Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Carbonyl compounds · ⁨Hợp chất carbonyl⁩

A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩ · Topic 17 · ⁨Chủ đề 17⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
8:03

Hợp chất carbonyl

Mở chai tẩy sơn móng tay, mùi hắc sắc đó là propanone. Cơ thể bạn tự sản sinh một chút mỗi ngày. Tất cả đều đến từ một nhóm nhỏ…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

17.1

Aldehydes and ketones · ⁨Aldehyde và Ketone⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
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, $\text{RCO}_2^-$
Tiếng Việt
  1. Nhắc lại các phản ứng (chất tham gia và điều kiện) để sản xuất aldehyde và keton: (a) oxi hóa ancol nguyên cấp sử dụng dung dịch $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ có axit hoặc dung dịch $\text{KMnO}_4$ có axit và chưng cất để tạo ra aldehyde (b) oxi hóa ancol thứ cấp sử dụng dung dịch $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ có axit hoặc dung dịch $\text{KMnO}_4$ có axit và chưng cất để tạo ra keton
  2. Mô tả: (a) phản ứng khử aldehyde và keton sử dụng $\text{NaBH}_4$ hoặc $\text{LiAlH}_4$ để tạo ra ancol (b) phản ứng của aldehyde và keton với $\text{HCN}$, $\text{KCN}$ làm xúc tác, và nhiệt để tạo ra hydroxynitril, được minh họa bởi etanal và propanone
  3. Mô tả cơ chế của các phản ứng cộng nucleophile của hydrogen cyanide với aldehyde và keton trong mục 17.1.2(b)
  4. Mô tả việc sử dụng 2,4-dinitrophenylhydrazine (thuốc thử 2,4-DNPH) để phát hiện sự hiện diện của hợp chất carbonyl
  5. Suy luận bản chất (aldehyde hay keton) của hợp chất carbonyl chưa biết từ kết quả các thử nghiệm đơn giản (dung dịch Fehling và Tollens; độ dễ oxi hóa)
  6. Suy luận sự hiện diện của nhóm $\text{CH}_3\text{CO}-$ trong aldehyde hoặc keton, $\text{CH}_3\text{CO}-\text{R}$, từ phản ứng của nó với dung dịch $\text{I}_2(\text{aq})$ kiềm để tạo ra kết tủa vàng triiodometan và ion, $\text{RCO}_2^-$

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình 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.
Tiếng Việt

Aldehyde và ketone là hợp chất carbonyl — chúng chứa nhóm carbonyl C=O.

  • trong một aldehyde, carbon carbonyl nằm ở cuối mạch (nó cũng mang một H), được viết là $\text{–CHO}$.
  • trong một ketone, carbon carbonyl nằm ở giữa, giữa hai carbon khác.
Một lọ dung dịch tẩy sơn móng tay bên cạnh miếng bông
Propanone (acetone), ketone đơn giản nhất, là dung môi trong dung dịch tẩy sơn móng tay
Ethanal có carbon C=O ở đầu mang H, kế bên propanone có carbon C=O nằm giữa hai carbon
Cả hai đều có nhóm carbonyl C=O: trong aldehyde nó nằm ở cuối mạch (–CHO), trong ketone nó nằm ở giữa

Điều chế aldehyde và ketone

Cả hai đều được tạo ra bằng phương pháp oxy hóa ancol với dung dịch $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ đã酸化 hoặc $\text{KMnO}_4$:

  • một ancol bậc một, với chưng cất, tạo ra aldehyde.
  • một ancol bậc hai tạo ra ketone.

Phản ứng

  • khử với $\text{NaBH}_4$ hoặc $\text{LiAlH}_4$ biến hợp chất carbonyl trở lại thành ancol (aldehyde tạo ancol bậc một; ketone tạo ancol bậc hai).
  • phản ứng với hydrocyanic acid ($\text{HCN}$), với $\text{KCN}$ làm xúc tác và gia nhiệt, thêm $\text{H}$ và $\text{CN}$ vào qua C=O để tạo thành hydroxynitrile. Quá trình này thêm một carbon vào mạch.

Cơ chế: Cộng nucleophilic

Phản ứng với $\text{HCN}$ là một cộng nucleophilic. Carbon carbonyl mang điện tích dương nhẹ (oxy kéo các electron đi). Vì vậy:

  1. ion $\text{CN}^-$ (một nucleophile) tấn công carbon mang điện tích dương nhẹ.
  2. điều này phá vỡ liên kết đôi C=O, để lại oxy mang điện tích âm ($\text{O}^-$).
  3. $\text{O}^-$ nhận một $\text{H}^+$ (từ $\text{HCN}$) để hoàn thành hydroxynitrile.
Cơ chế cộng HCN: cyanide tấn công carbon carbonyl mang điện tích dương nhẹ, C=O bị phá vỡ tạo oxy âm, sau đó oxy nhận proton
Cộng nucleophil HCN: CN$^-$ tấn công carbon $\delta+$ của nhóm carbonyl, liên kết C=O bị phá vỡ thành O$^-$, sau đó O$^-$ nhận thêm H$^+$
Explore · ⁨Khám phá⁩

Carbonyl compound lab · ⁨Thí nghiệm Carbonyl compound⁩

Sort carbonyl reactions by what they reveal. · ⁨Sắp xếp phản ứng carbonyl theo những gì chúng tiết lộ.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
carbonyl compound/ˈkɑːbənaɪl ˈkɒmpaʊnd/ hợp chất carbonyl
carbonyl/ˈkɑːbənaɪl/ cacbonil
aldehyde/ˈældɪhaɪd/ aldehyde
ketone/ˈketəʊn/ ketone
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ oxy hóa
alcohol/ˈælkəhɒl/ ancol
distillation/dɪstɪˈleɪʃn/ chưng cất
reduction/rɪˈdʌkʃn/ khử
hydrogen cyanide/ˈhaɪdrədʒn ˈsaɪənaɪd/ hydro cyanide
hydroxynitrile/haɪˈdrɒksɪnaɪtraɪl/ hydroxynitrile
nucleophilic addition/ˌnjuːklɪəˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ cộng nucleophile
Fehling's reagent/ˈfeɪlɪŋz rɪˈeɪdʒənt/ dung dịch Fehling
Tollens' reagent/ˈtəʊlənz rɪˈeɪdʒənt/ Tác nhân Tollens
17.1

Tests for carbonyl compounds · ⁨Các xét nghiệm cho hợp chất carbonyl⁩

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.

Tiếng Việt

Phát hiện bất kỳ hợp chất carbonyl nào

Thêm thuốc thử 2,4-DNPH (2,4-dinitrophenylhydrazine). Kết tủa màu cam xác nhận hợp chất đó là aldehyde hoặc ketone.

Phân biệt aldehyde và ketone

Aldehyde dễ bị oxy hóa thành axit cacboxylic, nhưng ketone thì không. Hai xét nghiệm sử dụng sự khác biệt này:

Xét nghiệm Anđehit Xeton
Thuốc thử Fehling (dung dịch màu xanh lam) chuyển sang kết tủa đỏ gạch không thay đổi
Thuốc thử Tollens (không màu) tạo lớp gương bạc không thay đổi
Hai ống nghiệm: dung dịch Fehling tạo kết tủa đỏ gạch và thuốc thử Tollens tạo lớp gương bạc, cả hai đều với aldehyde
Phân biệt aldehyde và ketone: aldehyde tạo kết tủa đỏ gạch với Fehling và lớp gương bạc với Tollens'; ketone không có thay đổi
Một ống nghiệm mà thành bên trong phủ một lớp bạc sáng bóng, giống như gương
Kết quả dương tính với xét nghiệm Tollens: aldehyde phủ lên ống nghiệm một lớp gương bạc sáng bóng

Bài kiểm tra iodoform

Nếu hợp chất có nhóm $\text{CH}_3\text{CO}-$, khi đun nóng với iốt kiềm trong nước sẽ tạo kết tủa màu vàng nhạt của triiodomethane ($\text{CHI}_3$) và ion $\text{RCO}_2^-$.

Ví dụ đã giải. Một chất lỏng tạo kết tủa màu cam với 2,4-DNPH, không tạo gương bạc với thuốc thử Tollens, và tạo kết tủa màu vàng với dung dịch kiềm chứa iod. Xác định chất này. Hãy xét từng phép thử một, sử dụng mỗi phép thử đúng cho mục đích chứng minh của nó. Kết tủa màu cam với 2,4-DNPH chứng minh sự hiện diện của nhóm carbonyl - là anđehit hoặc xeton, không phải thứ khác. Không có gương bạc với Tollens loại bỏ khả năng là anđehit, vậy nó phải là một xeton. Kết tủa màu vàng trong phép thử iodoform chứng minh sự hiện diện của nhóm $\text{CH}_3\text{CO}-$ liền kề với carbonyl. Hợp chất đơn giản thỏa mãn cả ba điều kiện trên là propanone, $\text{CH}_3\text{COCH}_3$. Hãy phân biệt rõ vai trò: 2,4-DNPH tìm thấy mọi nhóm carbonyl, Tollens phân biệt anđehit và xeton, còn iodoform phát hiện nhóm metilen bên cạnh C=O.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Carbonyl test lab · ⁨Phòng thí nghiệm kiểm tra carbonyl⁩

Match observations to aldehydes and ketones. · ⁨Ghép nối quan sát với anđehit và xeton.⁩

17.1

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

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.
Tiếng Việt
  • 2,4-DNPH tạo kết tủa màu cam với bất kỳ nhóm carbonyl nào — nó dùng để kiểm tra sự hiện diện của $\text{C}=\text{O}$.
  • Tollens (gương bạc) và Fehling (đỏ gạch) chỉ dương tính với anđehit — đây là cách phân biệt anđehit và xeton.
  • Phản ứng cộng nucleophil của HCN thêm một nguyên tử carbon (→ hydroxynitrile); hãy vẽ các mũi tên cong.
  • Phép thử iodoform (tri-iodomethane) cho kết quả dương tính với các nhóm $\text{CH}_3\text{CO}-$.
Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
tri-iodomethane/traɪ ˈaɪədəʊmθeɪn/ triiodomethane

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP