پاسخ با هم بیاندیشیم صفحه 117 شیمید وازدهم

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۱۷ - تمرین ۱ سلام به دوستان عزیز! در این تمرین می‌خواهیم یکی از فرآیندهای مهم صنعت پتروشیمی، یعنی تبدیل یک هیدروکربن به یک اسید باارزش را بررسی کنیم. **آ) تغییر ساختاری لازم:** برای تبدیل پارازایلن به ترفتالیک اسید، باید گروه‌های **متیل** ($-CH_{3}$) که به حلقه بنزن متصل هستند، به گروه‌های **کربوکسیل** ($-COOH$) تبدیل شوند. این یعنی باید اتم‌های هیدروژن از کربن کناری جدا شده و اتم‌های اکسیژن جایگزین آن‌ها شوند. **ب) تعیین عدد اکسایش کربن‌های ستاره‌دار:** برای تعیین عدد اکسایش در ساختارهای آلی، پیوندهای بین اتم‌های کربن را نادیده می‌گیریم و بار را بر اساس تفاوت الکترونگاتیوی با اتم‌های دیگر محاسبه می‌کنیم: * **در پارازایلن ($CH_{3}$)**: کربن به ۳ اتم هیدروژن متصل است. چون الکترونگاتیوی کربن بیشتر از هیدروژن است، هر هیدروژن عدد اکسایش $+1$ و کربن عدد اکسایش **$3-$** پیدا می‌کند. * **در ترفتالیک اسید ($COOH$)**: کربن با یک پیوند دوگانه به اکسیژن ($=O$) و با یک پیوند یگانه به گروه $-OH$ متصل است. اکسیژن از کربن الکترونگاتیوتر است. دو بار مثبت از پیوند دوگانه و یک بار مثبت از پیوند یگانه به کربن می‌رسد؛ بنابراین عدد اکسایش کربن به **$+3$** تغییر می‌کند. **پ) انتخاب ماده مناسب:** گزینه مناسب **اکسنده‌ها** هستند. **توضیح**: با توجه به محاسبات قسمت قبل، عدد اکسایش کربن از $3-$ به $+3$ افزایش یافته است. افزایش عدد اکسایش به معنای رخ دادن واکنش **اکسایش** است. بنابراین برای انجام این تغییر، حتماً باید از یک ماده **اکسنده** استفاده کرد تا الکترون‌ها را از کربن بگیرد.

پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۱۱۷ - تمرین ۲ در اینجا با یکی از قوی‌ترین اکسنده‌های معدنی و نقش آن در سنتز مواد آلی آشنا می‌شویم. **آ) محاسبه تغییر عدد اکسایش منگنز:** ابتدا عدد اکسایش منگنز را در فرآورده ($MnO_{2}$) حساب می‌کنیم: در ترکیب $MnO_{2}$، هر اکسیژن دارای عدد اکسایش $-2$ است. مجموع بارها صفر است: $x + 2(-2) = 0 \Rightarrow x = +4$. بنابراین عدد اکسایش منگنز از **$+7$** (در پرمنگنات) به **$+4$** (در منگنز دی‌اکسید) تغییر کرده است. میزان تغییر برابر است با: $4 - 7 = -3$؛ یعنی عدد اکسایش **۳ واحد کاهش** یافته است. **ب) بررسی انرژی فعال‌سازی:** انرژی فعال‌سازی این واکنش **زیاد** است. **دلیل**: با نگاه به معادله واکنش، نماد **گرما ($\Delta$)** را روی فلش واکنش می‌بینیم. این نشان می‌دهد که واکنش در دمای اتاق به راحتی انجام نمی‌شود و برای عبور از سد انرژی و شکستن پیوندهای قوی در پارازایلن، نیاز به تامین انرژی اولیه به صورت گرم کردن محلول داریم.