Stosowanie chemicznych procesów podstawowych


MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Sylwester Stawarz
Stosowanie chemicznych procesów podstawowych
815[01].O2.06
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
dr inż. Jarosław Molenda
dr inż. Magdalena Rychlik
Opracowanie redakcyjne:
dr inż. Sylwester Stawarz
Konsultacja:
mgr inż. Halina Bielecka
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 815[01].O2.06.
 Stosowanie chemicznych procesów podstawowych , zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu operator urządzeń przemysłu chemicznego.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Laboratoryjne metody otrzymywania gazów 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzające 9
4.1.3. Ćwiczenia 9
4.1.4. Sprawdzian postępów
11
4.2. Laboratoryjne metody otrzymywania związków nieorganicznych.
Wydajność reakcji chemicznych 12
4.2.1. Materiał nauczania
12
4.2.2. Pytania sprawdzające
14
4.2.3. Ćwiczenia 14
4.2.4. Sprawdzian postępów 17
4.3. Otrzymywanie związków organicznych w wyniku reakcji redukcji
i utleniania. Metody otrzymywania estrów kwasów karboksylowych 18
4.3.1. Materiał nauczania 18
4.3.2. Pytania sprawdzające 25
4.3.3. Ćwiczenia 26
4.3.4. Sprawdzian postępów 28
4.4. Laboratoryjne metody otrzymywania związków sulfonowych i nitrowych 29
4.4.1. Materiał nauczania 29
4.4.2. Pytania sprawdzające 32
4.4.3. Ćwiczenia 33
4.4.4. Sprawdzian postępów 35
4.5. Laboratoryjne metody polimeryzacji i polikondensacji 36
4.5.1. Materiał nauczania 36
4.5.2. Pytania sprawdzające 37
4.5.3. Ćwiczenia 37
4.5.4. Sprawdzian postępów 39
4.6. Zastępowanie procesu elektrolizy do otrzymywania substancji
40
4.6.1. Materiał nauczania
40
4.6.2. Pytania sprawdzające
42
4.6.3. Ćwiczenia
42
4.6.4. Sprawdzian postępów
44
5. Sprawdzian osiągnięć
45
6. Literatura 50
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik ten pomoże Ci w przyswajaniu wiedzy i kształtowaniu umiejętności z zakresu
stosowania chemicznych procesów podstawowych, ujętych w modułowym programie
nauczania dla zawodu operator urządzeń przemysłu chemicznego.
Do nauki otrzymujesz Poradnik, który zawiera:
- wymagania wstępne  wykaz umiejętności, jakie powinieneś posiadać przed
przystąpieniem do nauki w tej jednostce modułowej,
- cele kształcenia  wykaz umiejętności jakie ukształtujesz podczas pracy z tym
poradnikiem,
- materiał nauczania  czyli zestaw wiadomości, które powinieneś posiadać, aby
samodzielnie wykonać ćwiczenia,
- pytania sprawdzające  zestawy pytań, które pomogą Ci sprawdzić, czy opanowałeś
podane treści i możesz już rozpocząć realizację ćwiczeń,
- ćwiczenia  mają one na celu ukształtowanie Twoich umiejętności praktycznych.
Przy wykonywaniu ćwiczeń laboratoryjnych powinieneś korzystać z instrukcji
stanowiskowych, wskazówek i poleceń nauczyciela, zwracając szczególną uwagę na
przestrzeganie warunków bezpieczeństwa i przepisów przeciwpożarowych.
Po wykonaniu ćwiczeń sprawdz poziom swoich postępów rozwiązując test  Sprawdzian
postępów zamieszczony po ćwiczeniach, zaznaczając w odpowiednim miejscu, jako
właściwą Twoim zdaniem, odpowiedz TAK albo NIE. Odpowiedzi TAK wskazują Twoje
mocne strony, natomiast odpowiedzi NIE wskazują na luki w Twojej wiedzy i nie w pełni
opanowane umiejętności praktyczne, które musisz nadrobić.
Po zrealizowaniu programu jednostki modułowej nauczyciel sprawdzi poziom Twoich
umiejętności i wiadomości. Otrzymasz do samodzielnego rozwiązania test pisemny oraz
zadanie praktyczne, w formie ćwiczenia laboratoryjnego. Nauczyciel oceni oba sprawdziany
i na podstawie określonych kryteriów podejmie decyzję o tym, czy zaliczyłeś program
jednostki modułowej.
- sprawdzian postępów  zestaw pytań, na podstawie których sam możesz sprawdzić, czy
potrafisz samodzielnie poradzić sobie z zadaniami, które wykonywałeś wcześniej,
- sprawdzian osiągnięć  zawiera zestaw zadań testowych (test wielokrotnego wyboru),
- literaturę  wykaz pozycji, z jakich możesz korzystać podczas nauki.
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bhp i higieny
pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac.
Przepisy te poznałeś już podczas trwania nauki i należy je bezwzględnie stosować.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
815[01].O2
Technika laboratoryjna
815[01].O2.01
Wykonywanie podstawowych
czynności laboratoryjnych
815[01].O2.02 815[01].O2.03 815[01].O2.04
Wykonywanie podstawowych Wykonywanie podstawowych Badanie właściwości
analiz jakościowych analiz ilościowych fizycznych substancji
815[01].O2.05 815[01].O2.06
Stosowanie fizycznych Stosowanie chemicznych
procesów podstawowych procesów podstawowych
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WSTPNE
Przystępując do realizacji programu nauczania jednostki modułowej powinieneś umieć:
- posługiwać się terminologią zawodową,
- czytać tekst ze zrozumieniem,
- odczytywać wzory substancji chemicznych,
- odczytać wzory prostych substancji chemicznych,
- korzystać z różnych zródeł informacji,
- wykonywać podstawowe działania arytmetyczne,
- posługiwać się instrukcjami obsługi aparatów, maszyn i urządzeń,
- pobierać i przygotowywać próbki do badań substancji stałych, ciekłych i gazowych,
- oceniać dokładność dozowania surowców i czynników energetycznych,
- przestrzegać przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska,
- organizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii,
- udzielać pierwszej pomocy poszkodowanym w wypadkach przy pracy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAACENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- zorganizować stanowisko pracy laboratoryjnej,
- obliczyć niezbędną do przeprowadzenia reakcji chemicznej ilość substratów,
- zastosować wzory chemiczne, nazwy systematyczne, zwyczajowe związków
nieorganicznych i organicznych,
- zaprojektować sposoby otrzymywania związków chemicznych na skalę laboratoryjną,
- wykonać czynności laboratoryjne prowadzące do otrzymania substancji nieorganicznych
i organicznych,
- obliczyć wydajność przeprowadzonej reakcji chemicznej,
- zidentyfikować grupy funkcyjne związków organicznych,
- określić czystość otrzymanych produktów,
- stosować sprzęt i aparaturę laboratoryjną,
- wykorzystać racjonalnie substancje i czynniki energetyczne,
- prowadzić dokumentację laboratoryjną,
- ocenić szkodliwość stosowanych substancji niebezpiecznych na podstawie ich kart
charakterystyk,
- określić zastosowanie chemicznych procesów podstawowych w procesach
technologicznych,
- zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz przeciwpożarowe podczas
wykonywania prac laboratoryjnych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA NAUCZANIA
4.1. Laboratoryjne metody otrzymywania gazów
4.1.1. Materiał nauczania
Podstawowym osprzętem do otrzymywania gazów jest aparat Kippa. Przyrząd
identyczny funkcjonalnie, umożliwiający w przeciwieństwie do ww. aparatu otrzymywanie
niewielkich ilości gazów przedstawia rys. 1.
!rozdzielacz lub wkraplacz
!korek
!probówka z boczną rurką bądz kolba
destylacyjna
Rys. 1. Przyrząd do otrzymywania gazów [21]
Otwierając lub zamykając kurek reguluje się tempo reakcji. Ramieniem kolby uchodzi
pozyskiwany gaz. Substraty można umieścić w rozdzielaczu i w kolbie. Gazy zbieramy nad
wodą, w cylindrze bądz w odwróconym cylindrze.
Zbieranie gazów nad wodą
Rys. 2. Przyrząd do zbierania gazów nad wodą [21]
Naczynie, do zbierania gazu, zanurzone jest całkowicie pod wodą rys. 2. Unosi się je tak,
by wylot naczynia znajdował się ciągle pod wodą. Ustawić trzeba je na podpórkach (na
rysunku kolor czarny). Po ustawieniu należy je obciążyć czymś, aby się nie wywróciły pod
koniec napełniania. Rurkę ustawiać tak, aby wylatujące z niej pęcherzyki  wlewały się do
naczynia. Po zakończeniu zbierania gazu (gdy naczynie jest niemal pełne) zakrywa się je pod
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
wodą jakąś pokrywką (na przykład szkiełkiem zegarkowym) i wyjmuje z miski.
Uwaga: naczynie do zbierania gazu nie powinno być zlewką, cylindrem miarowym ani innym
naczyniem z wylewem, gdyż nie da się go dokładnie zakryć.
Często potrzebujemy bardzo czystego gazu, a produktem reakcji jest gaz bardzo
zanieczyszczony. W tym przypadku stosujemy płuczki gazowe rys. 3. Płuczka gazowa służy
do oczyszczania interesującego nas gazu z innych gazów oraz par różnych substancji.
Rys. 3. Płuczka [21]
Jedna z rurek płuczki (dłuższa) to wlot - do wpuszczania gazu. Krótsza to wylot - którym
wylatuje przepłukany gaz. Zasada działania płuczki jest prosta: zanieczyszczenia reagują z jej
zawartością (substancją absorbującą), zaś interesujący nas gaz nie - dlatego tylko on
przechodzi dalej. Niekiedy zachodzi potrzeba ustawienia w szeregu kilku płuczek, by
wyeliminować różne rodzaje zanieczyszczeń. Jeśli usuwane zanieczyszczenie ma duże
stężenie i silnie rozpuszcza się w substancji absorbującej (na przykład chlorowodór
w wodzie), a szybkość jego wydzielania jest mniejsza od szybkości absorpcji, należy poziom
roztworu absorbującego ustalić nieco poniżej (ok. 3 mm) krawędzi rurki wlotowej - inaczej
może zajść zassanie zawartości płuczki do kolby reakcyjnej!
Otrzymywanie gazów
Do często otrzymywanych gazów należą: tlen, chlor, wodór, tlenek węgla (IV), siarkowodór,
chlorowodór. Tabela 1 przedstawia składniki potrzebne do otrzymania gazów i w której
części aparatu należy je umieścić.
Tabela 1. Otrzymywanie gazów [35]
Co umieścić Co umieścić
Gaz Zbieranie Uwagi
w kolbie w rozdzielaczu
Nadtlenek Manganian(VII) potasu
wodoru (woda jest tu katalizatorem, więc jego ilość nie ma
Manganian(VII)
Tlen utleniona lub Nad wodą znaczenia. Z 1 mola nadtlenku wodoru
potasu
rozcieńczony (113,3 ml perhydrolu) da się otrzymać
perhydrol) 22,4 dm3 tlenu.
Manganian(VII)
Chlor jest trujący! Gdy reakcja przestanie
potasu W cylindrze
Chlor Kwas solny zachodzić mimo dodawania kwasu, należy
lub tlenek gazowym
zacząć ostrożnie ogrzewać kolbę.
manganu(IV)
Tlenek
manganu(IV)
utarty Chlor jest trujący! Gdy reakcja przestanie
Stężony kwas W cylindrze
Chlor w mozdzierzu zachodzić mimo dodawania kwasu, należy
siarkowy(VI) gazowym
z solą kuchenną zacząć ostrożnie ogrzewać kolbę.
(najlepiej
molowo 1:4)
Wodór jest znacznie lżejszy od powietrza.
Metal bardziej
Z tlenem tworzy mieszaninę wybuchową!
reaktywny od Rozcieńczony,
Reakcja zajdzie szybciej, jeśli dodamy
Wodór wodoru (cynk, silny kwas Nad wodą
siarczan(VI) miedzi(II). Do reakcji nie
magnez, żelazo, siarkowy(VI)
należy używać metali alkalicznych (sód,
itp.)
potas itp.) - grozi wybuchem!
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
Dowolny
Tlenek węgla(IV) jest niepalny, nietrujący,
węglan lub
cięższy od powietrza. Wodorowęglany ze
Tlenek wodorowęglan Dowolny kwas
względu na mniejszą zawartość sodu dają
węgla(IV) (na przykład (na przykład Nad wodą
więcej dwutlenku węgla. Zamiast kwasu
soda solny)
solnego można użyć dowolny inny na
oczyszczona lub
przykład cytrynowy, kwas siarkowy(VI),
wapień)
Siarkowodór jest NIEZWYKLE TRUJCY!
Używać Nigdy nie otrzymywać dużych jego ilości.
Parafina i siarka bezpośrednio Aparatura musi być szczelna. Aby
Zatkać szyjkę
Siarkowodór w stosunku lub jako siarkowodór zaczął się wydzielać ogrzej
kolby korkiem
wagowym 2:1 nasycony kolbę do 170C. Podniesienie temperatury
roztwór wodny do 200C spowoduje bardzo obfite
wydzielanie się siarkowodoru
Używać
bezpośrednio Chlorowodór jest trujący oraz drażniący,
Kwas lub sporządzić niszczy błony śluzowe! Aparatura musi być
Chlorowodór Kwas solny
siarkowy(VI) roztwór szczelna. Zawartość kolby należy mieszać co
w bezwodnym jakiś czas przez wstrząsanie.
izopropanolu
Uwaga! Wydzielanie gazów trujących i szkodliwych powinno być bezwzględnie
prowadzone pod sprawnie działającym wyciągiem, a eksperymentator powinien mieć
możliwość natychmiastowego przerwania przebiegu reakcji w przypadku powstania
zagrożenia na przykład zatrucia.
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. Za pomocą jakiej aparatury można otrzymać gaz w warunkach laboratoryjnych?
2. Jakie elementy wchodzą w skład aparatury do otrzymywania gazów?
3. Jakie obowiązują zasady przy otrzymywaniu substancji gazowych?
4. W jaki sposób przeprowadzić proces zbierania gazów nad wodą?
5. Do czego służy płuczka gazowa?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych proces otrzymywania tlenku węgla(IV)
z kwasu solnego i węglanu wapnia.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) zestawić aparaturę do otrzymywania gazu,
4) postępować zgodnie z instrukcją laboratoryjną,
5) do dwóch zlewek nalać wodę destylowaną i do każdej z nich dodać kilka kropel
wskaznika (błękit bromotymolowy),
6) do kolbki wrzucić kilka kawałków CaCO3, dodać 10 cm3 HCl i zatykać korkiem z rurką
odprowadzającą,
7) drugi koniec rurki zanurzyć w jednej ze zlewek zawierających wodę destylowaną
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
i wskaznik,
8) obserwować wydzielanie się CO2 oraz zmianę zabarwienia wskaznika w zlewce,
9) po wykonaniu ćwiczenia uporządkować stanowisko pracy,
10) sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, w sprawozdaniu samodzielnie
wykonać rysunek przedstawiający użytą aparaturę chemiczną oraz sformułować
spostrzeżenia i wyciągnąć wnioski.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- stanowiskowa instrukcja laboratoryjna,
- odczynniki: krystaliczny CaCO3, roztwór HCl o c = 1 mol " dm-3, wskaznik (błękit
bromotymolowy),
- kolba płaskodenna (250 cm3) z korkiem,
- rurka szklana zgięta (u-rurka),
- zlewka 200 cm3 2 szt.,
- literatura.
Ćwiczenie 2
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych proces otrzymywania tlenku siarki (IV).
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) do kolby nalać 20 cm3 wody oraz dwie krople wskaznika  błękitu bromotymolowego
(BBT),
4) na łyżce do spalania umieścić niewielką ilość siarki i ogrzewać nad palnikiem  siarka
topi się w temp. 260C i zapala,
5) po zapaleniu się siarki opuścić łyżkę do kolby nad powierzchnię wody,
6) po wypaleniu się siarki wyciągnąć łyżkę, naczynie zamknąć korkiem i zawartość
wytrząsać  obserwować zmianę zabarwienia wskaznika,
7) następnie wsypać do kolby wiórki magnezowe,
8) wyniki doświadczenia opracować wg schematu:
Nazwa etapu Przebieg reakcji Obserwacje i wnioski
Spalanie siarki S + O2
Rozpuszczanie SO2 w wodzie SO2 + H2O
Rozpuszczanie Mg w kwasie Mg + H2SO3
9) oblicz ilość 10% roztworu kwasu siarkowego(IV) jaką można otrzymać z 6,4 g siarki,
10) po wykonaniu ćwiczenia uporządkować stanowisko pracy,
11) sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, w sprawozdaniu samodzielnie
12) sformułować spostrzeżenia i wyciągnąć wnioski.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- stanowiskowa instrukcja laboratoryjna,
- odczynniki: siarka (kwiat siarczany), błękit bromotymolowy (BBT), wiórki magnezowe,
- kolba 0,5 dm3 z szeroką szyją i korkiem,
- łyżka do spalania,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
- palnik gazowy,
- kalkulator,
- zeszyt lub arkusz papieru, linijka, długopis,
- literatura.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1. wyjaśnić za pomocą jakich przyrządów można otrzymać gaz
w warunkach laboratoryjnych?
2. wymienić elementy wchodzące w skład aparatury do otrzymywania
gazów?
3. wymienić zasady obowiązujące przy otrzymywaniu substancji
gazowych?
4. przeprowadzić proces zbierania gazów nad wodą?

5. wyjaśnić do czego służy płuczka gazowa?

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
4.2. Laboratoryjne metody otrzymywania związków
nieorganicznych. Wydajność reakcji chemicznych
4.2.1. Materiał nauczania
Reakcja chemiczna jest to proces, w którym z jednych substancji (z substratów) powstają
nowe (produkty), o innych właściwościach. Reakcje chemiczne można podzielić według
bardzo różnych kryteriów. Jeden z częściej stosowanych podziałów rozróżnia reakcje:
syntezy, analizy oraz wymiany pojedynczej i podwójnej.
Reakcja syntezy (łączenia) - polega na tworzeniu się nowej substancji (produktu)
z dwóch lub większej liczby składników (substratów):
A + B C
na przykład:
H2 + Cl2 2HCl (chlorowodór)
2Mg + O2 2MgO (tlenek magnezu)
CaO + CO2 CaCO3 (węglan wapnia)
Szczególnym przypadkiem reakcji syntezy są reakcje kondensacji i polimeryzacji.
Reakcja analizy (rozkładu) - z substancji złożonej tworzą się dwie lub więcej nowych
substancji:
AB A + B
na przykład:
MgCO3 MgO + CO2
2HgO 2Hg + O2
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
Reakcja wymiany - polega na przekształceniu dwóch lub więcej substancji wyjściowych
w nowe substancje o innym ugrupowaniu atomów lub jonów wchodzących w ich skład. W tej
grupie można rozróżnić reakcje wymiany pojedynczej (prostej) oraz reakcje wymiany
podwójnej.
Reakcje wymiany pojedynczej:
A + BC AB + C lub AC + B
na przykład:
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu
W przypadku pierwszym cynk wypiera wodór z kwasu solnego i powstaje chlorek cynku.
W drugim przypadku żelazo wypiera miedz z roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) w wyniku
reakcji powstaje siarczan(VI) żelaza(II) oraz metaliczna miedz.
Reakcje te zachodzą zgodnie z regułą szeregu napięciowego. W szeregu napięciowym
pierwiastki ułożone są w kolejności wzrastających potencjałów normalnych tak, że każdy
pierwiastek redukuje w roztworze jony pierwiastków o wyższym potencjale, czyli wypiera go
z roztworu soli. W szeregu napięciowym umieszczony jest również wodór, którego potencjał
normalny przyjęto jako równy wypierają wodór z kwasów, na przykład magnez, wapń, cynk,
żelazo. Natomiast metale o dodatnich potencjałach nie wypierają wodoru z kwasu, na
przykład miedz, srebro, złoto. Metale te reagują z kwasami utleniającymi (na przykład
stężony kwas siarkowy(VI), kwas azotowy(V)) ale bez wypierania gazowego wodoru.
Reakcje wymiany podwójnej:
AB + CD AD + CB
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
na przykład:
BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCl
AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3
Reakcje wymiany podwójnej zachodzą bez zmiany stopnia utlenienia reagentów reakcje
jonowe. Na przykład azotan(V) srebra reagując z chlorkiem sodu wydziela biały osad chlorku
srebra i powstaje azotan(V) sodu.
Inny podział reakcji chemicznych uwzględnia reakcje, po zajściu których nie zmienia się
stopień utlenienia reagentów, oraz takie, w których stopień utlenienia reagentów ulega
zmianie po zajściu reakcji.
W reakcjach chemicznych, w których nie następuje przeniesienie elektronów (stopień
utlenienia się nie zmienia), współczynniki stechiometryczne dobierane są jedynie w oparciu
o prawo zachowania masy. Dodatkowo, w przypadku reakcji jonowych, należy pamiętać, aby
suma ładunków ujemnych i dodatnich po obu stronach równania chemicznego była
jednakowa. Reakcje, zachodzące bez zmiany stopnia utlenienia, polegają przede wszystkim
na wymienianiu protonów pomiędzy reagującymi cząsteczkami. Do reakcji takich zalicza się
na przykład reakcje zobojętniania, reakcje kwasów, soli oraz zasad z solami i reakcje wody
z jonami.
Obliczanie wydajności reakcji
Obliczenia związane z przebiegiem reakcji chemicznych dotyczą najczęściej wydajności
reakcji, szybkości jej przebiegu - a dokładniej czasu trwania reakcji, oraz wpływu różnych
czynników na końcowy skład mieszaniny reakcyjnej.
Wydajnością reakcji nazywamy wyrażony w procentach stosunek ilości substancji
otrzymanej praktycznie do ilości teoretycznej (wynikającej z obliczeń stechiometrycznych):
mprakt .
W = "100%
mteoret.
Ponieważ praktycznie każdy skład początkowy substratów może przechodzić w produkty
w wyniku kilku różnie przebiegających reakcji, skład końcowy mieszaniny reakcyjnej jest
zawsze mieszaniną różnych produktów. Zawartość w tej mieszaninie produktu pożądanego
wyznacza nam wydajność danej reakcji w danych warunkach.
O ile w reakcjach jednokierunkowych, przebiegających tylko od substratów do
produktów, możemy jedynie obliczyć wydajność, mając najczęściej niewielki wpływ na jej
wartość, o tyle w reakcjach odwracalnych mamy dość spory wpływ na skład końcowy
mieszaniny reakcyjnej. Reakcje takie charakteryzuje stan dynamicznej równowagi ustalający
się po pewnym czasie od zapoczątkowania reakcji. Polega on na tym, że w stanie równowagi
obie reakcje: ta zainicjowana przez nas substraty produkty, jak i samorzutnie biegnąca
reakcja odwrotna produkty substraty, przebiegają z tą samą szybkością, co powoduje, że
ilości produktów i substratów pozostają niezmienne. Jeżeli jednak zakłócimy tę równowagę
w odpowiedni sposób możemy uzyskać większą ilość interesującego nas produktu.
Ilość teoretyczną obliczamy na podstawie równania reakcji i ilości substratów wziętych
do reakcji. Jeżeli wzięte do reakcji substraty nie są zgodne ze stechiometrycznym
(ilościowym) zapisem reakcji, teoretyczną wydajność obliczamy oczywiście na podstawie
ilości tego substratu, który jest w niedomiarze.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
Jeżeli na przykład w wyniku spalania 40 g siarki otrzymamy 45 g tlenku siarki(IV) to
procentową wydajność reakcji obliczymy następująco:
Równanie chemiczne procesu utleniania: S + O2 SO2
Stosunek stechiometryczny: 32 g 64 g
Dane i szukane (stosunek w danej reakcji): 40 g x g
Po ułożeniu proporcji i rozwiązaniu jej otrzymamy wynik x = 80. Jest to tak zwana
wydajność teoretyczna reakcji, różni się ona od wydajności praktycznej z powodu
mechanicznych strat reagentów, zanieczyszczeniem substratów, strat reagentów na skutek
równoczesnego zachodzenia innych reakcji oraz wielu innych czynników. Wydajność
procentowa reakcji jest to wyrażony w procentach stosunek masy otrzymanego produktu do
wydajności teoretycznej.
W rozpatrywanym przykładzie:
- wydajność teoretyczna: 80 g
- wydajność praktyczna (rzeczywista): 45 g
- wydajność procentowa: 45 g/80 g " 100% = 56%
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. Jakie znasz metody otrzymywania substancji nieorganicznych?
2. Jakie znasz przykłady reakcji syntezy, analizy, wymiany pojedynczej i podwójnej?
3. Jak zmienia się wartościowość pierwiastka w wyniku jego utleniania (redukcji)?
4. W jaki sposób oblicza się wydajność reakcji?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych ćwiczenie obrazujące reakcje wymiany
pojedynczej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) do trzech probówek nalać po 2 cm3 roztworu HCl i wkładać kolejno żelazo, cynk,
miedz,
4) obserwacje zanotować w zeszycie,
5) zatkać wylot probówki zawierającej cynk palcem w celu nagromadzenia się wodoru,
6) ostrożnie skierować wylot probówki do płomienia palnika,
7) obserwacje zanotować w zeszycie,
8) do czwartej probówki wlać 2 cm3 siarczanu(VI) miedzi(II) i zanurzyć blaszkę żelazną,
9) obserwacje zanotować w zeszycie,
10) zapisać równania zachodzących reakcji,
11) dokonać analizy ćwiczenia,
12) zaprezentować wyniki swojej pracy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Wyposażenie stanowiska pracy:
- odczynniki: miedz metaliczna, żelazo, cynk, roztwór CuSO4 o c = 0,1 mol " dm-3, roztwór
HCl o c = 1 mol " dm-3,
- probówki w statywie,
- palnik gazowy,
- literatura,
- zeszyt lub arkusz papieru, długopis.
Ćwiczenie 2
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych ćwiczenie obrazujące reakcje wymiany
podwójnej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) do trzech próbówek nalać po 1 cm3 roztworów kwasu siarkowego(VI), wodorotlenku
sodu i chromianu(VI) potasu (wszystkie roztwory c = 1 mol " dm-3),
4) następnie do każdej z nich nalać po 1 cm3 chlorku baru o c = 1 mol " dm-3,
5) podobnie wykonać trzy reakcje dla azotanu(V) ołowiu(II) o c = 1 mol " dm-3,
6) obserwacje zanotować w zeszycie,
7) zapisać równania zachodzących reakcji,
8) dokonać analizy ćwiczenia,
9) zaprezentować wyniki swojej pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- odczynniki: chlorek baru, azotan(V) ołowiu(II) o c = 1 mol " dm-3, kwas siarkowy(VI),
wodorotlenek sodu, chromian (VI) potasu,
- probówki w statywie,
- literatura,
- zeszyt lub arkusz papieru, długopis.
Ćwiczenie 3
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych ćwiczenie obrazujące otrzymywanie
i własności tlenku magnezu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) na płytce żelaznej umieścić 0,5 g wiórek magnezowych i ogrzewać pod wyciągiem
(reakcja silnie egzotermiczna!),
4) powstający podczas reakcji tlenek magnezu wsypać do probówki zawierającej 5 cm3
wody destylowanej oraz dwie krople fenoloftaleiny,
5) obserwować zmianę zabarwienia wskaznika,
6) następnie dodać 1 2 cm3 kwasu siarkowego(VI) o c = 2 mol " dm-3,
7) wyniki opracować wg schematu:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Nazwa etapu Przebieg reakcji Obserwacje
Spalanie Mg Mg + O2 =
Rozpuszczanie MgO w wodzie MgO + H2O =
Reakcja Mg(OH)2 z kwasem Mg(OH)2 + H2SO4 =
8) oblicz ilość siarczanu(VI) magnezu jaką można otrzymać z 2,4 g magnezu,
9) dokonać analizy ćwiczenia,
10) zaprezentować wyniki swojej pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- odczynniki: wiórki magnezowe, fenoloftaleina, kwas siarkowy(VI) o c = 2 mol " dm-3,
- woda destylowana,
- statyw z probówkami,
- blaszki żelazne,
- palnik gazowy,
- literatura,
- zeszyt lub arkusz papieru, długopis.
Ćwiczenie 4
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych ćwiczenie obrazujące reakcje analizy
(rozkładu).
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) do suchej probówki wsypać ok. 0,5 g krystalicznego manganianu(VII) potasu,
4) podgrzewać zawartość probówki nad palnikiem,
5) tlącym się łuczywem wprowadzonym do probówki sprawdzić wydzielanie się tlenu,
6) po wyprażeniu zawartości, do próbówki dodać wody destylowanej,
7) obserwacje zanotować w zeszycie,
8) zapisać równanie zachodzącej reakcji,
9) dokonać analizy ćwiczenia,
10) zaprezentować wyniki swojej pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- odczynniki: krystaliczny manganian(VII) potasu,
- suche probówki w statywie,
- palnik gazowy,
- łuczywo,
- uchwyt na probówkę,
- szczypce
- literatura,
- zeszyt lub arkusz papieru, długopis.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wymienić zasadnicze typy reakcji chemicznych?

2) podać przykłady reakcji syntezy, analizy, wymiany pojedynczej
i podwójnej?
3) określić jak zmienia się wartościowość pierwiastka w wyniku jego
utleniania (redukcji)?
4) wskazać utleniacz i reduktor w reakcjach chemicznych?

5) obliczyć wydajność reakcji?

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
4.3. Otrzymywanie związków organicznych w wyniku reakcji
redukcji i utleniania. Metody otrzymywania estrów kwasów
karboksylowych
4.3.1. Materiał nauczania
Redukcja
Redukcji nie można rozpatrywać niezależnie od utleniania, w istocie bowiem są one
składowymi reakcji redoksowych. Dany proces można traktować jako redukcję (lub
utlenianie) jedynie w odniesieniu do przemiany określonej, rozpatrywanej substancji.
Redukcja jest reakcją szeroko stosowaną w chemii organicznej. Jest to zmiana polegającą
na zmniejszeniu stopnia utleniania atomu (lub grupy atomów) stanowiącego centrum reakcji.
Podane liczby (tzw. liczby utlenienia) określają formalny stopień utlenienia atomu węgla
w grupie atomów. Redukcji ulegać mogą różnego typu związki organiczne, m.in.
węglowodory nienasycone.
Największe znaczenie ma redukcja związków karbonylowych, takich jak aldehydy,
ketony, kwasy i ich pochodne oraz związków nitrowych.
Znane są liczne metody redukcji związków organicznych. Najczęściej stosowane są
metody redukcji za pomocą odczynników chemicznych. Redukcja katalityczna za pomocą
gazowego wodoru stosowana jest znacznie rzadziej, podobnie jak redukcja elektrochemiczna.
Jako odczynniki redukujące stosowane są przeważnie substancje nieorganiczne, ale również
liczne odczynniki organiczne. Są wśród nich zarówno odczynniki uniwersalne, jak
i specyficzne, skuteczne w przypadku jednej tylko lub niektórych grup związków
redukowanych. Znaczną selektywność redukcji udaje się również uzyskać, stosując
odpowiednie warunki reakcji: temperaturę, ciśnienie lub rozpuszczalnik.
W przemyśle organicznym katalityczna redukcja wodorem jest najczęściej stosowaną
metodą ze względu na czystość otrzymywanych produktów, bardzo dobrą wydajność, niską
cenę wodoru oraz brak uciążliwych produktów utleniania odpadów redukcyjnych.
Redukcja związków karbonylowych
Związki karbonylowe są ważną klasą związków organicznych, są one bowiem bardzo
rozpowszechnione i odznaczają się dużą reaktywnością, uwarunkowaną dużą polarnością
grupy karbonylowej.
Atom węgla grupy karbonylowej jest atakowany przez odczynniki nukleofilowe. Podczas
redukcji omawianych związków za pomocą metali następuje przenoszenie swobodnych
elektronów z powierzchni metalu do węgla grupy karbonylowej, prowadzące do nietrwałego
wiązania pomiędzy związkiem karbonylowym a metalem. Po przeniesieniu elektronów
zaadsorbowana na powierzchni metalu cząsteczka ulega desorpcji tworząc trwały produkt
reakcji:
Do takiej redukcji zdolne są tylko metale o dostatecznie dużym ujemnym potencjale
elektrochemicznym. Metale alkaliczne redukują nawet tak mało reaktywne związki
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
karbonylowe jak estry kwasów karboksylowych, podczas gdy na przykład magnez i glin
redukują tylko związki najbardziej reaktywne jak aldehydy i ketony. Redukcja aldehydów
i ketonów za pomocą magnezu, glinu, żelaza i cynku w rozpuszczalnikach protonowych
prowadzi do odpowiednich alkoholi. W rozpuszczalnikach nie zawierających aktywnego
wodoru (jak na przykład benzen) ketony redukowane magnezem dają przede wszystkim
glikole. Przykładem takiej reakcji jest otrzymywanie pinakolu z acetonu:
Grupę karbonylową w aldehydach i ketonach można redukować do grupy metylenowej
ogrzewając związek karbonylowy z amalgamatem cynku w środowisku kwasu solnego
(metoda Clemmensena) lub z hydratem hydrazyny, zasadą (metoda Wolffa-Kiżnera).
Redukcja Clemmensena jest prostsza w wykonaniu, nie można jej jednak stosować
w przypadku związków reagujących z kwasami oraz związków o dużym ciężarze
cząsteczkowym. Wtedy korzysta się z metody Wolffa-Kiżnera).
Metale szlachetne jak platyna lub pallad działają w procesie redukcji związków
karbonylowych nieco inaczej. Pobierają elektrony potrzebne w reakcji od cząsteczkowego
wodoru i przenoszą je na węgiel grupy karbonylowej, stanowią więc w istocie katalizator:
Uwodornienie katalityczne związków karbonylowych w laboratorium prowadzi się
najczęściej stosując jako katalizator czerń platynową w środowisku kwaśnym lub nikiel
Raneya (drobno sproszkowany nikiel o silnie rozwiniętej powierzchni) w środowisku
zasadowym. Metody te (zwłaszcza z katalizatorem platynowym) nadają się również do
selektywnej redukcji na przykład ketonów nienasyconych do ketonów nasyconych. Kwasy
karboksylowe i ich pochodne nie ulegają redukcji w takich warunkach.
Najbardziej uniwersalną spośród omawianych metod polega na traktowaniu związków
karbonylowych odczynnikami stanowiącymi zródło jonu wodorkowego. Sam wodór
cząsteczkowy wykazuje niewielką skłonność do tworzenia tego jonu. Natomiast doskonałym
zródłem nukleofilowego wodoru są kompleksowe wodorki metali, takie jak glinowodorek litu
LiAlH4 lub borowodorek sodu NaBH4. W obecności związku karbonylowego wodorki te
ulegają dysocjacji:
Glinowodorek litowy jest jednym z najenergiczniejszych odczynników służących do
omawianego celu. Jego działaniu ulegają wszystkie typy związków zawierające grupę
karbonylową. Reakcję z tym odczynnikiem przeprowadza się zwykle w roztworze,
w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika stosując aparaturę zabezpieczającą przed dostępem
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
wilgoci. Jako rozpuszczalniki stosuje się najczęściej etery.
W wyniku redukcji tym odczynnikiem aldehydów i ketonów, a także kwasów,
bezwodników kwasowych i estrów otrzymuje się alkohole, natomiast z amidów otrzymuje się
aminy. Wydajność tych produktów jest z reguły bardzo dobra.
Borowodorek sodu jest mniej energicznym odczynnikiem redukującym i dzięki temu
o wiele bardziej selektywnym. Stosując go można selektywnie zredukować grupy
karbonylowe w obecności innych ulegających redukcji grup funkcyjnych (na przykład
nitrowych lub wiązań nienasyconych).
Inną, zwłaszcza dawniej bardzo szeroko stosowaną metodą redukcji pochodnych kwasów
karboksylowych do alkoholi jest działanie sodem w środowisku etanolu. Najczęściej
stosowano tę metodę w przypadku estrów, które najpierw ulegają redukcji do aldehydów,
a następnie do alkoholi. Metodę tę stosuje się również obecnie, gdy chodzi o selektywną
redukcję estrów:
RCOOR1 + 2Na + 2C2H5OH RCHO + 2Na+ + 2C2H5O- + R1OH
RCHO + 2Na + 2C2H5OH 2CH2OH + 2Na+ + 2C2H5O-
Jako środowisko reakcji stosuje się alkohole trudniej reagujące z sodem niż etanol
(najczęściej drugorzędowe).
Redukcja związków nitrowych
Związki nitrowe redukuje się najczęściej za pomocą czynnych chemicznie metali i to
zarówno w środowisku kwaśnym, jak i zasadowym, drogą katalitycznego uwodornienia lub
metodą elektrolityczną. Stosuje się często również inne środki redukujące.
W preparatce organicznej aromatyczne związki nitrowe redukuje się najczęściej działając
takimi metalami jak: żelazo, cyna i cynk w obecności kwasu solnego. Przemiana związku
nitrowego w aminę polega wówczas na przenoszeniu elektronów z powierzchni metalu do
atomu azotu grupy nitrowej i prowadzi do powstawania pochodnych nitrozowych i N-
podstawionych pochodnych hydroksyloaminy. Reakcja nie zatrzymuje się jednak na tym
etapie i zawsze prowadzi do powstawania jako głównych produktów amin
pierwszorzędowych:
- - -
C6H5NO2 ł2e , 2H+ ł,ł łHł
łHł łC6H5 - NH - OH ł2e , 2H+
łC6H5 - N = O ł2e 2H+ łC6H5 - NH2
- O - O
2 2
Oprócz wymienionych reakcji redukcji w procesie przemiany grupy nitrowej w aminową
mogą uczestniczyć produkty kondensacji związków nitrozowych z pochodnymi
hydroksyloaminy. Jednym z najczęściej stosowanych odczynników redukujących
omawianego typu, ze względu na dostępność i niską cenę, są opiłki żelaza w środowisku
kwasu solnego. Użycie jako rozpuszczalnika alkoholu ułatwia wyodrębnienie produktu
występującego głównie w postaci wolnej zasady.
Inne odczynniki redukujące mają mniejsze znaczenie i stosowane są w dość
ograniczonym zakresie. Na przykład redukcję cyną i kwasem solnym stosuje się często
wyłącznie do redukcji alifatycznych związków nitrowych, aromatyczne związki nitrowe
redukowane tym odczynnikiem dają głównie pochodne azobenzenu.
Większość wodorków metali, jak również borowodorek sodu w redukcji związków
nitrowych stosowana jest bardzo rzadko. Natomiast częściej stosowane są siarczki, takie jak
wodorosiarczek sodu lub siarczek amonu, jak również hydrazyna w obecności katalizatora.
Odczynniki te działają bardzo selektywnie. Hydrazyna w niskiej temperaturze w środowisku
kwaśnym lub obojętnym nie atakuje obecnych w redukowanym substracie grup
karbonylowych. Selektywność ta zanika w środowisku alkalicznym i podwyższonej
temperaturze (redukcja Wolffa Kiżnera) i na przykład aldehyd m-nitrobenzoesowy w takich
warunkach ulega redukcji do m-toluidyny.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
Siarczki są łagodnymi czynnikami redukującymi i stosuje się je w przypadkach, gdy
obecność jakichś innych grup funkcyjnych w substracie wymaga szczególnej ostrożności. Za
pomocą siarczków można na przykład zredukować tylko jedną z kilku grup nitrowych
obecnych w substracie i to dodatkowo w ściśle określonym położeniu względem innych
podstawników.
Aminy aromatyczne otrzymuje się niekiedy przez redukcję związków azowych lub
hydrazowych. Jako odczynnik redukujący stosuje się wówczas podsiarczyn sodu
(hydrosulfid).
Związki nitrowe, zwłaszcza aromatyczne łatwo ulegają katalitycznej redukcji wodorem,
która prowadzi przeważnie do aminy pierwszorzędowej. W przemyśle stosuje się ciśnieniowe
uwodornienie aromatycznych związków nitrowych w obecności takich katalizatorów jak
pallad, nikiel czy platyna. Podobnie można prowadzić tę reakcję w skali laboratoryjnej;
ponadto stosuje się wówczas nikiel Raney'a lub tzw. stop Raney'a (stop glinowo-niklowy
w środowisku kwasu mrówkowego lub octowego) oraz katalizator Adamsa (tlenek platyny).
Katalityczne uwodornienie związków nitrowych wodorem jest jednak dość kłopotliwe
w wykonaniu i z tej racji rzadziej stosowane w preparatyce organicznej.
Utlenianie
W chemii organicznej przyjęto traktować reakcję utleniania jako przekształcenie
podstawnika w związku organicznym w grupę funkcyjną znajdującą na wyższym stopniu
utlenienia. Powyższa definicja jest umowna, podobnie zresztą jak ustalanie stopnia utlenienia
w związkach organicznych. Jest ona jednak wygodniejsza w zastosowaniu od formalnie
prawidłowej definicji, określającej utlenianie jako reakcję związaną z utratą elektronów
atomu będącego centrum utleniania. Zdolność poszczególnych substratów organicznych do
utleniania wzrasta wraz ze wzrostem ich nukleofilowości w następującym porządku:
Większość reakcji utleniania związków organicznych polega na wprowadzeniu do
cząsteczki tlenu lub utracie wodoru. W omawianym procesie utleniania jednych reagentów
towarzyszy redukcja innych. Jednak w chemii organicznej reakcja określana jest jako
utlenianie, jeżeli utlenianiu ulega związek organiczny.
Utlenianie stanowi podstawową metodę otrzymywania najrozmaitszych związków
tlenowych jak aldehydy, ketony i chinony, kwasy karboksylowe.
Jako odczynniki utleniające stosuje się przeważnie związki nieorganiczne odznaczające
się dużą elektrofilowością. Wybór odpowiedniego odczynnika utleniającego zależy zarówno
od rodzaju substratu, jak i oczekiwanego produktu. Szczególnie szeroko stosowany jest do
tego celu nadmanganian potasu. Utlenianie tym odczynnikiem można prowadzić
w środowisku kwaśnym, obojętnym lub zasadowym, używając wodnych lub znacznie
rzadziej acetonowych jego roztworów. Duże znaczenie jako odczynnik utleniający ma
również dwuchromian potasu w roztworze rozcieńczonego kwasu siarkowego lub bezwodnik
chromowy w mieszaninie z kwasem lub bezwodnikiem octowym. W reakcjach utlenienia,
w których nie istnieje niebezpieczeństwo ubocznej reakcji nitrowania stosuje się często
stężony lub rozcieńczony kwas azotowy, a także azotany. Ponadto stosuje się również inne,
silnie elektrofilowe odczynniki, takie jak: nadtlenki metali, dwutlenek selenu, dwutlenek
manganu, chlor, brom i podchloryny.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
Stosowane są również związki organiczne jako odczynniki utleniające. Szczególnie duże
znaczenie uzyskały nadtlenokwasy stosowane m.in. w reakcji epoksydowania związków
nienasyconych.
Utlenianie węglowodorów do kwasów karboksylowych
Zdolność grupy alkilowej do ulegania utlenianiu wzrasta wyraznie, jeżeli znajduje się ona
w sąsiedztwie podwójnego wiązania, grupy karbonylowej lub pierścienia aromatycznego.
W tym przypadku reakcja ma charakter bardziej selektywny i powstaje mniej produktów
ubocznych. W przypadku energicznych odczynników utleniających produktami reakcji są
kwasy karboksylowe. Stosując łagodne środki utleniające i warunki reakcji można
węglowodory przeprowadzi w aldehydy a nawet w alkohole.
Aktywowanie grupy metylowej lub metylenowej przez wiązanie nienasycone rzadko jest
wykorzystywane do otrzymywania nienasyconych produktów utlenienia, bowiem zazwyczaj
pod wpływem środków utleniających o charakterze kwasowym i nadmanganianu potasu
zostaje najpierw zaatakowana nie grupa alkilowa, ale wiązanie olefinowe C=C.
Natomiast utlenianie grup alkilowych zaktywowanych obecnością pierścienia
aromatycznego jest najczęściej stosowaną metodą otrzymywania kwasów aromatycznych:
(O)
ArR łł ArCOOH
W skali laboratoryjnej reakcję tę prowadzi się najdogodniej stosując roztwór
dwuchromianu sodu w stężonym kwasie siarkowym lub wodny roztwór nadmanganianu
potasu, najczęściej w środowisku zasadowym. Metody tej nie można zastosować
w przypadku amin i fenoli, gdyż wówczas może dojść do utlenienia połączonego z rozpadem
pierścienia.
Za pomocą rozcieńczonego kwasu azotowego można utlenić jedną spośród kilku grup
metylowych znajdujących się w związku aromatycznym. Jednak w czasie takiej reakcji mogą
powstawać uboczne produkty nitrowania utlenianego związku.
Wymienione środki utleniające powodują zawsze całkowite utlenienie łańcuchów
bocznych bez względu na ich budowę do grup karboksylowych związanych bezpośrednio
z pierścieniem aromatycznym:
4
C6H5C2H5 łKMnO
łłC6H5COOH
W przypadku węglowodorów aromatycznych zawierających dwa lub więcej łańcuchów
bocznych otrzymuje się kwasy aromatyczne di- lub polikarboksylowe. W ten sposób
otrzymuje się np. kwas tereftalowy z p-ksylenu lub p-dietylobenzenu. Z węglowodorów
pierścieniowych, takich jak tetralina lub naftalen otrzymuje się kwas ftalowy:
W chemii analitycznej wykorzystuje się metody utleniania grup alkilowych w pierścieniu
aromatycznym dla ustalania ich położenia. Najczęściej w takich przypadkach stosuje się
utlenianie nadmanganianem potasu, gdyż oczyszczanie małych ilości kwasów otrzymanych
w reakcji nie nastręcza wówczas takich trudności, jak w przypadku użycia dwuchromianu lub
bezwodnika chromowego.
Otrzymywanie aldehydu w wyniku utleniania węglowodoru aromatycznego
podstawionego grupami metylowymi nastręcza poważne problemy, bowiem powstająca grupa
aldehydowa utlenia się dużo łatwiej niż sama grupa metylowa. Dlatego aldehyd trzeba
usuwać z mieszaniny reagującej przeprowadzając go na przykład w jakąś trwalszą pochodną.
Można użyć do tego celu bezwodnika lub kwasu chromowego w środowisku bezwodnika
octowego. Powstający bowiem w pierwszym etapie aldehyd ulega wówczas przemianie
w dwuacetylową pochodną hydratu:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
Jeżeli grupa metylowa znajdująca się w pierścieniu aromatycznym jest dostatecznie
reaktywna, do omawianego celu można użyć dwutlenku selenu, odznaczającego się
działaniem selektywnym. Reakcję utleniania przeprowadza się zazwyczaj wówczas we
wrzącym roztworze alkoholanowym lub dioksanowym, bowiem związek ten łatwo
rozpuszcza się w tych rozpuszczalnikach. Metoda ta jest stosowana m.in. do otrzymywania
aldehydów heterocyklicznych.
Utlenianie alkoholi i aldehydów
Alkohole pierwszo- i drugorzędowe można łatwo utlenić do aldehydów i ketonów
stosując wszystkie wyżej wymienione odczynniki. Natomiast alkohole trzeciorzędowe
utleniają się trudno i następuje wówczas rozerwanie wiązania C-C.
Alkohole pierwszorzędowe utleniają się do aldehydów, ale zatrzymanie reakcji utleniania
na tym etapie jest problemem, gdyż aldehydy łatwo ulegają dalszemu utlenieniu.
W przypadku lotnych aldehydów alifatycznych można temu zapobiec, prowadząc utlenienie
w temperaturze przewyższającej temperaturę wrzenia aldehydu lecz niższej od temperatury
wrzenia alkoholu. Aldehyd oddestylowuje wówczas ze środowiska reakcji i nie ulega
dalszemu utlenieniu. Metodą tą jednak trudno jest otrzymywać aldehydy z wydajnością
przekraczającą 60%. Większe wydajności aldehydów uzyskuje się podczas utleniania
chromianem t-butylu w rozpuszczalnikach organicznych lub prowadząc utlenianie
w obecności bezwodnika octowego, w wyniku czego otrzymuje się acetal.
Alkohole drugorzędowe utleniają się łatwiej niż pierwszorzędowe. Wydajność reakcji
jest również większa, gdyż powstające ketony są bardziej odporne na działanie odczynników
utleniających. Spośród wymienionych tutaj substratów najłatwiej ulegają utlenieniu aldehydy,
jednak jako substraty w omawianym procesie mają niewielkie znaczenie, gdyż są na ogół
trudno dostępne w handlu. Aldehydy ulegają utlenieniu nawet tlenem z powietrza. Jako
produkty przejściowe powstają wówczas nadtlenokwasy:
RCHO + O2 RCOOOH
RCOOOH + RCHO 2 RCOOH
Kwasy karboksylowe można również otrzymać stosując jako substraty alkohole
pierwszorzędowe. Produktami pośrednimi są wówczas aldehdy i dlatego korzystniej jest
w takim przypadku prowadzić utlenianie za pomocą nadmanganianu potasu w środowisku
zasadowym. Podczas utleniania w środowisku kwaśnym powstający przejściowo aldehyd
ulega częściowo przemianie w acetal, zaś powstający kwas ulega częściowo estryfikacji.
Obydwie te reakcje uboczne obniżają wydajność całego procesu.
Większa reaktywność aldehydów w omawianym procesie w porównaniu z alkoholami
umożliwia selektywne utlenianie grup aldehydowych w cukrach prostych:
Aatwość utleniania aldehydów za pomocą tak łagodnych czynników utleniających jak
odczynnik Tollensa lub Fehlinga wykorzystuje się w chemii analitycznej do identyfikacji
aldehydów.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
Kwasy karboksylowe można również otrzymywać jako produkty tzw. reakcji
haloformowej. Polega ona na utlenianiu metyloketonow lub alkoholi zawierających
CH - C H -
3
|
ugrupowanie za pomocą chloru, bromu lub jodu w środowisku alkaicznym:
OH
1. NaOH
2
RCOCH3 łX , ł łRCOOH + CHX3
łNaOH[RCOCX3] ł
ł
2. H+
X = Cl, Br, I
Reakcja haloformowa przebiega z dobrą wydajnością nawet w stosunkowo niskiej
temperaturze.
Metody otrzymywania estrów kwasów karboksylowych
Estry kwasów karboksylowych można traktować jako pochodne alkoholi lub fenoli
powstałe przez zastąpienie atomu wodoru grupy wodorotlenowej tych związków grupą
acylową. Najczęściej stosowaną metodą otrzymywania estrów jest acylowanie związków
hydroksylowych. Jako środki acylujące stosuje się kwasy, chlorki kwasowe, bezwodniki
kwasowe oraz estry innych alkoholi.
Ogólny schemat reakcji acylowania jest następujący:
RCOZ + R'OH ł RCOOR'+HZ
ł
Z = OH, Cl, OCOR', OR"
Bezpośrednia estryfikacja czyli acylowanie kwasami organicznymi jest reakcją
odwracalną katalizowaną przez protony:
H+
RCOOH + R'OH !łRCOOR'+H2O
Przesunięcie stanu równowagi w prawą stronę dla zwiększenia wydajności estru można
osiągnąć przez dodanie nadmiaru jednego z substratów. W praktyce stosuje się reagent łatwiej
dostępny. Często zwiększenie wydajności estru uzyskuje się przez usunięcie jednego
z produktów, estru lub wody. Niskowrzące estry można usuwać przez oddestylowanie
z mieszaniny reagującej dzięki niższej temperaturze wrzenia w porównaniu z substratami.
Czasem estry usuwa się przez destylację azeotropową. Znacznie częściej zamiast estru usuwa
się wodę. Bardzo dobre wydajności estrów uzyskuje się stosując azeotropowe usuwanie wody
benzenem, toluenem lub reagującym alkoholem (butanolem i wyższymi alkoholami). Często
usuwa się wodę przez wprowadzenie dużych ilości stężonego kwasu siarkowego, który
jednocześnie spełnia rolę katalizatora lub prowadząc reakcję w obecności takich środków
higroskopijnych jak ZnCl2, CaCl2, Al2(SO4)3. Estryfikacja bezpośrednia pozwala na
otrzymywanie estrów alkoholi pierwszorzędowych i kwasów nie zawierających
podstawników w pozycji ą i .
Acylowanie chlorkami kwasowymi
Chlorki kwasowe są najbardziej energicznymi środkami acylującymi. Acylowanie
chlorkami kwasowymi przeprowadza się najczęściej w środowisku zasadowym (czynnik
zasadowy wiąże powstający chlorowodór):
RCOCl + R'OH + NR3 ł
łRCOOR'+R N " HCl
3
Aromatyczne chlorki kwasowe reagują wolno z roztworami wodorotlenków alkalicznych.
Pozwala to na prowadzenie reakcji acylowania alkoholi i fenoli chlorkami kwasowymi
w obecności roztworu wodorotlenków litowców (reakcja Schotten-Baumanna):
RCOCl + R'OH + KOH ł
łRCOOR'+KCl + H2O
Acylowanie chlorkami kwasowymi stosuje się wówczas, gdy bezpośrednia estryfikacja
zachodzi trudno lub w przypadkach, gdy zależy nam na dużej szybkości i wydajności
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
otrzymywania estrów, na przykład w analizie organicznej.
Acylowanie bezwodnikami kwasowymi
Bezwodniki kwasowe podobnie jak chlorki kwasowe są znacznie reaktywniejszymi
odczynnikami acylującymi niż kwasy karboksylowe, są jednak nieco mniej reaktywne niż
chlorki kwasowe. Stosowane są one przeważnie wówczas, gdy te ostatnie reagują zbyt
gwałtownie:
(RCO) O + R'OH + ł RCOOR'+RCOOH
ł
2
Acylowanie estrami innych alkoholi
Estry są najmniej reaktywnymi czynnikami acylującymi. Acylowanie estrami czyli tzw.
transestryfikację przeprowadza się wobec katalizatorów kwasowych lub zasadowych.
Powstający alkohol oddestylowuje się z mieszaniny reakcyjnej:
RCOOCH3 + R'OH ł RCOOR'+CH3OH
ł
W reakcji transestryfikacji najczęściej stosuje się estry metylowe, powstaje bowiem
wówczas lotny metanol, który łatwo usuwa się z mieszaniny reakcyjnej przez destylację.
W ten sposób przeprowadza się tanie i łatwo dostępne estry w cenniejsze produkty.
Estryfikacja diazometanem
Ze względu na łagodne warunki reakcji i dobre wydajności produktów jest to najlepsza
metoda otrzymywania estrów metylowych. Stosowana jest ona przede wszystkim do
estryfikacji trudnodostępnych kwasów:
RCOOH + CH2N2 ł
łRCOOCH3 + N2
Otrzymywanie estrów w reakcji nitryli z alkoholami
RCN + R'OH + HCl + H2O ł
łRCOOR'+NH4Cl
Na tej drodze otrzymuje się bezpośrednio estry z pominięciem etapu hydrolizy
i estryfikacji. Reakcje przeprowadza się przy nadmiarze alkoholu w obecności
stechiometrycznej ilości wody.
Otrzymywanie estrów w reakcji Tiszczenki
Reakcja polega na dysproporcjonowaniu aldehydów. W bezwodnych warunkach
stosowanych w tej reakcji produkty dysproporcjonowania wydzielają się w postaci estrów.
Reakcję tę katalizują alkoholany glinu:
CH3CH2O)3 Al
2CH3 - CHO ł(łłłłCH3COOC2H5
Obecność atomów wodoru w pozycji ą nie przeszkadza w reakcji Tiszczenki. Omawiana
metoda stosowana jest w skali przemysłowej.
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. Jakie znasz metody otrzymywania związków organicznych metodą reakcji redukcji?
2. Jakie znasz reduktory stosowane w preparatyce organicznej?
3. Na czym polega reakcja utleniania?
4. Jakie znasz metody otrzymywania związków organicznych metodą reakcji utleniania?
5. Jakie znasz utleniacze stosowane w preparatyce organicznej?
6. Co to są estry?
7. Co to jest estryfikacja?
8. Jakie znasz metody otrzymywania estrów?
9. Jakie znasz metody zwiększenia wydajności otrzymywania estru?
10. Jakie środowisko jest charakterystyczne dla reakcji estryfikacji?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych reakcję utlenienia alkoholi  próbę
z dichromianem potasu. Napisz równanie reakcji, wskaż utleniacz i reduktor.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zgromadzić materiały potrzebne do wykonania ćwiczenia,
2) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
3) do probówki wlać 1 cm3 5% roztworu dichromianu potasu, 1 cm3 alkoholu, 1 cm3
roztworu kwasu siarkowego(VI) (1:5),
4) po zmieszaniu reagentów zawartość probówki ogrzewać w łazni wodnej (w zlewce
z gorącą wodą) do zmiany barwy roztworu,
5) obserwacje zanotować w zeszycie  o czym świadczy zmiana barwy roztworu po
reakcji?
6) obserwacje zanotować w zeszycie (jaki zapach ma mieszanina po reakcji?),
7) napisać równanie zachodzącej reakcji, wskazać utleniacz i reduktor,
8) dokonać analizy ćwiczenia,
9) zaprezentować pracę.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- odczynniki: dichromian potasu, kwas siarkowy(VI),
- woda destylowana,
- probówka,
- łaznia wodna,
- zeszyt lub arkusz papieru, długopis.
Ćwiczenie 2
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych reakcję utlenienia alkoholi  próbę
z manganianem(VII) potasu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zgromadzić materiały potrzebne do wykonania ćwiczenia,
2) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
3) do około 0,2 cm3 alkoholu dodać 3 cm3 kwasu siarkowego(VI) rozc.(1:5) i kilka kropli
roztworu manganianu(VII) potasu,
4) po ogrzaniu fioletowy roztwór (od soli Mn7+) odbarwia się na skutek redukcji do soli
Mn2+,
5) napisać dwustopniową reakcję utleniania badanego alkoholu,
6) dokonać analizy ćwiczenia,
7) zaprezentować pracę.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- odczynniki: badany alkohol, manganian(VII) potasu, kwas siarkowy (VI) (1:5),
- statyw,
- woda destylowana,
- probówka,
- zeszyt lub arkusz papieru, długopis.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
Ćwiczenie 3
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych proces otrzymywania estrów kwasu
acetylosalicylowego (Aspiryna).
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) zaplanować przebieg wykonania ćwiczenia  plan zapisać w zeszycie,
4) do kolby stożkowej o pojemności 50 cm3 wprowadzić 3 g bezwodnego kwasu
salicylowego,
5) dodać 3 krople stężonego kwasu siarkowego(VI) i 4,5 g świeżo przedestylowanego
bezwodnika octowego,
6) zawartość kolby ogrzewać około 15 min. na łazni wodnej, do temperatury 5060C przy
mieszaniu bagietką,
7) mieszaninę reakcyjną pozostawić do ochłodzenia, po czym zawartość kolby wylać do
40 cm3 wody,
8) dokładnie wymieszać, odsączyć wytracony osad i wysuszyć,
9) surowy produkt rozpuścić w 10 cm3 gorącego alkoholu i roztwór przesączyć na gorąco,
10) przesącz wlać do 25 cm3 gorącej wody (uwaga: jeżeli po wlaniu do gorącej wody wytrąci
się osad, należy zawartość kolby ogrzać do uzyskania klarownego roztworu) i pozostawić
do krystalizacji,
11) uporządkować stanowisko pracy,
12) sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, które powinno zawierać obliczenie
wydajności przeprowadzonej reakcji, określenie czystości otrzymanego produktu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- stanowiskowa instrukcja laboratoryjna,
- odczynniki: kwas salicylowy, kwas siarkowy(VI), bezwodnik octowy, alkohol etylowy,
- kolby stożkowe 60 cm3,
- lejek sitowy,
- kolba ssawkowa,
- termometr,
- łaznia wodna,
- literatura.
Ćwiczenie 4
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych proces otrzymywania octanu etylu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) zaplanować przebieg wykonania ćwiczenia  plan zapisać w zeszycie,
4) do kolby trójszyjnej o pojemności 100 cm3 wprowadzić 1,5 cm3 alkoholu etylowego
i dodać powoli 1,5 cm3 stężonego kwasu siarkowego(VI), chłodząc kolbę z zewnątrz
wodą z lodem,
5) kolbę połączyć z chłodnicą zwykłą i umieścić się w niej wkraplacz i termometr
(uwaga 1),
6) do wkraplacza wprowadzić 10 cm3 alkoholu etylowego i 10 cm3 lodowatego kwasu
octowego,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
7) kolbę ogrzewać płaszczem grzejnym do temperatury 140C (uwaga 2) i wkroplić
przygotowaną mieszaninę kwasu octowego i alkoholu etylowego,
8) regulować szybkość wkraplania (powinna być równa szybkości oddestylowania estru),
9) po zakończeniu reakcji destylat (uwaga 3) zobojętnić 2% roztworem węglanu sodu,
10) po zobojętnieniu destylat wytrząsać 5 cm3 roztworem chlorku wapnia zawierającego
2,5 g CaCl2,
11) oddzielić górną warstwę estrową i wprowadzić do kolby stożkowej zawierającej 1,5 g
bezwodnego CaCl2 na okres dwóch godzin,
12) po dwu godzinach ester dekantować znad CaCl2 i przeprowadzić destylację
(temperatura wrzenia estru wynosi 77C),
13) otrzymać ok. 9 g (6668%) estru,
14) uporządkować stanowisko pracy,
15) sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, które powinno zawierać obliczenie
wydajności przeprowadzonej reakcji, określenie czystości otrzymanego produktu.
Uwagi:
1. Termometr powinien być zanurzony w cieczy reakcyjnej.
2. W temperaturze ponad 140C tworzy się również eter.
3. Destylat oprócz estru i wody zawiera kwas octowy i alkohol etylowy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- stanowiskowa instrukcja laboratoryjna,
- odczynniki: alkohol etylowy, kwas octowy lodowaty, kwas siarkowy(VI), węglan sodu,
chlorek wapnia (bezw.),
- kolba trójszyjna,
- wkraplacz,
- chłodnica zwykła,
- płaszcz grzejny,
- rozdzielacz,
- termometr,
- odbieralnik 100 cm3,
- literatura.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) podać metody otrzymywania związków organicznych metodą reakcji
redukcji?
2) podać przykłady reduktorów stosowanych w preparatyce
organicznej?
3) wyjaśnić na czym polega reakcja utleniania?

4) określić metody otrzymywania związków organicznych metodą
reakcji utleniania?
5) podać przykłady utleniaczy stosowanych w preparatyce organicznej?

6) wyjaśnić co to są estry?

7) wyjaśnić co to jest estryfikacja?

8) wymienić metody otrzymywania estrów?

9) określić jakie są metody zwiększenia wydajności otrzymywania
estru?
10) określić jakie środowisko jest charakterystyczne dla reakcji
estryfikacji?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
4.4. Laboratoryjne metody otrzymywania związków sulfonowych
i nitrowych
4.4.1. Materiał nauczania
Reakcję bezpośredniego wprowadzania do związku organicznego grupy sulfonowej 
SO3H na miejsce atomu wodoru, przez działanie różnych odczynników nazywa się
sulfonowaniem. Jako odczynniki sulfonujące stosowane są najczęściej: stężony kwas
siarkowy, mieszaniny kwasu siarkowego i trójtlenku siarki (tzw.oleum) i sam trójtlenek
siarki.
Sulfonowanie związków aromatycznych, podobnie jak nitrowanie i fluorowcowanie,
zachodzi według mechanizmu podstawienia elektrofilowego. Przyjmuje się, że czynnikiem
+
elektrofilowym w tej reakcji jest albo kation HSO3 powstający w wyniku przemian:
H2SO4 "! HSO+ + OH-
3
H+ +
H2SO4 + SO3 "! H2S2O7 !ł H2SO4 + HSO3
albo po prostu sam trójtlenek siarki:
C6H6 + SO3 "! C6H5SO3H
W przypadku stosowania stężonego kwasu siarkowego obecność trójtlenku siarki
w mieszaninie reakcyjnej jest uwarunkowana równowagą:
H2SO4 "! H2O + SO3
Podczas sulfonowania kwasem siarkowym tworzy się woda i w miarę przebiegu reakcji
kwas ulega rozcieńczeniu:
ArH + H2SO4 "! ArSO3H + H2O
Powstawanie wody powoduje zmniejszenie szybkości reakcji wskutek likwidacji
czynników aktywnych podczas sulfonowania SO3H+ i SO3. Aby temu zapobiec stosuje się
albo usuwanie wody w czasie prowadzenia reakcji, albo (częściej) używa się nadmiaru kwasu
siarkowego w celu osiągnięcia całkowitej przemiany sulfonowanego związku. Na przykład
podczas sulfonowania benzenu za pomocą tzw. monohydratu kwasu siarkowego (100%
H2SO4) stosuje się dwukrotny nadmiar kwasu siarkowego.
Podczas sulfonowania oleum lub samym trójtlenkiem siarki woda nie tworzy się, dzięki
czemu reakcja zachodzi znacznie szybciej. W praktyce laboratoryjnej najczęściej stosuje się
w tym celu oleum lub roztwory SO3 w rozpuszczalnikach organicznych, jak: chloroform,
dioksan, eter czy chlorek etylenu. W przypadku związków nietrwałych w środowisku
kwaśnym (na przykład: tiofen, furan itp.) sulfonuje się je za pomocą kompleksów SO3
z aminami trzeciorzędowymi na przykład pirydyną. Sam SO3 jest niewygodny ze względu na
stałą konsystencję w temperaturze pokojowej i stosowany jest głównie w przemyśle.
Sulfonowanie, w odróżnieniu od nitrowania i większości innych reakcji aromatycznych
podstawienia elektrofilowego, jest reakcją odwracalną. Hydroliza kwasów sulfonowych,
w zależności od ich trwałości następuje już pod wpływem wody i kwasu siarkowego
o różnym stężeniu, szczególnie w podwyższonej temperaturze. W wyniku tego miejsce
podstawienia grupy sulfonowej w pierścieniu aromatycznym, chociaż podlega ogólnym
regułom orientacji, zależy w dużym stopniu od warunków reakcji. Na przykład w zależności
od zastosowanych warunków sulfonowania (temperatura, stężenie i rodzaj czynnika
sulfonującego) z toluenu może powstawać mieszanina złożona głównie z izomerów meta
i para. Powstająca na początku zgodnie z kinetyką reakcji mieszanina izomerów ulega
odwracalnym procesom desulfonowania i powtórnego sulfonowania, tworząc w wyniku
mieszaninę izomerów bardziej trwałych termodynamicznie. Ponieważ grupa sulfonowa
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
dezaktywuje pierścień aromatyczny, na ogół nie występuje niebezpieczeństwo powstawania
pochodnych disulfononowych.
Najczęstszą reakcją uboczną towarzyszącą sulfonowaniu jest powstawanie sulfonów (związki
organiczne o ogólnym wzorze R-SO2-R', gdzie R, R' oznaczają podstawniki alkilowe lub
arylowe. Substancje chemicznie obojętne, bez zapachu, dobrze krystalizujące i odporne na
środki redukujące). Sprzyja temu wysoka temperatura reakcji. Sprzyja ona również wszelkim
procesom utleniającym zachodzącym podczas działania kwasem siarkowym na związek
organiczny, często prowadzi do częściowego lub całkowitego zwęglenia produktu. Dlatego
szczególnie ważne w preparatyce jest przestrzeganie podanych w przepisie laboratoryjnym
warunków prowadzenia reakcji, a zwłaszcza niedopuszczanie do przekroczenia określonej dla
danego związku temperatury sulfonowania. Aromatyczne kwasy sulfonowe jako mocne
kwasy bardzo dobrze rozpuszczalne zarówno w wodzie jak i w kwasie siarkowym, wskutek
czego ich wydzielanie z mieszaniny po sulfonowaniu nastręcza duże trudności. W wielu
przypadkach stosuje się wysalanie soli sodowych kwasów sulfonowych za pomocą chlorku
sodu lub siarczanu sodu:
ArSO3H + NaCl "! ArSO3Na + HCl
Reakcja sulfonowania ma duże znaczenie w syntezie barwników i detergentów.
Obecność silnie polarnej grupy sulfonowej w cząsteczce barwnika organicznego nadaje mu
rozpuszczalność w wodzie, ponadto w przypadku barwników do wełny czy włókien
poliamidowych grupa sulfonowa bierze udział w wiązaniu barwnika z włókien przez
tworzenie wiązań jonowych z grupami aminowymi włókna. Toteż wiele barwników zawiera
jedną, a często więcej grup sulfonowych. Podczas syntezy tego rodzaju barwników grupę
sulfonową wprowadza się najczęściej przed wprowadzeniem chromoforu.
Sulfonowe pochodne alkilobenzenów stosowane są jako środki powierzchniowo-czynne.
Grupa sulfonowa stanowi w takim związku ugrupowanie hydrofilowe, natomiast alkil
zawierający nie mniej niż 12 atomów węgla wraz z pierścieniem benzenowym  ugrupowanie
hydrofobowe. Wpływ obydwu tych ugrupowań w cząsteczce jest zrównoważony, dzięki
czemu tego rodzaju detergenty mają optymalne właściwości powierzchniowo-czynne.
Opracowano wiele procesów sulfonowania alkilobenzenów na skalę przemysłową,
z których najkorzystniejszą metodą jest sulfonowanie za pomocą gazowego trójtlenku siarki
rozcieńczonego powietrzem.
Wyżej wspomnianych trudności związanych z wydzielaniem kwasu sulfonowego
z mieszaniny poreakcyjnej można uniknąć stosując jako czynnik sulfonujący duży nadmiar
kwasu chlorosulfonowego. Zachodzi wówczas tzw. chlorosulfonowanie w wyniku którego
powstają sulfochlorki:
RH + 2HSO3Cl RSO2Cl + HCl + H2SO4
Sulfochlorki są trudno rozpuszczalne w wodzie i można je wydzielić wylewając
mieszaninę poreakcyjną do wody, a następnie zhydrolizować do kwasów sulfonowych:
RSO2Cl + H2O RSO3H + HCl
Jeżeli kwas sulfonowy nie jest produktem końcowym syntezy złożonej, wówczas
sulfochlorek aromatyczny nadaje się lepiej od kwasu do dalszych przemian. Dlatego
chlorosulfonowanie stosuje się bardzo często do otrzymywania pochodnych kwasów
sulfonowych.
Alifatyczne kwasy sulfonowe rzadko otrzymuje się na drodze sulfonowania. Najczęściej
w tym przypadku wykorzystuje się wymianę chlorowca w reakcji z wodorosiarczynem sodu
lub przyłączania wodorosiarczynu do grupy karbonylowej w aldehydach i ketonach:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
RX + NaHSO3 RSO3H + NaX
H
|
RCHO + NaHSO3 R - C- OH
|
SO3Na
oraz do wiązań nienasyconych (reakcja wolnorodnikowa):
R-CH=CH2+ NaHSO3 łROOR R-CH2-CH2SO3Na
ł
ł
Kwasy sulfonowe można otrzymać także przez utlenianie grup funkcyjnych
zawierających siarkę, w takich związkach jak: tiole, kwasy sulfinowe i inne.
Związki nitrowe otrzymuje się najczęściej przez podstawienie atomu wodoru grupą
nitrową  NO2 w reakcji związku organicznego z kwasem azotowym, stosowanym w postaci
różnych mieszanin lub innymi odczynnikami, jak na przykład azotany organiczne. Reakcję tą
nazywa się nitrowaniem; jest to jedna z najważniejszych reakcji związków organicznych,
grupę nitrową można też wprowadzić drogą wymiany chlorowca, grup sulfonowych,
utleniania grup aminowych i innych grup zawierających azot, a także przez przyłączenie
odpowiedniego odczynnika do wiązań wielokrotnych.
W praktyce wybór odpowiedniej metody wprowadzania grupy nitrowej do związku
organicznego zależy w głównej mierze od budowy substratu. Na przykład nitroalkany
otrzymuje się w laboratorium najczęściej przez wymianę fluorowca na grupę nitrową, gdyż
nasycone węglowodory alifatyczne w zwykłych warunkach bardzo trudno ulegają nitrowaniu.
Nitrowanie alkanów jest natomiast z powodzeniem stosowane w przemyśle. Proces ten
prowadzi się w fazie gazowej w temperaturze 400450 C, pod zwiększonym ciśnieniem,
przy użyciu kwasu azotowego lub tlenków azotu jako czynników nitrujących. Reakcja ta
zachodzi najprawdopodobniej według mechanizmu wolnorodnikowego, zaś jako produkt
otrzymuje się mieszaninę nitroalkanów oraz substancji powstałych w wyniku utlenienia
łańcucha węglowego.
Alifatyczne związki nienasycone przyłączają do wiązań wielokrotnych kwas azotowy,
dając złożone mieszaniny zawierające związki nitrowe, które nie zawsze stanowią główne
produkty reakcji.
W szeregu aromatycznym nitrowanie stanowi bezsprzecznie najważniejszą metodę
otrzymywania związków nitrowych. W tym przypadku reakcja ta zachodzi najczęściej według
mechanizmu aromatycznego podstawienia elektrofilowego i istotnym czynnikiem nitrującym
jest wówczas jon nitroniowy NO+ . Jony nitroniowe obecne są już w samym kwasie
2
azotowym dzięki autoprotolizie.
+
HONO2 + HONO2 "! H - O- NO2 +-ONO2 "! NO+ + NO- + H2O
2 3
|
H
Równowaga tej reakcji jest jednak daleko przesunięta w lewo. Wprowadzenie kwasu
siarkowego powoduje zmianę równowagi na korzyść jonu nitroniowego.
HNO3 + 2H2SO4 "! NO+ + H3O+ + 2HSO-
2 4
Działanie nitrujące takiej mieszaniny kwasów azotowego i siarkowego zwanej
mieszaniną nitrującą jest dzięki temu znacznie energiczniejsze. Ponadto kwas siarkowy
wiążąc wodę zapobiega rozcieńczaniu kwasu azotowego, sprzyjającemu ubocznym procesom
utleniania oraz odgrywa rolę rozpuszczalnika wielu związków organicznych. Mieszanina
nitrująca jest odczynnikiem stosowanym najczęściej do nitrowania związków aromatycznych.
Odczynnikami nitrującymi są mieszaniny zawierające wolny SO3, które sporządza się
przez zmieszanie dymiącego kwasu azotowego i oleum.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
Najczęstszą reakcją towarzyszącą nitrowaniu jest utlenianie. Reakcji tej sprzyja
przekroczenie dopuszczalnej temperatury, a typowym objawem świadczącym o jej przebiegu
jest wydzielanie się tlenków azotu. Powstawanie produktów utleniania w wyniku reakcji
obniża wydajność nitrowania a także utrudnia wyodrębnienie czystego produktu. Dlatego też
w procesie nitrowania niezwykle duże znaczenie ma temperatura, w której przebiega reakcja.
Nitrowanie jest reakcją egzotermiczną, ponadto ciepło wydziela się również na skutek
rozcieńczania kwasu siarkowego (wchodzącego w skład najczęściej stosowanego odczynnika
nitrującego - mieszaniny nitrującej) wodą powstającą w reakcji nitrowania. Zazwyczaj na
początku chłodzi się mieszaninę reagującą oraz dodaje stopniowo odczynnik nitrujący,
natomiast pod koniec reakcji mieszaninę ogrzewa się do temperatury optymalnej dla danego
związku. Nitrowanie przeprowadza się w różnych temperaturach od 0 do 160C, lecz dla
otrzymywania określonego typu związków zakres optymalnej temperatury jest dosyć wąski,
zwłaszcza przy wprowadzaniu pierwszej grupy nitrowej. Wraz ze wzrostem temperatury
rośnie szybkość reakcji nitrowania, dzięki czemu wzrasta możliwość wprowadzania dalszych
grup nitrowych. Równocześnie jednak zwiększa się niepożądane działanie utleniające kwasu
azotowego. W celu uniknięcia miejscowych przegrzań mogących spowodować niepożądane
reakcje, przede wszystkim gwałtowne utlenianie związku nitrowanego a nawet wybuch,
stosuje się mieszanie. Jest ono szczególnie potrzebne jeżeli mieszanina reakcyjna jest
heterogenna i proces nitrowania zachodzi jedynie na granicy faz.
Znacznie mniejsze znaczenie praktyczne mają inne metody wprowadzenia grupy nitrowej
do związku organicznego. Aromatyczne związki nitrowe, których otrzymywanie nastręcza
problemy bądz ze względu na niepożądany wpływ kierujący podstawnika, bądz dużą
wrażliwość substratu na Utlenianie otrzymać można na drodze wymiany innego podstawnika
na grupę nitrową. Na przykład dobre wydajności kwasu pikrynowego uzyskuje się sulfonując
uprzednio fenol. Również niektóre aminy aromatyczne można utlenić do nitrozwiązków,
jednak reakcja ta stosowana jest przede wszystkim do otrzymywania nitroalkanów:
4
(CH3 ) CNH2 łKMnO
łł(CH3) C - NO2
3 3
Najważniejszą metodą laboratoryjną otrzymywania nitroalkanów jest reakcja wymiany
fluorowca w halogenkach alkilowych (głównie bromkach i jodkach) na grupę nitrową. Jako
odczynniki stosuje się w tym celu azotyny nieorganiczne (sodu i srebra), zaś reakcję prowadzi
się w tego rodzaju rozpuszczalnikach jak eter i chloroform.
W przypadku pierwszorzędowych halogenków alkilowych otrzymuje się zazwyczaj
w tych warunkach nitroalkany z zadowalającą wydajnością.
Halogenki drugorzędowe ulegają głównie reakcji wymiany tworząc azotyny alkilowe.
Natomiast w środowisku dimetyloformamidu zarówno pierwsze-, jak i drugorzędowe
halogenki alkilowe reagują z azotynem sodowym, tworząc nitroalkany jako główne produkty
reakcji.
Bezpieczeństwo: Nitrowanie należy prowadzić pod wyciągiem i pod żadnym pozorem
nie należy wdychać wydzielających się dymów. Należy nosić okulary ochronne i rękawice
kwasoodporne. Należy ściśle trzymać się temperatur podanych w przepisie preparatywnym
i energicznie mieszać, aby zapobiec miejscowemu przegrzaniu! Pamiętaj zawsze o bardzo
dokładnym zobojętnieniu kwasów i wypłukaniu nitrozwiązków.
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. Co to jest grupa sulfonowa?
2. Jakie znasz przykłady związków sulfonowych?
3. Jakie znasz związki służące do sulfonowania?
4. Jakie otrzymuje się alifatyczne kwasy sulfonowe?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
5. Jaki proces nazywamy nitrowaniem?
6. Jakie znasz mieszaniny nitrujące?
7. Jakie są zasady prowadzenia procesu nitrowania?
8. Jakie znasz związki nitrowe?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych reakcję otrzymywania kwasu sulfanilowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) przestrzegać zasad bezpieczeństwa i higieny pracy,
3) zorganizować stanowisko pracy,
4) zaplanować przebieg wykonania ćwiczenia  plan zapisać w zeszycie,
5) postępować zgodnie z instrukcją laboratoryjną,
6) w kolbie stożkowej o pojemności 150 cm3 umieścić 10 cm3 aniliny i ostrożnie dodawać
małymi porcjami 10 cm3 stężonego kwasu siarkowego(VI),
7) mieszaninę oziębić zimną wodą i powoli dodawać małymi porcjami 20 cm3 10% oleum,
8) następnie kolbę umieścić w płaszczu grzejnym i ogrzewać do temperatury 180 190C
w ciągu 1 h,
9) reakcję zakończyć jeżeli 12 krople mieszaniny poreakcyjnej rozpuszczą się w 34 cm3
10% NaOH,
10) zawartość naczynia ochładza się do temperatury 50C, po czym ostrożnie wlewa się ją do
300 g wody z lodem,
11) po około 10 min. wytrącony osad kwasu sulfanilowego odsączyć na lejku sitowym
i krystalizować z wody z dodatkiem około 2 g węgla aktywnego,
12) po krystalizacji produkt suszyć w eksykatorze nad bezwodnym chlorkiem wapnia,
13) uporządkować stanowisko pracy,
14) dokonać analizy ćwiczenia,
15) zaprezentować pracę,
16) sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, które powinno zawierać obliczenie
wydajności przeprowadzonej reakcji, określenie czystości otrzymanego produktu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- stanowiskowa instrukcja laboratoryjna,
- odczynniki: anilina, oleum (10%), kwas siarkowy(VI), węgiel aktywny, wodorotlenek
sodu (10%),
- kolba stożkowa,
- termometr,
- lejek sitowy,
- lejek z płaszczem grzejnym,
- eksykator,
- literatura,
- zeszyt lub arkusz papieru, długopis.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
Ćwiczenie 2
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych proces otrzymywania związku nitrowego
p-nitroacetanilidu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) przestrzegać zasad bezpieczeństwa i higieny pracy,
3) zorganizować stanowisko pracy,
4) zaplanować przebieg wykonania ćwiczenia  plan zapisać w zeszycie,
5) w zlewce umieścić 12,5 g acetanilidu oraz 25 cm3 lodowatego kwasu octowego
i mieszając jej zawartość mieszadłem mechanicznym wprowadzić 25 cm3 stężonego
kwasu siarkowego(VI),
6) zlewkę chłodzić lodem z solą i za pomocą wkraplacza wkraplać do niej, energicznie
mieszając mieszaninę 5,5 cm3 kwasu azotowego(V) i 3,5 cm3 stężonego kwasu
siarkowego(VI),
7) przed wkrapianiem mieszanina powinna być ochłodzona do temperatury 02C,
a w czasie wkraplania jej temperatura nie może przekraczać 10C (uwaga: w wypadku
wzrostu temperatury reakcji nitrowania powyżej 10C mogą powstawać pochodne
dinitrowe acetanilidu),
8) po zakończeniu wkraplania zlewkę pozostawić na 1 h w temperaturze pokojowej,
9) zawartość zlewki wlać do 150 g drobno potłuczonego lodu,
10) wytrącony osad po upływie 15 min. odsączyć na lejku sitowym i przemyć dużą ilością
zimnej wody,
11) surowy p-nitroacetanilid oczyścić przez krystalizację z alkoholu etylowego, otrzymując
czysty produkt temperaturze topnienia 212214C.
12) zachować szczególną ostrożność przy wykonywaniu ćwiczenia,
13) uporządkować stanowisko pracy,
14) sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, które powinno zawierać obliczenie
wydajności przeprowadzonej reakcji, określenie czystości otrzymanego produktu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- stanowiskowa instrukcja laboratoryjna,
- odczynniki: acetanilid, kwas octowy lodowaty, kwas siarkowy(VI), kwas azotowy(V),
alkohol etylowy,
- zlewka 250 ml,
- mieszadło mechaniczne,
- wkraplacz,
- termometr,
- lejek sitowy,
- kolba kulista 150 cm3,
- chłodnica zwrotna,
- literatura.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić co to jest grupa sulfonowa?

2) podać przykłady związków sulfonowych?

3) wymienić związki służące do sulfonowania?

4) opisać jak otrzymuje się alifatyczne kwasy sulfonowe?

5) wyjaśnić jaki proces nazywamy nitrowaniem?

6) wymienić mieszaniny nitrujące?

7) określić zasady prowadzenia procesu nitrowania?

8) przeprowadzić proces nitrowania na skalę laboratoryjną?

9) wyjaśnić na czym polega oczyszczanie nitrozwiązków?

10) wymienić związki nitrowe?

11) wyjaśnić jak można podzielić nitrozwiązki?

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
4.5. Laboratoryjne metody polimeryzacji i polikondensacji
4.5.1. Materiał nauczania
Reakcje chemiczne otrzymywania polimerów, tj. wytwarzania syntetycznych związków
wielkocząsteczkowych, nazywane są zwyczajowo polireakcjami.
Polimeryzacja to reakcja, w wyniku której związek chemiczny o małej masie
cząsteczkowej zwany monomerem lub mieszanina kilku takich związków reagują same ze
sobą, aż do wyczerpania wolnych grup funkcyjnych, w wyniku czego powstają cząsteczki
o wielokrotnie większej masie cząsteczkowej od substratów, tworząc polimer. Przebiega bez
zmian składu substancji reagujących. Powstający polimer różni się od monomeru tylko
wielkością cząsteczki. W przedstawionym procesie reaguje tylko jeden rodzaj monomeru.
Taki proces jest nazywany homopolimeryzacją, a otrzymany produkt -homopolimerem. Jeżeli
polimeryzacji ulega natomiast więcej niż jeden rodzaj monomeru, proces taki nazywa się
kopolimeryzacją a powstający produkt  kopolimerem.
Począwszy od lat 30 XX w. wiele reakcji polimeryzacji wykorzystanych jest
w przemyśle. Szybkość polimeryzacji uzależniona jest od temperatury, ciśnienia, ilości
i rodzaju inicjatora lub katalizatora. Ze względu na techniczny sposób przeprowadzania
polimeryzacji rozróżnia się:
1) Polimeryzację w roztworze  w której środowiskiem polimeryzacji jest odpowiedni
rozpuszczalnik, w którym rozpuszcza się zarówno monomery jak i inicjator. Metoda
stosowana jest w przemyśle do otrzymywania na przykład poliakrylanów, kopolimerów
styrenowych.
2) Polimeryzację emulsyjną  w której monomery tworzą micele, zaś inicjator znajduje się
w roztworze właściwym. Dla utrzymania odpowiedniej struktury miceli, do środowiska
reakcji dodaje się związków pomocniczych, które regulują pH środowiska reakcji oraz
napięcie powierzchniowe. Produktem polimeryzacji emulsyjnej jest lateks, który może
stanowić gotowy produkt końcowy albo z którego wyodrębnia się polimer poprzez
proces koagulacji emulsji. Stosowna jest w przemyśle na przykład do otrzymywania
kauczuków, polioctanu winylu, polistyrenu.
3) Polimeryzację w zawiesinie  w której monomer tworzy dość spore krople zawieszone
w roztworze a inicjator znajduje się w tych kroplach. Zawiesinę uzyskuje się poprzez
intensywne mieszanie monomeru w substancji, w której monomer i inicjator są
całkowicie nierozpuszczalne. W praktyce przemysłowej jest to zwykle woda.
Polimeryzacja odbywa się wewnątrz kropel monomeru. W jej wyniku powstaje gotowy
granulat polimeru.
4) Polimeryzację w bloku  w którym do ciekłego monomeru dodaje się wprost inicjator.
W wyniku polimeryzacji powstaje lity blok polimeru, który może stanowić produkt
końcowy, lub który należy poddać granulacji.
5) Polimeryzację w fazie gazowej  w której monomerami są gazy o niskiej temperaturze
krytycznej. Proces polimeryzacji prowadzony jest w adiabatycznych reaktorach rurowych
lub autoklawach pod zwiększonym ciśnieniem. W wyniku tego rodzaju polimeryzacji
powstaje zwykle pył polimeru, który odfiltrowuje się, a następnie stapia i granuluje.
6) Polimeryzacja na granicy faz  w której monomer znajduje się w jednej fazie ciekłej, zaś
inicjator w drugiej. Polimeryzacja odbywa się w punkcie styku obu faz. Powstający
polimer jest natychmiast  wyciągany z układu reakcji tak aby utrzymywać cały czas
dużą powierzchnię styku faz. W wyniku tej polimeryzacji otrzymuje się włókna lub
bardzo cienkie folie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
Polikondensacja jest procesem łączenia się wielu cząsteczek substancji wyjściowych
w związek wielkocząsteczkowy z jednoczesnym wydzieleniem prostego związku
małocząsteczkowego  jako produktu ubocznego reakcji. Skład chemiczny polimeru
powstającego w wyniku polikondensacji nie jest identyczny ze składem substancji
wyjściowych. Spowodowane jest to wydzieleniem się produktów ubocznych podczas
procesu. Przykładem polimerów otrzymywanych w wyniku polikondensacji mogą być
poliamidy lub poliestry.
Poliamidy otrzymuje się w wyniku reakcji związków zawierających jako grupy
funkcyjne: grupę aminową  NH2 i karboksylową (kwasową)  COOH. W wyniku reakcji tych
grup funkcyjnych powstaje wiązanie peptydowe i cząsteczkowe. Stanowią całą grupę
polimerów o różnych właściwościach zależnych od budowy łańcucha węglowodorowego
R substratów użytych do reakcji. W nazwie poliamidu podawany jest zawsze indeks cyfrowy
charakteryzujący budowę łańcucha węglowodorowego R. Na przykład poliamid 6 oznacza, że
polimer ten został otrzymany w procesie homopolikondensacji, a ilość atomów węgla
w aminokwasie użytym do reakcji wynosi 6. Nazwa poliamid 6,6 oznacza, że polimer ten
został otrzymany w wyniku heteropolikondensacji kwasu dwukarboksylowego o 6 atomach
węgla za dwuaminą, której rodnik również zawierał 6 atomów węgla.
Innym przykładem polimerów otrzymywanych w reakcji polikondensacji może być grupa
poliestrów. Otrzymywane są ze związków zawierających jako grupy funkcyjne grupę
karboksylową  COOH i wodorotlenową  OH. W wyniku reakcji otrzymuje się ester i wodę
wg równania:
R COOH + HO R R  COO R + H2O
Poliestry, jak wszystkie polimery, otrzymuje się wówczas, gdy do reakcji zostaną użyte
substraty przynajmniej dwufunkcyjne, a więc kwasy dwukarboksylowe i glikole (związki
zawierające 2 grupy  OH).
4.5.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. Co to jest polimeryzacja?
2. Czym charakteryzuje się polimeryzacja w roztworze?
3. Jakie produkty można otrzymać metodą polimeryzacji emulsyjnej?
4. Co to jest polimeryzacja w zawiesinie?
5. Co to jest polikondensacja?
6. Jakie polimery można otrzymać w wyniku reakcji polikondensacji?
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych proces polimeryzacji styrenu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) zaplanować przebieg wykonania ćwiczenia  plan zapisać w zeszycie,
4) 120 cm3 wodnego roztworu polialkoholu winylowego (o stężeniu 5,7 g/dm3) umieścić
w szklanym reaktorze zaopatrzonym w wymienną pokrywę, mieszadło, chłodnicę
zwrotną i termometr,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
5) łączyć mieszadło oraz ogrzewanie, ogrzać do temperatury 80C,
6) odważyć nadtlenek benzoilu i rozpuścić w 60 cm3 (54,3 g) świeżo przedestylowanego
styrenu,
7) prowadzić monomer wraz z inicjatorem do reaktora szklanego,
8) polimeryzację prowadzić w temperaturze 80C. Podczas polimeryzacji musi być
zapewnione równomierne mieszanie,
9) po zakończeniu polimeryzacji wyłączyć ogrzewanie i mieszanie, powstałe perełki
opadają na dno reaktora,
10) roztwór po schłodzeniu zdekantować, a perełki przemyć w reaktorze kilkakrotnie wodą,
następnie odsączyć na lejku w zestawie pracującym pod zmniejszonym ciśnieniem,
wysuszyć w temp. 80C i zważyć, wynik zapisać w zeszycie,
11) uporządkować stanowisko pracy,
12) sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, które powinno zawierać obliczenie
wydajności przeprowadzonej reakcji, określenie czystości otrzymanego produktu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- stanowiskowa instrukcja laboratoryjna,
- odczynniki: wodny roztwór polialkoholu winylowego, nadtlenek benzoilu, styren,
- waga laboratoryjna,
- zestaw laboratoryjny do polimeryzacji,
- literatura.
Ćwiczenie 2
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych proces otrzymywania sztucznego tworzywa
z mocznika i formaliny.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) zaplanować przebieg wykonania ćwiczenia  plan zapisać w zeszycie,
4) przygotować w probówce 2 cm3 nasyconego roztworu mocznika w wodzie,
5) dodać do niego taką samą objętość formaliny a następnie zanurzyć w cieczy bagietkę
zwilżoną stężonym kwasem siarkowym(VI) lub solnym,
6) sprawdzić dłonią temperaturę mieszaniny,
7) po chwili, gdy roztwór zamieni się w białą masę, chwycić za koniec bagietki i unieść ją
do góry,
8) obserwacje zanotować w zeszycie,
9) napisać równanie zachodzącej reakcji,
10) uporządkować stanowisko pracy,
11) sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia, które powinno zawierać obliczenie
wydajności przeprowadzonej reakcji, określenie czystości otrzymanego produktu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- stanowiskowa instrukcja laboratoryjna,
- odczynniki: mocznik  3 g, formalina  2 cm3, kwas solny stężony  0,5 cm3,
- 2 probówki, bagietka,
- literatura.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
4.5.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić co to jest polimeryzacja?

2) wyjaśnić co to jest polikondensacja?

3) podać różnice pomiędzy polimeryzacją rodnikową a jonową?

4) wymienić katalizatory w polimeryzacji jonowej?

5) wyjaśnić na czym polega polimeryzacja w roztworze?

6) wyjaśnić na czym polega polimeryzacja w emulsji?

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
4.6. Zastosowanie procesu elektrolizy do otrzymywania
substancji
4.6.1. Materiał nauczania
Najmniejsze napięcie niezbędne do rozkładu elektrolitu podczas elektrolizy nazywamy
napięciem rozkładowym. Oznaczamy je doświadczalnie przez stopniowe zwiększanie
napięcia na elektrodach i jednoczesny pomiar natężenia prądu przechodzącego przez
elektrolit. Przy osiągnięciu napięcia rozkładowego natężenie prądu szybko wzrasta na skutek
rozładowywania się jonów. Wielkość napięcia rozkładowego niezbędnego do
przeprowadzenia jonów różnych pierwiastków w obojętne atomy zależy od położenia
pierwiastka w szeregu napięciowym. Najłatwiej się redukują jony metali szlachetnych. Jeśli
mamy w elektrolizerze roztwór mieszaniny soli różnych metali, na przykład soli cynku
i miedzi, to można tak dobrać napięcie na elektrodach, by na katodzie wydzielała się tylko
miedz a cynk pozostawał w roztworze. Aby metale mogły być rozdzielone metodą
elektrolityczną (elektroanaliza) ich potencjały rozkładowe muszą się dostatecznie od siebie
różnić (nie mniej niż 0,2V). Jeśli potencjały rozkładowe metali niewiele się od siebie różnią
wydzielają się na katodzie jednocześnie.
Metody elektrolityczne stosowane są w produkcji niektórych metali. Przykładem jest
produkcja glinu przez elektrolizę stopionego w kryolicie Na2AlF3 tlenku glinu Al2O3
otrzymanego z boksytu. Magnez jest otrzymywany z soli magnezowych zawartych w wodzie
morskiej. Sole te w reakcji z Ca(OH)2 dają Mg(OH)2. Z wodorotlenku magnezu przez
działanie kwasem solnym otrzymujemy MgCl2, który w stanie stopionym wprowadza się do
elektrolizera. Produktem elektrolizy jest oprócz magnezu chlor. Przez elektrolizę roztworów
wodnych soli można otrzymać tylko takie metale, które nie reagują z wodą, (miedz, srebro,
cynk, kadm, cyna, mangan, złoto, itp.). Natomiast sód, potas, wapń  otrzymywane są przez
rozkład elektrolityczny stopionych soli. Metody elektrolityczne są bardzo często stosowane
do rafinacji metali otrzymywanych z rud w stanie zanieczyszczonym drogą innych procesów
redukcyjnych. Na przykład miedz elektrolityczną otrzymuje się z miedzi surowej zawierającej
liczne zanieczyszczenia (Zn, Pb, As, Sb, Fe, Ni, Ag, Au, Pt) przez rafinację elektrolityczną.
Wielkie płyty z surowej miedzi umieszczone są jako anoda w kąpieli elektrolitycznej czyli
w roztworze siarczanu miedziowego z dodatkiem kwasu siarkowego. Anoda rozpuszcza się,
zaś na katodzie wydziela się miedz w stanie czystym. Zanieczyszczenia opadają jako szlam
anodowy, z którego następnie są wyodrębniane. Podczas rafinacji elektrolitycznej metali
zawsze zanieczyszczony metal stanowi anodę umieszczoną w odpowiednim elektrolicie,
a katodą jest najczęściej blacha z tego samego czystego metalu. Czasem katoda jest z innej
substancji niż anoda, lecz tak dostosowanej, by odłożony metal można było bez trudu
oddzielić. Do procesu elektrolitycznej rafinacji metalu zbliżony jest proces pokrywania
galwanicznego metalowych przedmiotów warstewką innych metali (galwanostegia).
Metodami elektrolitycznymi otrzymywane są nie tylko metale, lecz również wiele innych
produktów chemicznych, a szczególnie wodór, chlor, fluor, wodorotlenki, ciężka woda,
nadtlenki, chlorany, podchloryn sodu, itd. W chemii analitycznej są stosowane metody oparte
na elektrolitycznym wydzielaniu pierwiastka w stanie czystym i określaniu jego ilości na
drodze wagowej.
Przykłady metod elektrolitycznych otrzymywania substancji
Elektroliza stopionego chlorku sodowego NaCl
Ciekły stopiony NaCl zawiera podobnie jak kryształ jony Na+ i Cl-, dlatego po
przyłożeniu napięcia do elektrod zachodzą na nich następujące reakcje:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
reakcja katodowa Na+ + e Na, polegająca na przyłączeniu elektronu dostarczonego
przez katodę przez jon sodu, przez co jon ten przechodzi w obojętny atom,
reakcja anodowa 2Cl- Cl2 + 2e, polegająca na oddawaniu anodzie elektronów przez
jony chloru (utlenianie jonów), przez co jony przechodzą w obojętne atomy łączące się
w gazowe dwuatomowe cząsteczki chloru uchodzące ze stopu.
Sumaryczny przebieg reakcji jest następujący:
2Na+ + 2Cl- 2Na + Cl2
W wyniku elektrolizy ze stopionego chlorku sodu otrzymujemy przez elektrolityczny
rozkład metaliczny sód przy katodzie i gazowy chlor wydzielony przy anodzie.
Elektroliza stężonego wodnego roztworu chlorku sodowego
Stężony wodny roztwór NaCl daje nieco inne produkty elektrolizy niż stopiona sól. Na
katodzie wydziela się wodór a na anodzie chlor. Przyłożone pole elektryczne powoduje
uporządkowanie ruchu jonów w roztworze. Ujemnie naładowane jony chloru wędrują do
anody, oddają elektrony i przechodzą do stanu cząsteczkowego Cl2. Dodatnie jony sodu
otrzymują na katodzie elektrony i stają się obojętnymi elektrycznie atomami. Atomy te
reagują natychmiast z wodą według równania:
2Na + H2O 2NaOH + H2
W efekcie końcowym przy katodzie wydziela się wodór a roztwór osiąga duże stężenie
NaOH.
Elektroliza rozcieńczonego roztworu NaCl
Rozcieńczony wodny roztwór NaCl daje w wyniku elektrolizy wodór i tlen. W procesach
elektrodowych rozcieńczonych roztworów elektrolitów reagentami są również cząsteczki
wody. Woda reaguje z katodą zdobywając elektrony:
2H2O + 2e- H2 + OH-
czyli H+ + OH- + e- H + OH-
W wyniku reakcji katodowej powstaje wydzielający się przy katodzie wodór.
Woda reaguje również z anodą tracąc elektrony
2H2O O2 + 4H+ + 4e-
przy czym powstaje wydzielający się przy anodzie tlen. Ogólna reakcja elektrolizy
wodnego rozcieńczonego roztworu NaCl ma postać:
6H2O 2H2 (katoda) + O2 (anoda) + 4H+ + 4OH-
Reakcja elektrolizy rozcieńczonego roztworu NaCl polega zasadniczo na rozkładzie
wody:
2H2O 2H2 + O2
Elektroliza wodnego roztworu kwasu
Podczas elektrolizy kwasów z reguły przy katodzie wydziela się wodór, a przy anodzie
tlen lub inne produkty (na przykład Cl2 przy HCl). Roztwory kwasów tlenowych (H2SO4,
H3PO4, HNO3, H2CO3) dają zawsze tlen i wodór. Jeżeli mamy do czynienia z roztworami
rozcieńczonych kwasów, reakcje zachodzące w roztworze mają przebieg taki sam jak dla
rozcieńczonych roztworów soli (patrz reakcje elektrodowe dla rozcieńczonych roztworów
soli). W przypadku większych stężeń na katodzie mamy do czynienia z reakcją:
2H+ + 2e- H2 (powstaje wodór)
a na anodzie produktem utlenienia anodowego w przypadku anionów kwasów tlenowych jest
tlen dostarczany przez jony OH- lub cząsteczki wody a w przypadku kwasów beztlenowych
utlenieniu ulegają aniony reszt kwasowych (2Cl- Cl2 + 2e-) z wydzieleniem produktu na
przykład chloru.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
Elektroliza zasad
Jeżeli poddaje się elektrolizie bardzo rozcieńczony roztwór zasady, a do elektrod nie
przyłoży się z zewnętrznego zródła prądu zbyt dużego napięcia, to rozkładowi ulega głównie
woda w wyniku reakcji katodowej:
2H2O + 2e- 2OH- + H2
i wydziela się wodór, natomiast w wyniku reakcji anodowej:
1
H2O 2H+ + O2 + 2e-
2
wydziela się tlen, przy czym objętość tworzącego się wodoru jest dwukrotnie większa od
objętości tworzącego się tlenu (w tych samych warunkach). W przypadku roztworów
stężonych proces anodowy jest następujący:
1
2OH- H2O + O2 + 2e-
2
Prawie wszystkie reakcje elektrodowe zachodzące podczas przepływu prądu
elektrycznego przez bardzo rozcieńczone roztwory wodne prowadzą do wydzielenia wodoru
i tlenu. Jak widać z reakcji napisanych wyżej, roztwór wokół anody staję się kwaśny
w wyniku tworzenia się jonów wodorowych a roztwór wokół katody zasadowy w wyniku
tworzenia się jonów wodorotlenowych.
4.6.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. Na czym polegają procesy elektrochemiczne?
2. W jakich procesach technologicznych wykorzystywane są metody elektrolityczne?
3. Jakie warunki muszą być spełnione aby metale mogły być rozdzielone metodą
elektrolityczną?
4. Jakie znasz przykłady otrzymywania substancji metodami elektrolitycznymi?
4.6.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych proces elektrolizy wodnego roztworu
siarczanu(VI) sodu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) zaplanować przebieg wykonania ćwiczenia  plan zapisać w zeszycie,
4) postępować zgodnie z instrukcją laboratoryjną,
5) zachować szczególną ostrożność przy wykonywaniu ćwiczenia,
6) napełnić elektrolizer Hoffmana roztworem siarczanu(VI) sodu o c = 1 mol " dm-3
z dodatkiem błękitu bromotymolowego, wypierając całkowicie powietrze z aparatu,
7) połączyć przyrząd ze zródłem prądu stałego i ustalić napięcie zasilające na około 10 V,
8) prowadzić elektrolizę około 10 minut,
9) zwrócić uwagę na stosunek objętościowy gazów wydzielonych przy katodzie i anodzie,
10) gaz z przestrzeni katodowej zebrać do probówki, odwróconej dnem do góry, a następnie
otwór probówki zbliżyć do płomienia palnika,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
11) otworzyć kranik od przestrzeni anodowej, zebrać nieco gazu do probówki, a następnie
u wylotu probówki umieścić żarzące się łuczywko,
12) obserwacje zanotować w zeszycie,
13) uporządkować stanowisko pracy,
14) sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- stanowiskowa instrukcja laboratoryjna,
- odczynniki: roztwór siarczanu(VI) sodu o c = 1 mol " dm-3, błękit bromotymolowy,
- elektrolizer Hoffmana,
- palnik gazowy,
- probówki,
- łuczywko,
- literatura,
- zeszyt lub arkusz papieru, długopis.
Ćwiczenie 2
Przeprowadz w warunkach laboratoryjnych proces miedziowania elektrolitycznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) skorzystać z instrukcji stanowiskowej,
2) zorganizować stanowisko pracy,
3) zaplanować przebieg wykonania ćwiczenia  plan zapisać w zeszycie,
4) napełnić naczynie elektrolizera (na przykład zlewkę o pojemności 50 cm3) do 2/3
objętości roztworem siarczanu miedzi(II) o c = 0,05 mol " dm-3,
5) przygotować elektrody, w tym celu gruby drut żelazny (na przykład gwózdz) oczyścić
starannie papierem ściernym, przemyć strumieniem wody wodociągowej, a następnie
wodą destylowaną, po czym poddać go wytrawianiu roztworem kwasu siarkowego(VI)
o c = 2 mol " dm-3 w ciągu 1 2 minut. Wytrawiony drut opłukać wodą destylowaną
i osuszyć kawałkiem bibuły. Uwaga ! W trakcie operacji nie dotykać palcami tej części
drutu, która ma być zanurzona w roztworze elektrolitu. Tak przygotowany drut żelazny
będzie stanowił katodę, anodę zaś - płytka lub gruby drut miedziany,
6) umieścić elektrody w roztworze siarczanu miedzi(II) i włączyć w obwód prądu,
7) prowadzić elektrolizę przez 5 10 minut., stosując prąd o natężeniu ok. 500 mA,
8) obserwacje zanotować w zeszycie,
9) uporządkować stanowisko pracy,
10) sporządzić sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- stanowiskowa instrukcja laboratoryjna,
- odczynniki: roztwór siarczanu miedzi(II) o c = 0,05 mol " dm-3, kwas siarkowy(VI)
o c = 2 mol " dm-3,
- woda destylowana,
- bibuła,
- elektrolizer,
- gwózdz żelazny,
- płytka lub gruby gwózdz miedziany,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
- papier ścierny,
- zlewka 50 cm3,
- literatura,
- zeszyt lub arkusz papieru, długopis.
4.6.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić na czym polegają procesy elektrochemiczne?

2) określić w jakich procesach technologicznych wykorzystywane są
metody elektrolityczne?
3) wymienić warunki jakie muszą być spełnione aby metale mogły być
rozdzielone metodą elektrolityczną?

4) podać przykłady otrzymywania substancji metodami
elektrolitycznymi?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
5. SPRAWDZIAN OSIGNIĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uważnie instrukcję zanim rozpoczniesz rozwiązywać zadania.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Odpowiedzi udzielaj tylko na załączonej karcie odpowiedzi.
5. Test składa się z 20 zadań wielokrotnego wyboru, z których tylko jedna jest poprawna.
6. Wybraną odpowiedz zaznacz na karcie odpowiedzi znakiem X.
7. Jeśli uznasz, że pomyliłeś się i wybrałeś nieprawidłową odpowiedz, to otocz wybór
kółkiem, a następnie prawidłową odpowiedz zaznacz znakiem X.
8. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz mógł sprawdzić poziom swojej wiedzy
i umiejętności.
9. Jeśli jakieś zadanie sprawi Ci trudność, rozwiąż inne i ponownie spróbuj rozwiązać
poprzednie.
10. Odpowiedzi udzielaj tylko na załączonej karcie odpowiedzi.
11. Na rozwiązanie wszystkich zadań masz 45 minut.
Powodzenia!
ZESTAW ZADAC TESTOWYCH
1. Rysunek przedstawia przyrząd do otrzymywania
a) ciał stałych.
b) cieczy.
c) gazów.
d) roztworów.
2. Płuczka gazowa służy do
a) zbierania gazów nad wodą.
b) zbierania gazów nad kwasami.
c) oczyszczania gazu.
d) mieszania gazów.
3. Gaz znacznie lżejszy od powietrza, z tlenem tworzy mieszaninę wybuchową to
a) chlor.
b) tlen.
c) tlenek węgla.
d) wodór.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
4. Schemat AB A + B przedstawia reakcję
a) syntezy.
b) analizy.
c) wymiany pojedynczej.
d) wymiany podwójnej.
5. Reakcje redoks są to reakcje w wyniku których
a) między reagującymi substancjami dochodzi do wymiany elektronów.
b) między reagującymi substancjami nie dochodzi do wymiany elektronów.
c) z substancji złożonej w wyniku rozkładu tworzą się dwie lub więcej nowych
substancji.
d) nie ma zmiany stopnia utlenienia reagentów.
6. Stopień utlenienia pierwiastków w stanie wolnym równy jest
a) zero.
b) jeden.
c) minus jeden.
d) dwa.
7. Stopień utlenienia tlenu w H2O2 wynosi
a) 1.
b) -1.
c) 2.
d) 4.
8. W wyniku spalania 40 g siarki otrzymamy 45 g tlenku siarki(IV), procentowa wydajność
reakcji wynosi
a) 50%.
b) 54%.
c) 56%.
d) 60%.
9. Metoda Clemmensena polega na
a) ogrzewaniu związku karbonylowego z amalgamatem cynku w środowisku kwasu
solnego.
b) ogrzewaniu związku karbonylowego z hydratem hydrazyny.
c) ogrzewaniu związku karbonylowego z zasadą.
d) ogrzewaniu związku karbonylowego z amalgamatem cynku w środowisku wodnym.
10. Uwodornienie katalityczne związków karbonylowych w laboratorium prowadzi się
najczęściej stosując jako katalizator
a) czerń platynową w środowisku zasadowym.
b) czerń platynową w środowisku kwaśnym.
c) nikiel Raneya w środowisku kwaśnym.
d) nikiel Raneya w środowisku obojętnym.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
11. W preparatce organicznej aromatyczne związki nitrowe redukuje się najczęściej działając
takimi metalami jak
a) żelazo, cyna i cynk w obecności kwasu solnego.
b) żelazo, cyna i cynk w obecności zasady sodowej.
c) magnez, sód i glin w obecności kwasu solnego.
d) magnez, sód i glin w obecności kwasu chlorowodorowego.
12. W wyniku utleniania metyloketonów lub alkoholi zawierających ugrupowanie
CH - C H -
3
|
za pomocą chloru, bromu lub jodu w środowisku alkaicznym otrzymamy:
OH
a) aldehyd.
b) keton.
c) ester.
d) kwas karboksylowy.
13. Bezpośrednia estryfikacja to inaczej
a) acylowanie.
b) alkilowanie.
c) nitryfikacja.
d) hydroliza.
14. Estryfikacja to reakcja
a) zachodząca najczęściej pomiędzy kwasami (głównie karboksylowymi) i alkoholami
(szerzej: związkami zawierającymi grupę hydroksylową), niemniej możliwe i często
stosowane są inne metody.
b) polegająca na podstawieniu do związku chemicznego grupy HSO3- przez działanie
odpowiednim związkiem.
c) polegająca na działaniu chloroformu i wodnego roztworu wodorotlenku na fenol.
d) wprowadzania grupy nitrowej, lub grup nitrowych do związku organicznego.
15. W wyniku reakcji R-CH=CH2+ NaHSO3 łROOR otrzymamy
ł
ł
a) R-CH2-CH2SO3.
b) R-CH2-CH2SO3Na.
c) R-CH=CH2SO3Na.
d) R-CH2=CH2SO3.
16. Mieszaniną nitrującą może być
a) HNO3 + NaOH.
b) NH3 + HCl.
c) HNO3 + H2SO4.
d) NH3 + NaOH.
17. Polimeryzacja emulsyjna występuje wtedy, gdy
a) monomer tworzy micele, zaś inicjator znajduje się w roztworze właściwym.
b) monomer tworzy dość spore krople zawieszone w roztworze a inicjator znajduje się
w tych kroplach.
c) monomer znajduje się w jednej fazie ciekłej, zaś inicjator w drugiej.
d) monomerami są gazy o niskiej temperaturze krytycznej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
18. Polimeryzacja, w której do ciekłego monomeru dodaje się wprost inicjator to
polimeryzacja w
a) roztworze.
b) zawiesinie.
c) fazie gazowej.
d) bloku
19. Procesem łączenia się wielu cząsteczek substancji wyjściowych w związek
wielkocząsteczkowy z jednoczesnym wydzieleniem prostego związku
małocząsteczkowego - jako produktu ubocznego reakcji nazywamy procesem
a) polikondensacji.
b) polimeryzacji.
c) poliaddycji.
d) analizy.
20. W wyniku elektrolizy rozcieńczonego roztworu NaCl otrzymamy
a) przy katodzie wydzieli się wodór a roztwór osiągnie duże stężenie NaOH.
b) sód przy katodzie i gazowy chlor wydzieli się przy anodzie.
c) wodór i tlen.
d) przy katodzie wydzieli się sód a roztwór osiągnie duże stężenie chloru.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko ............................................................................................................................
Stosowanie chemicznych procesów podstawowych
Zakreśl poprawną odpowiedz.
Nr
Odpowiedz Punkty
zadania
1 a b c d
2 a b c d
3 a b c d
4 a b c d
5 a b c d
6 a b c d
7 a b c d
8 a b c d
9 a b c d
10 a b c d
11 a b c d
12 a b c d
13 a b c d
14 a b c d
15 a b c d
16 a b c d
17 a b c d
18 a b c d
19 a b c d
20 a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49
6. LITERATURA
1. Banaszkiewicz S., Manek M., Urbański J.: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii
organicznej. WSI, Radom 1996
2. Hejwowska S., Marcinkowski R.: Chemia 1  Liceum ogólnokształcące. Operon,
Gdynia 2007
3. Klepaczko  Filipiak B., Aoin J.: Pracownia chemiczna. Analiza techniczna. WSiP 1994
4. Kwaśnik M.: Chemia przed egzaminem na akademie medyczne. WL, Warszawa 1999
5. Molenda J.: Technologia chemiczna. WSiP, Warszawa 1993
6. Mycek B., Wójcik-Jawień M., Bożek S., Jawień W.: Ćwiczenia laboratoryjne
z biofizyki. Skrypt dla studentów Wydziału Farmaceutycznego Collegium Medicum
Uniwersytetu Jagiellońskiego. Kraków 2006
7. Ryng M.: Bezpieczeństwo techniczne w przemyśle chemicznym. WNT, Warszawa 1993
8. Szmidt-Szałowski K.: Podstawy technologii chemicznej. Bilanse procesów
technologicznych. OWPW, Warszawa 1997
9. Uhlemann E.: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii ogólnej i nieorganicznej. PWN,
Warszawa 1977
10. Warych J.: Oczyszczanie gazów. Procesy i aparatura. WNT, Warszawa 1998
11. Warych J.: Podstawowe procesy przemysłu chemicznego i przetwórczego. WSiP,
Warszawa 1996
12. Warych J.: Aparatura chemiczna i procesowa. OWPW, Warszawa 1998
13. Waselowsky K.: 225 doświadczeń chemicznych. WNT, Warszawa 1987
Strony internetowe:
14. http://encyklopedia.servis.pl
15. http://pl.wikipedia.org
16. http://zwm.pb.bialystok.pl/
17. http://mitr.p.lodz.pl
18. http://www.p.lodz.pl
19. http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl
20. http://chem.uw.edu.pl/
21. http://www.vmc.org.pl
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50


Wyszukiwarka