เคมอนทรย (Organic Chemistry)

สอการเรยนการสอนรายวชา วทยาศาสตร สาขา เคม

ประวตและความส าคญของวชาเคมอนทรย (Organic Chemistry Background)

เคมอนทรย (Organic chemistry) เปนสาขาหนงของวชาเคมวาดวยการศกษาโครงสราง คณสมบต องคประกอบของธาตคารบอน ซงพบในธรรมชาต และเปนองคประกอบของสงมชวต ในป ค.ศ. 1828 เฟรดรช วหเลอร (Friedrich Woehler) สามารถสงเคราะหสารประกอบยเรยไดเปนผลส าเรจโดยบงเอญจากการระเหย สารละลายแอมโมเนยมไซยาเนต (ammonium cyanate) NH4OCN

เฟรดรช วหเลอร (Friedrich Woehler)

คณสมบตของสารอนทรย

• สารประกอบเคมอนทรยเปนสารประกอบทเกดจากการดงดดกนระหวางอะตอมของธาตตางๆ ดวยพนธะโคเวเลนต

• สารประกอบเคมอนทรยจะหลอมเหลวหรอสะลายตวทอณหภมต ากวา 300 °C

• ประกอบดวยธาต C เปนหลก และธาตอนๆเชน H , N , O , S , Cl , Br

พนธะเคม (Chemical Bonding)

ทฤษฏพนธะ (Chemical Bonding Theory) เปนการศกษาสมบตทางกายภาพ และสมบตทางเคมของสารอนทรซงสวนใหญจะประกอบดวยพนธะ C ทเกดจากการใชคอเลกตรอนรวมกนเรยกวา พนธะโคเวเลนต (Covalent bond) โดย C จะมการจดเรยงตวของ e- ดงน 1s2 2s2 2p2 ซงจากการตดเรยนตวดงกลาวจะพบวา C มอเลกตรอนเดยว 2 ตวกนาจะสรางไดเพยง 2 พนธะ แตในความเปนจรง C กลบสรางไดถง 4 พนธะ ทฤษฏทใชอธบายหลงการดงกลาวเรยกวา ทฤษฏพนธะเวเลนต (Valent Bond Theory) ทฤษฏพนธะเวเลนต (Valent Bond Theory) เปนทฤษฎทใชในการอธบายการเกดพนธะทซอนเหลอมกน กลาวคอ C ไดรบพลงงานในถายเถ e- 1ตวจากออรบทอล 2s ไปส 2p (1s2 2s1 2px

1 2py1 2pz

1 ) เกดการผสมกนของ e- ในออรบทอล 2s และ 2p จะเรยกการผสมแบบนวา ไฮบรไดเซชน

ไฮบรไดเซชนของ C แบงออกเปน 3 รปแบบ

1. ไฮบรไดเซชนแบบ sp3 เกดจากการผสม e- ใน 2s จ านวน 1 ออรบทอล กบ 2px 2py 2pz จ านวน 3 ออรบทอล ไดเปน 4 ออรบทอลใหม มลงษณะโครงสรางเปนทรงสหนา (Tetrahedral) โดยออรบทอลทง 4 นจะสรางพนธะเดยวทเรยกวา พนธะซกมา

2. ไฮบรไดเซชนแบบ sp2 เกดจากการผสม e- ใน 2s จ านวน 1 ออรบทอล กบ 2px 2py จ านวน 2 ออรบทอล ไดเปน 3 ออรบทอลใหม มลงษณะโครงสรางเปนทรงสามเหลยมแบนราบ (Trigonal Planar) และคงม e- เหลออยใน 2pzซงมพลงงานสงกวา อก 1 ออรบรทอรและสราง พนธะไพ (¶-bond)

3. ไฮบรไดเซชนแบบ sp เกดจากการผสม e- ใน 2s จ านวน 1 ออรบทอล กบ 2px จ านวน 1 ออรบทอล ไดเปน 2 ออรบทอลใหม มลงษณะโครงสรางเปนเสนตรง (Linear) และคงม e- เหลออยใน 2pzซงมพลงงานสงกวา อก 2 ออรบรทอรและสราง พนธะไพ (¶-bond) สวนออรบทอลลกผสมจะสรางพนธะซกมา

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลโคเวเลนต (Intermolecular Forces)

แบงออกเปน 3 ประเภท 1. แรงลอนดอน ( london foece ) เปนแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล ยดเหนยวกนดวยแรงออนๆ ซงเกดขนในสารทวไป และจะมคาเพมขนตามมวลโมเลกล 2. แรงดงดดระหวางขว ( dipole – dipole force ) เปนแรงยดเหนยนทางไฟฟาระหวงสารประกอบโคเวเลนตทมขว 3. พนธะไฮโดรเจน (hydrogen bond , H – bond ) เปนแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลทม H เปนองคประกอบ

ทฤษฏสตรโครงสรางทางเคมอนทรย (Organic Chemistry Structural Formula Theory)

ทฤษฏสตรโครงสรางไดถกแบงไวเปน 2 ขอดงน 1. อะตอมของธาตในสารประกอบอนทรยเกดการสรางจ านวนพนธะทแนนอน (พจรณาจาก e- วงนอกสด) C มอเลกตรอนครวมพนธะได 4 ค (Tetravalent) จงเกดได 4 พนธะ N มอเลกตรอนครวมพนธะได 3 ค (Trivalent) จงเกดได 3 พนธะ O มอเลกตรอนครวมพนธะได 2 ค (Divalent) จงเกดได 2 พนธะ H มอเลกตรอนครวมพนธะได 1 ค (Monovalent) จงเกดได 1 พนธะ 2. อะตอมคารบอนอาจเปนพนธะเดยว พนธะค หรอ พนธะสามโดยมขอสงเกตวา มพนธะได 4 เสน (รอบอะตอมคารบอนแตละอะตอม) ไนโตรเจนอะตอมมอเลกตรอนครวมพนธะได 3 ค จงเกดพนธะเดยว พนธะค หรอพนธะสาม ออกซเจนอะตอมออกซเจนมอเลกตรอนครวมพนธะได 2 คจงเกดพนธะเดยว หรอพนธะค ไฮโดรเจนและแฮโลเจนมอเลกตรอนครวมพนธะได 1 คจงเกดพนธะเดยวเทานน

การเขยนสตรโครงสรางของสารประกอบอนทรย

(Line - Angle Organic Formula) 1. สตรโครงสรางลวอส ใชเสนตรงแทนพนธะระหวางธาต องคประกอบทกพนธะภายใน

โมเลกลของสารอนทรย 2. สตรโครงสรางแบบยอ ไมแสดงพนธะเดยวระหวางธาตองคประกอบ แตจะแสดงพนธะคและพนธะสามในโมเลกลของสารอนทรย 3. สตรโครงสรางแบบเสนและมม ใชเสนตรงแทนพนธะภายในโมเลกล มมของแสนตรงแสดงทศทางของพนธะ ไมเขยนสญลกษณของธาต C และ H

ไอโซเมอรซม (Isomerism)

ไอโซเมอรซม คอ ปรากฏการณซงสารทมสตรโมเลกลเหมอนกน แตมสมบตทางกายภาพ เชนจดเดอนจดหลอมเหลวตางกน เรยกสารเหลานนวา ไอโซเมอร แบงออกเปน 2 ประเภท คอ 1. ไอโซเมอรโครงสรางแบบเสน (Structural isomer) มสตรโมเลกลเหมอนกนแตมสตรโครงสรางการจดเรยนทแตกตางกน เชน C5H12

2. ไอโซเมอรเรขาคณต (Stereo Isomer) คอไอโซเมอรซงมสตรโมเลกล และมสตรโครงสรางเหมอนกน แตมการจดอะตอมหรอกลมอะตอมในทวางภายในโมเลกลตางกน เชน C4H

หมฟงกชน (Function group)

หมฟงกชน (Function group) คอกลมอะตอมซงแสดงสมบตเฉพาะตวของสารอนทรย สารอนทรยชนดเดยวกนจะมหมฟงกชนเดยวกน จงมสมบตเฉพาะตวคลายกนดวย

ปฏกรยาของสารประกอบอนทรย (Organic Reaction)

เกยวของกบพนธะ การท าลายพนธะหรอ การแตกพนธะโคเวเลนตโดยเกดผานสารตวกลางทเรยกวา สารมธยนตร (Intermediate) ประเภทของปฏกรยาในเคมอนทรย จ าแนกตามลกษณะการเปลยนแปรงของหมอะตอมในโมเลกล เปน 6 ประเภท 1. ปฏกรยาการแทนท (Substitution Reaction) เกดเฉพาะสารประกอบคารบอนทอมตวแลว เชน Alkane, Alkylhalides 2. ปฏกรยาการเตม (Addition Reaction) เกดเฉพาะสารประกอบคารบอนทยงไมอมตว เชน Alkane, Alkyne 3. ปฏกรยาการขจดออก (Elimination Reaction) เปนการดงเอาอะตอมใดๆ ออกจากโมเลกล 4. ปฏกรยาการเรยงตวใหม (Rearrangement Reaction) เกดสารประกอบคารบอนทจดเรยงตวใหม แตมสตรโมเลกลเหมอนเดมกบสารตงตน 5. ปฏกรยาพอลเมอไรเซชน (Polymerization Reaction) เกดสารประกอบคารบอนทมโมเลกลใหญขนโดยมหมซ าๆกน 6. ปฏกรยาการแตกตว (Cracking Reaction) ท าใหสารประกอบคารบอนโมเลกลใหญมโมเลกลเลกลง

สารประกอบอลเคน (Alkanes)

แอลเคน คอไฮโดรคารบอนโซปดชนดหนงซงมลกษณะดงน มสตรทวไปเปน CnH2n+2 เปนสารทไมวองไวในการเกดปฏกรยา ทภาวะปกต (Paraffin-Hydrocarbon) เปนสารคารบอนชนดอมตว

การเรยกชอแอลเคน

การเรยกชอสารประกอบอลเคนเราสามารถเรยกได 2 ประเภท คอ ชอสามญ (Common Name) และชอ IUPAC ซงถอเปนชอหลกทใหทวโลกใหการยอมรบ แตกอนอนเราตองรจกการเรยกชอในระบบชอสตรโมเลกลกอน โดยระบบนจะเรยกชอสตรโมเลกลของแอลเคนตามจ านวนคารบอนอะตอมทมอยในโมเลกล โดยบอกจ านวนอะตอมของคารบอนในภาษากรก แลวลงทายดวย ane

ระบบชอสามญ (Common Names)

ใชเรยกชอโมเลกลเลกๆ ทไมซบซอน ถาโมเลกลใหญขนอาจจะตองเตมค าน าหนา เชน n- , iso- , หรอ neo- ลงไปดวย ตวอยางเชน CH4 เรยกมเทน CH3 - CH2 - CH3 เรยกโพรเพน CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 เรยกนอรมอลเพนเทน CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 เรยกนอรมอลเฮกเซน

การเรยกชอหมอลคล (Alkyl Group)

เปนสวนหนงของโมเลกลไฮโดรคารบอนประเภทอลเคนทถกดงไฮโดรเจนออก 1 อะตอม เชน CH3 เรยก Methyl มสตรโมเลกลเปน CnH2n+1

1. ค าน าหนา n- ยอมาจาก normal ใชกบหมอลคลทเปนโซตรง -CH2 - CH2 - CH3 2. ค าน าหนา iso- ใชกบหมอลคลทมหม methyl แยกสาขาทคารบอนตวรองสดทาย 3. ค าน าหนา sec- ยอมาจาก secondary ใชกบหมอลคลทมจดตอ ณ ต าแหง C ท 2 ของโซหลก 4. ค าน าหนา tert- ยอมาจาก tertiary ใชกบหมอลคลทมจดตอ ณ ต าแหง C ท 3 ของโซหลก

การเรยกชอแอลเคนในระบบ IUPAC

มหลกการเรยกชอดงน 1. ถาเปนโมเลกลสายยาว ไมมกง ใหเรยกชอโครงสรางหลกตามจ านวนคารบอนทม แลวลงทายดวย - ane เชน CH3-CH2-CH2-CH3 มคารบอน 4 อะตอมเรยกวา บวเทน (butane = but +ane) CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 มคารบอน 5 อะตอมเรยกวา เพนเทน (pentane = pent +ane) CH3-CH2-CH2-CH2- CH2-CH3 มคารบอน 6 อะตอมเรยกวา เฮกเซน (hexane = hex +ane) 2. ถาเปนโมเลกลสายยาวทมกง ใหเลอกโครงสรางหลกทคารบอนตอกนเปนสายยาวทสดกอนเรยกชอโครงสรางหลกแลวลงทายดวย -ane หลงจากนนจงพจารณาสวนทเปนกง 3.สวนทเปนกง เรยกวาหมแอลคล การเรยกชอหมแอลคลมหลกการดงน 4.การนบจ านวนคารบอนในโครงสรางหลกเพอบอกต าแหนงของหมแอลคล ใหใชตวเลขทมคานอยทสด 5.ตรวจดวามหมแอลคลอะไรบาง ตออยกบคารบอนต าแหนงไหนของโครงสรางหลกใหเรยกชอหมแอลคลนนโดยเขยนเลขบอกต าแหนงไวหนาชอพรอมกบมขด ( - ) คนกลาง เชน 2-methyl, 3-methyl , 3-ethyl ฯลฯ 6.ถามหมแอลคลทเหมอนกนหลายหม ใหบอกต าแหนงทก ๆ หม และบอกจ านวนหมดวยภาษาละตน เชน di = 2, tri = 3 , tetra = 4 , penta = 5 , hexa = 6 , hepta = 7 , octa = 8 , nona = 9 , deca = 10 เชน 2, 3 - dimethyl 7.ถามหมแอลคลตางชนดมาตอกบโคงสรางหลก ใหเรยกทกหมตามล าดบตวอกษรภาษาองกฤษ (ไมรวมจ านวนหม เชน di, tri , tetra) พรอมกบบอกต าแหนงของหมแอลคลแตละหม เชน 3-ethyl - 2 - methyl , 3 - ethyl - 2, 3 - dimethyl 8.ชอของหมแอลคลและชอโครงสรางหลกตองเขยนตดกน

สมบตของแอลเคน (Physical properties)

1.ไมละลายน าเนองจากเปนโมเลกลไมมขว 2.ไมน าไฟฟาเพราะเปนสาร non electrolyte 3.มความหนาแนนนอยกวาน า 4.จดเดอดและจดหลอมเหลวสงขนตามจ านวนคารบอนอะตอมทเพมขนเนองจากคารบอนยงมากมวลโมเลกลยงมากท าใหแรงแวนเดอรวาลสมคามากปฏกรยาของแอลเคน

ปฏกรยาของสารประกอบอลเคน (Reaction of Alkane)

อลเคนเปนสารประกอบทอมตวมากจงไมคอยเกดปฏกรยากบสารอน แตถาเกดจะเกดปฏกรยาการแทนทอยางเดยวเทานน 1.ปฏกรยาการเผาไหม(Combustion reaction) หรอ ปฏกรยาออกซเดชน(Oxidation reaction)แอลเคนตดไฟไดงาย ใหเปลวไฟสวางไมม ควนและมความรอนเกดขนโดยสมการแสดงปฏกรยาการเผาไหมอยางสมบรณของแอลเคนสามารถเขยนไดดงน CxHy + (x+y/4)O2 — xCO2 + H2O 2.ปฏกรยาการแทนท(Substitution reation) หรอปฏกรยาฮาโลจเนชนHalogenation reaction) เปนปฏกรยาทเกดขนจากการทไฮโดรเจน อะตอมถกแทนทดวยธาตฮาโลเจน โดยมแสงหรอความรอนเปนชวย CnH2n+2 + X2 /CCl4 light — CnH2n+1X + HX (X= Cl, Br, I)

ประโยชนและโทษของอลเคน

แอลเคนขนาดโมเลกลเลกๆ เชน CH4 ซงพบในกาซธรรมชาต ใชเปนเชอเพลงส าหรบเครองท าความรอน หมอตมน ารอน โพรเพน และบวเทนใชเปนกาซหงตมตามบานเรอน กาซปโตรเลยมเหลว (แอลพจ) เปนกาซทไดจากการกลนปโตรเลยม แลวบรรจในถงเหลกภายใต ความดนสงท าใหไดเปนของเหลว กใชเปนกาซหงตมเชนเดยวกน นอกจากน ยงใชแอลเคนเปนสารตงตนในอตสาหกรรมหลายชนด เชน อตสาหกรรมสารซกฟอก เสนใย สารเคมทางการเกษตรและยาปราบศตรพช แอลเคนชนดเหลวใชเปนตวท าละลาย พวกโมเลกลขนาดใหญใชท าน ามนหลอลน นอกจากจะมประโยชนแลว แอลเคนกมโทษเชนเดยวกน เนองจากสามารถละลายสารอนทรยไมมขว เชน ไขมนและน ามนได เมอสดดมไอของแอลเคนเขาไปจะท าใหเปนอนตรายกบเนอเยอปอดเพราะไปละลายไขมนในผนงเซลลทปอดนอกจากนแอลเคนบางชนดทใชเปนตวท าละลาย เชน เอกเซน ท าใหผวหนงแหงเจบ คนและแตก เพราะไปละลายน ามนทผวหนง ท าใหผวหนงขาดความชมชนจงแหงและแตก

สารประกอบอลคน (Alkenes)

แอลคน เปนสารประกอบไฮโดรคารบอนไมอมตว ในโมเลกลจะมพนธะคอย 1 แหง ซงท าใหมสตรทวไปเปน CnH2n เมอ n = 2, 3, ……เปนโมเลกลโคเวเลนตไมมขว อตราสวนระหวาง C:H มากกวาของแอลเคน และมความวองไวตอการเกดปฏกรยามากกวาแอลเคน

การเรยกชออลคน แอลคนสามารถเรยกชอไดทง 2 ระบบในท านองเดยวกบแอลเคน คอชอสามญและชอ IUPAC

การเรยกชอสามญของแอลคน

แอลคนทนยมเรยกชอสามญมเพยง 2 - 3 ชนดเทานน เชน

การเรยกชอ IUPAC ของแอลคน

มหลกทวๆ ไปดงน 1. เลอกโครงสรางหลกจากคารบอนทตอกนยาวทสดและมพนธะคดวย 2.เรยกชอโครงสรางหลกตามจ านวน C อะตอมเหมอนกบแอลเคน 3.ถามพนธะคเพยง 1 แหงในโมเลกล ใหลงทาย -ene ถามหลายแหงจะตองเปลยนค าลงทาย โดยบอกจ านวนพนธะคทมทงหมดเปน ภาษาละตน มพนธะค 2 แหง ค าลงทายเปน -adiene มพนธะค 3 แหง ค าลงทายเปน -atriene 4.การนบจ านวนคารบอนในโครงสรางหลกใหนบจากดานทจะท าใหต าแหนงของพนธะคเปนเลขนอยทสด 5.เนองจากแอลคนมไอโซเมอรหลายชนด ดงนนตองบอกต าแหนงของพนธะคใหถกตองดวย โดยบอกต าแหนงพนธะคดวยเลขต าแหนงแรก (ตวเลขนอยกวา) ของพนธะค6.ถามหมแอลคลมาเกาะทโครงสรางหลก ใหเรยกชอแบบเดยวกบกรณแอลเคน

สมบตทางกายภาพ (Physical Properties)

1.แอลคนโมเลกลเลกๆ (ม C 2-4 อะตอม) จะเปนกาซ เมอขนาดโมเลกลใหญขน (มจ านวนคารบอนมากขนเปน 5 - 18 อะตอม) จะเปนของเหลว และถาขนาดใหญกวานจะเปนของแขง 2.เปนโมเลกลโคเวเลนตไมมขว จงไมละลายในตวท าละลายมขว เชน น า แตละลายไดดในตวท าละลายไมมขวเชน เบนซน โทลอน 3.ไมน าไฟฟาในทกสถานะ 4.มกลนเฉพาะตว เชน C2H4 เมอดมมากๆ อาจสลบได 5.มความหนาแนนนอยกวาน า (ความหนาแนนสงสดไมเกน 0.8 g/cm3) เมอมวลโมเลกลเพมขน ความหนาแนนจะเพมขน (ตารางท 10.15) 6.จดเดอดจดหลอมเหลวต าเพราะมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเพยงชนดเดยว คอแรงแวนเดอรวาลส เมอมวลโมเลกลเพมขนหรอเมอจ านวน อะตอมของคารบอนเพมขน จดเดอดจะเพมขน ทงนเพราะแรงแวนเดอรวาลสเพมขน 7.จดเดอดและจดหลอมเหลวของแอลคนทมคารบอนเทากบแอลเคนและมโครงสรางเหมอนกนจะต ากวาของแอลเคน

ปฏกรยาของสารประกอบอลคน (Reaction of Alkenes)

1.ปฏกรยาการเผาไหม แอลคนตดไฟไดงาย เปนปฏกรยาคายความรอน ทบรรยากาศปกตจะเกดเขมาหรอมควน แตถาเผาในบรเวณท มออกซเจนจ านวนมากเกนพอจะเกดปฏกรยาสมบรณไมมเขมาได CO2 และ H2O ซงเขยนเปนสมการทวไปไดในท านองเดยวกบแอลเคน 2.ปฏกรยาการเตมหรอปฏกรยาการรวมตว (addition reaction) แอลคนสามารถเกดปฏกรยาการเตมไดงายตรงบรเวณพนธะค 3. ปฏกรยาการเกดพอลเมอร (porimerisation reaction) เปนปฏกรยารวมตวอกแบบหนงเกดจากแอลคนโมเลกลเลก ๆ หลายๆ โมเลกลเกดปฏกรยาการรวมตวเปนโมเลกลใหญ ปฏกรยาการเกด พอลเมอรจะเกดขนเมอใชตวเรงปฏกรยาความดนและความรอนจะเกดตรงบรเวณพนธะคเนองจากสวนนมพลงงานสงจงวองไวในการเกดปฏกรยา กวาสวนอนๆ แอลคนโมเลกลเลกๆ ทใชเปนสารตงตนเรยกวา มอนอเมอร (monomer) เชน CH2 = CH2 หรอ CH3 - CH = CH2 เปนตน โมเลกลใหญทเกดขนเรยกวา พอลเมอร (polymer) ซงมชอเรยกตางๆ กนตามชนดของมอนอเมอร เชน ถาใชเอทลนเปนมอนอเมอร จะเรยกวา พอลเอทลน ถาใชโพรพลนเปนมอนอเมอร จะเรยกวา พอลโพรพลน

ประโยชนของอลคน

1.เอทลน ทบรสทธใชเปนยาสลบใชผลดกวาอเทอร เนองจากไมท าใหผถกวางยาเกดการแพยาภายหลงฟนขนมา 2.เอทลน ใชในการบมผลไมท าใหผวมสเหลองนารบประทาน 3.เอทลน เปนสารตงตนในการเตรยมสารอนๆ เชน พลาสตกพอลเอทลน เอทานอล กาซมสตารด (mustard gas) ฯลฯ

สารประกอบอลไคน และอลคาไดอน (Alkynes and Alkadienes)

แอลไคน เปนสารประกอบไฮโดรคารบอนไมอมตวเหมอนแอลคน ในโมเลกลของแอลไคนจะตองมพนธะสามระหวาง C กบ C (C C) ถามพนธะสาม 1 แหง จะมสตรทวไปเปน CnH2n - 2 เมอ n = 2, 3, ….สารตวแรกในอนกรมแอลไคน คอ C2H2 เรยกวาอะเซตลน (acetylene) หรอ อไทน (ethyne) ลกษณะโมเลกลเปนเสนตรงอยในระนาบเดยวกนมมระหวางพนธะ 1800

การเรยกชออลไคน

ก. ชอสามญ ใชเรยกชอแอลไคนในโมเลกลเลกๆ โดยเรยกเปนอนพนธของอะเซทลน ใหโครงสรางของอะเซทลนเปนหลกและถอวาสวนทตออยกบ C C เปนหมแอลคล การเรยกชอสามญใหเรยกชอหมแอลคลกอนแลวลงทายดวยอะเซทลน ตวอยางเชน ข. ชอ IUPAC ใชเรยกโมเลกลทใหญและซบซอนได โดยใชหลกการอยางเดยวกบการเรยกชอแอลคน แตเปลยนค าลงทายเปน - yne เลอกโครงสรางหลกยาวทสดทมพนธะสามกอน บอกต าแหนงของพนธะสามดวยเลขทนอยทสด หลงจากนนจงจะพจารณาสวนอนๆ ทมาตอกบโครงสรางหลก

สมบตทางกายภาพของอลไคน (Physical Properties)

1.เปนโมเลกลโคเวเลนตไมมขว 2.แอลไคนทมขนาดโมเลกลเลกๆ เปนกาซมกลนเฉพาะตว ไมมส 3.ไมละลายน า แตละลายในตวท าละลายไมมขว เชน เบนซน โทลอน 4.มความหนาแนนนอยกวาน า 5.จดเดอดและจดหลอมเหลวต า เพราะแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลนอย ส าหรบแอลไคนทคารบอนตอกนเปนสายยาว จดเดอดจะเพมขนเมอมวลโมเลกลเพมขน 6.จดเดอดของแอลไคนสงกวาของแอลคนและแอลเคนทมคารบอนเทากน และมโครงสรางลกษณะเดยวกน โดยมล าดบจดเดอดเปนดงน

การเตรยมอลไคน (Synthesis of Alkynes)

1.dehydrohalogenation of alkylhalide โดยน า alkyl dihalide ท าปฏกรยากบ KOH หรอ NaOH ในแอลกอฮอล

2.dehalogenation of tetrahalide โดยน า tetrahalide ท าปฏกรยากบ Zn

การเตรยมอะเซทลน

อะเซทลนเตรยมไดจากการท าปฏกรยาระหวางสารประกอบแคลเซยมคารไบดกบน าดงปฏกรยาในสมาการ

CaCO3 + 4C → CaC2 + 3CO CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

ปฏกรยาของอลไคน (Reaction of Alkynes)

แอลไคนมพนธะสามซงเปนสารประกอบไมอมตว จงเกดปฏกรยาการเตมคลายแอลคนปฏกรยาของแอลไคนทส าคญ ไดแก 1. ปฏกรยาการเผาไหม ถาเผาไหมในบรรยากาศปกตหรอในบรเวณทม O2 นอยจะใหเขมา (มากกวาแอลคน) แตถาเผาในบรเวณทมออกซเจนมากเกนพอ จะไมใหเขมาเมอเกดปฏกรยาสมบรณจะได H2O และ CO2 ซงเขยนเปนสมการทวไปเหมอนแอลเคนและแอลคน 2. ปฏกรยาการเตม จะเกดทบรเวณพนธะสาม (เหมอนกบแอลคนซงเกดทพนธะค) ก. ปฏกรยาการเตมไฮโดรเจน (hydrogenation) โดยม Pt, Ni, หรอ Pd เปนตวเรงปฏกรยาจะไดผลตภณฑเปนแอลคนหรอแอลเคนตามปรมาณของ H2 ทใช ถา 1 โมลของแอลไคนรวมตวกบ H2 1 โมลจะไดแอลคน แตถาใช H2 โมล จะไดแอลเคน

ข. ปฏกรยาการเตมเฮโลเจน (halogenation) ปฏกรยานไมตองใชตวเรงปฏกรยาหรอไมตองใชแสงสวางเขาชวย และไมมกาซ HX เกดขน ผลตภณฑทเกดขน ขนอยกบปรมาณของแอลไคนและเฮโลเจน ถาใช Cl2 เรยกวา คลอรเนชน (chlorination) ถาใช Br2 เรยกวา โบรมเนชน (bromination) ค. ปฏกรยาการเตม HX ง. ปฏกรยาการเตมน า โดยใช HgSO4 และ H2SO4 เปนตวเรงปฏกรยา 3. ปฏกรยาออกซเดชน โดยแอลไคนฟอกจางสของ KMnO4 ได 4. reaction of terminal alkyne แอลไคนทมโครงสรางเปน R - C = CH คอพนธะสามอยปลายสดของโมเลกล จะท าปฏกรยากบโลหะบางชนดได 5. ปฏกรยาการเกดโพลเมอร

ประโยชนของอลไคน

สวนใหญเปนประโยชนของอะเซทลน (C2H2) ดงน 1.ใช C2H2 เปนเชอเพลงโดยผสมกบ O2 เรยกวา Oxyacetylene ใหความรอนสงมาก (อณหภมประมาณ 3000 0C ) จงใชในการเชอมโลหะ 2.ใช C2H2 เปนสารตงตนในการเตรยมสารอนๆ เชน ก. เตรยมพลาสตก polyvinyl chloride (P.V.C) , polyvinyl ether, polyvinyl acetate ข. เตรยม acetylene tetrachloride (C2H2Cl4) และ trichloroacetylene หรอ trilene (C2HCl3) ซงใชประโยชนในการซกแหง ค. เตรยมสารอนๆ เชน acetaldehyde, acetone และ acetic acid ง. ใชเรงการออกดอกของพชบางชนด เชน สบปะรด

สารประกอบอะโรมาตก (Aromatic Compounds)

อะโรเมตกไฮโดรคารบอน คอ สารประกอบไฮโดรคารบอนทมอะตอมของคารบอนตอกนเปนวงแหวน และเมอเขยนสตรโครงสราง แบบเสนพนธะระหวางอะตอมภายในวงแหวนจะเปนพนธะเดยวสลบพนธะค สารประกอบตวแรก คอ เบนซน (C6H6)

การเรยกชอสารประกอบ อะโรเมตกไฮโดรคารบอน

ส าหรบอะโรมาตก ไฮโดรคารบอนทเปนโมเลกลเลกๆ และไมซบซอนเรยกชอโดยใชเบนซนเปนชอหลก ถาหมแอลคล 1 หม มาเกาะทวงแหวนเบนซน ใหเรยกชอหมอลคลน าหนา benzene (เบนซน) แตถามหมแอลคลมากกวา 1 หมจะตองบอกต าแหนงของหมแอลคลดวย ตวอยางการเรยกชอ

สมบตทางกายภาพของสารประกอบอะโรเมตก

1.เปนสารประกอบทมกลนเฉพาะตว 2.เปนโมเลกลโคเวเลนตไมมขว ดงนนจงไมละลาย แตละลายไดดในตวท าละลายไมมขว เชน CCl4 อเทอร 3.มความหนาแนนนอยกวาน า 4.จดเดอดและจดหลอมเหลวเพมขนตามขนาดของโมเลกลทใหญขน 5.เปนสารประกอบไมอมตว มพนธะคมาก เมอเผาไฟจงมเขมามาก (มากกวาแอลคนและแอลไคน)

ปฏกรยาของสารประกอบอะโรเมตก

1.ปฏกรยาการเผาไหม ถาเผาไฟในบรรยากาศปกตจะมเขมาจ านวนมาก เพราะเกดปฏกรยาไมสมบรณ แตถาเผาในทๆ ม O2 จ านวนมากเกนพอ จะเกดปฏกรยาสมบรณ ไมมเขมา และได H2O และ CO2 เปนผลตภณฑ เหมอนกบไฮโดรคารบอนอนๆ เชน 2C2H6 + 15O2 → 12CO2 + 6H2O C7H8 + 9O2 → 7CO2 + 4H2O 2.ปฏกรยาการแทนท พจารณาตวอยางปฏกรยาของเบนซนดงน ก. Halogenation เบนซนจะท าปฏกรยากบ Cl2 หรอ Br2 ไดโดยมผงเหลก หรอ FeCl3 เปนตวเรงปฏกรยา เกดปฏกรยาการแทนทและไดกาซ HX ข. Nitration ท าปฏกรยากบ HNO3 และ H2SO4 เขมขน ค. Sulfonation ท าปฏกรยากบ H2SO4 เขมขน

สารประกอบอนทรยทหมฟงกชนมธาตออกซเจนเปนองคประกอบ

สารประกอบอนทรยทประกอบดวยธาตคารบอน ไฮโดรเจน และหมฟงกชนทมออกซเจนเปนองคประกอบมหลายชนด เชน แอลกอฮอล อเทอร กรดอนทรย เอสเทอร แอลดไฮดและคโตน แอลกอฮอล (Alcohols) แอลกอฮอลเปนสารประกอบของคารบอนทมหมไฮดรอกซล (-OH) เปนหมฟงกชนเกาะอยท Aliphatic Carbon (หากเกาะอยท Aromatic Carbon จะเรยก Phenol )มสตรโมเลกลเปน CnH2n+2 เมอ n = 1,2,3...

การเรยกชอแอลกอฮอล

ก. ระบบชอสามญ (Common name) การเรยกชอแอลกอฮอลระบบนใหเรยกชอหมแอลคล แลวตามดวยค าวา แอลกอฮอล (alcohol) เชน

ข. ระบบ IUPAC การเรยกชอแอลกอฮอลในระบบนคลายกบการเรยกชอสารอนทรยอนทกลาวมาแลว คอ 1. เลอกโครงสรางหลกทมคารบอนตอกนยาวทสด และมหม –OH อยดวย 2. บอกต าแหนง –OH ดวยเลขทมคานอยทสด 3. ชอโครงสรางหลกใหเรยกตามจ านวนอะตอม C แลวลงทายเสยงเปน –อานอล (–anol)

สมบตทางกายภาพ (Physical Properties)

1. alcohol ทม C-1-3 อะตอมละลายน าไดด แตไมน าไฟฟา แต C อะตอมยงมากจะยงละลายน าไดนอยจนถงไมละลาย 2. มจดหลอมเหลวและจดเดอดสงกวาไฮโดรคารบอนทมมวลโมเลกลใกลเคยงกน เนองจากมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล เปนพนธะไฮโดรเจนและแรงวนเดอรวาลส 3. มจดเดอดต ากวาจดเดอดของกรดอนทรยทมมวลโมเลกลเทากน เนองจากพนธะไฮโดรเจนในกรดอนทรยแรงกวา 4. มจดเดอดสงขน เมอมมวลโมเลกลเพมขน และสารทเปนไอโซเมอรกน โซตรงจะมจดเดอดสงกวาโซกง และ alcohol ทม C-3 อะตอมขนไปจะมไอโซเมอร

ปฏกรยาของแอลกอฮอล (Synthesis of Alcohols)

1.การเกดเกลอของแอลกอฮอลและกาซไอโดร เจนเมอแอลกอฮอลท าปฏกรยากบโลหะ ส าหรบแอลกอฮอลปฐมภมจะเกด ปฏกรยาไดเรวมากทสด เชน R-OH + Na → R-O -Na+ + H2 CH3CH2CH2CH2OH + Na → CH3CH2CH2CH2O-Na+ + H2 2. ปฏกรยาแทนท -OH ดวยลกสรเอเจนต HCl/ZnCl2(anhydrous) ส าหรบแอลกอฮอลตตยภมจะเกดการแทนทไดเรวมากทสด เชน R-OH + HCl/ZnCl2(anhydrous) → R-Cl + H2O (CH3)3C-OH + HCl/ZnCl2 → (CH3)3C-Cl + H2 O 3. ปฏกรยาของกรดคารบอกซลกกบไทโอนล คลอไรด(SOCl2)ใหแอซดคลอไรด เชน R-OH + SOCl2 → RCl + S2O + HCl CH3CH2CH2CH2OH + SOCl2 → CH3CH2CH2CH2Cl + S2O + HCl

4. ปฏกรยาของกรดคารบอกซลกกบอลกอฮอลโดย มกรดเปนตวเรงปฏกรยาใหเอสเทอร(Fisher Esterification) เชน R-COOH + ROH → RCOOR + H2O CH3COOH + CH3CH2CH2CH2OH / H2SO4 → CH3COOCH2CH2CH2CH3 heat

5. ปฏกรยาก าจดน า(Dehydration) ให alkene หรอ ether เชน RCH2CH2OH + H2SO4 (รอน มาก) → RCH=CH2 + H2O RCH2CH2OH + H2SO4 (รอน ปานกลาง) → RCH2CH2OCH2CH2R + H2O

6. ปฏกรยาออกซเดชน อลกอฮอลปฐมภมถกออกซไดซเปนอลดไฮดหรอ กรดคารบอกซลก

RCH2OH ออกซไดซ → R-CHO หรอ R-COOH CH3CH2CH2CH2OH + K2Cr2O7 / H2SO4 → CH3CH2CH2COOH + K2SO4 + Cr2SO4

อลกอฮอลทตยภม ถกออกซไดซเปนคโตน

R2CH-OH ออกซไดซ → R-COR CH3CH2CH(OH)CH3 + K2Cr2O7 / H2SO4 → CH3CH2-CO-CH3 + K2SO4 + Cr2SO4

อลกอฮอลตตยภม ไมถกออกซไดซในสภาวะปรกต

R3COH ออกซไดซ → No reaction (CH3)3C-OH + K2Cr2O7 / H2SO4 → No reaction 7. ปฏกรยา Iodoform อลกอฮอลทมโครงสราง เปน RCH(OH)CH3 จะใหผลเปนบวกเมอท า Iodoform test

RCH(OH)CH3 + NaOH/I2 → RCO-O-Na+ + CHI3 (Iodoform)

CH3CH2CH(OH)CH3 + NaOH/I2 → CH3CH2CO-O-Na+ + CHI3 (Iodoform )

8. ปฏกรยาแทนท H-atom บนวงแหวนเบนซนของฟนอลทต าแหนง ortho และpara เนองจากหมOH เปน strong activatig group เชน ปฏกรยา bromination

อเทอร (Ethers)

อเทอรเปนสารประกอบอนทรยทมหมออกซ (-O-) เปนหมฟงกชนและ มสตรทวไปคอ R-O-R' เมอหม R คอหมแอลคล (Alkyl group) การเรยกชออเทอร (Ethers) ก.เรยกชอสามญของ อเทอร (Ethers) ใหเรยกหมอลคลทตออยกบ O-atom แลวลงทาย ดวย ether เชน ethyl methyl ether (CH3CH2OCH3) diethyl ether (CH3CH2OCH2CH3) ข. เรยกตามระบบ IUPAC ใหเรยกเปนหม prefix วา หม alkoxy-

สมบตทางกายภาพ (Physical Properties)

1. มจดเดอด จดหลอมเหลวต าเหมอนอลเคน 2. สามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบน าได จงละลายน า

ปฎกรยาของ Ether (Reactions of Ethers)

อเทอรไมวองไวตอปฏกรยา ทางเคม ส าหรบปฏกรยาทเกดกบอเทอรไดแก 1. ปฏกรยา ของอเทอรกบ HI หรอ HBr ทเขมขนและรอน เชน ROR + HI RI + ROH และถาใช HIมากเกนพอ (excess) ROHจะเกดปฏกรยาตอเปน RI ROH + HI RI + H2O เชน (CH3)3C-O-C(CH3)3 + HBr มากเกนพอ(excess) (CH3)3C-Br (2 moles) 2. ปฏกรยา ของอเทอรกบออกซเจน ใหสารประกอบ hydroperoxide (ROOH) เชน CH3-O-CH3 + O2 มากเกนพอ(excess) CH3-O-CH2-O-O-H

แอลดไฮด และคโตน (Aldehydes and Ketones)

แอลดไฮด (Aldehyde) เปนสารประกอบอนทรยทหมฟงกชนเปนหมคารบอกซาลดไฮด (Carboxaldehyde :หรอ –CHO) มสตรทวไปเปน หรอ RCHO หรอ CnH2nO เมอ R , R’ เปนหมแอลคลหรอหมแอรล

การเรยกชอ (Nomenclature)

ก. ชอสามญ (Common Name)

แอลดไฮดเรยกโดยเปลยนค าลงทาย -ic acid หรอ -oic acid ของกรดอนทรยทสอดคลองเปน -aldehyde และใหต าแหนง Cทมหมฟอรมลเกาะอยเปน a ข. ชอ IUPAC

แอลดไฮด เรยกโดยเลอกสาโซทยาวทสดทมหม formyl อยดวยเปนสายโซหลกโดยเปลยน e ทายชอ alkane เปน -al

สมบตของแอลดไฮด

1. แอลดไฮดจงเปนโมเลกลมขว เชนเดยว กบน า แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลจงเปนแรงดงดดระหวางขว แตสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบโมเลกลของน าไดโดยเกดสลบกบโมเลกลของน า (Associated hydrogen bond) การละลายน าจะลดลงเมอจ านวนอะตอมคารบอนเพมขนเนองจากมสวนทไมม ขวมากขน 2. จดเดอดของแอลดไฮดม แนวโนมเพมขนตามจ านวนอะตอมคารบอน เนองจากการเพมขนของจ านวนอะตอมคารบอนท าใหมวลโมเลกลสงขน เปนผลใหแรงแวนเดอรวาลสสงขน คโตน (Ketone) เปนสารประกอบอนทรยทมหมฟงกชนเปนหมคารบอ นล (Carbonyl group : หรอ –CO–)สตรทวไป ของคโตนคอ หรอ RCOR’ หรอ CnH2nO เมอ R , R’ เปนหมแอลคลหรอหม แอรลคโตนเปนไอโซเมอรโครง สรางกบแอลดไฮดโดยคโตนตวแรกจะเรมตนทคารบอน 3 อะตอม

การเรยกชอ (Nomenclature)

ก. ชอสามญ (Common Name)

คโตน เรยกชอหมทงสองทเกาะอยบน C ของหม Carbonyl กอน โดยเรยงตามล าดบอกษรแลวลงทาวา ketone ข. ชอ IUPAC

คโตน เรยกโดยเลอกสายโซหลกทม C ของหม Carbonyl อยดวยในสายโซหลกโดยเปลยน e ทายชอ alkane เปน - one และใหต าแหนองของ C ในหม Carbonyl เปนตวเลขทนอยทสด

การเตรยมแอลดไฮด และคโตน (Synthesis of Aldehydes and Ketones)

1. Oxidation of alcohols

แอลกอฮอลปฐมภมเกดปฏกรยาออกซเดชนไดเปน แอลดไฮด แอลกอฮอลทตยภมเกดปฏกรยาออกซเดชนไดเปน คโตน 2. Ozonalysis of alkenes

ปฎกรยาของแอลดไฮด และคโตน (Reaction of Aldehydes and Ketones)

1.Oxidation Reaction แอลดไฮดถกออกซไดสไดงายกวาคโตน จงสามารถใชปฎกรยานทดสอบความแตกตางระหวางแอลดไฮด และคโตน 1.1 ปฏกรยา Tollen's reagent (Silver Mirror Test) 1.2 ปฎกรยากบ Benedict's reagent (Cupric citrate complex) สารละลาย CuSo4 และกรดซตรกในเบส เปน oxidizing agent จะไดผลตภณทเปนตะกอน Cu2O ซงมตะกอนสสม หรอสแดงอฐ 1.3 ปฏกรยากบ Fehling's reagent เหมอนกบปฏกรยา Benedict's reagent 1.4 Reduction of Aldehydes and Ketones เปนปฏกรยาของแอลดไฮด และคโตน โดยไดผลตภณทเปนแอลกอฮอลปฐมภม และแอลกอฮอลทตยภมตามล าดบ โดยม Reduction agent สวนใหญคอ LiAlH4 หรอ NaBH4