ΧΗΜΕΙΑ Β’ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΘΕΩΡΙΑΣ – ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ

ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 1

Επανάληψη από την Α’ Λυκείου

Ατομικότητες στοιχείων ΜΟΝΟΑΤΟΜΙΚΑ: Ευγενή αέρια: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, και μέταλλα σε κατάσταση ατμών. Επίσης, στις χημικές εξισώσεις γράφονται σαν μονοατομικά τα στοιχείαC, S και P (Το θείο (S) έχει ατομικότητα 2 ή 4 ή 6 ή 8). ΔΙΑΤΟΜΙΚΑ: Η2, O2, Ν2, F2, Cl2, Br2, I2. ΤΡΙΑΤΟΜΙΚΑ: O3. ΤΕΤΡΑΤΟΜΙΚΑ: Ρ4, As4, Sb4. Στις χημικές εξισώσεις όλα τα στοιχεία εκτός από τα διατομικά γράφονται σαν μονοατομικά.

Για τη διάταξη των ηλεκτρονίων σε στιβάδες (ηλεκτρονιακή δομή) ακολουθούμε τους εξής κανόνες: 1. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να πάρει κάθε μία από τις τέσσερις πρώτες

στιβάδες δίνεται από τον τύπο 2n2 , όπου n ο κύριος κβαντικός αριθμός, δηλαδή ο αριθμός της στιβάδας. Έτσι η Κ μπορεί να πάρει έως 2 ηλεκτρόνια, η L έως 8 ηλεκτρόνια, η Μ έως 18 ηλεκτρόνια και η Ν έως 32 ηλεκτρόνια.

2. Η τελευταία στιβάδα οποιουδήποτε ατόμου δεν μπορεί να έχει περισσότερα από 8 ηλεκτρόνια. Εκτός αν είναι η Κ που συμπληρώνεται με 2 ηλεκτρόνια.

3. Η προτελευταία στιβάδα δεν μπορεί να περιέχει περισσότερα από 18 ηλεκτρόνια, αλλά ούτε και λιγότερα από 8. Εκτός αν είναι η Κ που έχει το πολύ 2.

Σύγχρονος περιοδικός νόμος:

Οι ιδιότητες των στοιχείων είναι περιοδικές συναρτήσεις του ατομικού αριθμού.

Όσο πιο μικρό είναι ένα άτομο, τόσο πιο δύσκολα χάνει ηλεκτρόνια ή τόσο πιο εύκολα παίρνει ηλεκτρόνια (μεγάλη έλξη από τον πυρήνα). Αντίθετα, όσο πιο μεγάλο είναι ένα άτομο, τόσο πιο εύκολα χάνει ηλεκτρόνια ή τόσο πιο δύσκολα παίρνει ηλεκτρόνια, (μικρή έλξη από τον πυρήνα).

Ιοντικός ή ετεροπολικός δεσμός Ο ιοντικός ή ετεροπολικός δεσμός, όπως υποδηλώνει το όνομα του, αναπτύσσεται μεταξύ

ετεροατόμων, συνήθως μεταξύ ενός μετάλλου(στοιχείου δηλαδή που έχει την τάση να αποβάλλει ηλεκτρόνια) και ενός αμετάλλου (στοιχείου δηλαδή που έχει την τάση να προσλαμβάνει ηλεκτρόνια). Ο δεσμός αυτός απορρέει από την έλξη αντίθετα φορτισμένων ιόντων, κατιόντων (που είναι θετικά φορτισμένα) και ανιόντων (που είναι αρνητικά φορτισμένα). Τα ιόντα αυτά σχηματίζομαι με μεταφορά ηλεκτρονίων, π.χ. από το μέταλλο στο αμέταλλο.

Τα ιόντα που σχηματίζονται έλκονται μεταξύ τους με ηλεκτροστατικές δυνάμεις Coulomb και διατάσσονται στο χώρο σε κανονικά γεωμετρικά σχήματα, τους ιοντικούς κρυστάλλους. ht

tp://

nucl

eus2

012.

wor

dpre

ss.c

om

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 2

Χαρακτηριστικά ιοντικών ή ετεροπολικών ενώσεων Τα βασικά χαρακτηριστικά των ιοντικών ενώσεων είναι: 1. Ιοντικές ενώσεις είναι κατά πλειονότητα τα οξείδια των μετάλλων, τα υδροξείδια των μετάλλων

και τα άλατα. 2. Στις ιοντικές ή ετεροπολικές ενώσεις δεν υπάρχουν μόρια. Σχηματίζεται κρύσταλλος του οποίου οι

δομικές μονάδες είναι τα ιόντα (ιοντικός κρύσταλλος). 3. Οι ιοντικές ενώσεις έχουν υψηλά σημεία τήξεως λόγω των ισχυρών δυνάμεων Coulomb, που

συγκρατούν τα ιόντα τους στον κρύσταλλο. Π.χ. το κοινό αλάτι (χλωριούχο νάτριο) τήκεται περίπου στους 800 °C.

4. Οι κρύσταλλοι τους είναι σκληροί και εύθραυστοι και όχι ελατοί και όλκιμοι, όπως είναι οι κρύσταλλοι των μετάλλων.

5. Σε αντίθεση με τους κρυστάλλους των μετάλλων (μεταλλικά κρυσταλλικά πλέγματα), οι ιοντικές ενώσεις σε στερεά κατάσταση είναι κακοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Όμως, τα τήγματα και τα υδατικά τους διαλύματα άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα (βλέπε σχήματα δίπλα και κάτω).

6. Πολλές ιοντικές ενώσεις είναι ευδιάλυτες στο νερό.

Ομοιοπολικός δεσμός Όταν δύο γειτονικά άτομα κατέχουν από κοινού ένα ζευγάρι ηλεκτρονίων, λέμε ότι συνδέονται μέσω

ενός ομοιοπολικού δεσμού.

Mε ομοιοπολικό δεσμό, όπως υποδηλώνει και το όνομά του, μπορούν να συνδεθούν άτομα του ίδιου στοιχείου (αμέταλλα) ή διαφορετικών στοιχείων (συνήθως αμέταλλα).

Ηλεκτραρνητικότητα στοιχείου ονομάζεται η τάση του ατόμου στοιχείου να έλκει ηλεκτρόνια, όταν αυτό συμμετέχει στο σχηματισμό πολυατομικών συγκροτημάτων.

Χαρακτηριστικά ομοιοπολικών ή μοριακών ενώσεων 1. Οι μοριακές ενώσεις διαφέρουν εντυπωσιακά από τις ιοντικές, είναι δηλαδή διακριτά

συμπλέγματα ατόμων (μόρια) και όχι εκτενή συσσωματώματα (κρύσταλλοι). Επιπλέον, οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων είναι ασθενείς σε σχέση με αυτές μεταξύ των ιόντων στο κρυσταλλικό πλέγμα. Γι' αυτό οι μοριακές ενώσεις σχηματίζουν μαλακά στερεά με χαμηλά σημεία τήξεως, ή υγρά με χαμηλά σημεία βρασμού, ή αέρια σώματα. Υπάρχουν βέβαια περιπτώσεις στις οποίες τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους και σχηματίζουν μεγαλομόρια, όπως είναι το διαμάντι ή ο γραφίτης, τα οποία χαρακτηρίζονται από εξαιρετική σκληρότητα και πολύ υψηλά σημεία τήξεως.

2. Ομοιοπολικές ενώσεις είναι κατά το πλείστον οι ενώσεις μεταξύ αμετάλλων, π.χ. οξέα, οξείδια αμετάλλων κλπ.

3. Σε καθαρή κατάσταση είναι κακοί αγωγοί του ηλεκτρισμού, ενώ τα υδατικά διαλύματα ορισμένων ομοιοπολικών ενώσεων (π.χ. οξέων) άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα. ht

tp://

nucl

eus2

012.

wor

dpre

ss.c

om

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 3

Ονοματολογία των κυριότερων μονοατομικών ιόντων

Cl- χλωριούχο ή χλωρίδιο O2- οξυγονούχο ή οξείδιο

Br- βρωμιούχο ή βρωμίδιο S2- θειούχο ή σουλφίδιο

I- ιωδιούχο ή ιωδίδιο Ν3- αζωτούχο ή νιτρίδιο

F- φθοριούχο ή φθορίδιο P3- φωσφορούχο ή φωσφίδιο

Η- υδρογονούχο ή υδρίδιο

Ονοματολογία των κυριότερων πολυατομικών ιόντων

NO3- νιτρικό CN- κυάνιο (κυανίδιο) HCO3

- όξινο ανθρακικό

CO32- ανθρακικό ClO4

- υπερχλωρικό HPO42- όξινο φωσφορικό

SO42- θειικό ClO3

- χλωρικό Η2PO4- δισόξινο φωσφορικό

ΡΟ43- φωσφορικό ClO2

- χλωριώδες ΜnO4- υπερμαγγανικό

OH- υδροξείδιο ClO- υποχλωριώδες Cr2O72-διχρωμικό

ΝΗ4+ αμμώνιο HSO4

- όξινο θειικό CrO42- χρωμικό

Αριθμός οξείδωσης ενός ατόμου σε μία ομοιοπολική ένωση ορίζεται το φαινομενικό φορτίο που θα αποκτήσει το άτομο, αν τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων αποδοθούν στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο. Αντίστοιχα, αριθμός οξείδωσης ενός ιόντος σε μια ιοντική ένωση είναι το πραγματικό φορτίο του ιόντος.

Συνήθεις τιμές Α. Ο. στοιχείων σε ενώσεις τους

Μέταλλα Αμέταλλα Κ, Na, Ag + 1 F -1

Ba, Ca, Mg, Zn +2 H +1 (-1) A1 +3 Ο -2(-1,+2)

Cu, Hg + 1,+2 CI, Br, I -1(+1, +3, +5, +7) Fe, Ni +2, +3 S -2 (+4, +6) Pb, Sn +2,+4 Ν, Ρ -3 (+3, +5)

Mn +2, +4, +7 C, Si -4,+4 Cr +3, +6 http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 4

Κανόνες: 1. Κάθε στοιχείο σε ελεύθερη κατάσταση έχει Α.Ο ίσο με το μηδέν. 2. Το Η στις ενώσεις του έχει Α.Ο ίσο με +1, εκτός από τις ενώσεις του με τα μέταλλα (υδρίδια) που έχει -1. 3. To F στις ενώσεις του έχει πάντοτε Α.Ο ίσο με -1. 4. Το Ο στις ενώσεις του έχει Α.Ο ίσο με -2, εκτός από τα υπεροξείδια(που έχουν την ομάδα -Ο-Ο-), στα οποία έχει -1, και την ένωση OF2 (οξείδιο του φθορίου), στην οποία έχει +2. 5. Τα αλκάλια, π.χ. Na, Κ, έχουν πάντοτε Α.Ο. +1, και οι αλκαλικές γαίες, π.χ. Ba, Ca, έχουν πάντοτε Α.Ο. +2 . 6. Το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο όλων των ατόμων σε μία ένωση είναι ίσο με το μηδέν. 7. Το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο όλων των ατόμων σε ένα πολυατομικό ιόν είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος.

Α. ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ Στις αντιδράσεις αυτές ο αριθμός οξείδωσης ορισμένων από τα στοιχεία που συμμετέχουν

μεταβάλλεται.

1. Αντιδράσεις σύνθεσης

2.Αντιδράσεις αποσύνθεσης και διάσπασης

3. Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης

Μ + Μ΄Χ → ΜΧ + Μ΄

ΣΕΙΡΑ ΔΡΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΟΡΙΣΜΕΝΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΚΑΙ ΑΜΕΤΑΛΛΩΝ

ΜΕΤΑΛΛΑ:

K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Αύξηση δραστικότητας

ΑΜΕΤΑΛΛΑ:

F2, Cl2, Br2, O2, I2, S

α) Μέταλλο + άλας → άλας + μέταλλο

β) Μέταλλο + οξύ → άλας + Η2

γ) Μέταλλο + νερό → …… + Η2

Τα πιο δραστικά μέταλλα K, Ba, Ca, Na αντιδρούν με το νερό και δίνουν την αντίστοιχη βάση (υδροξείδιο του μετάλλου) και Η2.

Τα υπόλοιπα πιο δραστικά από το υδρογόνο μέταλλα αντιδρούν με υδρατμούς σε υψηλή θερμοκρασία και δίνουν οξείδιο του μετάλλου και υδρογόνο. ht

tp://

nucl

eus2

012.

wor

dpre

ss.c

om

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 5

Β. ΜΕΤΑΘΕΤΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ 1. Αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης

Α+Β- + Γ+Δ- → Α+Δ- + Γ+Β-

Μία αντίδραση διπλής αντικατάστασης γίνεται μόνο εφόσον ένα από τα προϊόντα της αντίδρασης: 1. «πέφτει» ως ίζημα (καταβύθιση), 2. εκφεύγει ως αέριο από το αντιδρών σύστημα, 3. είναι ελάχιστα ιοντιζόμενη ένωση, δηλαδή διίσταται σε πολύ μικρό ποσοστό.

Κυριότερα αέρια και ιζήματα ΑΕΡΙΑ: HF, HCl, HBr, HI, H2S, HCN, SO2, CO2, NH3 ΙΖΗΜΑΤΑ: AgCl, AgBr, AgI, BaSO4, CaSO4, PbSO4 Όλα τα ανθρακικά άλατα εκτός από K2CO3, Na2CO3, (NH4)2CO3. Όλα τα θειούχα άλατα εκτός από K2S, Na2S, (NH4)2S. Όλα τα υδροξείδια των μετάλλων εκτός από KOH, NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2

Παρατήρηση: Το ανθρακικό οξύ (Η2CO3) και το θειώδες οξύ (H2SO3) είναι ασταθείς ενώσεις, ενώ το υδροξείδιο του αμμωνίου (ΝΗ4ΟΗ) είναι μόριο υποθετικό. Γι' αυτό στη θέση των προϊόντων γράφουμε: CO2↑+ H2O αντί H2CO3 SO2↑+ H2O αντί H2SO3 NH3↑+ H2O αντί NH4OH

2. Εξουδετέρωση

Η+ + ΟΗ- → Η2Ο Σχετική ατομική μάζα ή ατομικό βάρος λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η

μάζα του ατόμου του στοιχείου από το1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα -12.

Σχετική μοριακή μάζα ή μοριακό βάρος (Mr) χημικής ουσίας λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα του μορίου του στοιχείου ή της χημικής ένωσης από το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα -12.

Σε πρότυπες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, STP, δηλαδή, σε θερμοκρασία 0 °C (ή 273 Κ) και πίεση 1 atm (760mmHg), ο γραμμομοριακός όγκος των αερίων βρέθηκε πειραματικά ίσος με 22,4 L. Δηλαδή, Vm = 22,4 L mol -1 σε STP συνθήκες

NA άτομα

1 mol ατόμων

Ar g

* μέσω του μοριακού τύπου NA μόρια

1 mol μορίων

Mr g

STP και μόνο για αέρια Vm = 22,4 L = 22 400mL ht

tp://

nucl

eus2

012.

wor

dpre

ss.c

om

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 6

Η μοριακότητα κατ' όγκο ή συγκέντρωση ή Molarity, εκφράζει τα mol διαλυμένης ουσίας που περιέχονται σε 1 L διαλύματος. Δηλαδή, έχουμε:

c = nV

Αραίωση διαλύματος

c1 V1 = c2 V2 Κατά την ανάμειξη διαλυμάτων της ίδιας ουσίας ισχύει η σχέση:

c1 V1 + c2 V2 =cτελ Vτελ Οι συντελεστές σε μία χημική εξίσωση καθορίζουν την αναλογία mol των αντιδρώντων και

προϊόντων στην αντίδραση. Γι' αυτό και οι συντελεστές ονομάζονται στοιχειομετρικοί συντελεστές.

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 7

Γενικό Μέρος Οργανικής Χημείας

Ταξινόμηση οργανικών ενώσεων 1. Με βάση το είδος των δεσμών που αναπτύσσονται μεταξύ των ατόμων άνθρακα Οι ενώσεις στις οποίες όλα τα άτομα άνθρακα συνδέονται μεταξύ τους με απλούς δεσμούς λέγονται κορεσμένες. Οι ενώσεις στις οποίες δύο τουλάχιστον άτομα άνθρακα συνδέονται μεταξύ τους με διπλό ή τριπλό δεσμό λέγονται ακόρεστες.

2. Με βάση τον τρόπο σύνδεσης των ατόμων άνθρακα μεταξύ τους (διάταξη ανθρακικής αλυσίδας)

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 8

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 9

Ομόλογη σειρά Γενικός Μοριακός Τύπος και Γενικός Τύπος Πρώτα Μέλη Αλκάνια ή κορεσμένοι υδρογονάνθρακες

CνH2ν+2 (ν ≥ 1) ή RH CH4 C2H6

Αλκένια ή ακόρεστοι υδρο-γονάνθρακες με 1 δ.δ.

CνH2ν (ν ≥ 2) CH2=CH2

CH3CH=CH2 Αλκίνια ή ακόρεστοι υδρο-γονάνθρακες με 1 τ.δ.

CνH2ν-2 (ν ≥ 2) HC≡CH

CH3C≡CH Αλκαδιένια ή ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με 2 δ.δ.

CνH2ν-2 (ν ≥ 3) CH2=C=CH2

C4H6

Αλκυλαλογονίδια CνH2ν+1X (ν ≥ 1) ή RX

X: F, Cl, Br, I CH3X C2H5X

Αλκοόλες κορεσμένες μονο-σθενείς

CνH2ν+2Ο (ν ≥ 1) CνH2ν+1OH (ν ≥ 1) ή ROH

CH3OH C2H5OH

Αιθέρες κορεσμένοι μονο-σθενείς

CκH2κ+2Ο (κ ≥ 2) CνH2ν+1–Ο–CμH2μ+1 R–O–R’

(ν ≥ 1, μ ≥ 1)

CH3–Ο–CH3

CH3–Ο–C2H6

Αλδεΰδες κορεσμένες μονο-σθενείς

CκH2κΟ (κ ≥ 1) CνH2ν+1CH=Ο ή R–CH=O

(ν ≥ 0)

H–CH=Ο CH3–CH=Ο

Κετόνες κορεσμένες μονο-σθενείς

CκH2κΟ (κ ≥ 3) CνH2ν+1–C– CμH2μ+1 ή R–C–R΄(ν ≥ 1, μ ≥ 1)

| | | | O O

CH3–C– CH3 | | O

Οξέα κορεσμένα μονοκαρ-βοξυλικά

CκH2κΟ2 (κ ≥ 1) CνH2ν+1COOH (ν ≥ 0) ή R–COOH

H–COOH CH3–COOH

Εστέρες κορεσμένων μονο-καρβοξυλικών οξέων με κορεσμένες μονοσθενείς αλκοόλες

CκH2κΟ2 (κ ≥ 2) CνH2ν+1COOCμH2μ+1 ή RCOOR΄ (ν ≥ 1, μ ≥ 1)

HCOOCH3 CH3COOCH3

Αμίνες κορεσμένες μονο-σθενείς

CνH2ν+3N (ν ≥ 1) (Αλκυλ-αμίνες: 1ο RNH2, 2ο R2NH, 3ο R3N)

CH3NH2

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 10

Βασικοί κανόνες ονοματολογίας α' συνθετικό β' συνθετικό γ' συνθετικό

1 άτομο C: μεθ- κορεσμένη ένωση: -αν- Υδρογονάνθρακες: -ιο

2 άτομα C: αιθ- ακόρεστη με 1 δ.δ.: -εν- Αλκοόλες: -ολη

3 άτομα C: προπ- ακόρεστη με 1 τ.δ.: -ιν- Αλδεΰδες: -αλη

4 άτομα C: βουτ- ακόρεστη με 2 δ.δ.: -διεν- Κετόνες: -ονη

5 άτομα C: πεντ- ακόρεστη με 1 δ.δ. και 1 τ.δ.: -ενιν-

Καρβοξυλικά οξέα: -ικό οξύ (ή –οϊκό οξύ)

6 άτομα C: εξ- κ.ο.κ.

Νιτρίλιο: -νιτρίλιο

Διακλαδώσεις Αλκύλια Συντακτικός τύπος Ονομασία

CH3– CH3– Μεθύλιο C2H5– CH3CH2– Αιθύλιο

C3H7– CH3CH2 CH2– Προπύλιο CH3CH– | CH3

Ισοπροπύλιο (ή μεθυλοαιθύλιο)

C4H9–

CH3CH2 CH2CH2– Βουτύλιο CH3CH2 CHCH3 | Δευτεροταγές (sec) βουτύλιο (ή 1-μεθυλοπροπύλιο) CH3CH2 CH2– | CH3

Ισοβουτύλιο (ή 2-μεθυλοπροπύλιο)

CH3 | CH3–C– ή (CH3)3C– | CH3

Τριτοταγές (tert) βουτύλιο (ή διμεθυλοαιθύλιο)

Κατά την αρίθμηση μιας διακλαδισμένης αλυσίδας η σειρά προτεραιότητας είναι:

XO > ΠΔ > Δ Όταν μια οργανική ένωση περιέχει στο μόριό της περισσότερες από μία χαρακτηριστικές ομάδες, τότε η ισχυρότερη από τις ομάδες δίνει την κατάληξη στο όνομα της ένωσης και καθορίζει την αρίθμηση της κύριας αλυσίδας. Οι υπόλοιπες χαρακτηριστικές ομάδες μπαίνουν ως προθέματα (κατά αλφαβητική σειρά) πριν από το βασικό όνομα της ένωσης. Η σειρά ισχύος είναι:

Ομάδα –COOH –CN –CH=O >C=O –OH –NH2

Πρόθεμα καρβοξύ- κυανό- οξο- (ή φορμυλο-) οξο- (ή κετο-) υδροξύ- αμινο-

Ισχύς

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 11

Ισομέρεια είναι το φαινόμενο κατά το οποίο δύο ή περισσότερες ενώσεις με τον ίδιο μοριακό τύπο έχουν διαφορές στις ιδιότητες τους (φυσικές ή χημικές). Αυτό οφείλεται, είτε στη διαφορετική διάταξη των ατόμων άνθρακα στο επίπεδο (συντακτική ισομέρεια), είτε στη διαφορετική διάταξη των ατόμων στο χώρο (στερεοϊσομέρεια).

• Ισομέρεια αλυσίδας ονομάζεται ένα είδος συντακτικής ισομέρειας, που οφείλεται στο διαφορετικό τρόπο σύνδεσης (διάταξης) των ατόμων άνθρακα στα μόρια των ισομερών ενώσεων.

• Ισομέρεια θέσης ονομάζεται ένα είδος συντακτικής ισομέρειας που οφείλεται στη διαφορετική θέση μιας χαρακτηριστικής ομάδας ή ενός πολλαπλού δεσμού στα μόρια των ισομερών ενώσεων

• Ισομέρεια ομόλογης σειράς ονομάζεται ένα είδος συντακτικής ισομέρειας που εμφανίζουν ενώσεις που ανήκουν σε διαφορετικές ομόλογες σειρές (αλκίνια – αλκαδιένια, αλκοόλες αιθέρες, αλδεΰδες – κετόνες, οξέα – εστέρες).

CνH2ν-2 (ν ≥ 3)

αλκίνια (π.χ. CH3CH2C≡CH)

αλκαδιένια (π.χ. CH2=CHCΗ=CH2)

CνH2ν+2Ο (ν ≥ 2)

κορεσμένες μονοσθενείς αλκοόλες (R – OH)

κορεσμένοι μονοσθενείς αιθέρες (R – O – R΄)

CνH2νΟ (ν ≥ 3)

κορεσμένες μονοσθενείς αλδεΰδες (R – CH = O) κορεσμένες μονοσθενείς κετόνες (R– C – R΄) | | O

CνH2νΟ2 (ν ≥ 2)

κορεσμένα μονοκαρβοξυλικά οξέα (R – COOH)

κορεσμένοι μονοσθενείς εστέρες (RCOOR΄)

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 12

Πετρέλαιο – Υδρογονάνθρακες

1. Αλκάνια CvΗ2v+2 (ν ≥ 1)

Γενικές παρασκευές αλκανίων 1. Από τα αλκυλαλογονίδια RX με αντικατάσταση του αλογόνου από υδρογόνο.

RX + H2 RH + HX

Από τα αλκυλαλογονίδια δραστικότερα είναι τα αλκυλοιωδίδια, ακολουθούν τα αλκυλοβρωμίδια και αλκυλοχλωρίδια, ενώ τα αλκυλοφθορίδια είναι τελείως αδρανή.

2. Με επίδραση νατρίου σε αλκυλαλογονίδια διαλυμένα σε ξηρό αιθέρα (μέθοδος Wurtz).

2RX + 2Na R-R + 2NaX

3. Με θέρμανση των με νάτριο ή κάλιο αλάτων κορεσμένων μονοκαρβοξυλικών οξέων (RCOONa ή RCOOK) με στερεό NaOH ή ΚΟΗ.

RCOONa + NaOH RH + Na2CO3

Η μέθοδος αυτή ονομάζεται αποκαρβοξυλίωση και το αλκάνιο που προκύπτει έχει 1 άτομο C λιγότερο από το άλας.

4. Με καταλυτική υδρογόνωση ακόρεστων υδρογονανθράκων

π.χ. CvH2v + H2 CvH2v+2

Καύση

CvH2v+2 + 3𝜈+12

O2 → vCO2 + (v+1)H2O Πυρόλυση αλκανίων είναι η θερμική διάσπαση απουσία αέρα κάτω από πίεση, με ή χωρίς καταλύτη, που οδηγεί σε μίγματα κορεσμένων και ακόρεστων υδρογονανθράκων με μικρότερη σχετική μοριακή μάζα ή σε ισομερείς με διακλαδισμένη αλυσίδα

Υποκατάσταση / Αλογόνωση

CH4 + Cl2 διάχυτο φως �⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CH3Cl + HCl

χλωρομεθάνιο CH3Cl + Cl2

διάχυτο φως �⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CH2Cl2 + HCl

διχλωρομεθάνιο CH2Cl2 + Cl2

διάχυτο φως �⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CHCl3 + HCl

τριχλωρομεθάνιο ή χλωροφόρμιο

CHCl3 Cl2 διάχυτο φως �⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CCl4 + HCl

τετραχλωρομεθάνιο ή τετραχλωράνθρακας

CH4 + 2Cl2 άπλετο φως �⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CCl4 + 4HCl

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 13

2. Αλκένια CvΗ2v (ν ≥ 2)

Γενικές παρασκευές αλκενίων 1. Στη βιομηχανία, με πυρόλυση πετρελαίου (αλκανίων) 2. Αφυδάτωση αλκοολών

CvH2v+1OH CvH2v + H2O

3. Αφυδραλογόνωση αλκυλοχλωριδίων Η αφυδραλογόνωση γίνεται με αλκοολικό διάλυμα NaOH ή KOH (κανόνας του Saytzeff).

CvH2v+1Cl + NaOH CvH2v + NaCl + H2O

Καύση

CvH2v+2 + 3𝜈2

O2 → vCO2 + vH2O

Αντιδράσεις προσθήκης Α) με υδρογόνο

CvH2v + H2 CvH2v+2

Β) με αλογόνο

CvH2v + Br2 CCl4�⎯� CvH2vBr2

[αποχρωματισμός διαλύματος (καστανέρυθρο → άχρωμο)] Γ) με υδραλογόνο

CvH2v + HCl → CvH2v+1Cl • Σύμφωνα με τον κανόνα του Markovnikov, στις αντιδράσεις προσθήκης μορίων της μορφής

ΗΑ σε αλκένια, το Η προστίθεται κατά προτίμηση στο άτομο του C του διπλού δεσμού που έχει τα περισσότερα άτομα Η.

Πολυμερισμός ονομάζεται η συνένωση μικρών μορίων, που ονομάζονται μονομερή, προς σχηματισμό ενός μεγαλύτερου μορίου, που ονομάζεται πολυμερές (πολυμερισμός προσθήκης).

Μονομερές Πολυμερές Όνομα πολυμερούς Χρήση

Βινυλοχλωρίδιο

πολυβινυλοχλωρίδιο δίσκοι γραμμοφώνου, πλαστικοί σωλήνες

Ακρυλονιτρίλιο

πολυακρυλονιτρίλιο τεχνητό μαλλί (orlon)

Στυρόλιο

πολυστυρόλιο διογκωμένα πλαστικά για μόνωση http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 14

3. Αλκίνια CvΗ2v-2 (ν ≥ 2)

Γενικές παρασκευές αλκενίων 1. Βιομηχανικά, με πυρόλυση του μεθανίου στους 1200 ºC

2CH4 HC≡CH + 3H2

2. Με υδρόλυση του CaC2. Παλαιότερα η μέθοδος αυτή είχε βιομηχανικά ενδιαφέρον, σήμερα έχει μόνο εργαστηριακή εφαρμογή. (Παραγωγή οξειακετυλενικής φλόγας)

CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + HC≡CH

3. Με αφυδραλογόνωση με αλκοολικό διάλυμα NaOH ή ΚΟΗ.

Η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοστεί γενικότερα για την παρασκευή αλκινίων.

CvH2vCl2 + 2NaOH CvH2v-2 + 2NaCl + 2H2O

Αντιδράσεις προσθήκης

Α) Προσθήκη υδρογόνου Αυτή γίνεται παρουσία καταλύτη Pt, Pd ή Ni.

CH≡CH + H2 CH2=CH2 CH3CH3

Β) Προσθήκη αλογόνου (Cl2, Br2)

HC≡CH + Br2 → .

Γ) Προσθήκη υδραλογόνου

HC≡CH + HCl → CH2=CH-Cl CH3CHCl2 βινυλοχλωρίδιο 1,1-διχλωροαιθάνιο Δ) Προσθήκη HCN

HC≡CH + HCN → CH2=CH-CN

Ε) Προσθήκη Η2Ο (ενυδάτωση αλκινίων)

HC≡CH + HOH [CH2=CHOH] → CH3CH=O ασταθής βινυλική ακεταλδεΰδη αλκοόλη

Καύση

CvH2v+2 + 3𝜈−12

O2 → vCO2 + (v-1)H2O

Πολυμερισμός Το HC≡CH μπορεί να πολυμεριστεί σε κατάλληλες συνθήκες σε βενζόλιο (τριμερισμός) ή σε βινυλοακετυλένιο (διμερισμός). ht

tp://

nucl

eus2

012.

wor

dpre

ss.c

om

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 15

• 3HC≡CH → C6H6

• HC≡CH + HC≡CH CH2=CH-C≡CH Βινυλοακετυλένιο ή 1-βουτεν-3-ίνιο

Αντιδράσεις όξινου υδρογόνου

Τα υδρογόνα του HC≡CH, και γενικότερα τα υδρογόνα που είναι συνδεδεμένα με τον C του τριπλού δεσμού, είναι ευκίνητα (όξινα Η) και εύκολα μπορούν να αντικατασταθούν από άτομα μετάλλων. Τα προϊόντα αυτής της αντικατάστασης ονομάζονται ακετυλενίδια. Απ' αυτά σημαντικότερο είναι το ανθρακασβέστιο (CaC2). Άλλα χαρακτηριστικά παραδείγματα ακετυλενιδίων είναι αυτά του Na ή Κ.

HC≡CH + Na → HC≡CNa + 1/2H2 μονονάτριο ακετυλενίδιο

HC≡CH + Na → NaC≡CNa + 1/2H2 δινάτριο ακετυλενίδιο

Ο σχηματισμός του χαλκοακετυλενιδίου (καστανέρυθρο ίζημα) χρησιμοποιείται για την ανίχνευση του ακετυλενίου ή γενικότερα των αλκινίων με όξινο υδρογόνο.

HC≡CH + 2CuCl + 2NH3 → CuC≡CCu↓ + 2NH4Cl

Φυσικές ιδιότητες CxHy Τα κατώτερα μέλη των υδρογονανθράκων (C1 - C4) είναι αέρια, άχρωμα, άοσμα και αδιάλυτα στο νερό. Τα μέσα μέλη (C5 - C16) είναι υγρά με χαρακτηριστική οσμή πετρελαίου και τα ανώτερα (C17 και άνω) είναι στερεά, άχρωμα με υφή κεριού, όπως η βαζελίνη.

4. Βενζόλιο (C6H6)

Παρασκευές βενζολίου και αλκυλοβενζολίων 1. Το κάρβουνο (λιθάνθρακες) 2. Το πετρέλαιο

C6H14 C6H6 + 4H2

Φυσικές ιδιότητες: Το βενζόλιο είναι άχρωμο υγρό με χαρακτηριστική οσμή βενζίνης, αδιάλυτο στο νερό, αλλά διαλυτό σε οργανικούς διαλύτες. Το ίδιο είναι άριστος διαλύτης πολλών ουσιών. Είναι ισχυρά τοξική ουσία. Περιέχεται στα καυσαέρια οχημάτων που χρησιμοποιούν ως καύσιμο αμόλυβδη βενζίνη.

Χημικές ιδιότητες (αρωματικός χαρακτήρας): I. έχει ελάχιστη δραστικότητα, μεγάλη δηλαδή σταθερότητα (σε αντίθεση με τα αλκένια) II. δίνει δύσκολα αντιδράσεις προσθήκης (σε αντίθεση με τα αλκένια) III. δίνει εύκολα αντιδράσεις υποκατάστασης (με αλογόνο, αλκύλια κλπ.) {Αλογόνωση}

π.χ. ht

tp://

nucl

eus2

012.

wor

dpre

ss.c

om

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 16

5. Ατμοσφαιρική ρύπανση - Φαινόμενο θερμοκηπίου - Τρύπα όζοντος

Ο αέρας αποτελείται κυρίως από άζωτο (78% v/v), οξυγόνο (21% v/v), διοξείδιο του άνθρακα (0,03% v/v) και ευγενή αέρια (0,9% v/v). Ατμοσφαιρική ρύπανση είναι η αλλοίωση της παραπάνω σύστασης (ποιοτικής και ποσοτικής), που μπορεί να έχει βλαβερές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία, στους ζωντανούς οργανισμούς, καθώς και στο υλικό και πολιτισμικό περιβάλλον.

Ατμοσφαιρικοί ρύποι (ή ρυπαντές) είναι οι χημικές ουσίες οι οποίες ελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα και είναι επιβλαβείς για τον άνθρωπο και το περιβάλλον. Πρωτογενείς είναι οι ατμοσφαιρικοί ρύποι που περιέχονται στα καυσαέρια και εκπέμπονται απευθείας στην ατμόσφαιρα: Αιωρούμενα σωματίδια (καπνός – αιθάλη) Μονοξείδιο του Αζώτου (NO) Διοξείδιο του Θείου (SO2) Μονοξείδιο του Άνθρακα (CO) Άκαυστοι Υδρογονάνθρακες (CxHy) Πτητικές ενώσεις του μολύβδου (Pb)

Δευτερογενείς ρύποι που σχηματίζονται με χημικές αντιδράσεις των πρωτογενών ρύπων της ατμόσφαιρας με την επίδραση ηλιακής ακτινοβολίας (φωτοχημικές αντιδράσεις): Όζον (O3) Διάφορες αλδεΰδες (π.χ. CH2=O) Διοξείδιο του Αζώτου (NO2) Πολύπλοκα PAN’s (νιτρικά υπεροξειακετυλένια)

Φωτοχημική Ρύπανση

Η φωτοχημική ρύπανση προέρχεται κυρίως από τα καυσαέρια των αυτοκινήτων.

NO2 ηλιακό φως�⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� NO +O

O + O2 ηλιακό φως�⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� O3

Το όζον είναι το κυριότερο συστατικό της φωτοχημικής ρύπανσης (ερεθισμοί σε αναπνευστικό σύστημα και στα μάτια)

Τρύπα του Όζωντος

CCl2F2 UV�� –CClF2 + Cl•

Cl• + O3 → O2 + ClO• ClO• + O• → Cl• + O2

Φαινόμενο του θερμοκηπίου

Φαινόμενο του θερμοκηπίου ονομάζεται η αύξηση της θερμοκρασίας της γης η οποία οφείλεται στον εγκλωβισμό ακτινοβολίας από τα αέρια της ατμόσφαιρας. Αέρια του θερμοκηπίου ονομάζονται τα αέρια της ατμόσφαιρας τα οποία απορροφούν την υπέρυθρη ηλιακή ακτινοβολία που ανακλά (επανεκπέμπει) η Γη. Τα αέρια αυτά είναι CO2, CH4, CFC’s, NOx, O3, H2O. ht

tp://

nucl

eus2

012.

wor

dpre

ss.c

om

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 17

Αλκοόλες – Φαινόλες

1. Κορεσμένες μονοσθενείς αλκοόλες CνH2ν+1OH

Γενικές παρασκευές αλκοολών 1. Με αλκοολική ζύμωση

C6H12O6 ζυμάση�⎯⎯⎯� 2CH3CH2OH + 2CO2

γλυκόζη

2. Από πετρέλαιο

CvH2v + H2O H+�� CvH2v+1OH

3. Με προσθήκη H2 σε καρβονυλική ένωση CvH2vO + H2

.→ CvH2v+1OH

4. Ειδικές μέθοδοι παρασκευής μεθανόλης

CO + 2H2 καταλύτης�⎯⎯⎯⎯⎯� CH3OH

Καύση CvH2v+1OH + 3𝜈

2O2 → vCO2 + (v+1)H2O

Εστεροποίηση

RCOOH + R'OH RCOOR' + H2O

Οξείδωση I. Οι πρωτοταγείς αλκοόλες οξειδώνονται σε αλδεΰδες και οι αλδεΰδες σε οξέα:

RCH2OH RCHO RCOOH

II. Οι δευτεροταγείς αλκοόλες οξειδώνονται σε κετόνες.

. + [O] → + H2O

III. Οι τριτοταγείς αλκοόλες δεν οξειδώνονται.

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 18

Για τη διάκριση των αλκοολών χρησιμοποιούμε: 1. Το όξινο διάλυμα KMnO4, το οποίο έχει χρώμα ερυθροϊώδες, ενώ το προϊόν της αναγωγής

του (ιόν Mn2+) είναι άχρωμο. Έτσι ο αποχρωματισμός του διαλύματος KMnO4 σημαίνει ότι η αλκοόλη οξειδώνεται, άρα είναι πρωτοταγής ή δευτεροταγής.

2. Το όξινο διάλυμα K2Cr2O7, το οποίο έχει χρώμα πορτοκαλί ενώ το προϊόν της αναγωγής του (ιόν Cr+3) είναι πράσινο. Έτσι, η μεταβολή χρώματος του διαλύματος K2Cr2O7 σημαίνει ότι η αλκοόλη οξειδώνεται, άρα είναι πρωτοταγής ή δευτεροταγής.

Αφυδάτωση

CvH2v+1OH CvH2v + H2O (θ1 = 170οC)

2CvH2v+1OH CvH2v+1-O-CvH2v+1 + H2O (θ2 = 130-140οC)

Αντίδραση με δραστικά μέταλλα Το υδρογόνο του υδροξυλίου των αλκοολών μπορεί να αντικατασταθεί από δραστικό μέταλλο,

συνήθως Na ή Κ, οπότε σχηματίζονται οργανικές ενώσεις που ονομάζονται αλκοξείδια. Οι αντιδράσεις αυτές αποδεικνύουν τον όξινο χαρακτήρα που έχουν οι αλκοόλες

ROH + Na → RONa + ½H2

Υποκατάσταση

ROH + SOCl2 Θέρμανση �⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� RCl + SO2↑ + HCl↑

ΠΡΟΣΟΧΗ!

CvH2v+1Cl + NaOH αλκοολικό διάλυμα �⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CvH2v + NaCl + H2O

CvH2v+1Cl + NaOH υδατικό διάλυμα �⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CνH2ν+1OH + NaX

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 19

2. Καρβονυλικές Ενώσεις CνH2νO

Καρβονυλικές ενώσεις ονομάζονται οι οργανικές ενώσεις που περιέχουν στο μόριό τους τη χαρακτηριστική ομάδα >C=O, η οποία ονομάζεται καρβονύλιο. Σε αυτές ανήκουν οι αλδεΰδες και οι κετόνες με Γ.Μ.Τ. CνH2νO.

Γενικές παρασκευές αλδεϋδών – κετονών 1. i. Οι αλδεΰδες παρασκευάζονται με οξείδωση των πρωτοταγών αλκοολών

RCH2OH + [O] .→ RCH=O + H2O

ii. Οι κετόνες παρασκευάζονται με οξείδωση των δευτεροταγών αλκοολών R1–CH–R2 + [O]

.→ R–C–R + H2O

| | | OH O

2. Προσθήκη Η2Ο στα αλκίνια

HC≡CH + H–OH Hg, HgSO4, H2SO4 .�⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CH3CH=O

Τα υπόλοιπα αλκίνια σχηματίζουν κετόνες.

Καύση CvH2vO + 3ν−1

2O2 → vCO2 + vH2O

Αντιδράσεις προσθήκης

| >C=O + H–A

.→ – C – A (A: H, CN …)

| OH Α) Προσθήκη H2 (Αναγωγή) Οι αλδεϋδες ανάγονται σε πρωτοταγείς αλκοόλες (1ο) Οι κετόνες ανάγονται σε δευτεροταγείς αλκοόλες (2ο)

Β) Προσθήκη HCN Σχηματίζονται υδροξυνιτρίλια (ή κυανυδρίνες): Ενώσεις με 2 χαρακτηριστικές ομάδες

(κυανοάδα + υδροξύλιο)

Οξείδωση Οι αλδεΰδες οξειδώνονται εύκολα και σχηματίζουν καρβοξυλικά οξέα (RCOOH) με τον ίδιο αριθμό ατόμων C. Δηλαδή οι αλδεΰδες είναι ισχυρά αναγωγικά σώματα.

RCH=O + [O] .→ RCOOH

Οι κετόνες δεν οξειδώνονται στις συνηθισμένες συνθήκες.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η οξείδωση αλδεϋδών από ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως είναι: 1. το αντιδραστήριο Fehling (Φελίγγειο υγρό), που είναι μπλε αλκαλικό διάλυμα ιόντων Cu2+ και το

οποίο οδηγεί σε ερυθρό ίζημα Cu2O. 2. το αντιδραστήριο Tollens, που είναι αμμωνιακό διάλυμα AgNO3 και το οποίο δίνει κάτοπτρο Ag.

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 20

Σύγκριση χημικών ιδιοτήτων των αλκοολών

και των καρβονυλικών ενώσεων

Αντιδραστήριο ROH RCH=O R–C–R

| | O

Na - -

Όξινο δ. KMnO4 ή K2Cr2O7

(1ο, 2ο) -

Ήπια οξειδωτικά (Fehling, Tollens) - - Πολυμερισμός - - Αντιδράσεις προσθήκης (π.χ. H2, HCN) -

Εστεροποίηση – Αφυδάτωση - -

Πολυμερισμός Οι αλδεΰδες πολυμερίζονται σε H+ περιβάλλον. Οι κετόνες δεν πολυμερίζονται.

νCH3CH=O H+ �⎯� CH – O ν = 3 (παραλδεΰδη)

| ν = 4 (μεταλδεΰδη / στερεό οινόπνευμα) CH3 ν

Φυσικές Ιδιότητες και Χρήσεις της Φορμαλδεΰδης (CH2=O) Αέριο, εύφλεκτο με χαρακτηριστική ερεθιστική οσμή, ευδιάλυτη στο νερό. Το διάλυμα φορμαλδεΰδης ονομάζεται φορμόλη (τοξική ουσία). Χρήσεις: Ισχυρό αντισηπτικό (απολύμανση – συντήρηση βιολογικών παρασκευασμέτων) Βιομηχανία πλαστικών (συμπολυμερίζεται με φαινόλη και βακελίτη, ενώ με ουρία NH2CONH2

δίνει ρητίνες)

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 21

3. Φαινόλες Φαινόλες ονομάζονται οι αρωματικές υδροξυενώσεις οι οποίες περιέχουν στο μόριό τους ένα τουλάχιστον υδροξύλιο (–OH) ενωμένο απευθείας με αρωματικό δακτύλιο (φαινολικό υδροξύλιο).

Γενικές παρασκευές φαινόλης 1. Από τη λιθανθρακόπισσα με κλασματική απόσταξη 2. Από την πυρόλυση των υδρογονανθράκων που περιέχονται στο πετρέλαιο, μεταξύ των άλλων

σχηματίζονται βενζόλιο και προπένιο. Όταν αντιδράσουν το βενζόλιο και το προπένιο με καταλύτη AlCl3, σχηματίζεται ένας αρωματικός υδρογονάνθρακας: το ισοπροπυλοβενζόλιο ή κουμόλιο. To κουμόλιο στη συνέχεια οξειδώνεται από O2 και δίνει φαινόλη και ακετόνη:

3. Από το χλωροβενζόλιο (C6H5Cl) με επίδραση διαλύματος NaOH σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση (μέθοδος Dow)

C6H5Cl + NaOH P, θ �⎯⎯� C6H5ONa

H+ �⎯� C6H5OH

Φυσικές Ιδιότητες Η φαινόλη είναι άχρωμο, υγροσκοπικό, κρυσταλλικό στερεό, ελάχιστα διαλυτό στο νερό, ενώ διαλύεται στην αιθανόλη και στο διαιθυλαιθέρα. Είναι ουσία τοξική και προσβάλλει το δέρμα.

Χημικές Ιδιότητες Η φαινόλη μπορεί να δώσει δύο κατηγορίες αντιδράσεων:

• Αντιδράσεις του αρωματικού δακτυλίου (κυρίως η υποκατση των H του δακτ. πχ. με αλογόνο) • Αντιδράσεις της πλευρικής ομάδας (υδροξύλιο).

α. Όξινος χαρακτήρας. Δηλαδή η φαινόλη είναι ένα ασθενές οξύ και στο νερό διίσταται, σύμφωνα με το σχήμα:

C6H5OH + H2O C6H5O- + H3O+ Γι’ αυτό η φαινόλη αντιδρά με ηλεκτροθετικά μέταλλα π.χ. Na ή Κ (όπως οι αλκοόλες) και με

διαλύματα βάσεων, π.χ. NaOH, KOH (σε αντίθεση με τις αλκοόλες που έχουν μικρότερη οξύτητα). Ωστόσο, η φαινόλη είναι ασθενέστερο οξύ από το ανθρακικό και γι’ αυτό δεν ελευθερώνει CO2 από τα ανθρακικά άλατα.

β. Σχηματίζει εστέρες γ. Σχηματίζει αιθέρες δ. Δεν οξειδώνεται

κουμόλιο

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 22

Καρβοξυλικά Οξέα

1. Κορεσμένα Μονοκαρβοξυλικά Οξέα CvΗ2v+1COOH (ν ≥ 0)

Καρβοξυλικά οξέα ονομάζονται οι οργανικές ενώσεις που περιέχουν στο μόριό τους τη χαρακτηριστική ομάδα καρβοξύλιο (–COOH)

Κατηγορίες καρβοξυλικών οξέων:

I. Ανάλογα με τον αριθμό των καρβοξυλίων που περιέχουν στο μόριό τους i. Μονοκαρβοξυλικά

ii. Πολυκαρβοξυλικά II. Ανάλογα με τον τρόπο που συνδέονται τα άτομα άνθρακα μεταξύ τους

i. Κορεσμένα ii. Ακόρεστα

III. Ανάλογα με το αν περιέχουν στο μόριό τους βενζοϊκό (αρωματικό) δακτύλιο i. Αλειφατικά (άκυκλα)

ii. Αρωματικά IV. Ανάλογα με το αν περιέχουν στο μόριό τους και άλλη χαρακτηριστική ομάδα εκτός του

καρβοξυλίου i. Υδροξυοξέα

ii. Αλογονοξέα iii. Αμινοξέα

Γενικές παρασκευές κορεσμένων μονοκαρβοξυλικών οξέων 1. Από τις πρωτοταγείς αλκοόλες ή τις αλδεΰδες με οξείδωση

RCH2OH + 2[O] .→ RCOOH + H2O

RCH=O + [O] .→ RCOOH

2. Από τα νιτρίλια με υδρόλυση (παρουσία αραιού διαλύματος οξέος ή βάσης)

RCN + 2H2O H+ ή ΟΗ−.�⎯⎯⎯⎯⎯� RCOOH + NH3↑

3. Από τους εστέρες με υδρόλυση σε H+ (ανώτερα μέλη με άρτιο αριθμό ατόμων άνθρακα) RCOOR΄ + H2O ⇌ RCOOH + R΄OH

4. Ειδικές μέθοδοι παρασκευής αιθανικού (οξικού) οξέος i. Με καταλυτική οξείδωση των αλκανίων που προέρχονται από το πετρέλαιο

C4Η10 + Ο2 καταλύτης �⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CH3COOH + παραπροϊόντα

ii. Με καταλυτική οξείδωση της ακεταλδεΰδης

CH3CH=O + 12O2

.→ CH3COOH

iii. Από τη μεθανάλη με επίδραση CO παρουσία καταλυτών

CH3OH + CO καταλύτες �⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CH3COOH

iv. Με οξική ζύμωση από τα αλκοολούχα διαλύματα

CH3CH2OH + O2 αλκοολοξειδάση �⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CH3COOH + H2O ht

tp://

nucl

eus2

012.

wor

dpre

ss.c

om

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 23

Χημικές Ιδιότητες I. Όξινος χαρακτήρας (ασθενείς ηλεκτρολύτες)

Όξινος χαρακτήρας ονομάζεται το σύνολο των κοινών ιδιοτήτων που εμφανίζουν τα υδατικά διαλύματα των οξέων. Οι ιδιότητες αυτές είναι

1. Έχουν ξινή (όξινη) γεύση 2. Αλλάζουν το χρώμα των δεικτών 3. Αντιδρούν με βάσεις και βασικά οξείδια και σχηματίζουν άλατα (εξουδετέρωση)

RCOOH + NaOH .→ RCOONa + H2O

2RCOOH + CaO .→ (RCOO)2Ca + H2O

4. Αντιδρούν με μέταλλα δραστικότερα από το υδρογόνο και ελευθερώνουν αέριο Η2 (απλή αντικατάσταση)

RCOOH + Na .→ RCOONa + 1

2H2↑

2RCOOH + Mg .→ (RCOO)2Mg + 1

2H2↑

5. Διασπούν τα ανθρακικά άλατα και ελευθερώνουν αέριο CO2 (χρήση στη διάκριση) 2RCOOH + Na2CO3

.→ 2RCOONa + H2O + CO2↑

RCOOH + NaHCO3 .→ RCOONa + H2O + CO2↑

II. Εστεροποίηση

RCOOH + R΄OH ⇌ RCOOR΄ + H2O Σαπωνοποίηση εστέρων

RCOOR΄ + NaOH H2O �⎯⎯⎯� RCOONa + R΄OH

Η μονοσθενής ρίζα (RCO–) που προκύπτει αν αφαιρέσουμε από το μόριο του καρβοξυλικού οξέος, το υδροξύλιο του –COOH ονομάζεται ακύλιο.

Φυσικές Ιδιότητες Κορεσμένων Καρβοξυλικών Οξέων Το οξικό οξύ και τα κατώτερα μέλη της ομόλογης σειράς, όπως το HCOOH (μεθανικό) και

CH3CH2COOH (προπανικό) είναι υγρά που διαλύονται εύκολα στο νερό και έχουν χαρακτηριστική οσμή ξιδιού. Τα μέσα μέλη C4-C8 είναι υγρά με βαριά δυσάρεστη οσμή (το βουτυρικό οξύ μυρίζει σαν ταγγισμένο βούτυρο) και λίγο διαλυτά στο νερό. Τα ανώτερα μέλη είναι στερεά, αδιάλυτα στο νερό και άοσμα. Τα καρβοξυλικά οξέα γενικά διαλύονται στον αιθέρα και σε άλλους οργανικούς διαλύτες.

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 24

2. Υδροξέα CvΗ2v(ΟΗ)COOH (ν ≥ 1)

Υδροξέα ονομάζονται τα καρβοξυλικά οξέα που περιέχουν στο μόριό τους ένα ή περισσότερα υδροξύλια (OH)

Παρασκευές Γαλακτικού Οξέος (2-υδροξυπροπανικό οξύ) 1. Με γαλακτική ζύμωση διαφόρων σακχάρων, κυρίως γλυκόζης ή γαλακτόζης παρουσία

ενζύμου που ονομάζεται λακτάση. (βιομηχανική μέθοδος).

C6H1206 .

2. Συνθετικά παρασκευάζεται από την αιθανάλη (ακεταλδεϋδη) με την ακόλουθη σειρά αντιδράσεων:

+ HCN →

. + 2H2O + NH3↑

Χημικές Ιδιότητες Το γαλακτικό οξύ έχει δυο χαρακτηριστικές ομάδες, το υδροξύλιο και το καρβοξύλιο. Γι’ αυτό το

λόγο, συνδυάζει τις ιδιότητες των καρβοξυλικών οξέων και των αλκοολών. I. Ιδιότητες οξέος

1. Εξουδετέρωση:

2. Eστεροποίηση:

II. Ιδιότητες αλκοόλης

1. Οξείδωση Το γαλακτικό οξύ, ως δευτεροταγής αλκοόλη, οξειδώνεται προς πυροσταφυλικό οξύ, το οποίο είναι ένα κετονοξύ

με μεγάλη βιολογική σημασία.

2. Εστεροποίηση

Αντιδρά με οξέα και δίνει εστέρες.

ht

tp://

nucl

eus2

012.

wor

dpre

ss.c

om

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 25

3. Βενζοϊκό οξύ C6Η5COOH

Το βενζοϊκό οξύ είναι το απλούστερο αρωματικό οξύ και προκύπτει θεωρητικά αν αντικαταστήσουμε ένα υδρογόνο του βενζολίου με καρβοξύλιο. Συνεπώς έχει τον τύπο:

C6H5COOH ή COOH

Παρασκευή Βενζοϊκού Οξέος

Χημικές Ιδιότητες I. Αντιδράσεις δακτυλίου (αρωματικός χαρακτήρας). Δηλαδή, δίνει εύκολα αντιδράσεις

υποκατάστασης του υδρογόνου του βενζολικού δακτυλίου. II. Αντιδράσεις πλευρικής ομάδας. Δηλαδή, στην περίπτωση του βενζοϊκού οξέος, δίνει αντιδράσεις

οξέος λόγω του καρβοξυλίου. i. Όξινος χαρακτήρας:

C6H5COOH + NaOH → C6H5COONa + H2O C6H5COOH + NaHCO3 → C6H5COONa + H2 + CO2↑

2C6H5COOH +Zn → (C6H5COO)2Zn + H2↑

ii. Εστεροποίηση:

C6H5COOH + CH3OH C6H5COOCH3 + H2O

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 26

ΤΡΟΠΟΙ ΔΙΑΚΡΙΣΗΣ ΤΩΝ ΚΥΡΙΟΤΕΡΩΝ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ

Οργανικά Ένωση Αντιδραστήριο Παρατήρηση

Ακόρεστες ενώσεις

(>C=C< ή –C≡C–)

Καστανέρυθρο διάλυμα Br2

σε CCl4 Αποχρωματισμός του Br2

Αλκίνια με όξινο

υδρογόνο

(–C≡CH)

Na

Διάλυμα CuCl/NH3

Φυσαλίδες αερίου H2

Σχηματισμός ιζήματος RC≡CCu↓

Αλκοόλες (ROH)

(διάκριση από αιθέρες,

καρβονυλικές ενώσεις)

Na Φυσαλίδες αερίου H2

RCH2OH (1ο) και

RCHR΄ (2ο) | OH

Όξινο διάλυμα KMnO4

(ερθροϊώδες)

Όξινο διάλυμα K2Cr2O7

Αποχρωματισμός διαλύματος

Μεταβολή χρώματος από πορτοκαλί σε

πράσινο

Αλδεΰδες (RCH=O) Αντιδραστήριο Fehling

Αντιδραστήριο Tollens

Σχηματισμός κεραμέρυθρου ιζήματος

Cu2O↓

Σχηματισμός κατόπτρου Ag

Καρβοξυλικά οξέα Na2CO3 ή NaHCO3

δείκτες

Φυσαλίδες αερίου CO2

Αλλαγή χρώματος

Φαινόλη (C6H5OH)

(διάκριση από ROH)

Διάλυμα NaOH που

περιέχει δείκτη Μεταβολή στο χρώμα του δείκτη

Αλκοόλες

CH3CHR και CH3CH2OH | OH

Καρβονυλικές ενώσεις

CH3CR και CH3CH=O || O (μεθυλοκετόνες)

Υδατικό διάλυμα I2/NaOH Σχηματισμός κίτρινου ιζήματος CHI3↓

(ιωδοφόρμιο)

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 27

Το κάτι παραπάνω…

1. Οξείδωση οργανικών ενώσεων

• Πρόσληψη ενός ατόμου οξυγόνου από το μόριο της οργανικής ένωσης αντιστοιχεί σε αύξηση του Α.Ο. κατά 2.

• Αποβολή ενός ατόμου υδρογόνου από το μόριο της οργανικής ένωσης αντιστοιχεί σε αύξηση του Α.Ο. κατά 1. Οξείδωση πρωτοταγών αλκοολών προς αλδεϋδες

2 5RCH2OH + 2KMnO4 + 3H2SO4

.→ 5RCH=O + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

+7 5 +2

2 3RCH2OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4

.→ 3RCH=O + Cr2(SO4) + K2SO4 + 7H2O

+6 2 x 3 +3

Οξείδωση πρωτοταγών αλκοολών προς οξέα

4 5RCH2OH + 4KMnO4 + 6H2SO4

.→ 5RCOOH + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 11H2O

+7 5 +2

4 (= 2 x 2) 3RCH2OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4

.→ 3RCOOH + 2Cr2(SO4) + 2K2SO4 + 11H2O

+6 2 x 3 +3

Οξείδωση δευτεροταγών αλκοολών προς κετόνες

2 5RCHR΄ + 2KMnO4 + 3H2SO4

.→ 5RCR΄ + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

| || OH O +7 5 +2

2 3RCHR΄ + K2Cr2O7 + 4H2SO4

.→ 3RCR΄ + Cr2(SO4) + K2SO4 + 7H2O

| || OH O +6 2 x 3 +3

ht

tp://

nucl

eus2

012.

wor

dpre

ss.c

om

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 28

Οξείδωση αλδεϋδών προς οξέα με ισχυρά οξειδωτικά μέσα

2 5RCH=O + 2KMnO4 + 3H2SO4

.→ 5RCOOH + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

+7 5 +2

2 3RCH=O + K2Cr2O7 + 4H2SO4

.→ 3RCOOH + Cr2(SO4) + K2SO4 + 4H2O

+6 2 x 3 +3

Οξείδωση αλδεϋδών με ήπια οξειδωτικά μέσα

1. Αντιδραστήριο Fehling

2 RCH=O + 2CuSO4 + 5NaOH

.→ RCOONa + Cu2O↓ + 2Na2SO4 + 3H2O

+2 1 +1

2. Αντιδραστήριο Tollens

2 RCH=O + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O

.→ RCOONH4 + 2Ag↓ + 2NH4NO3

+1 1 0

Οξείδωση μυρμηκικού οξέος

+2 2 +4 5HCOOH + 2KMnO4 + 3H2SO4

.→ 5CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

+7 5 +2

Οξείδωση οξαλικού οξέος

2 COOH + 2KMnO4 + 3H2SO4

.→ 10CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

5 | COOH +7 5 +2

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 29

2. Αντιδραστήρια Grignard

Τα αντιδραστήρια Grignard (αλκυλομαγνησιοαλογονίδια) ή οργανωμαγνησιακές ενώσεις παρασκευάζονται με επίδραση Mg σε αλκυλαλογονίδια (RX) παρουσία διαλύτη άνυδρου (απόλυτου) αιθέρα.

RX + Mg απόλυτος αιθέρας �⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� RMgX

Αντιδρούν με νερό και σχηματίζουν αλκάνια (RH).

RMgX + H–OH .→ RH + Mg(OH)X

βασικό αλογονούχο μαγνήσιο

Προσθήκη αντιδραστήρίου Grignard σε καρβονυλικές ενώσεις:

>C=O + R–MgX .→ –C–MgX

+ H–OH �⎯⎯⎯⎯⎯� –C–OH + Mg(OH)X

Ανάλογα με το είδος της καρβονυλικής ένωσης σχηματίζονται αλκοόλες πρωτοταγείς, δευτεροταγείς ή τριτοταγείς.

1. Πρωτοταγείς

R–MgX + CH2=O .→ RCH2OMgX

+ H2O �⎯⎯⎯⎯� RCH2OH + Mg(OH)X

2. Δευτεροταγείς

R–MgX + R1CH=O .→ R1CHOMgX

+ H2O �⎯⎯⎯⎯� R1CH2OH + Mg(OH)X

| | R R

3. Τριτοταγείς

R R | |

R–MgX + R1CR2 .→ R1CR2

+ H2O �⎯⎯⎯⎯� R1CR2 + Mg(OH)X

|| | | O OMgX OH

Στις αντιδράσεις αυτές αυξάνεται η ανθρακική αλυσίδα (ανοικοδόμηση).

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 30

3. Αλογονοφορμική Αντίδραση

Αλογονοφορμική αντίδραση δίνουν:

Αλκοόλες της μορφής: CH3CHCνH2ν+1 ν≥0

| ΟΗ

Καρβονυλικές της μορφής: CH3CCνH2ν+1 ν≥0

|| Ο

Οι ενώσεις αυτές όταν θερμανθούν ελαφρά με αλκαλικό διάλυμα (NaOH, KOH) αλογόνου X2 (Cl2, Br2, I2) διασπώνται σε αλογονοφόρμιο (CHX3) και στο καρβοξυλικό άλας RCOONa.

Για την Αλκοόλη

Σε στάδια (μηχανισμός):

1. Οξείδωση της αλκοόλης από το αλογόνο προς καρβονυλική ένωση.

R–CH–CH3 + I2 .→ R–C–CH3 + 2HI

| || OH O

2. Υποκατάσταση των 3 H του μεθυλίου (–CH3) από το αλογόνο

R–C–CH3 + 3I2 .→ R–C–CΙ3 + 3HI

|| || O O

3. Διάσπαση ανθρακικής αλυσίδας (σχάση δεσμού C–CH3) και σχηματισμός CHΙ3 και του καρβοξυλικού άλατος RCOONa

R–C–CI3 + NaOH .→ CHΙ3↓ + RCOONa

|| κίτρινο O ίζημα

4. Εξουδετέρωση του HI από το αλκαλικό περιβάλλον NaOH

5HI + 5NaOH .→ 5NaI + 5H2O

Συνολική Αντίδραση

R–CH–CH3 + 4X2 + 6NaOH .→ CHX3↓ + RCOONa + 5NaX + 5H2O

| OH

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 31

Για τις καρβονυλικές ενώσεις

Συνολική Αντίδραση

R–CH–CH3 + 3X2 + 4NaOH .→ CHX3↓ + RCOONa + 3NaX + 3H2O

|| O

Όταν η αλογονοφορμηκή αντίδραση πραγματοποιείται με αλκαλικό διάλυμα I2 σχηματίζεται το ιωδοφόρμια (CHI3), το οποίο είναι κίτρινο ίζημα. Έτσι η αλογονοφορμική αντίδραση χρησιμοποιείται ως μέθοδος διάκρισης.

Στην αλογονοφορμική αντίδραση σχηματίζεται το καρβοξυλικό άλας (RCOONa) το οποίο έχει ανθρακική αλυσίδα με ένα άτομο C λιγότερο από την αρχική ένωση. Δηλαδή η αλογονοφορμική αντίδραση είναι αντίδραση αποικοδόμησης.

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 1

Θερμοχημεία

Κάθε ουσία περιέχει (περικλείει) χημική ενέργεια, η οποία οφείλεται στις δυνάμεις του χημικού δεσμού, στις έλξεις των μορίων και των υποατομικών σωματιδίων. Όταν πραγματοποιείται μια χημική αντίδραση, συνοδεύεται από μεταβολή της ενέργειας των ουσιών που μετέχουν, οπότε μεταβάλλεται η χημική ενέργεια του συστήματος.

H θερμοχημεία μελετά τις θερμικές μεταβολές που συνοδεύουν τις χημικές αντιδράσεις. Οι αντιδράσεις που ελευθερώνουν θερμότητα ονομάζονται εξώθερμες και αυτές που απορροφούν θερμότητα ονομάζονται ενδόθερμες. Η μεταβολή της ενθαλπίας ΔΗ ισούται με τη θερμότητα που ελευθερώνεται ή απορροφάται σε μια αντίδραση, εφόσον η αντίδραση γίνεται υπό σταθερή πίεση.

Για τη διάσπαση των χημικών δεσμών απαιτείται ενέργεια. Από τη δημιουργία χημικών δεσμών ελευθερώνεται (εκλύεται) ενέργεια.

Σύστημα είναι το μέρος του υλικού κόσμου που μελετάμε. Περιβάλλον είναι το υπόλοιπο μέρος του υλικού κόσμου, το οποίο είναι εκτός του συστήματος. Σε μια χημική αντίδραση, σύστημα είναι τα αντιδρώντα και τα προϊόντα της αντίδρασης.

Ένα χημικό σύστημα περικλείει ενέργεια, η οποία ονομάζεται εσωτερική ενέργεια (U). Η εσωτερική ενέργεια είναι η ολική ενέργεια του συστήματος και περιλαμβάνει την κινητική ενέργεια όλων των σωματιδίων (ατόμων, ιόντων, μορίων) και τη δυναμική ενέργεια που οφείλεται στις δυνάμεις των χημικών δεσμών μεταξύ των σωματιδίων του συστήματος.

Ενθαλπία ονομάζεται η ολική ενέργεια ενός συστήματος όταν το σύστημα βρίσκεται υπό σταθερή πίεση.

H = U + PV

Η μεταβολή ενθαλπίας σε μια χημική αντίδραση είναι η διαφορά μεταξύ της ενθαλπίας των προϊόντων και της ενθαλπίας των αντιδρώντων, για καθορισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

ΔHαντίδρασης = Hπροϊόντων – Hαντιδρώντων

Η μεταβολή ενθαλπίας (ΔH) σε μια χημική αντίδραση είναι ίση με το ποσό θερμότητας q το οποίο εκλύεται ή απορροφάται όταν η αντίδραση πραγματοποιείται υπό σταθερή πίεση (ισοβαρής μεταβολή).

|ΔH| = qp

Εξώθερμες ονομάζονται οι αντιδράσεις οι οποίες, όταν πραγματοποιούνται, εκλύεται (ελευθερώνεται) ενέργεια υπό μορφή θερμότητας στο περιβάλλον.

Hπρ. < Hαντ. ⟺ Hπρ. – Hαντ. < 0 ⟺ ΔH < 0

Ενδόθερμες ονομάζονται οι αντιδράσεις οι οποίες, όταν πραγματοποιούνται, απορροφάται ενέργεια υπό μορφή θερμότητας από το περιβάλλον.

Hπρ. > Hαντ. ⟺ Hπρ. – Hαντ. > 0 ⟺ ΔH > 0

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 2

Παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η ΔH: 1. Από τη φύση των αντιδρώντων (πρβ. αλλοτροπικές μορφές C) 2. Από τη φυσική κατάσταση των αντιδρώντων και των προϊόντων 3. Από τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας στις οποίες πραγματοποιείται η χημική

αντίδραση

Ως πρότυπη κατάσταση ορίζουμε: Την πρότυπη πίεση: P = 1 atm Τη θερμοκρασία: θ = 25℃ ή Τ = 298 K Τη συγκέντρωση: c = 1 M (για τα διαλύματα)

Πρότυπη μεταβολή ενθαλπίας ή πρότυπη ενθαλπία (ΔH° ή 𝚫𝐇𝟐𝟗𝟖° ) ονομάζεται η μεταβολή

ενθαλπίας της αντίδρασης σε πρότυπη κατάσταση.

Πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού (𝚫𝐇𝐟°) μιας ένωσης ονομάζεται η μεταβολή ενθαλπίας κατά το

σχηματισμό 1 mol της ένωσης από τα συστατικά της στοιχεία σε πρότυπη κατάσταση,

Η πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού ενός στοιχείου όταν βρίσκεται στη σταθερότερη μορφή του θεωρείται ίση με μηδέν.

𝚫𝐇𝐟(𝛔𝛕𝛐𝛊𝛘𝛆ί𝛐𝛖)° = 𝟎

Οι ενθαλπίες σχηματισμού μπορεί να έχουν θετικές ή αρνητικές τιμές, επειδή οι αντιδράσεις σχηματισμού των ενώσεων μπορεί να είναι αντίστοιχα ενδόθερμες ή εξώθερμες.

Όσο πιο μικρή τιμή αλγεβρικά έχει η 𝚫𝐇𝐟° μιας ένωσης, τόσο πιο σταθερή θεωρείται η ένωση σε

σχέση με τα στοιχεία της.

Η πρότυπη ενθαλπία αντίδρασης μπορεί να υπολογιστεί με βάση τις πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού των ενώσεων που μετέχουν στην αντίδραση σύμφωνα με τη σχέση:

𝚫𝐇° = 𝚺𝚫𝐇𝐟(𝛑𝛒𝛐ϊό𝛎𝛕𝛚𝛎)° − 𝚺𝚫𝐇𝐟(𝛂𝛎𝛕𝛊𝛅𝛒ώ𝛎𝛕𝛚𝛎)

°

Για την αΑ + βΒ → γΓ + δΔ 𝚫𝐇° = �𝛄𝚫𝐇𝐟(𝚪)

° + 𝛅𝚫𝐇𝐟(𝚫)° � − (𝛂𝚫𝐇𝐟(𝚨)

° + 𝛃𝚫𝐇𝐟(𝚩)° )

Η πρότυπη ενθαλπία καύσης 𝚫𝐇𝐜° μιας ουσίας ονομάζεται η μεταβολή ενθαλπίας κατά την πλήρη

καύση 1 mol της χημικής ουσίας (στοιχείου ή ένωσης) σε πρότυπη κατάσταση.

Η ενθαλπία καύσης παίρνει πάντα αρνητικές τιμές (𝚫𝐇𝐜° < 0) επειδή η καύση είναι μια αντίδραση

που ελευθερώνει θερμότητα (εξώθερμη).

Η πρότυπη ενθαλπία εξουδετέρωσης 𝚫𝐇𝐧° ονομάζεται η μεταβολή της ενθαλπίας κατά την πλήρη

εξουδετέρωση 1 mol ιόντων H+ ενός οξέος από μια βάση ή 1 mol ιόντων OH– μιας βάσης από ένα οξύ, σε αραιό υδατικό διάλυμα σε πρότυπη κατάσταση.

Η ενθαλπία εξουδετέρωσης παίρνει πάντα αρνητικές τιμές (𝚫𝐇𝐧° < 0), επειδή η αντίδραση

εξουδετέρωσης είναι εξώθερμη αντίδραση, http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Λυγνός Δημήτρης – Β’ Λυκείου Σελίδα 3

Εξουδετέρωση ισχυρού οξέος με ισχυρή βάση: 𝐇(𝐚𝐪)+ + 𝐎𝐇(𝐚𝐪)

− → 𝐇𝟐𝐎(𝐥) 𝚫𝐇𝐧° = −𝟓𝟕,𝟏𝐤𝐉

Εξουδετέρωση στην οποία συμμετέχει ασθενές οξύ ή ασθενής βάση: Κατά την εξουδετέρωση ασθενούς οξέος από ισχυρή βάση ή ασθενούς βάσης από ισχυρό οξύ η πρότυπη ενθαλπία είναι εξουδετέρωσης 𝚫𝐇𝐧

° είναι μικρότερη κατ’ απόλυτη τιμή σε σχέση με την εξουδετέρωση ισχυρού οξέος με ισχυρή βάση. Αυτό συμβαίνει γιατί ένα μέρος από την ενέργεια που απελευθερώνεται δαπανάται για τον ιοντισμό του ασθενούς ηλεκτρολύτη, που είναι ενδόθερμη αντίδραση.

Ισχυροί ηλεκτρολύτες Ασθενείς ηλεκτρολύτες Οξέα HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, H2SO4 (1ο

στάδιο ιοντισμού) Τα υπόλοιπα οξέα (HCN, HF, RCOOH, …)

Βάσεις Τα ευδιάλυτα υδροξείδια NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2

NH3

Η θεμελιώδης εξίσωση της Θερμιδομετρίας αποτελεί μια ποσοτική σχέση η οποία συνδέει το ποσό θερμότητας το οποίο εκλύεται ή απορροφάται όταν μεταβληθεί η θερμοκρασία μιας ουσίας κατά ΔT (= Δθ). Ισχύει:

q = (mc + C) ΔT όπου: q: η θερμότητα που εκλύεται ή απορροφάται σε J ή σε cal,

m: η μάζα της ουσίας σε g, ΔT (ή Δθ): η μεταβολή της θερμοκρασίας σε ℃ (grad) ή σε Κ, c: η ειδική θερμοχωρητικότητα της ουσίας σε J g–1 grad–1 ή σε cal g–1 grad–1, C: η θερμοχωρητικότητα του θερμιδόμετρου.

Η ειδική θερμοχωρητικότητα c είναι χαρακτηριστική σταθερά για κάθε ουσία και για τις στερεές και υγρές ουσίες εξαρτάται μόνο από το είδος του υλικού. Η θερμοχωρητικότητα C (= mc) εκφράζει το ποσό θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία μιας ορισμένης ποσότητας (m) μιας ουσίας κατά ένα ℃ (ή 1 K).

Νόμος (ή αρχή) Lavoisier-Laplace: Το ποσό της θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται κατά τη σύνθεση 1 mol μιας χημικής ένωσης από τα συστατικά της στοιχεία είναι ίσο με το ποσό της θερμότητας, το οποίο απορροφάται ή εκλύεται κατά τη διάσπαση 1 mol της ίδιας χημικής ένωσης στα συστατικά της στοιχεία.

Ισοδύναμα: Αν κατά το σχηματισμό 1 mol μιας ουσίας παρατηρείται μεταβολή ενθαλπίας ΔΗ1, κατά τη διάσπαση 1 mol της ίδιας ουσίας στα στοιχεία της παρατηρείται ΔΗ2 = -ΔΗ1.

Νόμος του Hess: Το ποσό της θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται σε μία χημική αντίδραση είναι το ίδιο, είτε η αντίδραση πραγματοποιείται σε ένα είτε σε περισσότερα στάδια.

Γενίκευση του νόμου του Hess – αξίωμα της αρχικής και τελικής κατάστασης: Το ποσό της θερμότητας, που εκλύεται ή απορροφάται κατά τη μετάβαση ενός χημικού συστήματος από μια καθορισμένη αρχική σε μια επίσης καθορισμένη τελική κατάσταση, είναι ανεξάρτητο από τα ενδιάμεσα στάδια, με τα οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί η μεταβολή.

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

ΘΕΜΕΛΙΩΔΗ ΜΕΓΕΘΗ – ΜΟΝΑΔΕΣ

Μέγεθος Σύμβολο μεγέθους Ονομασία μονάδας Σύμβολο μονάδας μήκος ℓ μέτρο m μάζα m χιλιόγραμμο kg

χρόνος t Δευτερόλεπτο s θερμοκρασία Τ κέλβιν Κ

ποσότητα ύλης n μολ mol ένταση ηλεκτρικού ρεύματος I αμπέρ A

φωτεινή ένταση Iu καντέλα cd

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑ - ΥΠΟΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑ ΜΟΝΑΔΩΝ Πρόθεμα Σύμβολο Σχέση με τη βασική μονάδα Παράδειγμα

μεγα (mega) Μ 106 1 Mm = 106m χιλιο (kilo) k 103 1 km = 103m δέκατο (deci) d 10-1 1dm = 10-1m εκατοστο (centi) c 10-2 1 cm= 10-2m χιλιοστο (milli) m 10-3 1 mm = 10-3 m μικρό (micro) μ 10-6 1 μm = 10-6m νανο (nano) n 10-9 1 nm = 10-9 m πικο (pico) p 10-12 1 pm = 10-12 m

ΠΙΝΑΚΕΣ ΣΤΑΘΕΡΩΝ - ΧΡΗΣΙΜΑ ΜΕΓΕΘΗ ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΣΤΑΘΕΡΕΣ

Όνομα Σύμβολο Τιμή Ταχύτητα του φωτός c 3x108 m/s

Φορτίο ηλεκτρονίου (απόλυτη τιμή) e 1,6x10-19C Βαρυτική σταθερά G 6,67x10-11 N·m2 / kg2 Σταθερά Planck h 6,626x10-34 J·s Σταθερά Boltzmann k 1,38x10-23 J / K Σταθερά Avogadro NA 6,022x1023 μόρια/mol

Σταθερά των αερίων R 8,314 J / mol·K (S.I.) 0,082 atm·l·mol-1·K-1

Μάζα ηλεκτρονίου me 9,1x10-31 kg Μάζα νετρονίου mn 1,675x10-27 kg Μάζα πρωτονίου mp 1,673x10-27 kg Διηλεκτρική σταθερά του κενού εο 8,85x10-12 C2 / N·m2 Σταθερά Coulomb Κc 9x109 Nm2 / C2 Μαγνητική διαπερατότητα του κενού μο 4πx10-7 Wb / A·m Μηχανικό ισοδύναμο της θερμότητας 4,186 J / cal Κανονική ατμοσφαιρική πίεση 1 atm 1,013x105 Pa (Ν / m2) Απόλυτο μηδέν 0 K - 273 oC Ηλεκτρονιοβόλτ 1 eV 1,6x10-19 J Ενέργεια ηρεμίας ηλεκτρονίου mc2 0,511 Mev Γραμμομοριακός όγκος ιδανικού αερίου (S.T.P.) Vmol 22,4 L / mol

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Περιγραφή Συστατικών Αρχικό Χρώμα Τελικό Χρώμα Αντίδραση προσθήκης ακόρεστων υδρογονανθράκων με διάλυμα Br2 σε CCl4

Καστανέρυθρο Άχρωμο

Αντίδραση HC≡CH με CuCl. Ανίχνευση ακετυλενίου ή γενικότερα των αλκινίων με όξινο υδρογόνο

Άχρωμο Καστανέρυθρο

ίζημα Οξείδωση αλκοολών και αλδεϋδών με όξινο διάλυμα KMnO4 Ερυθροϊώδες Άχρωμο Οξείδωση αλκοολών και αλδεϋδών με όξινο διάλυμα K2Cr2O7 Πορτοκαλί Πράσινο Οξείδωση αλδεϋδών με ήπιο οξειδωτικό μέσο CuSO4 σε NaOH (Αντιδραστήριο Fehling)

Μπλε Ερυθρό

Οξείδωση αλδεϋδών με ήπιο οξειδωτικό μέσο AgNO3 σε αμμωνιακό διάλυμα (ΝΗ3 + Η2Ο) (Αντιδραστήριο Tollens)

Άχρωμο Κάτοπτρο Ag

Αλογονοφορμική αντίδραση αλκοολών και καρβονυλικών ενώσεων (βλ. σελ. 31) με αλκαλικό διάλυμα (NaOH, KOH) αλογόνου (Παραγωγή ιζήματος ιωδοφορμίου)

Άχρωμο Κίτρινο

Τα αέρια προϊόντα της καύσης (καυσαέρια) περιέχουν CO2, υδρατμούς (H2O), Ο2 (αν βρίσκεται σε περίσσεια) και N2 (αν η καύση γίνεται με αέρα). Η δέσμευση των αερίων γίνεται ως εξής: Υδρατμοί H2O Ψύξη (𝚫𝐕𝛙ύ𝛏𝛈 = 𝐕𝐇𝟐𝐎) Πυκνό διάλυμα H2SO4 Άνυδρο CaCl2 Αφυδατικές ουσίες όπως CuSO4, P2O5, Mg(ClO4)2

CO2 Δέσμευση από διαλύματα βάσης (KOH, NaOH, Ca(OH)2), αφού είναι ανυδρίτης του H2CO3. Όταν

διαβιβαστεί σε διάλυμα Ca(OH)2 (ασβεστόνερο), δημιουργείται λευκό ίζημα CaCO3. Γενικά, 𝚫𝐕𝛋𝛂𝛖𝛔𝛂𝛆𝛒ί𝛚𝛎 = 𝐕𝐂𝐎𝟐 και 𝚫𝐦𝛃ά𝛔𝛈𝛓 = 𝐦𝐂𝐎𝟐.

O2 Αναγωγικές ουσίες όπως φωσφόρος (P) και σκόνη θερμαινόμενου Cu

N2

Δεν δεσμεύεται από κάποιο σώμα. Αν μετά τη δέσμευση όλων των άλλων καυσαερίων παραμένει κάποιο αέριο, τότε θα είναι N2.

ΔΕΣΜΕΥΣΗ ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΩΝ ΑΕΡΙΩΝ

𝚫𝐕𝛋𝛂𝛖𝛔𝛂𝛆𝛒ί𝛚𝛎 = 𝐕𝐇𝟐𝐎 και 𝚫𝐦𝛂𝛗𝛖𝛅𝛂𝛕𝛊𝛋𝛐ύ = 𝐦𝐇𝟐𝐎

http

://nu

cleu

s201

2.w

ordp

ress

.com

Περιοδικός Πίνακας Σχετικών Ατομικών Μαζών (Ar)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1

H 1.008

He 4.003

2

Li 6.941

Be 9.012

B 10.81

C 12.01

N 14.01

O 16.00

F 19.00

Ne 20.18

3

Na 22.99

Mg 24.31

Al 26.98

Si 28.09

P 30.97

S 32.07

Cl 35.45

Ar 39.95

4

K 39.10

Ca 40.08

Sc 45.9

Ti 47.87

V 50.94

Cr 52.00

Mn 54.94

Fe 55.84

Co 58.93

Ni 58.69

Cu 63.55

Zn 65.39

Ga 69.72

Ge 73

As 74.92

Se 79

Br 80

Kr 84.8

5

Rb 85.47

Sr 87.62

Y 89

Zr 91.22

Nb 92.91

Mo 95.94

Tc [98]

Ru 101.0

Rh 102.9

Pd 106.4

Ag 107.8

Cd 112.4

In 114.8

Sn 119

Sb 121.7

Te 128

I 127

Xe 131

6

Cs 132.91

Ba 137.33 * Hf

178.49 Ta

180.95 W

183.84 Re

186.21 Os

190.23 Ir

192.22 Pt

195.08 Au

196.97 Hg

200.59 Tl

204.38 Pb

207.2 Bi

208.98 Po

[209] At

[210] Rn

[222]

7

Fr [223]

Ra [226] ** Rf

[267] Db

[268] Sg

[269] Bh

[270] Hs

[269] Mt

[278] Ds

[281] Rg

[281] Cn

[285] Uut

[286] Fl

[289] Uup [289]

Lv [293]

Uus [294]

Uuo [294]

* Lanthanoids La 138

Ce 140.1

Pr 140.9

Nd 144.2

Pm [145]

Sm 150.3

Eu 151.9

Gd 157.2

Tb 158.9

Dy 162.5

Ho 164.9

Er 167

Tm 168.9

Yb 173

Lu 174

** Actinoids Ac [227]

Th 232.0

Pa 231.0

U 238.0

Np [237]

Pu [244]

Am [243]

Cm [247]

Bk [247]

Cf [251]

Es [252]

Fm [257]

Md [258]

No [259]

Lr [262]