Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

Carbonyl compounds · ⁨สารประกอบคาร์บอนิล (Carbonyl compounds)⁩

A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · Topic 17 · ⁨หัวข้อ 17⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
8:03

สารประกอบคาร์บอนิล (Carbonyl compounds)

เปิดขวดน้ำยาล้างเล็บ และกลิ่นฉุนนั้นคือโพรพานอน ร่างกายของคุณผลิตมันเล็กน้อยทุกวัน ทั้งหมดมาจากกลุ่มเล็กๆ...

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

17.1

Aldehydes and ketones · ⁨อัลดีไฮด์และคีโตน⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
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, $\text{RCO}_2^-$
ไทย
  1. ทบทวนปฏิกิริยา (สารตั้งต้นและสภาวะ) ที่สามารถผลิตอัลดีไฮด์และคีทอนได้: (a) การออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ปฐมโดยใช้ $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ หรือ $\text{KMnO}_4$ ที่ทำให้เป็นกรดและการกลั่นเพื่อผลิตอัลดีไฮด์ (b) การออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ทุติยภูมิโดยใช้ $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ หรือ $\text{KMnO}_4$ ที่ทำให้เป็นกรดและการกลั่นเพื่อผลิตคีทอน
  2. อธิบาย: (a) การรีดิวซ์ของอัลดีไฮด์และคีทอนโดยใช้ $\text{NaBH}_4$ หรือ $\text{LiAlH}_4$ เพื่อผลิตแอลกอฮอล์ (b) ปฏิกิริยาของอัลดีไฮด์และคีทอนกับ $\text{HCN}$, $\text{KCN}$ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา, และความร้อนเพื่อผลิต hydroxynitriles ตัวอย่างเช่น ethanal และ propanone
  3. อธิบายกลไกของปฏิกิริยา การเพิ่มแบบนิวคลีโอฟิลิก ของไฮโดรเจนไซานิดกับอัลดีไฮด์และคีทอนใน 17.1.2(b)
  4. อธิบายการใช้ 2,4-dinitrophenylhydrazine (2,4-DNPH reagent) เพื่อตรวจจับการมีอยู่ของสารประกอบคาร์บอนิล
  5. สรุปลักษณะ (อัลดีไฮด์หรือคีทอน) ของสารประกอบคาร์บอนิลที่ไม่ทราบชนิดได้จากผลการทดสอบเบื้องต้น (Fehling's และ Tollens' reagents; ความง่ายในการออกซิเดชัน)
  6. สรุปการมีอยู่ของหมู่ $\text{CH}_3\text{CO}-$ ในอัลดีไฮด์หรือคีทอน, $\text{CH}_3\text{CO}-\text{R}$, จากปฏิกิริยากับ $\text{I}_2(\text{aq})$ ที่มีความเป็นเบสเพื่อสร้างตะกอนเหลืองของ tri-iodomethane และไอออน, $\text{RCO}_2^-$

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

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.
ไทย

อัลดีไฮด์และคีโตนคือ สารประกอบคาร์บอนิล — มีหมู่ คาร์บอนิล C=O

  • ใน อัลดีไฮด์ คาร์บอนของหมู่คาร์บอนิลจะอยู่ที่ปลายสายโซ่ (它还 carries an H), เขียน $\text{–CHO}$
  • ใน คีโตน คาร์บอนคาร์บอนิลอยู่ตรงกลาง ระหว่างคาร์บอนอีกสองตัว
ขวดน้ำยาล้างเล็บวางข้างแผ่นสำลี
Propanone (อะซีโทน), คีโตนที่ง่ายที่สุด, เป็นตัวทำละลายในน้ำยาล้างเล็บ
เอทานอลที่มี C=O carbon at the end carrying an H, next to propanone with its C=O carbon in the middle between two carbons
ทั้งสองมีหมู่คาร์บอนิล C=O: ในอัลดีไฮด์อยู่ที่ปลายโซ่ (–CHO), ในคีโตนอยู่ตรงกลาง

การสร้างอัลดีไฮด์และคีโตน

ทั้งสองสร้างจากการ ออกซิเดชัน ของ แอลกอฮอล์ ด้วย $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ ที่ผสมกรดหรือ $\text{KMnO}_4$:

  • แอลกอฮอล์ พรีเมียวรี่,配合 การกลั่น, ให้ผลผลิตเป็นอัลดีไฮด์
  • แอลกอฮอล์ เซคอนดารี ให้ผลผลิตเป็นคีโตน

ปฏิกิริยา

  • reduction ด้วย $\text{NaBH}_4$ หรือ $\text{LiAlH}_4$ เปลี่ยนสารประกอบคาร์บอนิลกลับเป็นแอลกอฮอล์ (อัลดีไฮด์ให้แอลกอฮอล์พรีเมียวรี่; คีโตนให้แอลกอฮอล์เซคอนดารี)
  • ปฏิกิริยากับ ไฮโดรเจนไซาน์ ($\text{HCN}$), ใช้ $\text{KCN}$ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและความร้อน, เพิ่ม $\text{H}$ และ $\text{CN}$ ตัดผ่าน C=O เพื่อสร้าง ไฮดรอกไซานินไตรล์ ซึ่งเพิ่มคาร์บอนหนึ่งตัวลงในโซ่

กลไก: Nucleophilic addition

ปฏิกิริยากับ $\text{HCN}$ เป็น nucleophilic addition คาร์บอนคาร์บอนิลมีประจุบวกเล็กน้อย (ออกซิเจนดึงอิเล็กตรอนไป) ดังนั้น:

  1. ไอออน $\text{CN}^-$ (nucleophile) โจมตีคาร์บอนที่มีประจุบวกเล็กน้อย
  2. ทำให้พันธะคู่ C=O แตก เหลือออกซิเจนที่มีประจุลบ ($\text{O}^-$)
  3. $\text{O}^-$ จะรับ $\text{H}^+$ (จาก $\text{HCN}$) เพื่อสร้างไฮดรอกซีไนไตรล์ให้สมบูรณ์
กลไกการเพิ่ม HCN: cyanide โจมตีคาร์บอนคาร์บอนิลที่มีประจุบวกเล็กน้อย, C=O แตกให้เป็นออกซิเจนประจุลบ, จากนั้นออกซิเจนรับโปรตอน
Nucleophilic addition ของ HCN: CN$^-$ โจมตี $\delta+$ คาร์บอนคาร์บอนิล, C=O แตกเป็น O$^-$, จากนั้น O$^-$ รับ H$^+$
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Carbonyl compound lab · ⁨ห้องปฏิบัติการสารประกอบคาร์บอไนล์⁩

Sort carbonyl reactions by what they reveal. · ⁨จัดกลุ่มปฏิกิริยาของคาร์บอไนล์ตามสิ่งที่เปิดเผย⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
aldehyde/ˈældɪhaɪd/ อัลดีไฮด์
ketone/ˈketəʊn/ คีตอน
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ การออกซิเดชัน
alcohol/ˈælkəhɒl/ แอลกอฮอล์
distillation/dɪstɪˈleɪʃn/ การกลั่น
reduction/rɪˈdʌkʃn/ การลดรูป (reduction)
hydrogen cyanide/ˈhaɪdrədʒn ˈsaɪənaɪd/ ไฮโดรเจนไซยานाइด์
hydroxynitrile/haɪˈdrɒksɪnaɪtraɪl/ ไฮดรอก্সินाइไตรล์
nucleophilic addition/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ การเติมแบบนิวคลีโอฟิลิก
17.1

Tests for carbonyl compounds · ⁨การทดสอบสารประกอบคาร์บอนิล⁩

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.

ไทย

การตรวจพบคาร์บอนิลใดๆ

เติมสารตั้งต้น 2,4-DNPH (2,4-dinitrophenylhydrazine) ผลตกตะกอนสีส้มยืนยันว่าสารนั้นเป็นอัลดีไฮด์หรือคีโตน

แยกอัลดีไฮด์ออกจากคีโตน

อัลดีไฮด์ถูกออกซิเดชันเป็นกรดคาร์บอกซิลิกได้ง่าย แต่คีโตนไม่สามารถ ทำได้ Two tests ใช้ความแตกต่างนี้:

การทดสอบ อัลดีไฮด์ คีโตน
Fehling's reagent (สารละลายสีน้ำเงิน) เปลี่ยนเป็นตะกอนสีแดงอิฐ ไม่มีการเปลี่ยนแปลง
Tollens' reagent (ไร้สี) ให้กระจกเงิน ไม่มีการเปลี่ยนแปลง
สองหลอดทดลอง: Fehling's solution ให้ตะกอนสีแดงอิฐ และ Tollens' reagent ให้กระจกเงิน, ทั้งสองใช้กับอัลดีไฮด์
แยกอัลดีไฮด์ออกจากคีโตน: อัลดีไฮด์ให้ตะกอนสีแดงอิฐกับ Fehling's และกระจกเงินกับ Tollens'; คีโตนไม่มีการเปลี่ยนแปลง
หลอดทดลอง whose inner wall is coated with a bright, shiny silver layer, like a mirror
Tollens' test บวก: อัลดีไฮด์เคลือบหลอดด้วยกระจกเงินเงางาม

การทดสอบ iodoform

ถ้าสารนั้นมีหมู่ $\text{CH}_3\text{CO}-$ การอุ่น它与 alkaline aqueous iodine จะให้เกิดตะกอนสีเหลืองอ่อนของ tri-iodomethane ($\text{CHI}_3$) และไอออน $\text{RCO}_2^-$

ตัวอย่างการคำนวณ. สารเหลวให้ตะกอนสีส้มกับ 2,4-DNPH, ไม่เกิดกระจกเงินกับสารละลาย_quizens_, และให้ตะกอนสีเหลืองกับไอโอดีนในน้ำด่าง ระบุชนิดของสารนั้น ให้พิจารณาการทดสอบทีละอย่าง โดยใช้แต่ละการทดสอบตามสิ่งที่มันพิสูจน์ได้จริง ตะกอนสีส้มกับ 2,4-DNPH บ่งชี้ว่ามีหมู่ คาร์บอซิล อยู่ - อาจเป็นอัลดีไฮด์หรือคีโตนเท่านั้น ไม่ เกิดกระจกเงินกับ_quizens_ ล้างออกว่าไม่ใช่ อัลดีไฮด์ ดังนั้นจึงต้องเป็น คีโตน ตะกอนสีเหลืองในการทดสอบ ไอดოฟอร์ม บ่งชี้ว่ามีหมู่ $\text{CH}_3\text{CO}-$ ติดอยู่กับคาร์บอซิล สารประกอบที่ง่ายที่สุดที่สอดคล้องกับการทดสอบทั้งสามคือ โพรพานอน, $\text{CH}_3\text{COCH}_3$ จำบทบาทให้ชัดเจน: 2,4-DNPH ตรวจพบ ทุก คาร์บอซิล, _quizens แยกอัลดีไฮด์ออกจากคีโตน, และไอดోฟอร์มตรวจหา หมู่เมทิลข้างๆ C=O

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Carbonyl test lab · ⁨ห้องปฏิบัติการทดสอบคาร์บอนิล⁩

Match observations to aldehydes and ketones. · ⁨จับคู่ผลการสังเกตเข้ากับอัลดีไฮด์และคีโทน⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
carbonyl compound/ˈkɑːbənaɪl ˈkɒmpaʊnd/ สารประกอบคาร์บONYL
carbonyl/ˈkɑːbənaɪl/ คาร์บอนิล
Fehling's reagent/ˈfeɪlɪŋz rɪˈeɪdʒənt/ รีเจนท์เฟลिंग
Tollens' reagent/ˈtəʊlənz rɪˈeɪdʒənt/ Tollens' reagent
tri-iodomethane/traɪ ˈaɪədəʊmθeɪn/ ไตรไอโอดোเมเทน
17.1

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

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.
ไทย
  • 2,4-DNPH ให้ตะกอนสีส้มกับ ทุก คาร์บอซิล — ใช้ตรวจหา $\text{C}=\text{O}$
  • quizens (กระจกเงิน) และ Fehling's (สีแดงอิฐ) เป็นปฏิกิริยาบวกเฉพาะสำหรับ อัลดีไฮด์เท่านั้น — นี่คือวิธีแยกอัลดีไฮด์ออกจากคีโตน
  • การเติมด้วย HCN แบบนิวคลีโฟิลิกเพิ่ม คาร์บอนหนึ่งตัว (→ ไฮดรอกซีไนไตรล์) แสดงลูกศรโค้ง
  • การทดสอบ ไอดോฟอร์ม (ไตรไอโอดอมيثาเน) เป็นบวกสำหรับหมู่ $\text{CH}_3\text{CO}-$

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP