تجارب كيميائية

الكشف عن غاز الهيدروجين

وضعنا كمية من كحول الإيثانول في وعاء، ثم أضفنا إليه قطعة من الصوديوم ووضعنا بالوناً على فوهة الوعاء، نلاحظ بعد قليل تصاعد فقاعات في الوعاء، إضافة إلى انتفاخ البالون مما يدل على تصاعد غاز، نتعرف عليه لاحقاً بطرق الكشف عن الغازات فيتبين لنا أنه غاز الهيدروجين

أكسدة الكحول الأولي إلى ألدهيد:

نسخن قطعة من النحاس حتى الإحمرار لنستخدمها كعامل مؤكسد، حيث يتأكسد النحاس فاقداً لونه الذهبي إلى لون أكسيده الأسود، بعد ذلك نقوم بغمسه في محلول كحول أولي (أيثانول) نلاحظ أن قطعة النحاس قد استعادت لونها الذهبي، مع تصاعد رائحة مميزة هي رائحة الألدهيد (أيثانال).
نستنتج أن الكحول الأولي يتأكسد إلى ألدهيد.

الكشف عن الألدهيدات:

الألدهيدات تختزل كاشف تولين الذي يحتوي على كاتيونات الفضة ويحولها إلى ذرات الفضة التي تترسب في صورة مرآة فضية، ويُستفاد من هذا التفاعل في عمل أنواع من المرايا، حيث يتم استخدام الميثانال لترسيب طبقة الفضة على الزجاج.

الخواص الأساسية لمكونات المخلوط:

المكونات: كمية من برادة الحديد ومسحوق الكبريت.
طريقة التحضير: امزج الكميتين فقط.
العمل: تقريب قضيب المغناطيس من برادة الحديد.
المشاهدة: عند تقريب قضيب المغناطيس تنجذب برادة الحديد.
الاستنتاج: مكونات المخلوط تحتفظ بخواصها الأساسية، لذلك يمكن فصل المواد المكونة له بالطرق الفيزيائية.
ملاحظة: برادة الحديد تنجذب باتجاه المغناطيس الخواص الأساسية لمكونات المركب:
المكونات: 7 جم من برادة الحديد مع 4 جم من مسحوق الكبريت.
طريقة التحضير: سخن المزيج في بوتقة لمدة 15 دقيقة.
العمل: تقريب قضيب المغناطيس من برادة الحديد.
المشاهدة: عند تقريب قضيب المغناطيس لا تنفصل برادة الحديد.
الاستنتاج: العناصر المكونة للمركب تفقد خواصها الأساسية، لذلك لا يمكن فصل المواد المكونة له بالطرق الفيزيائية.

تجربة تحضير كلوريد الصوديوم:

ينتج كلوريد الصوديوم عن اتحاد عنصري الكلور والصوديوم، نقوم أولاً بتسخين عينة من الصوديوم ثم ندخلها إلى وعاء زجاجي يحتوي على غاز الكلور حيث يحدث التفاعل ويتكون كلوريد الصوديوم.

تواريخ هامة في الكيمياء
ق.م تعلم الإنسان صنع البرونز
القرن الخامس عشر قبل الميلاد قدم ديموقريطس نظرية الذرة
القرن السابع الميلادي بدأت الكيمياء في الانتشار من مصر إلى شبه الجزيرة العربية ووصلت إلى غرب اوروبا في القرن الثاني عشر الميلادي
800 م حضر جابر بن حيان لأول مرة حمض الكبريتيك بالتقطير من الشب, واكتشف الصودا الكاوية
805 م أدخل الكيميائيون العرب المنهج التجريبي في العلوم التطبيقية وعلى رأسها الكيمياء
أوائل القرن الثامن عشر الميلادي طور جورج أيرنست ستال نظرية اللاهوب
في الخمسينيات من القرن الثامن عشرالميلادي تعرف جوزيف بلاك على ثاني أكسيد الكربون
1766 م اكتشف هنري كافندش الهيدروجين
في السبعينات من القرن الثامن عشرالميلادي اكتشف كارل شيل وجوزيف بريستلي الأكسجين
أواخر القرن الثامن عشر الميلادي عرف أنطوان لافوازيه قانون حفظ الكتلة وافتراض نظرية الأكسجين في الاحتراق
1803 م أعلن جون دالتون نظريته الذرية
1811 م قرر إميديو أفوجادرون أن الحجوم المتساوية لجميع الغازات تحت نفس الضغط والحرارة تحتوي على اعداد متساوية من الجسيمات
أوائل القرن التاسع عشر الميلادي استطاع جونز جاكوب ... حساب الأوزان الذرية بدقة لعدد من العناصر
1828 م استطاع فريدريك فولر تحضير أول مادة عضوية ... من مواد غير عضوية
1856 م حضر السير وليم هنري بير كن اول صبغة مصنعة ..
1869 م اكتشف دمتري مندليف ويوليوس لوثر ماير القانون .
1910 م سجل فريتز هابر براءة اختراع طريقة لإنتاج النشادر المصنعة
1913 م اقترح نيلز بور نظريته الذرية
1916 م وصف جليبرت ن. لويس الروابط الإلكترونية بين الذرات
الخمسينيات من القرن العشرينبدأ علماء الكيمياء الحيوية يكتشفون أن الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (د ن أ) والحمض النووي الريبي (ر ن أ) يؤثران على الوراثة
أوائل الثمانينيات من القرن العشرينبدأ الكيميائيون في تطوير جهاز يدار بالطاقة الشمسية لإنتاج وقود الهيدروجين بواسطة التحليل الكيميائي للماء

تفاعــلات شهيــرة في الكيمياء العضوية ...

لدينا اليوم تفاعل شهير من تفاعلات الكيمياء العضوية ..وهو يعتبر من التطبيقات المهمة على carbanions

Acetoacetic-Ester Condensation / Claisen Condensation

المعادلة العامة للتفاعل /

تفاعل كليزن / هو تفاعل تكوين رابطة carbon- carbon bond formation C-C عن طريق تفاعل استبدال substitution

ويتم بين استرات تحتوي على ألفا هيدروجين ، بوجود قاعدة مثل صوديوم ايثوكسيد NaOEt للحصول على β-ketoesters ..

اذا كان التفاعل بين جزيئين استر احدهما يحتوي على ألفا هيدروجين والآخر لا يحتوي عليه فان التفاعل يسمى crossed claisen condensation

اذا استخدمت الكيتونات ketones أو النيتريلات nitriles كمعطي donor في هذا التفاعل فان الناتج هو β-diketone أو β-ketonitrile على الترتيب

ان استخدام قاعدة قوية يزيد من الناتج مثل : أميد الصوديوم sodium amide ، هيدريد الصوديوم sodium hydride

Mechanism :

الخطوة الأولى 
نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

الخطوة الثانية

الخطوة الثالثة
نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

تفاعل جديــد وهو تفاعل تكاثف ألدول ..

Aldol Condensation

المعادلة العامة التفاعل ..

تحت تأثير قاعدة مخففة أو حمض مخفف ، فان جزيئين من الألدهيد أو الكيتون يمكن أن يتحدا ليكونا بيتا – هيدروكسي ألدهيد أو بيتا هيدروكسي كيتون .

ان الناتج يمكن الحصول عليه عن طريق الاضافة addition لأحد الجزيئين من الألدهيد (أو الكيتون) الى الجزئ الآخر حيث أن ألفا- كربون من الجزئ الأول تهاجم مجموعة الكربونيل C=O من الثاني ..

اذا لم يحتوي الألدهيد أو الكيتون الداخل في التفاعل على ألفا هيدروجين فان تفاعل ألدول لا يمكن أن يحدث ..

mechanism

في وسط قاعدي ..

في وسط حمضي ..

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

Azo Coupling

المعادلة العامة للتفاعل ..

وهو تفاعل ازدواج يستخدم بشكل واسع في الصناعة لانتاج الصبغات .

ويحدث هذا الازدواج بين aromatic diazonium ion حيث يتقاعل كمحب للالكترونات electrophiles مع حلقة أروماتية منشطة activated aromatics مثل الأنيلين أو الفينول (حيث أن المجموعات الوظيفية NH2 ، و OH) تزيد من نشاط حلقة البنزين ..

ويتم الاستبدال على موقع بارا para الا اذا كان مشغولا فيحدث على موقع أورثو ortho ..

ان قيمة الأس الهيدروجيني PH للمحلول مهمة جدا ،فيجب أن يكون الوسط حمضي او متعادل ، ولا يمكن أن يتم التفاعل اذا كان PH قليل جداً..

mechanism..

الخطوة الأولى :

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

الخطوة الثانية :

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

Hell-Volhard-Zelinsky Reaction

المعادلة العامة للتفاعل /

في هذا التفاعل يتعامل الحمض الكربوكسيلي مع البروم في وجود حافز " كمية من الفسفور " فيحدث هلجنة بواسطة البروم للحمض الكربوكسيلي ..

Mechanism

الخطوة الأولى /

يتفاعل الفسفور مع البروم ليعطينا ثلاثي برومو الفسفور ، وفي أول خطوة يتحول الحمض الكربوكسيلي الى acyl bromide

الخطوة الثانية /

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

acyl bromide يمكن أن يتواجد في صورة اينول ، وهذه الصيغة يحدث لها brominated بسرعة على ذرة ألفا - كربون ، ومركب monobrominated محب للنواة بشكل كبير لذلك يتوقف التفاعل عند هذه المرحلة .

والمركب الوسطي acyl intermediate يمكن تحت تأثير البروم أن يتبادل مع حمض كربوكسيلي غير متفاعل عن طريق الأنهيدريد وهذا يسمح باستمرار الدورة التحفيزية لاتمام التحول ..

تفاعل شهير وهو تفاعل ساندمير ..

Sandmeyer Reaction

المعادلة العامة للتفاعل ..

ان استبدال مجموعة الأمينو في المركبات الأروماتية ممكن عن طريق تحضير ملح الديازونيوم للمركب diazonium salt ثم تتم ازاحة باستبدال النيتروجين بمجموعة محبة للنواة nucleophile (Cl-, I-, CN-, RS-, HO-) العديد من تفاعلات ساندمير تتم بوجود النحاس كعامل حفاز وهناك أنواع أخرى لا تحتاج العامل الحفاز مثل الماء والبوتاسيوم واليود..

تفاعل ساندمير مهم جداً في عمليات التحويل transformation في الكيمياء الأروماتية، لأنه ينتج من بعض انماط الاستبدال والتي لا يمكن الحصول عليها بالاستبدال المباشر

mechanism..

تفاعل آخر شهير وهو تفاعل كانيزارو ..

Cannizzaro Reaction

هو تفاعل أكسدة واختزال redox reaction يتم بتفاعل جزيئين ألدهيد حيث يتأكسد أحدهما إلى حمض ويختزل الآخر إلى كحول ..

المعادلة العامة للتفاعل //

وتعتمد سرعة التفاعل على الاستبدال الذي يتم على حلقة البنزين .. 
وقد يتم التفاعل بين جزئ ألدهيد أروماتي وآخر أليفاتي ويسمى التفاعل Crossed Cannizzaro Reaction

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

mechanism//

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

التفاعل القادم هو ..

فمان Hofmann Elimination

المعادلة العامة للتفاعل . .

هذا التفاعل يتم على مركبات الكيل الأمين alkyl amine لينتج الألكين ويتم التفاعل بوجود أيوديد الميثيل CH3I ثم بأكسيد الفضة والماء والحرارة ..

mechanism .. 
آلية التفاعل تتم بتكوين أيوديد الأمونيوم والتي تفقد عند حدوث ال elimination بواسطة الماء لتتكون لدينا رابطة ثنائية معطية الألكين alkene

The Hofmann Degradation

الهدف من هذا التفاعل هو انقاص طول السلسلة الكربونية (Decrease the length of carbon chain)

المعادلة العامة للتفاعل ..

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

يتم التفاعل بين الأميد وخليط من البروم Br2 وهيدروكسيد الصوديوم NaOH بوجود الحرارة ..

ويتم فقد مجموعة الكربونيل الموجودة في الأميد -CO- للحصول على أمين أولي تنقصه ذرة كربون عن الأميد
الذي بدأنا به .

تفاعل اليوم هو Allan-Robinson Reaction
المعادلة العامة للتفاعل /

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

الغرض من هذا التفاعل هو تحضير الفلافونات flavones..

وهو يتم بتفاعل o-hydroxyaryl ketones مع أنهيدريد أروماتي ليعطي الفلافون ..

بيناكول Pinacol Rearangement

المعادلة العامة للتفاعل //

وهو تفاعل يتم على البيناكول وهو مركب 1,2 ثنائي الهيدروكسيل في وجود H2SO4 كعامل حفز ليعطي مركب t-butyl methyl ketone والذي يسمى أيضاً Pinacolone

Mechanism

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

Pinacol Coupling Reaction

البيناكول pinacol يمكن الحصول عليه بواسطة اختزال الكيتون

ميكانزم التفاعل

Bartoli indole synthesis 

المعادلة العامة للتفاعل :

وهو تفاعل يتم بين اورثو نيتروأرين nitroarenes مع جرينيارد vinyl grignard reagents ليعطينا الاندول ..

mechanism :

نقره على هذا الشريط لعرض الصورة بالمقاس الحقيقي

أريد أن انوه الى نقطة مهمة في هذا التفاعل ..

نعرف دائما ان الأكسجين هو الذي يهاجم لاحتوائه على زوج الكترونات حرة ولكن أن يهاجم عليه ؟؟ فذلك بالتأكيد غريب ولا يمكنك أن تراه دائما في الكيمياء العضوية ..

ولكن في هذا التفاعل نجد أن vinyl grignard reagents هاجم على ذرة الأكسجين في النيترو ليحولها الى نيتروزو .. إذن هذا ممكن ..

اذكروا ذلك عن فرولاين أكسجين