Студент бакалавриата
  1. Общая химия  1.1. Введение в Химию  1.2. Структура атома  1.2.1. Субатомные частицы  1.2.2. Атомная модель  1.2.3. Квантовые числа  1.2.4. Электронная конфигурация  1.2.5. Периодические тенденции  1.2.6. Изотопы и их применения  1.3. Химическая связь  1.3.1. Ионная связь  1.3.2. Ковалентные связи  1.3.3. Металлическая связь  1.3.4. Гибридизация  1.3.5. Молекулярная геометрия и теория ВЕСЗР  1.3.6. Полярность связи и дипольный момент  1.4. Стехиометрия  1.4.1. Понятие моль  1.4.2. Эмпирическая и молекулярная формула  1.4.3. Ограничивающий реагент и избыток реагента  1.4.4. Процентный выход и чистота  1.4.5. Расчет разведения  1.5. Состояния вещества  1.5.1. Газовые законы  1.5.2. Материя и межмолекулярные силы  1.5.3. Твёрдые тела и кристаллические структуры  1.5.4. Диаграмма фаз  1.5.5. Плазма и сверхкритическая жидкость  1.6. Химические реакции  1.6.1. Типы химических реакций  1.6.2. Балансировка химических уравнений  1.6.3. Термохимические реакции  1.6.4. Энергетические профили реакций  1.7. Растворы и смеси  1.7.1. Единицы измерения концентрации  1.7.2. Свойства синдрома  1.7.3. Растворимость и правила растворимости  1.7.4. Закон Генри и Закон Рауля  1.7.5. Partition coefficient  1.8. Химическое равновесие  1.8.1. Закон действия масс  1.8.2. Принцип Ле Шателье  1.8.3. Реакционный коэффициент  1.8.4. Чтобы воспользоваться этим онлайн-калькулятором для расчета константы равновесия, введите константу равновесия (Eq.) и нажмите кнопку расчета. Вот как можно объяснить расчет константы равновесия с заданными входными значениями -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Кислотно-щелочной баланс  1.9. Кислоты и основания  1.9.1. Определения Аррениуса, Брёнстеда–Лоури и Льюиса  1.9.2. pH и pOH  1.9.3. Титрование кислоты и основания  1.9.4. Буферный раствор  1.9.5. Кислотно-основной индикатор  1.9.6. Полипротные кислоты и основания  1.10. Электрохимия  1.10.1. Окислительно-восстановительные реакции  1.10.2. Гальванические и Электролитические Элементы  1.10.3. Уравнение Нернста  1.10.4. Электролиз  1.10.5. Законы электролиза Фарадея  1.11. Термодинамика  1.11.1. Законы термодинамики  1.11.2. Enthalpy, entropy and Gibbs free energy  1.11.3. Спонтанность реакций  1.11.4. Термодинамические циклы (закон Гесса, цикл Карно)  1.12. Кинетика  1.12.1. Закон скорости и порядок реакции  1.12.2. Энергия активации и катализаторы  1.12.3. Collision theory  1.12.4. Механизм реакции  1.12.5. Теория переходного состояния
  2. Органическая химия  2.1. Структура и взаимосвязь  2.1.1. Гибридизация в углеродных соединениях  2.1.2. Резонанс и ароматизация  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. Индуктивные и мезомерные эффекты  2.2. Углеводороды  2.2.1. Углеводороды  2.2.2. Алкены  2.2.3. Алкины  2.2.4. Ароматические соединения  2.2.5. Циклоалканы и Конформация  2.3. Функциональная группа  2.3.1. Алкоголи и фенолы  2.3.2. Эфиры и эпоксиды  2.3.3. Альдегиды и кетоны  2.3.4. Карбоновые кислоты и их производные  2.3.5. Aмин  2.3.6. Сложные эфиры и амиды  2.3.7. Тиолы и сульфиды  2.4. Стереохимия  2.4.1. Изомерия в стереохимии  2.4.2. Хиральность и оптическая активность  2.4.3. Структурный анализ  2.4.4. Диастереомеры и энантиомеры  2.5.1. Реакции замещения  2.5.2. Реакции элиминирования  2.5.3. Реакции присоединения  2.5.4. Радикальные реакции  2.5.5. Реакции перегруппировки  2.5.6. Перицветные реакции  2.6. Спектроскопия и структурный анализ  2.6.1. Инфракрасная спектроскопия  2.6.2. Ядерный магнитный резонанс  2.6.3. Масс-спектрометрия  2.6.4. УФ-видимая спектроскопия  2.6.5. Рентгеновская кристаллография  2.7. Химия полимеров  2.7.1. Полимеры добавления и конденсации  2.7.2. Механизм полимеризации  2.7.3. Биоразлагаемый полимер  2.7.4. Проводящие и умные полимеры
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Лиганды и координационные соединения  3.1.2. Теория кристаллического поля  3.1.3. Теория молекулярных орбиталей в координационных соединениях  3.1.4. Искажение Яна–Тейлора  3.2. Main Group Chemistry  3.2.1. Щелочные и щелочноземельные металлы  3.2.2. Галогены и благородные газы  3.2.3. Переходные металлы и их комплексы  3.2.4. Лантаниды и актиниды  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Кристаллические решетки и элементарные ячейки  3.3.2. Дефекты в твердых телах  3.3.3. Электрические и магнитные свойства  3.3.4. Сверхпроводимость  3.4. Биоорганическая химия  3.4.1. Ионы металлов в биологии  3.4.2. Энзиматические реакции с металлами  3.4.3. Отравление металлами и детоксикация  3.4.4. Металлопротеины и Металлоэнзимы
  4. Физическая химия  4.1. Квантовая химия  4.1.1. Дуализм волны и частицы  4.1.2. Уравнение Шрёдингера  4.1.3. Квантовые числа и орбитали  4.1.4. Атомная и молекулярная спектроскопия  4.2. Statistical mechanics  4.2.1. Распределение Максвелла-Больцмана  4.2.2. Функции разложения  4.2.3. Статистика Бозе–Эйнштейна и Ферми–Дирака  4.3. Химическая термодинамика  4.3.1. Энергия Гиббса  4.3.2. Фазовый переход  4.3.3. Термодинамическая эффективность  4.4. Поверхностная химия  4.4.1. Абсорбция и катализ  4.4.2. Коллоиды и эмульсии
  5. Аналитическая химия  5.1. Classical methods  5.1.1. Гравиметрический анализ  5.1.2. титриметр  5.2. Инструментальные методы  5.2.1. Хроматография  5.2.2. Спектроскопия  5.2.3. Электроанализаторные методы  5.2.4. Рентгеновская дифракция
  6. Промышленная химия  6.1. Нефтехимия  6.2. Принципы химической инженерии  6.3. Зеленая химия  6.4. Фармацевтика и синтез лекарств
  7. Биохимия  7.1. Углеводы  7.2. Белки и ферменты  7.3. Липиды и мембраны  7.4. Нуклеиновые кислоты  7.5. Метаболизм и биоэнергетика  7.6. Кинетика и механизм ферментов

Студент бакалавриата → Органическая химия → Функциональная группа ↓


Альдегиды и кетоны


В увлекательном мире органической химии функциональные группы являются основой понимания свойств и реакций органических молекул. Среди множества функциональных групп альдегиды и кетоны особенно важны благодаря своей разнообразной роли как в биологических процессах, так и в промышленных приложениях.

Введение в альдегиды и кетоны

Альдегиды и кетоны — это органические соединения, содержащие карбонильную группу, которая представляет собой атом углерода, двойной связанный с атомом кислорода (C=O). Эта карбонильная группа является высокополярной, что приводит к различным химическим свойствам и реакционной способности.

Структура альдегидов и кетонов

Структуры альдегидов и кетонов вращаются вокруг карбонильной группы, но они различаются тем, как карбонильная группа соединена с другими атомами углерода:

Альдегид

В альдегидах карбонильная группа соединена как минимум с одним атомом водорода. Это можно представить как:

R-CHO

Здесь R обозначает углеводородную группу, которая может быть алкильной группой, такой как CH 3, или арильной группой, такой как C 6 H 5 (фенил). Самый простой альдегид — формальдегид (HCHO), где карбонильная группа связана с двумя атомами водорода.

H H C

Кетоны

В кетонах карбонильная группа связана с двумя другими атомами углерода. Это можно представить как:

R 1 -CO-R 2

Здесь R 1 и R 2 — углеводородные группы, которые могут быть одинаковыми или различными. Распространенный кетон — это ацетон (CH 3 COCH 3), часто используемый как растворитель.

CH 3 CH 3 O C

Номенклатура альдегидов и кетонов

Альдегиды и кетоны названы в соответствии с определенными правилами, установленными Международным союзом чистой и прикладной химии (IUPAC).

Номенклатура альдегидов

Для альдегидов используется суффикс -al в названии соединения. Название основано на самой длинной углеродной цепи, включающей карбонильный углерод с наименьшим углеродным префиксом. Например:

  • CH 3 CHO: Этаналь (обычно известен как ацетальдегид)
  • HCHO: Метаналь (обычно известен как формальдегид)

Номенклатура кетонов

Кетоны называют с использованием суффикса -one. Название основано на самой длинной углеродной цепи, содержащей карбонильный углерод, с указанием положения карбонильной группы. Например:

  • CH 3 COCH 3: Пропан-2-он (обычно известный как ацетон)
  • C 2 H 5 COCH 3: Бутан-2-он

Свойства альдегидов и кетонов

Физические свойства

Альдегиды и кетоны демонстрируют различные физические свойства из-за наличия полярной карбонильной группы. Полярная природа этой группы приводит к межмолекулярным взаимодействиям, которые влияют на точки кипения и плавления.

  • Точка кипения и точка плавления: Эти точки обычно выше, чем у углеводородов схожих молекулярных масс, из-за межмолекулярных взаимодействий. Однако они ниже, чем у спиртов или карбоновых кислот схожих масс, поскольку последние образуют водородные связи.
  • Растворимость: Альдегиды и кетоны с короткими углеродными цепями растворимы в воде из-за водородных связей с молекулами воды. Растворимость уменьшается, когда углеродная цепь становится длиннее.

Химические свойства

Альдегиды и кетоны подвергаются различным химическим реакциям, которые можно в основном классифицировать как нуклеофильное присоединение и окислительно-восстановительные реакции.

Реакции нуклеофильного присоединения

Карбонильный углерод в альдегидах и кетонах является электрофильным, привлекая нуклеофил для образования тетраэдрического промежуточного продукта. Распространенные реакции включают:

  • Присоединение синильной кислоты: Реакция с синильной кислотой дает циангидрины.
  • Смесь реактивов Гриньяра: Реагируют с реактивами Гриньяра, образуя спирты.

Реакции окисления

Альдегиды могут легко окисляться до карбоновых кислот с использованием окислителей, таких как перманганат калия (KMnO 4) или азотная кислота (HNO 3). В отличие от них, кетоны обычно устойчивы к окислению при мягких условиях.

Реакции восстановления

Как альдегиды, так и кетоны могут быть восстановлены до спиртов. Рекомендуемые восстановители включают гидрид алюминия лития (LiAlH 4) и борогидрид натрия (NaBH 4).

Применение альдегидов и кетонов

Альдегиды и кетоны играют важные роли в различных промышленных приложениях, фармацевтических продуктах и биологических процессах.

Промышленные приложения

  • Растворители: Кетоны, такие как ацетон, широко используются как промышленные растворители в красках, покрытиях и средствах для снятия лака.
  • Смолы и пластмассы: Альдегиды, такие как формальдегид, используются в производстве смол, таких как мочевиноформальдегид и фенолформальдегид, необходимых для производства пластмасс.

Фармацевтические приложения

  • Медицинская химия: Альдегиды, такие как бензальдегид, используются для синтеза различных фармацевтических средств. Они служат промежуточными продуктами или исходными материалами в синтезе активных фармацевтических ингредиентов (API).

Биологические приложения

  • Метаболические процессы: Кетоны часто упускаются из виду, но они являются важными метаболическими промежуточными продуктами. Ацетоновые тела, такие как ацетоуксусная кислота и β-гидроксибутират, образуются в печени во время метаболизма жирных кислот и служат источником энергии во время голодания.

Заключение

Альдегиды и кетоны, с их характерными карбонильными группами, остаются важными в области органической химии. Их уникальные свойства и реактивная природа делают их незаменимыми как в промышленности, так и в биологических системах, подчеркивая их значение в нашей повседневной жизни.


Студент бакалавриата → 2.3.3


U
username
0%
завершено в Студент бакалавриата

← Предыдущий (2.3.2)
Эфиры и эпоксиды
Следующий (2.3.4) →
Карбоновые кислоты и их производные

Комментарии 



Альдегиды и кетоны

https://www.chemistryelite.com/ug/2.3.3?ceal=ru