گام به گام با هم بیندیشیم صفحه 117 درس شیمی، راهی به سوی آینده ای روشن تر شیمی (3)

1- بررسی ها نشان می دهند که از تقطیر نفت خام می توان مواد زیر را به دست آورد.

با بررسی فرمول های ساختاری زیر به پرسش های داده شده پاسخ دهید.

آ) برای تهیه ترفتالیک اسید از پارازایلن، چه تغییری باید در ساختار پارازایلن ایجاد کرد؟

ب) عدد اکسایش اتم های کربن ستاره دار را در این دو ترکیب تعیین کنید.

پ) با توجه به آموخته های خود درباره واکنش های اکسایش ــ کاهش، برای تبدیل پارازایلن به ترفتالیک اسید کدام دسته از مواد زیر را مناسب می دانید؟ توضیح دهید.

اکسنده ها                           کاهنده ها

2- پتاسیم پرمنگنات اکسنده ای است که محلول غلیظ آن در شرایط مناسب پارازایلن را با بازده نسبتاً خوب به ترفتالیک اسید تبدیل می کند.

آ) در این واکنش یون پرمنگنات به منگنز (IV) اکسید تبدیل می‌شود. تغییر عدد اکسایش اتم منگنز در این واکنش چند است؟ (عدد اکسایش اتم منگنز در یون پرمنگنات برابر با +7  است).

ب) انرژی فعال سازی این واکنش زیاد است یا کم؟ چرا؟

1- آ) برای تهیه ترفتالیک‌اسید از پارازایلن می‌توان ابتدا از تقطیر نفت خام پارازایلن را تهیه کرد و سپس پارازایلن را در حضور یک مادهٔ اکسنده مانند پتاسیم پرمنگنات و یا گاز اکسیژن هوا به ترفتالیک‌اسید تبدیل کرد.

ب) در پارازایلن عدد اکسایش کربن‌ها ۳- و در ترفتالیک‌اسید عدد اکسایش کربن‌ها ۳+ است.

پ) مواد اکسنده‌ مناسب‌تر هستند؛ زیرا در تبدیل پارازایلن به ترفتالیک‌اسید عدد اکسایش کربن افزایش می‌یابد.

2- آ) عدد اکسایش اتم منگنز (Mn) به اندازه 3 واحد کاهش می یابد؛ عددهای اکسایش اتم منگنز در ترکیب های ₄^-MnO و MnO₂ به ترتیب 7+ و 4+ است که تغییر در عدد اکسایش اتم منگنز از تفاضل عدد اکسایش اول که در مسأله ذکر هم شده و عدد اکسایش ترکیب یون پرمنگنات به منگنز 3+ است و معنای آن هم این است که تغییر عدد اکسایش اتم منگنز، 3+ واحد کاهش یافته است.

ب) انرژی فعال‌سازی این واکنش زیاد است؛ زیرا با وجود خاصیت اکسندگی یون پرمنگنات باز هم انجام این واکنش نیازمند دمای بالا و کاتالیزگر است.