Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Carbonyl compounds · ⁨תרכובות קרבוניל⁩

A-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩ · Topic 17 · ⁨נושא 17⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
8:03

תרכובות קרבוניל

פתח בקבוק נזיל דבק, והריח החד הוא פרפנון. הגוף שלך מייצר כמות קטנה ממנו כל יום. כל זה מגיע מקבוצה אחת קטנה…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון⁩

17.1

Aldehydes and ketones · ⁨אלדהידים וקטונים⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
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, $\text{RCO}_2^-$
עברית
  1. זכור את התגובות (החומרים והתנאים) על ידי הן אלדהידים וקטונים יכולים להיוצר: (א) חמצון של אלכוהולים ראשוניים באמצעות חומצה מעודנת $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ או חומצה מעודנת $\text{KMnO}_4$ ועיבוי ליצירת אלדהידים (ב) חמצון של אלכוהולים משניים באמצעות חומצה מעודנת $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ או חומצה מעודנת $\text{KMnO}_4$ ועיבוי ליצירת קטונים
  2. תאר: (א) הפחתה של אלדהידים וקטונים באמצעות $\text{NaBH}_4$ או $\text{LiAlH}_4$ ליצירת אלכוהולים (ב) תגובה של אלדהידים וקטונים עם $\text{HCN}$, $\text{KCN}$ כקטליסט, וחום ליצירת הידרוקסיניטרילים כפי שמדגמים אתנאל ופרופאנון
  3. תאר את מנגנון התוספת הנוקלئופילית של מימן צyanide עם אלדהידים וקטונים ב-17.1.2(ב)
  4. תאר את השימוש ב-2,4-dinitrophenylhydrazine (מגיב 2,4-DNPH) לזיהוי נוכחות תרכובות קרבוניל
  5. גזור את הטבע (אלדהיד או קטון) של תרכובת קרבוניל בעלת ידע מאיכות התוצאות של בדיקות פשוטות (מגיבי פהלינג וטולנס; קלות החמצון)
  6. גזור את נוכחות קבוצת $\text{CH}_3\text{CO}-$ באלדהיד או קטון, $\text{CH}_3\text{CO}-\text{R}$, מתגובתה עם בסיס Alkaline $\text{I}_2(\text{aq})$ ליצירת משקע צהוב של טרי-יודומתן ויון, $\text{RCO}_2^-$

Source: Cambridge International syllabus · ⁨מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'⁩

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.
עברית

אלדהידים וקטונים הם תרכובות קרבוניל – הם מכילים את קבוצת הקרבוניל C=O.

  • באלדדה, פחמן הקربוניל נמצא בקצה השלשרת (ואף נושא H), כתוב $\text{–CHO}$.
  • ב-קטון הפחמן הקרבונילי נמצא באמצע, בין שני פחמנים אחרים.
בקבוק מורד לקישוט ציפורניים לצד רטיבי כותנה
פרופאנון (אסטון), הקטון הפשוט ביותר, הוא הממס במורד לקישוט ציפורניים
אתנאל עם הפחמן C=O בקצה הנושא H, לצד פרופאנון עם הפחמן C=O באמצע בין שני פחמנים
שניהם מכילים את קבוצת הקרבוניל C=O: באלדדה היא נמצאת בקצה השרשרת (–CHO), ובקטון היא נמצאת באמצע

הכנת אלדדות וקטונים

שניהם מיוצרים על ידי חמצון של אלכוהול עם $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ או $\text{KMnO}_4$ חומצי:

  • אלכוהול ראשוני, עם דיסטילציה, נותן אלדדה.
  • אלכוהול משני נותן קטון.

תגובות

  • הפחתה עם $\text{NaBH}_4$ או $\text{LiAlH}_4$ ממירה תרכובת קרבוניל חזרה לאלכוהול (אלדדה נותנת אלכוהול ראשוני; קטון נותן אלכוהול משני).
  • תגובה עם מיצן מימן ($\text{HCN}$), עם $\text{KCN}$ כחומר זרז וחום, מוסיפה $\text{H}$ ו$\text{CN}$ על פני C=O ליצירת הידרוקסילניטריל. זה מוסיף פחמן אחד לשרשרת.

המנגנון: תוספת נוקleoפילית

התגובה עם $\text{HCN}$ היא תוספת נוקleoפילית. הפחמן בקרבוניל הוא מעט חיובי (החמצן שואב את האלקטרונים). לכן:

  1. יון $\text{CN}^-$ (נוקleoפיל) תוקף את הפחמן החיובי מעט.
  2. זה מפצל את הקשר הכפול C=O, ומשאיר חמצן שלילי ($\text{O}^-$).
  3. $\text{O}^-$ לוקח $\text{H}^+$ (מ$\text{HCN}$) כדי להשלים את ההידרוקסילניטריל.
מנגנון התוספת של HCN: ציאניד תוקף את הפחמן הקרבונילי החיובי מעט, הקשר C=O מתפרק לתוך חמצן שלילי, ולאחר מכן החמצן לוקח פרוטון
תוספת נוקleoפילית של HCN: CN$^-$ תוקף את הפחמן הקרבונילי $\delta+$, הקשר C=O מתפרק לתוך O$^-$, ולאחר מכן O$^-$ לוקח H$^+$
Explore · ⁨חקור⁩

Carbonyl compound lab · ⁨מעבדת תרכובות קרבוניליות⁩

Sort carbonyl reactions by what they reveal. · ⁨מיישר תגובות קרבוניליות לפי מה שהן חושפות.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
aldehyde/ˈældɪhaɪd/ אלדזהיד
ketone/ˈketəʊn/ קרבונית
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ חמצון
alcohol/ˈælkəhɒl/ אלכוהול
distillation/dɪstɪˈleɪʃn/ עלייה
reduction/rɪˈdʌkʃn/ חיזור
hydrogen cyanide/ˈhaɪdrədʒn ˈsaɪənaɪd/ ציין מימן
hydroxynitrile/haɪˈdrɒksɪnaɪtraɪl/ הידרוקסיניטריל
nucleophilic addition/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ הוספה נוקליופילית
Fehling's reagent/ˈfeɪlɪŋz rɪˈeɪdʒənt/ תמיסת פהלינג
Tollens' reagent/ˈtəʊlənz rɪˈeɪdʒənt/ תמיסת טולנס
tri-iodomethane/traɪ ˈaɪədəʊmθeɪn/ טרילודומתן
17.1

Tests for carbonyl compounds · ⁨בדיקות לתרכובות קרבוניל⁩

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.

עברית

זיהוי כל קרבוניל

הוסף מגור 2,4-DNPH (2,4-דיניטרופניל הידראזין). משקע כתום מאשש שהתרכובת היא אלדדה או קטון.

הבחנה בין אלדדה לקטון

אלדדות מתחמצות בקלות לחומצות קربوكסיליות, בעוד שקטונים לא. שתי בדיקות משתמשות בהבדל זה:

בדיקה אלדהיד קטון
תמיסת פלנג (נוזל כחול) הופכת למשקע אדום-לבני ללא שינוי
תמיסת טולנס (חסרת צבע) יוצרת מראה כסוף ללא שינוי
שתי מברשות: תמיסת פלנג נותנת משקע אדום-לבני ותמיסת טולנס נותנת מראה כסוף, שניהם עם אלדהיד
הבחנה בין אלדהיד לקטון: אלדהיד נותן משקע אדום-לבני עם תמיסת פלנג ומראה כסוף עם תמיסת טולנס; קטון אינו גורם לשינוי
מבוקר שבו הקיר הפנימי מצופה בשכבת כסף בהירה ובריקה, כמו מראה
מבחן טולנס חיובי: אלדהיד מצפה את המבוקר במראה כסוף ברק

מבחן היודופורם

אם התרכובת מכילה את קבוצת $\text{CH}_3\text{CO}-$, חימומה עם יוד מימי בסיסי נותן משקע צהוב-בהיר של טרי-יודומيثן ($\text{CHI}_3$) והיון $\text{RCO}_2^-$.

דוגמה פתורה. נוזל נותן משקע כתום עם 2,4-DNPH, אינו נותן מראה כסוף עם תמיסת טולנס, ונותן משקע צהוב עם יוד מימי בסיסי. זיהו אותו. בדקו כל מבחן בנפרד, ובכל אחד השתמשו רק בזהותו המדויקת. המשקע הכתום עם 2,4-DNPH מעיד על נוכחות קבוצת קרבוניל - אלדהיד או קטון, ואין אחר. ללא מראה כסוף עם טולנס שולל אלדהיד, ולכן חייבת להיות קטון. המשקע הצהוב במבחן היאדופורם מעיד על קבוצת $\text{CH}_3\text{CO}-$ סמוכה לקרבוניל. התרכובת הפשוטה ביותר העונה על שלושת המבחנים היא פרופאנון, $\text{CH}_3\text{COCH}_3$. שמרו על ההבחנה: 2,4-DNPH מזהה כל קרבוניל, טולנס מבדיל בין אלדהיד לקטון, והיאדופורם מזהה את קבוצת המתיל הסמוכה ל-C=O.

Explore · ⁨חקור⁩

Carbonyl test lab · ⁨מעבדת מבחן קרבוניל⁩

Match observations to aldehydes and ketones. · ⁨התאם תצפיות לאלדאלידים ולקטונים.⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
carbonyl compound/ˈkɑːbənaɪl ˈkɒmpaʊnd/ תרכובת קרבוניל
carbonyl/ˈkɑːbənaɪl/ קרבוניל
17.1

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

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.
עברית
  • 2,4-DNPH נותן משקע כתום עם כל קרבוניל - הוא בודק נוכחות $\text{C}=\text{O}$.
  • טולנס (מראה כסוף) ו-פלנג (אדום-לבני) הם חיוביים עבור אלדהידים בלבד - כך מבדילים ביניהם לבין קטונים.
  • תוספת נאוקלפילית של HCN מוסיפה פחמן אחד (→ הידרוקסילניטריל); הציגו את החצים המעוגלים.
  • מבחן היאדופורם (טרי-יודומيثן) חיובי עבור קבוצות $\text{CH}_3\text{CO}-$.

Interactive lessons on this topic · ⁨שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.⁩

Past Papers · ⁨מבחני עבר⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩ · ⁨נושאים נוספים בA-Level Chemistry · ⁨כימיה A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP