Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Carbonyl compounds · ⁨مركبات الكربونيل⁩

A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · Topic 17 · ⁨الموضوع 17⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
8:03

مركبات الكربونيل

افتح زجاجة إزالة طلاء الأظافر، ورائحة الحادة تلك هي البروبانون. جسمك يصنع القليل منه كل يوم. كل ذلك يأتي من مجموعة صغيرة واحدة…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

17.1

Aldehydes and ketones · ⁨الألدهيدات والكيتونات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. recall the reactions (reagents and conditions) by which aldehydes and ketones can be produced: (a) the oxidation of primary alcohols using acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or acidified $\text{KMnO}_4$ and distillation to produce aldehydes (b) the oxidation of secondary alcohols using acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or acidified $\text{KMnO}_4$ and distillation to produce ketones
  2. describe: (a) the reduction of aldehydes and ketones using $\text{NaBH}_4$ or $\text{LiAlH}_4$ to produce alcohols (b) the reaction of aldehydes and ketones with $\text{HCN}$, $\text{KCN}$ as catalyst, and heat to produce hydroxynitriles as exemplified by ethanal and propanone
  3. describe the mechanism of the nucleophilic addition reactions of hydrogen cyanide with aldehydes and ketones in 17.1.2(b)
  4. describe the use of 2,4-dinitrophenylhydrazine (2,4-DNPH reagent) to detect the presence of carbonyl compounds
  5. deduce the nature (aldehyde or ketone) of an unknown carbonyl compound from the results of simple tests (Fehling's and Tollens' reagents; ease of oxidation)
  6. deduce the presence of a $\text{CH}_3\text{CO}-$ group in an aldehyde or ketone, $\text{CH}_3\text{CO}-\text{R}$, from its reaction with alkaline $\text{I}_2(\text{aq})$ to form a yellow precipitate of tri-iodomethane and an ion, $\text{RCO}_2^-$
العربية
  1. استذكر التفاعلات (الكواشف والشروط) التي يمكن من خلالها إنتاج الألدهيدات والكيتونات: (أ) أكسدة الكحولات الأولية باستخدام $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ محمض أو $\text{KMnO}_4$ محمض والتقطير لإنتاج ألدهيدات (ب) أكسدة الكحولات الثانوية باستخدام $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ محمض أو $\text{KMnO}_4$ محمض والتقطير لإنتاج كيتونات
  2. صف: (أ) اختزال الألدهيدات والكيتونات باستخدام $\text{NaBH}_4$ أو $\text{LiAlH}_4$ لإنتاج كحولات (ب) تفاعل الألدهيدات والكيتونات مع $\text{HCN}$، $\text{KCN}$ كمحفز، والحرارة لإنتاج هيدروكسينتريلات كمثال على ذلك إيثانال وبروبانون
  3. صف آلية الإضافة النوكليوفيلية للهيدروجين سيانيد مع الألدهيدات والكيتونات في 17.1.2(ب)
  4. صف استخدام 2,4-ثنائي نيتروفينيل هيدرازين (كاشف 2,4-DNPH) للكشف عن وجود مركبات الكربونيل
  5. استنتج طبيعة (ألدهيد أو كيتون) لمركب كربونيل مجهول من نتائج اختبارات بسيطة (كاشف فيلنغ وتولينز؛ سهولة الأكسدة)
  6. استنتج وجود مجموعة $\text{CH}_3\text{CO}-$ في ألدهيد أو كيتون، $\text{CH}_3\text{CO}-\text{R}$، من خلال تفاعله مع $\text{I}_2(\text{aq})$ القلوي لتكوين راسب أصفر من ثلاثي يودوميثان وأيون، $\text{RCO}_2^-$

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

Aldehydes and ketones are carbonyl compounds 羰基化合物 — they contain the C=O carbonyl 羰基 group.

  • in an aldehyde 醛 the carbonyl carbon is on the end of the chain (it also carries an H), written $\text{–CHO}$.
  • in a ketone 酮 the carbonyl carbon is in the middle, between two other carbons.

Making aldehydes and ketones

Both are made by the oxidation 氧化 of an alcohol 醇 with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or $\text{KMnO}_4$:

  • a primary alcohol, with distillation 蒸馏, gives an aldehyde.
  • a secondary alcohol gives a ketone.

Reactions

  • reduction 还原 with $\text{NaBH}_4$ or $\text{LiAlH}_4$ turns a carbonyl compound back into an alcohol (an aldehyde gives a primary alcohol; a ketone gives a secondary alcohol).
  • reaction with hydrogen cyanide 氰化氢 ($\text{HCN}$), with $\text{KCN}$ as catalyst and heat, adds $\text{H}$ and $\text{CN}$ across the C=O to make a hydroxynitrile 羟基腈. This adds one carbon to the chain.

The mechanism: nucleophilic addition

The reaction with $\text{HCN}$ is a nucleophilic addition 亲核加成. The carbonyl carbon is slightly positive (oxygen pulls the electrons away). So:

  1. the $\text{CN}^-$ ion (a nucleophile) attacks the slightly positive carbon.
  2. this breaks the C=O double bond, leaving a negative oxygen ($\text{O}^-$).
  3. the $\text{O}^-$ takes an $\text{H}^+$ (from $\text{HCN}$) to finish the hydroxynitrile.
العربية

الألدهيدات والكيتونات هي مركبات كربونيل — تحتوي على مجموعة كربونيل C=O.

  • في الألدهيد يكون كربون الكربونيل في نهاية السلسلة (وأيضاً يحمل H)، يُكتب $\text{–CHO}$.
  • في الكيتون يكون كربون الكربونيل في المنتصف، بين كربونين آخرين.
زجاجة سائل إزالة طلاء الأظافر بجانب وسادات قطنية
بروبانون (أسيتون)، أبسط كيتون، هو المذيب المستخدم في سائل إزالة طلاء الأظافر

الإيثانال بذرة كربون C=O في النهاية تحمل H، وبجانبه البروبانون بذرة كربون C=O في المنتصف بين ذرتي كربون *كلاهما يحتوي على مجموعة C=O الكربونيل: في الألدهيد تكون في نهاية السلسلة (–CHO)، وفي الكيتون تكون في المنتصف

تحضير الألدهيدات والكيتونات

كلاهما يُصنع بواسطة الأكسدة لكحول باستخدام $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ المحمض أو $\text{KMnO}_4$:

  • كحول أولي، مع التقطير، يعطي ألدهيداً.
  • كحول ثانوي يعطي كيتوناً.

التفاعلات

  • الاختزال باستخدام $\text{NaBH}_4$ أو $\text{LiAlH}_4$ يعيد تحويل مركب الكربونيل إلى كحول (يعطي الألدهيد كحولاً أولياً؛ ويعطي الكيتون كحولاً ثانوياً).
  • تفاعل مع هيدرو Cianide ($\text{HCN}$)، مع $\text{KCN}$ كعامل حفاز وحرارة، يضيف $\text{H}$ و$\text{CN}$ عبر R=C=O لتشكيل هيدروكسينايترايل. هذا يضيف ذرة كربون واحدة للسلسلة.

الآلية: الإضافة النوكليوفيلية

تفاعل $\text{HCN}$ هو إضافة نوكليوفيلية. كربون الكربونيل موجب قليلاً (الأكسجين يسحب الإلكترونات away). لذا:

  1. أيون $\text{CN}^-$ (نوكليوفيل) يهاجم الكربون الموجب قليلاً.
  2. هذا يكسر الرابطة المزدوجة C=O، تاركا أكسجيناً سالباً ($\text{O}^-$).
  3. يأخذ $\text{O}^-$ $\text{H}^+$ (من $\text{HCN}$) لإنهاء الهيدروكسينايترايل.
آلية إضافة HCN: CYANIDE يهاجم كربون الكربونيل الموجب قليلاً، تنكسر R=C=O لتعطي أكسجيناً سالباً، ثم يأخذ الأكسجين بروتوناً
الإضافة النوكليوفيلية HCN: CN$^-$ يهاجم $\delta+$ كربون الكربونيل، تنكسر R=C=O إلى O$^-$، ثم يأخذ O$^-$ H$^+$
Explore · ⁨استكشف⁩

Carbonyl compound lab · ⁨مركبات الكربونيل المختبر⁩

Sort carbonyl reactions by what they reveal. · ⁨رتّب تفاعلات الكربونيل حسب ما تكشف عنه.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
aldehyde/ˈældɪhaɪd/ ألدهيد
ketone/ˈketəʊn/ كيتون
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ أكسدة
alcohol/ˈælkəhɒl/ كحول
distillation/dɪstɪˈleɪʃn/ التقطير
reduction/rɪˈdʌkʃn/ الاختزال
hydrogen cyanide/ˈhaɪdrədʒn ˈsaɪənaɪd/ السيانيد الهيدروجيني
hydroxynitrile/haɪˈdrɒksɪnaɪtraɪl/ هيدروكسينيتریل
nucleophilic addition/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ إضافة نيوكليوفيلية
Fehling's reagent/ˈfeɪlɪŋz rɪˈeɪdʒənt/ كاشف فهلنج
Tollens' reagent/ˈtəʊlənz rɪˈeɪdʒənt/ كاشف تولنز
tri-iodomethane/traɪ ˈaɪədəʊmθeɪn/ ثلاثي يودو ميثان
17.1

Tests for carbonyl compounds · ⁨اختبارات مركبات الكربونيل⁩

English

Detecting any carbonyl

Add 2,4-DNPH reagent (2,4-dinitrophenylhydrazine). An orange precipitate confirms that the compound is an aldehyde or a ketone.

Telling an aldehyde from a ketone

Aldehydes are easily oxidised to carboxylic acids, but ketones are not. Two tests use this difference:

Test Aldehyde Ketone
Fehling's reagent 斐林试剂 (blue solution) turns to a brick-red precipitate no change
Tollens' reagent 托伦试剂 (colourless) gives a silver mirror no change

The iodoform test

If the compound has the $\text{CH}_3\text{CO}-$ group, warming it with alkaline aqueous iodine gives a pale yellow precipitate of tri-iodomethane 三碘甲烷 ($\text{CHI}_3$) and the ion $\text{RCO}_2^-$.

Worked example. A liquid gives an orange precipitate with 2,4-DNPH, gives no silver mirror with Tollens' reagent, and gives a yellow precipitate with alkaline aqueous iodine. Identify it. Take the tests one at a time, using each for exactly what it proves. The orange precipitate with 2,4-DNPH proves a carbonyl group is present - an aldehyde or a ketone, nothing else. No silver mirror with Tollens' rules out an aldehyde, so it must be a ketone. The yellow precipitate in the iodoform test proves a $\text{CH}_3\text{CO}-$ group next to the carbonyl. The simplest compound satisfying all three is propanone, $\text{CH}_3\text{COCH}_3$. Keep the roles straight: 2,4-DNPH finds any carbonyl, Tollens' separates aldehyde from ketone, and iodoform detects the methyl group beside the C=O.

العربية

الكشف عن أي كربونيل

أضف كاشف 2,4-DNPH (2,4-dinitrophenylhydrazine). راسب برتقالي يؤكد أن المركب ألدهيد أو كيتون.

تمييز الألدهيد عن الكيتون

الألدهيدات تُ مؤكسد بسهولة إلى أحماض كربوكسيلية، بينما الكيتونات لا. اختباران يستخدمان هذا الفرق:

الاختبار الألدهيد الكيتون
كاشف Fehling (محلول أزرق) يتحول إلى راسب أحمر آجري لا تغيير
كاشف Tollens' (عديم اللون) يعطي مرآة فضية لا تغيير
أنبوبين اختبار: محلول فيلهنج يعطي راسباً أحمر آجري وكاشف تولنز يعطي مرآة فضية، كلاهما مع ألدهيد
تمييز الألدهيد عن الكيتون: يعطي الألدهيد راسباً أحمر آجري مع Fehling ومرآة فضية مع Tollens'; الكيتون لا يعطي تغييراً
أنبوب اختبار جداره الداخلي مغطى بطبقة فضية لامعة ولامعة كالمرايا
اختبار Tollens' إيجابي: ألدهيد يغطي الأنبوب بمرآة فضية لامعة

اختبار اليودوفورم

إذا كان المركب يحتوي على مجموعة $\text{CH}_3\text{CO}-$، فإن تسخينه مع يوديد قلوي مائي يعطي راسباً أصفر فاتح من ثلاثي يودوميثان ($\text{CHI}_3$) وأيون $\text{RCO}_2^-$.

مثال محلول. سائل يعطي راسباً برتقالياً مع 2,4-DNPH، ويعطي لا مرآة فضية مع كاشف تولنز، ويعطي راسباً أصفر مع اليود المائي القلوي. حدد المادة. خذ الاختبارات واحداً تلو الآخر، واستخدم كل منها لما يثبت بالضبط. الراسب البرتقالي مع 2,4-DNPH يثبت وجود مجموعة كاربونيل - ألدهيد أو كيتون، لا شيء آخر. لا مرآة فضية مع تولنز تستبعد الألدهيد، لذا يجب أن يكون كيتون. الراسب الأصفر في اختبار اليودو فورم يثبت وجود مجموعة $\text{CH}_3\text{CO}-$ بجانب الكربونيل. أبسط مركب يحقق الشروط الثلاثة هو البروبانون، $\text{CH}_3\text{COCH}_3$. حافظ على الأدوار صحيحة: 2,4-DNPH يبحث عن أي كربونيل، وتولنز يفصل بين الألدهيد والكيتون، ويودو فورم يكشف عن مجموعة الميثيل المجاورة لـ C=O.

Explore · ⁨استكشف⁩

Carbonyl test lab · ⁨مختبر اختبار الكربونيل⁩

Match observations to aldehydes and ketones. · ⁨صل الملاحظات بالألدهيدات والكيتونات.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
carbonyl compound/ˈkɑːbənaɪl ˈkɒmpaʊnd/ مركب كاربونيلي
carbonyl/ˈkɑːbənaɪl/ مجموعة الكربونيل
17.1

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • 2,4-DNPH gives an orange precipitate with any carbonyl — it tests for $\text{C}=\text{O}$.
  • Tollens' (silver mirror) and Fehling's (brick-red) are positive for aldehydes only — this is how you tell aldehydes from ketones.
  • Nucleophilic addition of HCN adds one carbon (→ hydroxynitrile); show the curly arrows.
  • The iodoform (tri-iodomethane) test is positive for $\text{CH}_3\text{CO}-$ groups.
العربية
  • 2,4-DNPH يعطي راسباً برتقالياً مع أي كربونيل - فهو يختبر وجود $\text{C}=\text{O}$.
  • تولنز (مرآة فضية) وفهلينغ (أحمر طوبي) إيجابيان فقط للألدهيدات - هكذا تميز بين الألدهيدات والكيتونات.
  • إضافة نووية لـ HCN تضيف ذرة كربون واحدة (→ هيدروكسي نتريل)؛ ارسم الأسهم المنحنية.
  • اختبار الإيودوفورم (ثلاثي يودوميثان) إيجابي لمجموعات $\text{CH}_3\text{CO}-$.

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP