نقدم لكم اليوم عبر هذا المقال بحثا عن مركبات الكربونيل، يعرف مصطلح الكربونيل في علوم الكيمياء العضوية بأنها مجموعة كيميائية ذات تكافؤ ثنائي، حيث تتألف هذه المجموعة من ذرة واحدة من الأكسجين وذرة أخرى من الكربون متحدتين معا بواسطة رابطة C=O والمعروفة باسم الرابطة المزدوجة
إذ يطلق على المركبات التي تتضمن على الكربونيل مصطلح مركبات الكربونيل، والتي تتعدد خصائصها وأنواعها، إلى جانب اشتراك مركبات الكربونيل في مختلف التفاعلات مع المركبات الكيميائية الأخري، ولم تقتصر على اشتراكها فقط في التفاعلات بل أنها ذات أهمية كبيرة، وتستخدم في مختلف المجالات، لذلك دعونا نتعرف أكثر عن مركبات الكربونيل من خلال موسوعة.
بحث عن مركبات الكربونيل
يشير المركب الكيميائي إلى مادة تحتوي على عنصرين أو أكثر من العناصر الكيميائية بنسبة محددة وثابتة لكل نوع، وعلى سبيل المثال، تتشكل مركبات الكربونيل من تفاعل ذرة الأكسجين مع ذرة الكربون وعناصر كيميائية أخرى لتكوين المركب النهائي
- مجموعة الألدهيدات RCHO
- مجموعة الكيتونات RCOR’
- مجموعة الإسترات RCOOR’
- مجموعة الأنهيدرات (RCO)2O
- مجموعة أحماض كربوكسيلية RCOOH
- مجموعة الأميدات R-CO-NH2
- مجموعة الهاليد أسيل RCOX
مجموعة الألدهيدات R-CHO
- هي تتكون من اتحاد مجموعة كربونيل في نهاية سلسلة ذرة الكربون مع ذرة هيدروجين واحدة ومجموعة ألكيل أو أريل.
- تستخدم الألدهيدات في العديد من المنتجات الصناعية والغذائية، ومن أمثلة تلك المنتجات البلاستيك. وتنتج الفانيليا الاصطناعية التي تستخدم في العديد من الأطباق وتلوينها من الفانيلين الذي يتم إنتاجه من الألدهيدات.
- يمكن أن نحتفظ بالعينات البيولوجية لفترة أطول عن طريق استخدام الفورمالين، وهو من مشتقات مجموعة الألدهيدات.
- بالإضافة إلى استخدام مركب الباكليت الذي يتم الحصول عليه من خلال اتحاد الفورمالديهايد مع الفينول في العديد من الأغراض، بما في ذلك المنتجات والمواد البلاستيكية.
- يعتبر مركب الفورمالدهيد ضروريا للعاملين في مجالات التحنيط والدباغة في المصانع بسبب دوره الفاعل في العمليات الصناعية، بالإضافة إلى استخدامه في التخلص من الحشرات والفطريات والبكتيريا المتواجدة في مختلف الأماكن.
- يعتبر الألدهيد واحدا من العناصر الأساسية المستخدمة في الحصول على الأصباغ ومنتجات التجميل المختلفة، بالإضافة إلى العطور.
- ومن أمثلة الألدهيدات المختلفة (المثانال، ومركب إثانال، وسينامالدهيد، وبيوتانال، وغيرها من المركبات الأخرى).
مجموعة الكيتونات R-CO-R’
- هي اتحاد لمجموعة الكربونيل ذات الرابطة المزدوجة والتي توجد في منتصف ذرة الكربون مع مجموعة ألكيل.
- تستخدم منتجات مجموعة الكيتونات في العديد من الاستخدامات، مثل مركب الأسيتون الذي يستخدمه الكثير من السيدات لإزالة طلاء الأظافر، بالإضافة إلى استخدام الكيتونات في العلاجات الطبية الجلدية، حيث يساعد المرأة على التغلب على حب الشباب.
- يمكن الحصول على الورنيش المستخدم في تلميع الأحذية وإنتاج البلاستيك والمنسوجات عن طريق استخدام مركب البوتانون.
- بالإضافة إلى تصنيع النايلون من مركب سايكلوهيكسانون الذي يعتبر من مشتقات الكيتونات.
مجموعة الإسترات R-COO-R’
- تكون مجموعة الكربونيل في مجموعة الإسترات في المركز، وتنتج عن طريق تفاعل مركب هيدروكسيل مثل الفينول مع حمض أكسيدي.
- يمكن الحصول على الإسترات من الأحماض العضوية والأحماض الغير عضوية، ويتم ذلك عن طريق عملية استبدال ذرة ألكيل التي تنشأ من الأحماض الكربوكسيلية بذرة OH المعروفة بالهيدروكسيل.
- تتواجد الإسترات في العديد من المنتجات الغذائية والمنتجات الصناعية، بما في ذلك الزيت الطبيعي والزيت العطري.
- يساعد مركب الفوسفات الأستر في بناء السلسلة الرئيسية داخل جزيئات الحمض النووي (DNA)، بالإضافة إلى استخدام مركب البولي إستر في إنتاج المواد البلاستيكية.
- يعتبر مركب فوسفات ثنائي هيدروكسي الأسيتون من أهم المركبات التي يدخلها جسم الإنسان والحيوان والنبات، وهو مصدر لعملية الأيض في الجسم.
مجموعة الأنهيدرات (RCO)2O
- يتم الحصول على الكربوهيدرات عن طريق فصل الماء من الأحماض، بالإضافة إلى الحصول عليها من الأحماض الكربوكسيلية.
- يمكننا إنتاج أنهيدريدات الأحماض الكربوكسيلية عن طريق اتحاد مجموعتي أسيل بذرة أكسجين واحدة فقط.
مجموعة أحماض كربوكسيلية R-COOH
- تعرف الأحماض الكربوكسيلية بأنها أحماض عضوية، تنتج عن طريق تجميع مجموعة الكاربونيل مع حمض OH، بالإضافة إلى وجود ذرة واحدة من الهيدروجين.
- تكون الأحماض الكربوكسيلية موجودة عند درجات حرارة عالية على شكل مركب مزدوج من حيث الصيغة والشكل الجزئي.
- تختلف درجة قابلية ذوبان الأحماض في الماء حسب حجمها؛ فالأحماض التي تحتوي على 5 ذرات أو أكثر تعتبر ذات حجم كبير وصعبة الذوبان، بينما الأحماض التي تحتوي على 1 إلى 4 ذرات فقط تعتبر ذات حجم صغير وسهلة الذوبان.
- تتفاعل الأحماض الكربوكسيلية بشكل جيد مع الكحول بغض النظر عن وضعها في الماء، وذلك بسبب وجود ذرات الكربون غير القابلة للذوبان في الماء في الأحماض.
مجموعة الأميدات R-CO-NH2
- تكون مجموعة الأميدات عن طريق اتحاد مجموعة الكربونيل مع مجموعة الأمين.
- نسبة فاعلية مجموعة الأميدات في أداء المهام صغيرة جدا بالمقارنة مع الأحماض الأخرى.
- يمكن تقسيم الأميدات إلى نوعين، وهما الأميدات الحلقية والأميدات الخطية. يعتبر النوع الأول من الأميدات أقل فاعلية في أداء الوظائف مقارنة بالنوع الثاني، وذلك بسبب انتزاع زوج الإلكترونات المتواجدة في الرابطة بين ذرة النيتروجين والرابطة بمجموعة الكربونيل، مما يؤدي إلى انتشار الإلكترونات وعدم استقرارها وتمركزها، وبالتالي تصبح الفاعلية أقل قدر الإمكان.
مجموعة الهاليد أسيل RCOX
- يمكننا الحصول على مركب الهاليد العضوي عن طريق الأحماض الأكسجينية، من خلال عملية إزالة المجموعة الهيدروكسيلية وإضافة مجموعة الهاليد.
- أحد أكثر الطرق شيوعا لتحضير كلوريد الأسيل هو تفاعل الحمض الكربوكسيلي مع الكاشف، وتختلف أنواع الكاشفات، مثل كاشف كلوريد الثيونيل.
- إذا كان المركب المشتق منه الحامض يحتوي على مجموعة COX، فإنه يعرف في ذلك الوقت باسم حامض الكربوكسيلي.
خصائص مركبات الكربونيل
يتم التعرف على المركبات الكربونيلية من خلال تحليل الكيميائي للمركب والتحقق من وجود ذرة كربون واحدة وذرة أكسجين، حيث يتواجد رابطة مزدوجة بينهما، وتتميز المركبات الكربونية بعدة خصائص فريدة ومميزة عن المركبات الكيميائية الأخرى، ومن هذه الخصائص:
- تكون شحنة ذرة الكربون موجبة، بينما تكون شحنة ذرة الأكسجين سالبة، ويؤدي الترابط بينهما إلى تشكيل مركب قطبي، أي أن مركبات الكربونيل تكون قطبية.
- يتطلب المركب القطبي قوة هائلة وطاقة كبيرة للحفاظ على الترابط بين الذرات وتجديد اتصالها بعضها ببعض بعد تكسيرها، ولذلك فإن المركبات القطبية تعتبر من أكثر المركبات التي تساهم في زيادة درجة الغليان، بالإضافة إلى درجة الانصهار للمركبات نظرا للدور الفعال الذي تلعبه الخاصية القطبية.
- تتميز المركبات الكربونيل بنقطة غليان أعلى من المركبات الهيدروكربونية، ولكنها تكون أقل في درجة الغليان من الكحوليات.
- تتميز الألدهيدات والكيتونات بأنها خفيفة الوزن الجزئي، حيث يمكن لها أن تذوب بسرعة في الماء، وكلما زاد الوزن الجزئي قل الذوبان في الماء.
- بالإضافة إلى أن مركبات الألدهيدات والكيتونات أقل قطبية من مركبات الكحول، وأنها تتميز بدرجة غليان أقل بالمقارنة مع الكحول.
- يحتوي المركب الأقل للكيتون على رائحة جذابة وطيبة، بينما يتميز المركب الأكثر بأنه يحتوي على رائحة عطرة.
- هناك علاقة عكسية بين طول السلسلة التي تربط بين الجزيئات وبين قابلية المركب للذوبان، فمركبات الألدهيد والكيتون ذات سلاسل طويلة بين الجزيئات، مما يساعد على عدم ذوبانها.
- بالإضافة إلى وجود علاقة نسبية بين قوى التشتت وطول الجزيئات، كلما زاد طول الجزيئات التي يتألف منها المركب الكيميائي، زادت قوى التشتت بين الذرات وبعضها.
الكشف عن مجموعة الكربونيل
تتم كشف مجموعة الكربونيل الموجودة في مركبات الألدهيدات والكيتونات من خلال ثلاث طرق، بما في ذلك تحديد الخصائص الفيزيائية مثل اللون والحالة والرائحة للمركب، بالإضافة إلى الكشف من خلال تفاعلات الإضافة والاختزال التي تحدث على المجموعة الكربونية.
الكشف بواسطة الصفات الفيزيائية
- مركب الفورمالديهايد formaldehyde
هذا المركب موجود في حالته السائلة، ولكن عندما يعود إلى حالته الأصلية، فإنه يكون في حالة الغاز، ولديه رائحة قوية تساعد في الحفاظ على الجثة أثناء التحنيط.
- مركب Acetaldehyde
هذا المركب موجود في شكله السائل، حيث له رائحة تشبه رائحة التفاح غير الصالح للأكل.
- مركب Acetone
الأسيتون متواجد في حالته السائلة، ويتميز برائحته العطرية.
- مركب Benzaldehyde
يتواجد هذا المركب في حالته السائلة، وبالإضافة إلى ذلك، يتميز برائحة تشبه رائحة اللوز.
خاتمة عن بحث عن مركبات الكربونيل
وبهذا نكون قد وصلنا إلى نهاية مقالنا هذا الذي تناولنا من خلاله دراسة مركبات الكربونيل، وذكرنا العديد من الخصائص التي تتضمنها هذه المركبات، بالإضافة إلى مناقشة مختلف المركبات الكيميائية للمجموعة الكربونية ومعرفة التركيب الكيميائي لكل مركب.
المراجع