Электролиз по Кольбе и декарбоксилирование по Дюма

8 заданий

Электролиз по Кольбе

linkОпора

Урок 145. Цепной механизм: зарождение, рост, обрыв — рисовать стадии цепной реакции

Радикалы (урок 145) можно получать и электрическим током. При электролизе раствора соли карбоновой кислоты карбоксилат-ион отдаёт аноду электрон, теряет \(\ce{CO2}\) и превращается в алкильный радикал, а два радикала соединяются в алкан. Это электролиз по Кольбе.

Как предсказать продукт электролиза по Кольбе

Анод: \(\ce{RCOO- - e- -> RCOO*}\) → \(\ce{R* + CO2}\).
\(\ce{2R* -> R-R}\).
Катод: \(\ce{2H2O + 2e- -> H2 + 2OH-}\).
Итог: \(\ce{2RCOONa + 2H2O -> R-R + 2CO2 + H2 + 2NaOH}\). Смесь двух солей даёт три алкана.

Ацетат: ацилоксильный радикал, метильный радикал, этан

Примеры

1. Ацетат натрия → этан. Из двух ацетат-ионов после потери двух электронов и двух молекул \(\ce{CO2}\) остаются два метильных радикала, которые соединяются в этан. На катоде при этом выделяется водород.

\[\ce{2 CH3COO- - 2e- -> CH3-CH3 + 2 CO2}\qquad(\text{анод}),\qquad \ce{2 H2O + 2e- -> H2 + 2 OH-}\qquad(\text{катод})\]

2. Пропаноат натрия → бутан. Каждый остаток теряет один атом углерода в виде \(\ce{CO2}\), и два этильных радикала дают бутан.

Из двух остатков кислоты — алкан с удвоенным радикалом

3. Фенилацетат натрия → 1,2-дифенилэтан. Два бензильных радикала соединяются друг с другом.

Бензильные радикалы тоже соединяются по Кольбе

errorУдваивается радикал R, а не вся кислота

Из соли \(\ce{RCOONa}\) получается алкан R–R: карбоксильная группа уходит в виде \(\ce{CO2}\). Если в кислоте \(n\) атомов углерода, в алкане их будет \(2(n - 1)\). Ученики часто пишут продукт с удвоенным числом атомов кислоты, забывая вычесть два атома, ушедших в углекислый газ.

edit_noteПопробуйте сами

Какой углеводород получится электролизом бутаноата натрия?

expand_moreПоказать решение

Гексан.

Декарбоксилирование по Дюма

Электролиз по Кольбе из первой части урока удваивает углеродный остаток. Сплавление соли карбоновой кислоты со щёлочью, наоборот, укорачивает цепь на один атом: карбоксильная группа отщепляется в виде карбоната, а на её место встаёт водород. Это декарбоксилирование по Дюма.

Как предсказать продукт по Дюма

\(\ce{RCOONa + NaOH ->[t] RH + Na2CO3}\) — на месте COOH встаёт водород.
Алкан на один атом углерода короче кислоты.
По Дюма и Кольбе вместе устанавливают строение R.

Примеры

1. Ацетат натрия → метан. Классический лабораторный способ получения метана: соль сплавляют с натронной известью.

\[\ce{CH3COONa + NaOH ->[t] CH4 ^ + Na2CO3}\]

2. Пропаноат натрия → этан. Группа COONa заменяется водородом, углеродный скелет остатка сохраняется.

Алкан на один атом углерода короче кислоты

3. 3-Метилбутаноат натрия → 2-метилпропан. Разветвлённый скелет переходит в продукт без изменений: атом, нёсший карбоксильную группу, получает водород.

Скелет остатка сохраняется, карбоксил уходит в карбонат

errorВодород встаёт на место карбоксильной группы

При декарбоксилировании по Дюма скелет остатка R не меняется: атом углерода, который нёс группу COOH, просто получает водород. По результатам двух реакций — Кольбе и Дюма — устанавливают строение остатка R неизвестной кислоты.

edit_noteПопробуйте сами

Какой алкан получится сплавлением бензоата натрия со щёлочью?

expand_moreПоказать решение

Бензол.

push_pinГлавное

Электролиз водного раствора соли \(\ce{RCOONa}\) (Кольбе): на аноде карбоксилат теряет электрон, выделяет \(\ce{CO2}\), радикалы R соединяются — R–R. Сплавление соли со щёлочью (Дюма): \(\ce{RCOONa + NaOH -> RH + Na2CO3}\) — алкан на атом углерода короче. По продуктам Кольбе и Дюма устанавливают строение кислоты.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.