Chemistry · الكتاب 3 · Bachelor Year 2

الكيمياء الجامعية — السنة الثانية

الكيمياء الجامعية — السنة الثانية · Bachelor Year 2

24مشتقات الأحماض الكربوكسيلية

اغلِ زيت الزيتون مع هيدروكسيد الصوديوم تحصل على الصابون والغليسرول: وهذا أقدم تفاعل عضوي أُجري عن قصد. فالزيت إستر للغليسرول وأحماض طويلة السلسلة، والهيدروكسيد يقطع كل إستر عند رابطة واحدة، هي دائمًا الرابطة نفسها، بين كربون الكربونيل وأكسجين الكحول. والإسترات، والأحماض، والأميدات، والأنهيدريدات، وكلوريدات الأسيل كلها تتفاعل على هذا النحو: يُضاف محب للنواة إلى كربون الكربونيل، وتغادر مجموعة. وترتيب هذه المركبات بحسب سهولة مغادرة مجموعتها يبيّن أيها يمكن تحويله إلى أيها، وفي أي اتجاه يجب على الكيميائي أن يصعد.

ما تعرفه من قبل

مجلد السنة الأولى: التنشيط المحب للإلكترونات لمجموعة الكربونيل، وآليتا تكوين نصف الأسيتال والأسيتال، والإضافات العضوية المغنيزيومية، ومانحات الهيدريد ومجال استعمالها، والمجموعات المغادرة، وpKa\mathrm pK_a، وQQ وKK. والفصل 23: الإضافة المحبة للنواة، والأمينات. والفصل 4: إزاحة التوازن. والمجلد المدرسي: الإسترات، والأحماض الكربوكسيلية والأميدات.

قطع من صابون زيت الزيتون تجف على رفوف خشبية. والصابون ملح الصوديوم للأحماض الدهنية المتحررة حين يُغلى الزيت، وهو إستر، مع هيدروكسيد الصوديوم.
قطع من صابون زيت الزيتون تجف على رفوف خشبية. والصابون ملح الصوديوم للأحماض الدهنية المتحررة حين يُغلى الزيت، وهو إستر، مع هيدروكسيد الصوديوم.

24.1 العائلة وتفاعليتها

تعريف 24.1 (مشتقات الأحماض الكربوكسيلية)

مشتق الحمض الكربوكسيلي مركب R−CO−Z\ce{R-CO-Z} استُبدلت فيه بمجموعة OH\ce{OH} لحمض كربوكسيلي مجموعة أخرى Z. ومجموعة الأسيل R−CO−\mathrm{R{-}CO{-}} مشتركة بينها كلها. ففي كلوريد الأسيل، Z هي Cl؛ وفي أنهيدريد الحمض، Z هي O−CO−R′\mathrm{O{-}CO{-}R'}، أي مجموعتا أسيل تتقاسمان أكسجينًا واحدًا؛ وفي الإستر Z هي OR′\mathrm{OR'}، وفي الأميد NR2′\mathrm{NR'_2}.

قضية 24.2 (سلّم التفاعلية)

تجاه المحبات للنواة، تتفاعل المشتقات بالترتيب كلوريد الأسيل >> الأنهيدريد >> الإستر ≈\approx الحمض >> الأميد.

تعليل. يتضافر أثران. فالمجموعة المغادرة ZX−\ce{Z-} تغادر بسهولة أكبر كلما كانت قاعدة أضعف: ClX−\ce{Cl-} (حمضه المرافق HCl\ce{HCl}، وpKa\mathrm pK_a نحو −7-7) أفضل بكثير من الكربوكسيلات (pKa\mathrm pK_a نحو 5)، أو الألكوكسيد (نحو 16) أو أيون الأميد (نحو 35). ثم إن المجموعة Z تمنح الكربونيل كثافة إلكترونية بالمنح الميزوميري لزوجها الحر، مما يجعل كربون الكربونيل أقل محبة للإلكترونات: وهو منح ضعيف للكلور، وأقوى ما يكون للنيتروجين. فالأميد هو في آن واحد أضعف المحبات للإلكترونات وأردأ المجموعات المغادرة. ∎

24.2 الاستبدال الأسيلي المحب للنواة

تعريف 24.3 (الاستبدال الأسيلي المحب للنواة)

الاستبدال الأسيلي المحب للنواة يستبدل بالمجموعة Z في مركب أسيلي محبًا للنواة. ويجري بإضافة المحب للنواة إلى كربون الكربونيل، معطيًا وسيطًا رباعي الأوجه، يتبعها حذف المجموعة المغادرة، الذي يعيد الرابطة C=O\ce{C=O}.

قضية 24.4 (الإضافة–الحذف)

يمر الاستبدال الأسيلي بوسيط رباعي الأوجه؛ ويُسرَّع في القاعدة بمحب للنواة أقوى وفي الحمض بتنشيط الكربونيل.

تعليل. كربون الكربونيل، المستوي والمحب للإلكترونات، يستقبل المحب للنواة من فوق مستويه أو من تحته، كما في إضافات الفصل 23؛ ومع مجموعة Z قادرة على المغادرة، يطرد الوسيط هذه المجموعة بدلًا من أن يُبرتَن. وفي القاعدة يكون المحب للنواة أنيونًا (HOX−\ce{HO-}، ROX−\ce{RO-})؛ وفي الحمض يُبرتن أكسجين الكربونيل ويكفي محب للنواة متعادل (الماء، الكحول). والإسترات الموسومة بالنظير X18X2218O\ce{^{18}O} في جزئها الكحولي تعطي، بالحلمهة، كحولًا موسومًا وحمضًا غير موسوم: فالرابطة المنكسرة هي رابطة الأسيل–الأكسجين، كما تقتضي الآلية. ∎

تصبّن إستر. يُضاف الهيدروكسيد إلى كربون الكربونيل، معطيًا الوسيط الرباعي الأوجه؛ ثم يغادر الألكوكسيد وتتكوّن الرابطة C=O من جديد؛ ثم يأخذ الألكوكسيد، وهو قاعدة قوية، بروتون الحمض. وهذه الخطوة الأخيرة تجعل التفاعل تامًا. تصبّن إستر. يُضاف الهيدروكسيد إلى كربون الكربونيل، معطيًا الوسيط الرباعي الأوجه؛ ثم يغادر الألكوكسيد وتتكوّن الرابطة C=O من جديد؛ ثم يأخذ الألكوكسيد، وهو قاعدة قوية، بروتون الحمض. وهذه الخطوة الأخيرة تجعل التفاعل تامًا.
تصبّن إستر. يُضاف الهيدروكسيد إلى كربون الكربونيل، معطيًا الوسيط الرباعي الأوجه؛ ثم يغادر الألكوكسيد وتتكوّن الرابطة C=O\ce{C=O} من جديد؛ ثم يأخذ الألكوكسيد، وهو قاعدة قوية، بروتون الحمض. وهذه الخطوة الأخيرة تجعل التفاعل تامًا.

طريقة 24.5 (رسم استبدال أسيلي)

  1. في القاعدة: يُضاف المحب للنواة الأنيوني إلى كربون الكربونيل؛ وتذهب الشحنة السالبة إلى الأكسجين؛ ثم تتكوّن الرابطة C=O\ce{C=O} من جديد وتغادر Z؛ واختم بأي خطوة حمض–قاعدة.
  2. في الحمض: برتِن أكسجين الكربونيل؛ ثم يُضاف المحب للنواة المتعادل؛ وانقل بروتونًا إلى المجموعة المغادرة؛ فتغادر جزيئًا متعادلًا؛ ثم انزع البروتون من الكربونيل.
  3. عُدّ الخطوات: كل وسيط إما رباعي الأوجه وإما مركب كربونيلي.

24.3 الإسترات

تعريف 24.6 (الأسترة)

الأسترة تكوّن إسترًا من حمض كربوكسيلي (أو من مشتق أكثر تفاعلية) وكحول. والتفاعل المباشر لحمض مع كحول، المحفَّز بحمض قوي، هو أسترة فيشر.

قضية 24.7 (أسترة فيشر)

أسترة فيشر توازن بطيء، ثابته قرب 4 للكحولات الأولية؛ ويُدفع إلى الأمام بفائض من أحد الكاشفين أو بإزالة الماء حال تكوّنه.

تعليل. يتوقف الإيثانول وحمض الإيثانويك المتساويان في الكمية حين يتأستر ثلثا الحمض: K=(2/3)2/(1/3)2=4K = (2/3)^2/(1/3)^2 = 4. ومع الحفاظ على Q<KQ < K بفائض من الكحول، أو بتقطير الماء (جهاز دين–ستارك في مجلد السنة الأولى)، يتقدم التفاعل أكثر (الفصل 4). والخطوات الست للآلية هي خطوات الطريقة 24.5 في الحمض، وكلها عكوسة. ∎

تعريف 24.8 (التصبّن)

التصبّن هو حلمهة إستر بهيدروكسيد، معطية ملح الكربوكسيلات والكحول.

قضية 24.9 (التصبّن تام)

يجري التصبّن حتى نهايته: فخطوته الأخيرة، انتقال البروتون من الحمض الكربوكسيلي إلى الألكوكسيد، لها ثابت توازن من رتبة 101110^{11}.

برهان. من أجل RCOOH+R′O−→RCOO−+R′OH\mathrm{RCOOH + R'O^- \to RCOO^- + R'OH}،

K=Ka(RCOOH)Ka(R′OH)=10pKa(R′OH)−pKa(RCOOH);K = \frac{K_a(\ce{RCOOH})}{K_a(\mathrm{R'OH})} = 10^{\mathrm pK_a(\mathrm{R'OH}) - \mathrm pK_a(\ce{RCOOH})} ;

مع حمض الإيثانويك (4.76) والإيثانول (15.93)، K=1011.2K = 10^{11.2}. والكربوكسيلات، وهو محب للإلكترونات ضعيف، لا يهاجمه الكحول: فالتفاعل الإجمالي لا يعود إلى الوراء. ∎

تصبّن ثلاثي غليسريد: تنقطع روابط الإستر الثلاث، فتعطي الغليسرول وثلاثة جزيئات من كربوكسيلات الصوديوم، أي الصابون (R سلسلة طويلة، C17H33 لأوليات زيت الزيتون).
تصبّن ثلاثي غليسريد: تنقطع روابط الإستر الثلاث، فتعطي الغليسرول وثلاثة جزيئات من كربوكسيلات الصوديوم، أي الصابون (R سلسلة طويلة، CX17HX33\ce{C17H33} لأوليات زيت الزيتون).

تعريف 24.10 (تبادل الأسترة)

تبادل الأسترة يبادل الجزء الكحولي في إستر، RCOOR′+R′′OH⇌RCOOR′′+R′OH\mathrm{RCOOR' + R''OH \rightleftharpoons RCOOR'' + R'OH}، بحفز حمضي أو قاعدي.

تعريف 24.11 (اللاكتونات واللاكتامات)

اللاكتون إستر حلقي، يتكوّن بأسترة داخلية لحمض هيدروكسيلي؛ واللاكتام أميد حلقي.

24.4 المشتقات المنشطة

النزول على سلّم التفاعلية سهل: فكلوريد الأسيل يعطي أنهيدريدًا أو إسترًا أو أميدًا مع المحب للنواة المناسب، وغالبًا في درجة حرارة الغرفة. أما الصعود فيحتاج إلى تنشيط: إذ يحوَّل الحمض الكربوكسيلي إلى كلوريده بكلوريد الثيونيل،

RCOOH+SOClX2→RCOCl+SOX2+HCl,\ce{RCOOH + SOCl2 -> RCOCl + SO2 + HCl} ,

ونواتجه الثانوية غازات. ثم يتفاعل كلوريد الأسيل مع كحول أو أمين؛ وتحتجز قاعدةٌ (البيريدين، أو ثلاثي إيثيل أمين، أو مكافئ ثانٍ من الأمين) HCl\ce{HCl} المتكوّن، الذي كان سيبرتن الأمين لولا ذلك.

طريقة 24.12 (التنقل بين المشتقات)

  1. نزولًا على السلّم (كلوريد →\to أنهيدريد →\to إستر، حمض →\to أميد): عالِج بالمحب للنواة، مع قاعدة لاحتجاز الحمض المتحرر.
  2. صعودًا على السلّم: حوّل الحمض أولًا إلى الكلوريد (SOClX2\ce{SOCl2})؛ أما الإستر أو الأميد فيُحلمه أولًا إلى الحمض.
  3. بين حمض وإستر: أسترة فيشر (توازن) أو تصبّن (تام) يتبعه تحميض.
سلّم تفاعلية مشتقات الأحماض الكربوكسيلية. يمكن تحويل أي مشتق إلى مشتق أدنى منه بمحب للنواة؛ أما الصعود فيمر عبر الحمض وكلوريده.
سلّم تفاعلية مشتقات الأحماض الكربوكسيلية. يمكن تحويل أي مشتق إلى مشتق أدنى منه بمحب للنواة؛ أما الصعود فيمر عبر الحمض وكلوريده.

24.5 المركبات العضوية الفلزية والهيدريدات

قضية 24.13 (إضافتا غرينيار)

الإستر المعالج بفائض من كاشف عضوي مغنيزيومي يعطي كحولًا ثالثيًا يحمل مجموعتين متماثلتين مصدرهما الكاشف.

تعليل. تعطي الإضافة الأولى وسيطًا رباعي الأوجه يطرد الألكوكسيد: فينتج كيتون. والكيتون أكثر محبة للإلكترونات من الإستر (لا منح ميزوميري من مجموعة OR′\mathrm{OR'}) فيتفاعل مع الكاشف أسرع من الإستر المتبقي؛ والإضافة الثانية، إلى الكيتون، تعطي ألكوكسيد كحول ثالثي، تبرتنه المعالجة الحمضية. ولا يمكن إيقاف التفاعل عند الكيتون. ∎

قضية 24.14 (الاختزالات بالهيدريدات)

يختزل هيدريد الليثيوم والألومنيوم الإسترات والأحماض إلى كحولات أولية، والأميدات إلى أمينات؛ أما بوروهيدريد الصوديوم فيختزل الألدهيدات والكيتونات لا الإسترات ولا الأحماض ولا الأميدات. وهيدريد ألومنيوم ضخم (DIBAL-H) عند −78∘C-78{}^{\circ}\mathrm{C} يختزل الإستر إلى الألدهيد.

تعليل. LiAlHX4\ce{LiAlH4} مانح هيدريد قوي: فهو مثل كاشف غرينيار يُضاف مرتين إلى الإستر (عبر الألدهيد). أما البوروهيدريد فأضعف من أن يختزل كربونيل الإستر الأقل محبة للإلكترونات. ومع DIBAL-H في درجة حرارة منخفضة لا يطرد الوسيط الرباعي الأوجه، الممسوك بالألومنيوم، الألكوكسيدَ حتى المعالجة المائية، حين لا يبقى هيدريد: فيبقى الألدهيد. وفي الأميد، يُحذف الأكسجين، المرتبط بالألومنيوم، بدلًا من النيتروجين، فيبقى أيون إيمينيوم يختزله الهيدريد إلى الأمين. ∎

لمحة تاريخية — شوفرول والدهون

بيّن ميشيل أوجين شوفرول، في دراسة نُشرت سنة 1823، أن الدهون مركبات من الغليسرول مع أحماض دهنية، عزلها وسمّاها (أحماض الستياريك والأولييك والبوتيريك)، وأن التصبّن يقسمها إلى هذين الجزأين. وقد حوّل عمله صناعة الصابون والشموع إلى كيمياء؛ وعاش حتى بلغ 102 من العمر. (صورة شخصية بريشة نيكولا أوستاش موران، ملكية عامة، ويكيميديا كومنز.)

السلامة

يتفاعل كلوريد الثيونيل وكلوريدات الأسيل بعنف مع الماء ويطلقان غازات أكّالة؛ فتُتداول جافة، تحت ساحبة أبخرة. وهيدريد الليثيوم والألومنيوم يشتعل عند ملامسة الماء؛ ويُتلف فائضه بحذر في النهاية. وهيدروكسيد الصوديوم المركز أكّال للجلد والعينين. والميثانول سام وقابل للاشتعال.

24.6 تمارين

تمرين 24.1 ★

رتّب بحسب التفاعلية تجاه الماء: إيثانوات الإيثيل، وكلوريد الإيثانويل، والإيثانأميد، وأنهيدريد الإيثانويك.

حل

حل التمرين 24.1.

الإيثانأميد << إيثانوات الإيثيل << أنهيدريد الإيثانويك << كلوريد الإيثانويل.

تمرين 24.2 ★

أعطِ نواتج كلوريد الإيثانويل مع: الماء؛ الإيثانول؛ الأمونيا (مكافئان)؛ إيثانوات الصوديوم؛ ثنائي ميثيل أمين مع ثلاثي إيثيل أمين.

حل

حل التمرين 24.2.

حمض الإيثانويك (+ HCl\ce{HCl})؛ إيثانوات الإيثيل؛ الإيثانأميد (+ كلوريد الأمونيوم، إذ يحتجز المكافئ الثاني من الأمونيا HCl\ce{HCl})؛ أنهيدريد الإيثانويك (+ NaCl\ce{NaCl})؛ N،N-ثنائي ميثيل إيثانأميد (+ كلوريد ثلاثي إيثيل الأمونيوم).

تمرين 24.3 ★

اكتب تصبّن بنزوات الميثيل بهيدروكسيد الصوديوم واحسب كتلة هيدروكسيد الصوديوم اللازمة لكتلة 13.6 g13.6\,\mathrm{g} من الإستر.

حل

حل التمرين 24.3.

CX6HX5COOCHX3+NaOH→CX6HX5COONa+CHX3OH\ce{C6H5COOCH3 + NaOH -> C6H5COONa + CH3OH}. 13.6/136.15=0.0999 mol13.6/136.15 = 0.0999\,\mathrm{mol}، والكمية نفسها من NaOH\ce{NaOH}: 4.00 g4.00\,\mathrm{g}.

تمرين 24.4 ★

ارسم اللاكتون الذي يكوّنه حمض 4-هيدروكسي بيوتانويك وأعطِ حجم حلقته.

حل

حل التمرين 24.4.

γ\gamma-بيوتيرولاكتون (أوكسولان-2-ون): حلقة خماسية من أربع ذرات كربون وذرة أكسجين واحدة.

تمرين 24.5 ★★

اكتب آلية تفاعل إيثانوات الإيثيل مع الأمونيا.

حل

حل التمرين 24.5.

تُضاف الأمونيا إلى كربون الكربونيل؛ وينتقل بروتون من النيتروجين إلى الأكسجين (أو إلى المجموعة المغادرة)؛ ثم يغادر الإيثوكسيد (على هيئة إيثانول، بعد انتقال البروتون) وتتكوّن C=O\ce{C=O} من جديد: الإيثانأميد والإيثانول.

تمرين 24.6 ★★

يُصنع الأسبرين من حمض الساليسيليك (حمض 2-هيدروكسي بنزويك) وأنهيدريد الإيثانويك. أي مجموعة في حمض الساليسيليك تتفاعل، وما الناتج الثانوي؟

حل

حل التمرين 24.6.

تؤسَّل مجموعة OH\ce{OH} الفينولية (بحفز حمضي): حمض 2-أسيتوكسي بنزويك؛ والناتج الثانوي حمض الإيثانويك.

تمرين 24.7 ★★

تُعالج إيثانوات الإيثيل بفائض من بروميد ميثيل المغنيزيوم، ثم بحمض مخفف. أعطِ الناتج وفسّر لماذا لا يمكن عزل الكيتون.

حل

حل التمرين 24.7.

2-ميثيل بروبان-2-ول. تعطي الإضافة الأولى البروبانون، وهو أكثر محبة للإلكترونات من الإستر، فيأخذ مجموعة الميثيل الثانية فورًا.

تمرين 24.8 ★★

أعطِ ناتج اختزال لاكتون التمرين 4 بواسطة LiAlHX4\ce{LiAlH4}.

حل

حل التمرين 24.8.

البيوتان-1،4-ديول: يُختزل الإستر إلى كحولين أوليين، مع انفتاح الحلقة.

تمرين 24.9 ★★

مع K=4K = 4، احسب كسر حمض الإيثانويك المتأستر مع مكافئ واحد، ثم مع ثلاثة مكافئات من الإيثانول. وما الطريقة الأخرى التي تدفع التفاعل؟

حل

حل التمرين 24.9.

مكافئ واحد: x2/(1−x)2=4x^2/(1 - x)^2 = 4، x=2/3x = 2/3. ثلاثة مكافئات: x2/[(1−x)(3−x)]=4x^2/[(1 - x)(3 - x)] = 4، 3x2−16x+12=03x^2 - 16x + 12 = 0، x=0.90x = 0.90. وإزالة الماء حال تكوّنه (دين–ستارك) تدفعه أبعد.

تمرين 24.10 ★★★

حضّر N،N-ثنائي إيثيل بنزأميد من حمض البنزويك، وفسّر لماذا يعطي خلط الحمض مع ثنائي إيثيل أمين والتسخين المعتدل ملحًا بدلًا من ذلك.

حل

حل التمرين 24.10.

يعطي SOClX2\ce{SOCl2} كلوريد البنزويل؛ ومع مكافئين من ثنائي إيثيل أمين (أو مكافئ واحد مع ثلاثي إيثيل أمين) يعطي الأميد. أما الحمض والأمين المخلوطان مباشرة فيخضعان لتفاعل حمض–قاعدة: بنزوات ثنائي إيثيل الأمونيوم، الذي لا يعطي الأميد إلا بتسخين شديد.

تمرين 24.11 ★★★

قرينة التصبّن لدهن هي كتلة هيدروكسيد البوتاسيوم، بوحدة mg، اللازمة لتصبين 1 g1\,\mathrm{g} منه. احسبها للتريولين (885.4 g/mol885.4\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}؛ KOH 56.11 g/mol56.11\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}).

حل

حل التمرين 24.11.

ثلاثة KOH لكل تريولين: 3×56.11/885.4=0.190 g3 \times 56.11/885.4 = 0.190\,\mathrm{g} لكل غرام، أي قرينة تصبّن قدرها 190.

تمرين 24.12 ★★★

جزيء يحمل إسترًا وأميدًا وكيتونًا. أي مجموعة (أو مجموعات) يختزلها NaBHX4\ce{NaBH4}، وأيها يختزلها LiAlHX4\ce{LiAlH4}؟ وماذا تحصل في كل حالة؟

حل

حل التمرين 24.12.

NaBHX4\ce{NaBH4}: الكيتون وحده، إلى كحول ثانوي. LiAlHX4\ce{LiAlH4}: الكيتون إلى الكحول الثانوي، والإستر إلى كحول أولي (ويحرر الجزء الكحولي)، والأميد إلى أمين.

24.7 مسألة: وقود الديزل الحيوي من زيت القلي

مسألة 24.1

مسألة نهاية الأسبوع — التريولين وكتلته المولية، وتبادل الأسترة مع الميثانول ودور القاعدة، والتفاعل الجانبي مع الأحماض الحرة والماء، والمردودات لكل طن من الزيت

اعتبر الزيت تريولينًا نقيًا، وهو ثلاثي غليسريد حمض الأولييك (CX17HX33COOH\ce{C17H33COOH}). والكتل المولية (g/mol\mathrm{g}/\mathrm{mol}): C 12.011، H 1.008، O 15.999، Na 22.990. والغليسرول هو بروبان-1،2،3-تريول.

الجزء الأول — التريولين.

  1. أعطِ صيغة حمض الأولييك وصيغة الغليسرول.
  2. اكتب صيغة التريولين واحسب كتلته المولية.
  3. كم مجموعة إستر يحوي؟
  4. لحمض الأولييك رابطة مزدوجة cis واحدة. لماذا تكون الزيوت الغنية به سائلة في درجة حرارة الغرفة؟
  5. ماذا يعطي تصبّن التريولين؟
  6. ما الديزل الحيوي من الناحية الكيميائية؟

الجزء الثاني — تبادل الأسترة.

  1. اكتب تبادل الأسترة بين التريولين والميثانول.
  2. لماذا تُستعمل قاعدة (ميثوكسيد الصوديوم أو هيدروكسيده) حفازًا؟
  3. ارسم الوسيط الرباعي الأوجه للتبادل الأول.
  4. لماذا يُستعمل الميثانول بفائض (ستة مكافئات بدل ثلاثة)؟
  5. الغليسرول لا يمتزج بإسترات الميثيل. كيف يساعد ذلك؟
  6. هل يُستهلك الحفاز في التفاعل المثالي؟

الجزء الثالث — الأحماض الحرة والماء.

  1. يحوي زيت القلي المستعمل حمض أولييك حرًا. ماذا يفعل بالقاعدة؟
  2. ماذا يفعل الماء بإسترات الميثيل بوجود القاعدة؟
  3. لماذا يكون الصابون المتكوّن مزعجًا؟
  4. كيف يمكن إزالة الأحماض الحرة أولًا، دون قاعدة؟
  5. لماذا يجب تجفيف الزيت قبل التفاعل؟

الجزء الرابع — لكل طن من الزيت.

  1. احسب كمية التريولين في طن واحد.
  2. احسب كتلة الميثانول المستهلكة.
  3. احسب كتلة أوليات الميثيل المتكوّنة.
  4. تحقق من انحفاظ الكتلة.
  5. يُعالج زيت فيه 2 % كتلةً من حمض الأولييك الحر بهيدروكسيد الصوديوم: احسب كتلة هيدروكسيد الصوديوم التي يستهلكها الحمض لكل طن.
  6. احسب كتلة الغليسرول المنتَج معه لكل طن من التريولين.
حل

حل المسألة 24.1.

1. حمض الأولييك CX18HX34OX2\ce{C18H34O2}؛ والغليسرول CX3HX8OX3\ce{C3H8O3}. 2. CX57HX104OX6\ce{C57H104O6}: 57×12.011+104×1.008+6×15.999=885.45 g/mol57 \times 12.011 + 104 \times 1.008 + 6 \times 15.999 = 885.45\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}. 3. ثلاث. 4. الرابطة المزدوجة cis تُحدث انثناءً في السلاسل، فتتراص تراصًا رديئًا: قوى بين جزيئية ضعيفة، ودرجة انصهار منخفضة. 5. الغليسرول وثلاثة جزيئات من أوليات الصوديوم، أي صابون. 6. خليط من إسترات الميثيل للأحماض الدهنية. 7. CX57HX104OX6+3 CHX3OH→CX3HX8OX3+3 CX19HX36OX2\ce{C57H104O6 + 3CH3OH -> C3H8O3 + 3C19H36O2}. 8. أيون الميثوكسيد، المتكوّن من الميثانول والقاعدة، محب للنواة أقوى بكثير من الميثانول؛ فيهاجم كربونيلات الإستر. 9. كربون الكربونيل لإحدى مجموعات الإستر حاملًا OX−\ce{O-}، وOCHX3\ce{OCH3} الآتية من الميثوكسيد، وأكسجين الغليسريل: رباعي الأوجه. 10. تبادل الأسترة توازن ثابته قرب 1؛ والميثانول الزائد يزيحه نحو إسترات الميثيل. 11. ينفصل الغليسرول طبقةً سفلية: وإزالة ناتج تدفع التوازن. 12. لا: فالميثوكسيد يتجدد في كل تبادل. 13. يعادل القاعدة، معطيًا أوليات الصوديوم (صابونًا): فيُستهلك الحفاز. 14. يصبّنها: فالهيدروكسيد (الناتج من الماء والميثوكسيد) يقطع الإسترات إلى صابون وميثانول، على نحو غير عكوس. 15. يستهلك القاعدة، ويستحلب الخليط ويمنع طبقة الغليسرول من الانفصال. 16. بأسترة محفَّزة بالحمض مع الميثانول أولًا، تحوّل الأحماض الحرة إلى إسترات ميثيل. 17. يحلمه الماء الإسترات ويحوّل الحفاز إلى هيدروكسيد، يقوم بالتصبين. 18. 106/885.45=1129 mol10^6/885.45 = 1129\,\mathrm{mol}. 19. 3×1129×32.04=108.6 kg3 \times 1129 \times 32.04 = 108.6\,\mathrm{kg}. 20. 3×1129×296.50=1004.6 kg3 \times 1129 \times 296.50 = 1004.6\,\mathrm{kg}. 21. الداخل 1000+108.6=1108.6 kg1000 + 108.6 = 1108.6\,\mathrm{kg}؛ والخارج 104.0+1004.6=1108.6 kg104.0 + 1004.6 = 1108.6\,\mathrm{kg}. 22. 20 kg20\,\mathrm{kg} من حمض الأولييك، أي 20 000/282.47=70.8 mol20\,000/282.47 = 70.8\,\mathrm{mol}، والكمية نفسها من NaOH\ce{NaOH}: 2.83 kg2.83\,\mathrm{kg}. 23. 1129×92.09=≈104 kg1129 \times 92.09 = \boldsymbol{\approx 104\,\mathrm{kg}} من الغليسرول لكل طن.

المصطلحات المعرَّفة في هذا الفصل

عرض كل المصطلحات (852) في المسرد