, NH4+, CH3-, CH3+ , O2, F2, HCONH2, CO, CO2 :)Formal Charge( الشحنة الشكلية F=Z–S–U F= formal charge, Z= number of valence electrons (group No.), S= total number of bonds the atom has with another, U= number of unshared electrons on the atom لحساب الشحنة البد من معرفة عدد االلكترونات المشاركة والغير مشاركة.حول كل ذرة فى الجزئ :1 مثال H H N unshared NH3 النشادر (nonbonding) نرسم شكل لويس-أ H bonding(shared) The formal charge of H is: FH = 1 – 1 – 0 = 0 For nitrogen: FN = Z – S – U F=5–3–2=0 So the charge on NH3 molecule = sum. of the formal charge of the constituent atoms )= F(N) + F 3(H = 0 + 3(0) = 0 الشحنة الشكلية الكلية للجزئ= مجموع الشحنات الشكلية على كل ذرة. تمرين :أحسب الشحنة الشكلية للذرات المشار اليها فى كالً مما يأتى .. O : :O : .. .. CH3 N , CH3 S CH3 , CH3 C CH3 .. CH3 ..O تهجين األوربيتاالت الذرية Orbital Hybridization يعرف التهجين في علم الكيمياء انه عملية خلط أو اندماج أو اتحاد بين مدارين أو أكثر لإللكترونات مختلفين في نفس الذرة الواحدة ويكونان متقاربين في الطاقة.لتنتج مدارات مهجنة جديدة متكافئة في الطول والطاقة.ويجب أن تكون الذرة مثارة.وأن تكون المدارات متقاربة في الطاقة مثل 2sمع 2pوتكون عدد المدارات المهجنة مساوية لعدد المدارات النقية الداخلة في التهجين.وتكون المدارات المهجنة أكثر بروزا ً إلى الخارج لتكون قدرتها على التداخل أقوى من قدرة المدارات العادية. ففي ذرة الكربون مثالً يمكن أن يحدث ثالثة أنواع من التهجين هى sp , sp2 ,sp3 اوال ً :تهجين ذرة الكربون فى األلكانات (التهجين )sp3 من المعروف أن التوزيع اإللكتروني العادي لذرة الكربون هو1s2 2s2 2p2 : ووفق قاعدة Hund’sيصبح التوزيع اإللكتروني للكربون كالتالي 1s2 2s2 2px1 2py1 : السؤال اآلن هل يمكن لذرة الكربون في الميثان( )CH4مثالً أن ترتبط بالهيدروجين وفق هذا التوزيع ؟ الجواب بالطبع ال ...ألن ذرة الكربون هنا تحتوي على أوربيتالين نصف ممتلئين فقط ولو ارتبطت بهذا التوزيع مع الهيدروجين لتكون لنا جزيء صيغته . CH2وهذا الجزيء ال وجود له. ولكي ترتبط ذرة الكربون بأربعة ذرات هيدروجين وتكون جزيء الميثان يجب أن يكون هناك أربعة مجاالت نصف ممتلئة يحوي كل مجال إلكترون واحد . هذا الكالم معقول إذا ً المشكلة اآلن هو البد من توفر أربعة مجاالت نصف ممتلئة باإللكترونات وهذا ممكن فباإلمكان أن ينتقل إلكترون من المجال 2sإلى المجال 2pلتتكون ذرة كربون مثارة بحيث تتوزع فيها اإللكترونات كالتالي 1s2 2s1 2px1 2py1 2p 1 : ولكن هذا التصور أيضا ً غير صحيح فلو ارتبطت ذرة الكربون المثارة هذه بالهيدروجين فسيتكون فعالً جزيء صيغته CH4ولكن ستكون هناك رابطة واحدة مختلفة كما أن الزوايا الناتجة لن تكون 109.5درجة بل ستكون 90درجة. إذا ً كيف ترتبط ذرة الكربون بالهيدروجين في الميثان ؟؟؟ اوال ً :تهجين ذرة الكربون فى الميثان CH4 2p2 Ground state 2s2 px py pz Excitation 1s2 إثارة 2p3 excited state 2s1 px py pz الحالة المثارة 1s2 أربع أوربيتاالت مهجنة جديدة من نوع sp3 1S2 sp3 sp3 sp3 sp3 أى أنه يتم دمج أوربيتال واحد من نوع sمع ثالث أوربيتاالت من نوع pفي مستوى الطاقة الرئيسي الثاني ليتكون أربع مجاالت مهجنة جديدة متساوية فى الطاقة من نوع ( sp3نسبة 25 % sو نسبة .)75 % pوتتجه هذه االوربيتاالت نحو رؤوس هرم رباعى األوجه وتحتل ذرة الكربون مركزه وتحصر فيما بينها زوايا مقدارها (.)109°.28 109.28 o مثال على ذلك :جزئ الميثان CH4 H 1s H 1s sp3 sp3 H H sp 3 C C H sp3 H 1s 1s H H أى أن ذرة الكربون فى هذه الحالة تكون محاطة بأربع روابط أحادية (من النوع سيجما )σأى ال توجد روابط مزدوجة. ثانيا ً :تهجين ذرة الكربون فى األلكينات (المركبات التى تحتوى على رابطة مزدوجة :التهجين )sp2 2p3 excited state 2s1 px py pz الحالة المثارة 1s2 ثالث أوربيتاالت مهجنة جديدة من نوع sp2و أوربيتال واحد pz نقى من النوع p 1s2 sp2 sp2 sp2 في ذرة الكربون التي ترتبط برابطة ثنائية فإنه يتم دمج أوربيتال 2sمع أوربيتالين فقط من 2pليتكون ثالث أوربيتاالت مهجنة من نوع ( sp2نسبة 33.3 % sو نسبة % p .)66.6ويظل أوربيتال من نوع 2pخارج عملية التهجين (نقى) وتكون هذه األوربيتاالت الثالث في أركان مثلث متساوي االضالع والزوايا بينها 120درجة أما األوربيتال الرابع pzفيقع فى مستوى عمودى على مستوى أوربيتاالت sp2الثالثة . C2H4 تهجين ذرتى الكربون فى جزئ اإليثيلين:مثال C 2p3 2p3 C 2s1 px py pz pz py px 2s1 excited state الحالة المثارة 1S2 1s2 Hybridization تهجين pz pz sp2 sp2 sp2 sp2 sp2 sp2 sp2 sp2 1S2 1S2 H 1s 1s H pz pz sp2 sp2 120 o C sp2 sp2 C 120 o sp2 sp2 1s 1s H H 1s 1 1s1 H H sp2 sp2 pz pz sp2 C C sp2 sp2 sp2 1s1 H 1s1 H H H σ- bond Л bond σ- bond C C σ- bond σ- bond σ- bond H H أى أن ذرة الكربون فى هذه الحالة( ) sp2تكون محاطة بثالث روابط σو رابطة واحدة π 120 o 120 o 120 o 120 o ثالثا ً :تهجين ذرة الكربون فى األلكاينات (المركبات التى تحتوى على رابطة ثالثية :التهجين )sp 2p3 excited state 2s1 px py pz الحالة المثارة 1s2 أوربيتالين مهجنين جديدين من نوع sp و أوربيتاالن نقيان من النوع p py pz 1s2 sp sp في هذه الحالة يتم دمج أوربيتال ذرى من نوع 2sمع أوربيتال من 2pليتكون أوربيتالين مهجنين من نوع ( spنسبة 50 % sو نسبة .)50 % pيمتدان على أستقامة واحده أى أن الزاوية بينهما هى ° 180و عمودى على هذا المستوى يوجد اوربيتاال 2pالنقيان. C2H2 تهجين ذرتى الكربون فى جزئ األسيتيلين:مثال C 2p3 2p3 C 2s1 px py pz pz py px 2s1 excited state الحالة المثارة 1S2 1s2 Hybridization تهجين py pz pz py sp sp2 sp sp sp sp 1S2 1S2 pz pz H 1s sp C sp sp C sp 1s H py py 180 o 180 o pz pz أى أن ذرة الكربون فى هذه الحالة sp sp H sp sp H وσ ) تكون محاطة برابطتينsp( C C.π رابطتين 1s1 1s1 py py Л bond H C C H σ- bond σ- bond σ- bond Л bond H C CH2 H C C H CH3 C C H H : األتيةσ كم عدد الروابط sp2-sp3, sp2-sp2, sp-sp, sp3-sp3, sp3-sp, sp3-1s, sp2-1s السالبية الكهربائية والصفة القطبية لبعض الروابط التساهمية: -الرابطة التساهمية الغير قطبية (متعادلة كهربية) هى الرابطة التساهمية التى تتكون بين ذرتين متساويتين فى السالبية اإللكترونية (المزدوج اإللكترونى يكون فى منتصف المسافة بين الذرتين). -الرابطة التساهمية القطبية (غير متعادلة كهربائية) :هى الرابطة التساهمية التى تتكون بين ذرتين مختلفتين فى السالبية اإللكترونية (المزدوج اإللكترونى يكون أقرب الى إحدى الذرتين من األخرى). -تزداد قطبية الرابطة كلما يزداد الفرق فى السالبية الكهربية. -مثال للرابطة التساهمية المستقطبة الرابطة بين ذرتى الكلور والكربون. -المزدوج اإللكترونى فى رابطة C-Clيكون أقرب الى نواة الكلور منه الى نواة الكربون ( Clاعلى من Cفى السالبية اإللكترونية).وعلى ذلك فأن كال الذرتين تكتسب شحنة جزئية ( )partial formal chargeوتعرف الرابطة فى هذه الحالة بأنها مستقطبة ( )polarizedأو أن الجزئ ثنائى القطب (.)dipole ويمكن تعيين اتجاه األستقطاب ( )polarizationبواسطة السالبية الكهربية ( )electronegativityللذرات المشاركة وبالتالى فأن الذرة األكثر سالبية تعتبر الطرف السالب لثنائى القطب. -ترتيب السالبية الكهربية لبعض الذرات: F >O >Cl > N >Br >S >I >C >H >P >B >Mg >Na C Cl ** رتب الروابط التساهمية األتية من حيث زيادة األستقطاب: C N C Cl C F C H C O B N الجزيئات القطبية (:)Polar Molecules هى الجزيئات التى لها أطراف موجبة وأخرى سالبة. ولكى يكون الجزئ قطبيا ً يجب أن يحتوى على رابطة قطبية أو أكثر و أن يكون اتجاه الروابط القطبية بحيث ال تنطبق مراكز الشحنات الموجبة على مراكز الشحنات السالبة فى الجزئ. ** أمثلة على الجزيئات القطبية: 105 o δ+ δ- δ+ N δ- δ+ H F H H H H H δ+ O H3C Cl H3C Mg-Br ** أمثلة على الجزيئات الغير قطبية (:)Nonpolar Molecules تنطبق مراكز الشحنات الموجبة على مراكز الشحنات السالبة فى الجزيئات أو ال تحتوى على روابط تساهمية مستقطبة . Cl O O N N Cl C Cl O C O Cl ** أذكر أى الجزيئات األتية قطبى وأيهما غير قطبى مع ذكر السبب CBr4 , CH3F , CH4 , I2 , HCl , H2S , C2H5OH , CH3NH2, CH3SH , CS2 , NH3 , CH3CHO , HCOOH , H2 , CH3SOCH3 الفصل الثالث أنواع التفاعالت العضوية تتضمن التفاعالت العضوية كسر روابط يعقبها تكوين روابط جديدة. -1كسر الروابط: أ -كسر متجانس(:)Homolytic bond fission hv or A B heat A+B وتعرف الذرات أو المجموعات الناتجة المحتوية على الكترون مفرد بالجذور الحرة أو الشقوق الطليقة ( )Free radicalsوهى متعادلة الشحنة. ب -كسر غير متجانس (:)Heterolytic bond fission A B A +B Heterolytic bond C C fission C + C carbocation carboanion وتعرف األيونات الموجبة فى حالة مركبات الكربون بأيونات الكربونيوم أو الكربوكاتيون أما األيونات السالبة فتعرف بأيونات الكاربانيون. عدد الكترونات التكافؤ حول الشكل التهجين األسم الحالة الكاشف ذرة الكربون الفراغى الوسطية الكتروفيل كاربونيوم أو 6 مثلث مستوى sp2 كاربوكاتيون C نيوكليوفيل 8 3 spهرم رباعى كاربانيون C الكتروفيل 7 مثلث مستوى sp2 شق طليق أو C جذر الكربون أنواع الكواشف ): (Types of Reagents أ -كواشف باحثة عن النواه (نيوكليوفيل) (:)Nucleophilic reagents هى كواشف باحثة عن الشحنة الموجبة يمكنها المساهمة بزوج من اإللكترونات لتكوين رابطة (أصرة) مع المادة التى تتفاعل معها.وهى عبارة عن قواعد لويس وتمتلك زوج غير مشارك من االلكترونات أو شحنة سالبة مثل: X , HO , RO , RS , CN , H2O , ROH , NH3 , RNH2 , H2S , H3C ب -كواشف باحثة عن االلكترونات (الكتروفيل) (:)Electrophilic reagents هى كواشف باحثة عن الشحنة السالبة يمكنها إستقبال زوج من اإللكترونات لتكوين رابطة (أصرة) مع المادة التى تتفاعل معها.وهى عبارة عن أحماض لويس أو مواد قادرة على أعطاء بروتونات وتتميز بأحتواءها على ذرة موجبة الشحنة أو تحتوى على أوربيتال فارغ مستعد لتقبل األلكترونات مثل: CH3 , H3O , NH4 , X2 , AlX3 , ZnX2 , FeX3 , SO3 , NO2 , NO , ROH2 , BF3 , CO2 , CH3 ** أذكر أيا ً من الكواشف األتية نيوكليوفيل وأيهما الكتروفيل CH3SH , SO2 , Br2 , I , AlCl3 , CH3MgBr , CH3NH2 , (CH3)2S , CH3OH2 , ZnCl2 , أنواع التفاعالت العضوية-2 :)Substitution Reactions( تفاعالت استبدال-أ.)Nucleophillic Substitution( استبدال نيوكليوفيلى-i CN +R Br N C R + Br.)Nucleophillic Substitution( استبدال الكتروفيلى-ii H NO2 + NO2 + H :)Addition Reactions( تفاعالت أضافة-ب : )Electrophillic addition( أضافة الكتروفيلية# H C C HBr C C hydrohalogenation sp2 Br sp3 :)Nucleophillic addition( أضافة نيوكليوفيلية# O OH CN HCN C O slow C fast C + CN sp 2 CN CN :)Elimination Reactions( تفاعالت حذف-ج sp2 Br HBr C C dehydrohalogenation C C H sp3 H2O H2SO4 dehydration OH C C H sp3 ** الرنين (:)Resonance هى الظاهرة التى تتبادل فيها الروابط المزدوجة و األحادية أماكنها فى جزئ أو أيون (إنتقال الكترونات). -وجود الرنين فى الجزئ أو األيون يؤدى إلى زيادة ثباته (أقل طاقة) عن الجزيئات أو األيونات التى ال تحتوى على الرنين. -يزداد الثبات كلما أزدادت عدد الصور الرنينية. H H H H H2C C C CH2 H2C C C CH2 O O O O H R O R O R O R O ** أذكر أيهما أكثر ثباتا ً فى كالً من األزواج األتية ولماذا ؟ H2 C CH2 OR H a- C CH3 H2C C H H2C C H b- OR c- OR H H2 H2 H C C C C CH2 d- C OR H2C H3C C C H2 H H التوتوميرزم ()Toutomerism كيتو -إينول توتوميرزم المجموعة الوظيفية (الفعالة): هي مجموعات محددة من الذرات ضمن الجزيئات ،مسؤولة عن خواص التفاعالت الكيميائية لهذه الجزيئات .وتتبع نفس المجموعات الفعالة نفس الطريقة في التفاعالت الكيميائية بغض النظر عن حجم الجزيء المرتبطة به. هذا الجزء يحدد الخواص الفيزيائية والكيميائية للمركب فهناك طائفة الهيدروكربونات والتي تصنف إلى ثالث عوائل أصغر هي االلكانات وااللكينات وااللكاينات كما أن هناك طائفة هاليدات االلكيل واألغوال وااليثرات. الفصل الرابع :الهيدروكربونات األلكانات ((Alkanes األلكان في العضوية الكيمياء هو هيدروكربون متشبع مؤلف من سلسلة مفتوحة غير حلقية والتي فيها يكون الجزيء به الحد األقصي من ذرات الهيدروجين وبالتالي ال يكون بها روابط ثنائية. األلكانات هى أقل المركبات الهيدروكربونية نشاطا في الظروف العادية لذا تعرف أيضا ً بإسم برافينات ,أو إجماال "سلسلة البرافينات "وهذه المصطلحات يمكن أن تستخدم أيضا لأللكانات والتي تكون ذرات الكربون بها سلسلة أحادية ,غير متفرعة ,وعند وجود تفرعات في سلسة األلكانات تسمي "أيزوبرافينات "وتنتمى األلكانات للمركبات األليفاتية. صيغة الجذر األلكيلي صيغة األلكان المقطع الجذر األلكيلي اسم األلكان االول CnH2n+1 CnH2n+2 CH3 ميثيل CH4 ميثان ميث C2H5 ايثيل C2H6 ايثان ايث C3H7 بروبيل C3H8 بروبان بروب C4H9 بيوتيل C4H10 بيوتان بيوت C5H11 بنتيل C5H12 بنتان بنت C6H13 هكسيل C6H14 هكسان هكس C7H15 هبتيل C7H16 هبتان هبت C8H17 اوكتيل C8H18 أوكتان اوكت C9H19 نونيل C9H20 نونان نون C10H21 ديكيل C10H22 ديكان ديك )Nomenclature of Alkanes( تسمية األلكانات :)Common Name System( نظام التسمية األعتيادى-أ H2 H2 H2 H3C C C C C CH3 H3C C CH3 H2 H2 n-butane n-pentane بيوتان عادى بنتان عادى CH3 H3C H3C CH3 CH CH3 CH CH2 H3C C CH3 H3C H3C CH3 iso-pentane neo-pentane iso-butane بنتان-أيزو بنتان-نيو بيوتان-أيزو :)Nomenclature of Alkyl Groups( * تسمية مجموعات األلكيل CH3 H3C H2 H3C C H3C C CH2 CH CH2 C C H2 H2 H3C CH3 n-butyl neo-pentyl iso-butyl بيوتيل عادى بنتيل-نيو بيوتيل-أيزو CH3 H2 H3C H3C C H2 C H3C C CH CH3 CH C H2 H3C CH3 iso-pentyl ter-butyl sec-butyl بيوتيل-سيك بنتيل-أيزو بيوتيل ثلثى ب -نظام التسمية العام (:)IUPAC Nomenclature هذا النظام من التسمية يخلو من المقاطع ” أيزو ,عادى ,نيو ,وهكذا....... * األلكانات المتفرعة يتم تسميتها طبقا لآلتى: -1تحديد أطول سلسلة متصلة لذرات الكربون فى الجزئ وتعطى لها أسم األلكان األم . -2ترقيم ذرات السلسلة من أحد األطراف حتى الطرف اآلخر ,من الطرف الذى يعطى الفروع أقل األرقام الممكنة. -3تعطى كل مجموعة أو فرع اإلسم المقابل ويعين موقعها برقم ذرة الكربون التى تحملها. -4يكتب أسم المركب و تفصل األرقام عن أسماء الفروع بخطوط صغيرة كما تفصل األرقام بفواصل وتعتبر أسماع الفروع مقاطع تسبق األسم األم. -5اذا تكرر وجود المجموعة يشار الى عددها بالمقطع ثنائى diأو ثالثى triأو رباعى tetraوهكذا. -6عند وجود إحتماالن متساويان فى طول السلسلة نختار األحتمال الذى يعطى أكبر عدد من التفرعات 6 4 2 7 5 3 1 هبتان 5 3 1 6 H2 4 H2 2 C6 5 C4 CH3 3 H3C 7 C CH substituent H2 2 CH2 1 H3C ok ميثيل هبتان-3 7 1 4 2 5 3 6 2و3و-5ثالثى ميثيل-4-بروبيل هبتان 1 Zigzag structure 3 2 CH3 = CH CH3 4 CH3 2و-2ثنائى ميثيل بيوتان :)IUPAC Nomenclature of Alkyl Groups( * تسمية مجموعات األلكيل CH3 H3C H2 H3C C H3C C CH2 CH CH2 C C H2 H2 H3C CH3 butyl 2,2-dimethylpropyl 2-methylpropyl بيوتيل ميثيل بروبيل-2 ثنائى ميثيل بروبيل-2و2 CH3 H2 H3C H3C C H2 C CH CH3 CH H3C C C H2 H3C CH3 3-methylbutyl 1-methylpropyl 1,1-dimethylethyl ميثيل بيوتيل-3 ميثيل بروبيل-1 ثنائى ميثيل أيثيل-1و1 :)IUPAC Nomenclature of Cycloalkanes( *تسمية األلكانات الحلقية H2 C ≡ H2C CH2 cyclopropane )بروبان حلقى أو (سيكلو بروبان H2C CH2 ≡ H2C CH2 cyclobutane )بيوتان حلقى أو (سيكلو بيوتان H2 C H2C CH2 ≡ H2C CH2 cyclopentane )بنتان حلقى أو (سيكلو بنتان H2 C H 2C CH2 ≡ H 2C CH2 C H2 cyclohexane )هكسان حلقى أو (سيكلو هكسان 1-ethyl-3-methylcyclopentane 1,2-dimethylcyclohexane -1إيثيل-3-ميثيل سيكلوبنتان 1و-2ثنائى ميثيل سيكلوهكسان 1,1,2,5-tetramethylcyclohexane 3-ethyl-1,1,5-trimethylcyclohexane 1و1و2و-5رباعى ميثيل سيكلوهكسان -3إيثيل1-و1و-5ثالثى ميثيل سيكلوهكسان أكتب األسم العام ( )IUPACللمركبات األتية: ** ذرات الكربون والهيدروجين األولية والثانوية والثالثية: ذرة كربون ثلثية ()3° CHذرة كربون رباعية ()4° ذرة كربون أولية ((1° CH3 3 H3C CH CH2 C CH3 ذرة كربون ثانوية ()2° CH3 بشرط أن تكون ذرة الكربون من النوع sp3 -ذرة الهيدروجين األولية هى ذرة الهيدروجين المتصلة بذرة الكربون األولية. -ذرة الهيدروجين الثانوية هى ذرة الهيدروجين المتصلة بذرة الكربون الثانوية. -ذرة الهيدروجين الثلثية هى ذرة الهيدروجين المتصلة بذرة الكربون الثلثية. طرق تحضير األلكانات ()Synthesis of Alkanes أ -اختزال (هدرجة) األلكينات: H H Pt or Ni C C + H H C C Ex. Ni )(1 CH3CH=CH2 + H H CH3CH2CH3 بروبلين بروبان Pt )(2 + H H هكسان حلقى هكسين حلقى ب -اختزال هاليدات األلكيل: Zn / H R X + R H + ZnX2 or Na-Hg / H2O الكان هاليد ألكيل Ex. Br H Zn / HCl CH3CH2CHCH3 CH3CH2CHCH3 -2برومو بيوتان بيوتان Na-Hg / H2O CH3CH2 H CH3CH2 Cl كلوريد ايثيل ايثان ج -التحلل المائى لكاشف جرينارد: أيثير جاف R-MgX R-X + Mg كاشف جرينارد R-MgX + H-OH R-H + Mg(OH)X الكان أيثير جاف CH3-Br + Mg CH3-MgBr ميثيل ماغنيسيوم بروميد CH3-MgX + H-OH CH3-H + Mg(OH)Br ميثان : تفاعل فورتز-د R X + 2Na R R + 2NaX R X Ex. H3C CH3 H3C CH3 2 C Br + 2Na H3C CH3 H3C H3C CH3 R-X + R’-X R-R + R-R’ + R’-R’ : أزدواج كاشف جرينارد-ه R-X + RMgX R-R + MgX2 R-X + R’MgX R-R’ + MgX2 EX: CH3-Br + CH3CH2MgBr CH3-CH2-CH3 + MgBr2 و -أنتزاع مجموعة الكربوكسيل: - CO2 R-COONa R-H + Na2CO3 CH3-COONa NaOH CH3-H + Na2CO3 أسيتات صوديوم ى -التحلل الكهربى ألمالح األحماض الكربوكسيلية (تفاعل كولب): R COONa R COO Na + R COONa R COO Na R R + 2CO2 + 2NaOH + H2 تفاعالت األلكانات (:)Reaction of Alkanes )alkane + H2SO4 no reaction (NR alkane + NaOH NR alkane + Na NR alkane + KMnO4 NR alkane + H2,Ni NR alkane + Br2 NR alkane + H2O NR األلكانات هيدروكربونات قليلة الفاعلية تجاه الكثير من الكواشف الكيميائية فى الظروف العادية فهى ال تتأثر باألحماض أوالقواعد أو العوامل المؤكسدة أو العوامل المختزلة أو المعادن النشطة. :) اإلحتراق (األكسدة-أ CnH2n+2 + O2, flame n CO2 + (n+1) H2O + heat C5H12 + O2 5CO2 + 6H2O + heat : التكسير الحرارى-ب alkane, 400-600 oC smaller alkanes + alkenes + H2 C5H12 CH3-CH3 + CH2=CH-CH3 + H2 :)Halogenation( الهلجنة-أ R-H + X2, heat or hυ R-X + HX a) heat or light required for reaction. b) X2: F2 > Cl2 > Br2 > I2 c) yields mixtures d) H: 3o > 2o > 1o > CH4 e) bromine is more selective أ -الكلورة (:)Chlorination ** كلورة الميثان: 400-460° CH4 + Cl2 CH3Cl + CH2Cl2 + CHCl3 + CCl4 أو ضوء شمس مباشر ميكانيكية التفاعل (تفاعل متسلسل) خطوة اإلثارة (.)Initiation step heat or h Cl Cl 2 Cl H3C H + Cl CH3 + HCl.)Propagation step( خطوة اإلنتقال CH3 + Cl2 H3C Cl + Cl CH3Cl + Cl CH2Cl + HCl CH2Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl CH2Cl2 + Cl CHCl2 + HCl CHCl2 + Cl2 CHCl3 + Cl CHCl3 + Cl CCl3 + HCl CCl3 + Cl2 CCl4 + Cl.)Termination step( خطوة النهاية Cl + Cl Cl2 CH3 + Cl CH3Cl CH3 + CH3 CH3CH3 Cl Cl Cl2 + h Cl Cl2 Cl + + h Cl + Cl Br2 Br ONLY h األلكينات ((Alkenes هي مركبات هيدروكربونية تحتوي على رابطة تساهمية ثنائية بين ذرتي كربون ويشتق اسم األلكين من األلكان المقابل باستبدال المقطع (ان) بالمقطع (ين) وصيغتها العامة.CnH2n. ونظرا الحتواء األلكينات على رابطة ثنائية فإنها مواد نشطة جدا وذلك لميلها الشديد إلشباع ذرات الكربون المرتبطة بروابط ثنائية وتحويلها إلى روابط أحادية ,ولهذا فاأللكينات هيدروكربونات غير مشبعة ,لها القدرة على إضافة ذرات أو جزيئات أخرى وتسمى تفاعالتها تفاعالت إضافة. تسمية األلكينات ()Nomenclature of Alkenes أ -نظام التسمية األعتيادى (:)Common Name System H3C H2 H C CH2 H3C C C CH2 بيوتيلين H3C أيزو -بيوتيلين H3C CH2 H2C CH2 C H ايثيلين بروبلين ب -نظام التسمية العام (:)IUPAC Nomenclature لمعرفة االسم األصلي لأللكينات ,يتم تغير المقطع "ان "في األلكانات إلى المقطع "ين ".فمثال CH3-CH3هو ايثان ,وعلى هذا فإن اسم CH2=CH2سيكون إيثين. -1ترقيم أطول سلسلة كربونية بالطريقة التي تجعل الرابطة المزدوجة تأخذ أقل األرقام . -2تحديد موضع الرابطة المزدوجة بموضع ذرة الكربون األولى فيها . -3يتم تسمية التفرعات أو المستبدالت بطريقة مماثلة لأللكانات . -4يتم كتابة أرقام التفرعات ,وتسمية المجوعات المستبدلة"مع مراعاة الترتيب األبجدي للمستبدالت ",تحديد رقم الرابطة المزدوجة ,ثم تسمية السلسلة الرئيسية. -5اذا أحتوى الجزئ على أكثر من رابطة مزدوجة فيشار الى عددها (دايين= رابطتان ,ترايين= ثالث روابط). H2 H3C H H3C C C CH2 -1بيوتين C CH2 H3C -2ميثيل بروبين CH3 H2C C CH3 H3C CH2 HC CH CH3 C H H3C CH2 6و -6ثنائى ميثيل -3-هبتين -1بروبين H H2C C C CH2 H 1و-3بيوتادايين سيكلوبنتين 1و -6ثنائى ميثيل سيكلوهكسين أكتب األسم العام ( )IUPACللمركبات األتية: #الثبات النسبى لاللكينات ()Relative stability of Alkenes H H H H H CH3 H3C H C C C C C C C C H C2H5 H3C CH3 H3C H H3C H أتجاه نقص حرارة األحتراق و زيادة ثبات الجزئ قاعدة :يزداد ثبات االلكين بزيادة عدد المستبدالت حول الرابطة المزدوجة. R R R R H R R H C C > C C > C C > C C R R H R H R H R R R H R H H C C > C C > C C H H H H H H Stability decrease > > )Synthesis of Alkenes( طرق تحضير األلكينات : انتزاع هاليد الهيدروجين من هاليد االلكيل-أ H H H H H α base C C C H C ß -HX H X H H alkene alkyl halide الميكانيكية B H KOH E2 كحولية C C C C + BH + X slow X قاعدة سايتزيف :انتزاع ذرة الهيدروجين الثالثية اسهل من الثانوية اسهل من االولية :أى ان االلكين المتكون بنسبة كبيرة هو االلكين األكثر ثباتا (الذى يحتوى على عدد أكبر من مجموعات االلكيل). ß Br ß KOH α C2H5OH + ß بنسبة أعلى بنسبة أقل α Br ß KOH + ß C2H5OH بنسبة أعلى بنسبة أقل major minor :)Dehydration of Alcohols( انتزاع الماء من الكحوالت-ب H (strong acid) C C + H2O heat H OH الكين كحول H H H H conc. H2SO4 H C C H + H2O 180 C H OH H H ايثيلين ايثانول CH3 H3C 20% H2SO4 H3C C OH H3C C CH2 85 C CH3 الميكانيكية H H H O H H O H H H H H H2 fast H2 H2C C OH + H O H2C C O H H H H H H H2 slow H2O + H2C C O C C + H3O + H2O H H H CH3 H CH3 H H fast H3C C OH +H O H3C C O +H O CH3 H CH3 H CH3 H CH3 H slow H3C C O H3C C +H O CH3 H CH3 H H H C H3C H fast H3C C O H C CH2 +H O + H H3C H3C H ترتيب الكحوالت من حيث سهولة نزع الماء R R H R C OH > R C OH > R C OH R H H tert sec. 1ry ثلثى ثانوى اولى ß OH ß H2SO4 α + ß بنسبة أعلى بنسبة أقل major minor :)Dehalogenation( انتزاع الهالوجين-ج C C + NaI C C + I2 +2 NaBr Br Br Zn/C2H5OH C C + ZnBr2 Br Br Zn/C2H5OH + ZnBr2 :)Hydrogenation of Alkynes( اختزال االلكاينات-د H3C CH3 Pd/C H H cis H3C C C CH3 + H2 2-butyne Na NH3 H3C H H CH3 trans ه -التحلل الكهربى المالح الحماض ثنائية الكربوكسيل (تفاعل كولب) O O H2C C OK H2C C O K H2C C OK H2C C O K O O سكسينات البوتاسيوم CH2 + 2CO2 + 2KOH + H2 CH2 ايثيلين الخواص الكيميائية لاللكينات -iتفاعالت االضافة C C addition + A B A C C B A-B = H2 , HX , H2O , X2 , H-OSO3H ** -أضافة هاليد الهيدروجين ): (HX قاعدة ماركونيكوف :عند أضافة جزئ غير متماثل مثل HXعلى الكين غير متماثل فان البروتون يضاف على ذرة كربون الرابطة المزدوجة التى تحمل اكبر عدد من ذرات الهيدروجين. Br H3C HBr ميثيل بروبان-2-برومو-2 C CH2 H3C C CH3 H3C CH3 :الميكانيكية H H H H Step 1 C C H X C CH + H3C H H3C H X= Cl, Br, I H H H H Step 2 C X C CH CH + X H3C H H3C H عند أضافة HBrالى االلكينات فى وجود البيروكسيدات فان االضافة تتم عكس قاعدة ماركونيكوف NO H3C CH CH3 peroxide Br H3C C CH2 + HBr H peroxide H3C CH CH2Br H ** -تكوين الهالوهيدرينات : Cl2 / H2O H3C CH CH2 H3C C CH2 H or HO-Cl OH Cl بروبلين كلوروهيدرين ** -أضافة حامض الكبريتيك : H3C C CH2 + H-OSO3H H3C CH CH3 H OSO3H كبريتات االيزوبروبيل الهيدروجينية H2 O H2SO4 H2O تمت اضافة الماء طبقا لقاعدة ماركونيكوف H3C CH CH3 OH KOH H3C CH CH3 H3 C CH CH3 مائية X OH -iiتفاعالت االكسدة أ-األكسدة بالبرمنجانات :يتأكسد االلكين بمحلول KMnO4المخفف البارد الى مركبات الجليكول (ثنائى الهيدروكسيل الجوارى) KMnO4 H3C CH CH2 H3C C CH2 H مخفف و بارد OH OH بروبلين جليكول ويستخدم هذا التفاعل فى الكشف عن وجود الرابطة المزدوجة * بينما يتأكسد االلكين بواسطة محلول KMnO4المركز الساخن مع كسر الرابطة المزدوجة وتكوين أحماض أو كيتونات أبسط أعتمادا على تركيب االلكين R H KMnO4 R-COOH + CO2 + H2O conc., hot H H R R' KMnO4 R-COOH + R'-COOH conc., hot H H يستخدم هذا التفاعل للتعرف على التركيب الكيميائى لاللكين و موضع R R'' الرابطة المزدوجة KMnO4 R-CO-R' + R''-COOH conc., hot R' H R R'' KMnO4 R-CO-R' + R''-CO-R''' conc., hot R' R''' CH3 KMnO4 O + CH3-COOH conc., hot H ** أكتب الصيغة الكيميائية لاللكينات التى تعطى النواتج التالية عند معالجتها بمحلول مركز ساخن من برمنجانات البوتاسيوم 1- CH3-CO-CH3 (2 moles). 2- CH3-CH2-COOH + CH3COOH 3- CH3-CO-CH2CH3 + CH3CH2COOH. 4- CH3-COOH +CO +H2O 5- O + CH3-CH2-COOH :األكسدة باألوزون-ب O C C C C C C O O O O O O O O ozonide initial ozonide O C C Zn / H2O O O C O + O C + Zn(OH)2 ozonide الدهيد أو كيتون R H O3 R-CHO + CH2O Zn / H2O H H R 'R O3 R-CHO + R'-CHO Zn / H2O H H يستخدم هذا التفاعل للتعرف على التركيب الكيميائى لاللكين و موضع الرابطة المزدوجة R ''R O3 'R-CO-R + R''-CHO Zn / H2O 'R H R ''R O3 R-CO-R' + '''R''-CO-R Zn / H2O 'R '''R CH3 O3 O + CH3-CHO Zn / H2O H ** أكتب الصيغة الكيميائية لاللكينات التى تعطى النواتج التالية عند تفاعلها مع األوزون ثم الزنك والماء 1- CH3-CO-CH3 + CH3CHO. 2- CH3-CH2-CHO + CH2O )3- CH3-CO-CH2-CH3 + (CH3)2CH-CHO. 4- CH3-CHO (2 moles 5- O + CH2O األلكاينات ((Alkynes هي مركبات هيدروكربونية تحتوي على رابطة تساهمية ثالثية بين ذرتي كربون ويشتق اسم األلكاين من األلكان المقابل باستبدال المقطع (ان) بالمقطع (اين) وصيغتها العامة.CnH2n-2. واألسيتيلين اول مركبات هذه السلسلة و أهمها ومنه جاء أسمها ”أسيتيلينات“. حامضية األسيتيلين و األلكاينات الطرفية األلكاينات اكثر حامضية من االلكينات وااللكانات HC≡CH > H2C=CH2 > CH3CH3 HC CH + OH HC C + H 2O weaker acid weaker base stronger base stronger acid HC CH + NH2 HC C + NH3 اسيتيلين ايون اميد اسيتيليد امونيا )Nomenclature of Alkynes( تسمية األلكاينات :)Common Name System( نظام التسمية األعتيادى-أ HC CH H3C C CH H3C C C CH3 HC CNa اسيتيلين ميثيل اسيتيلين ثنائى ميثيل اسيتيلين اسيتيليد الصوديوم ب -نظام التسمية العام (:)IUPAC Nomenclature لمعرفة االسم األصلي لأللكاينات ,يتم تغير المقطع "ان "في األلكانات إلى المقطع ”اين ".فمثال CH3-CH3هو ايثان ,وعلى هذا فإن اسم CHΞCHسيكون إيثاين. -1ترقيم أطول سلسلة كربونية بالطريقة التي تجعل الرابطة الثالثية تأخذ أقل األرقام . -2تحديد موضع الرابطة الثالثية بموضع ذرة الكربون األولى فيها . -3يتم تسمية التفرعات أو المستبدالت بطريقة مماثلة لأللكانات . -4يتم كتابة أرقام التفرعات ,وتسمية المجوعات المستبدلة"مع مراعاة الترتيب األبجدي للمستبدالت ",تحديد رقم الرابطة الثالثية ,ثم تسمية السلسلة الرئيسية. H3C CH3 H3C C CH H3C C C CH3 H2C C C CH بروباين بيوتاين-2 CH CH3 H3C هيبتاين-3-ثنائى ميثيل-6و5 )Synthesis of Alkynes( طرق تحضير األلكاينات : فى الصناعة-ً اوال 1800-2100 CaC2 + CO CaO + 3C CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 +H C C H Acetylene : فى المعمل-ً ثانيا : انتزاع جزيئين هاليد هيدروجين من المركبات ثنائية الهالوجين-أ H H KOH alc. R C C R' R C C R' X X H KOH alc. H3C C CH CH3 H3C C C CH3 Br Br H X KOH alc. R C C R' R C C R' H X Cl H2 KOH alc. H3 C C C CH2CH3 H3C C C CH2CH3 Cl ب -ألكلة اسيتيليد الصوديوم HC CH RC CH RC CR HC CH + NaNH2 HC CNa + NH3 اسيتيلين صوديوم أميد اسيتيليد الصوديوم امونيا HC CNa + NH3 Br C CH -1بروموبيوتان -1هكساين HC CH NaNH2 /NH3 + Br C CH NaNH2 /NH3 C C CH3Br الخواص الكيميائية لاللكاينات أ -تفاعالت األضافة .1أضافة الهيدروجين (الهدرجة): R 'R H2 Pt, Pd H2/Pt R C R C C 'R + H2 C C C 'R Ni or Rh H2 H H H3C H Ni H2/Pt H3C CH3 H3C C C H + H2 C C C H2 H H .2أضافة الهالوجين (الهلجنة): X X FeCl3 R C C 'R + 2X2 R C C 'R X X Cl FeCl3 H3C C CH + 2Cl2 H3C C CHCl2 Cl 1و1و2و-2رباعى كلوروبروبان : أضافة هاليد الهيدروجين.3 X R R' H HX HX R C R C C R' C C C R' X H X H Cl H3C C CH + HCl HCl H3C C CH2 H3C C CH3 Cl Cl NO H3C C CH2 طبقا لقاعدة ماركونيكوف peroxide Br H3C C CH + HBr peroxide H3C C CHBr عكس قاعدة ماركونيكوف H :) أضافة الماء (الهيدرة.4 O R R' H 2O fast R R C C R' C C R' H OH keto form (not isolated) O H H H fast H C C H + H2O C C H3C H +2 Hg H OH أسيتالدهيد O H2SO4 + H2O HgSO4 هكساين هكسانون-2 تمت اضافة الماء طبقا لقاعدة ماركونيكوف ب -تفاعالت ا?