Compuși carbonilici

Aldehidele au grupa terminală $-\mathrm{CHO}$, iar cetonele grupa $>\mathrm{C}=\mathrm{O}$ între doi atomi de carbon. Oxidarea alcoolilor primari cu ${\mathrm{K}}_2\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2{\mathrm{O}}_7/{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$ dă aldehide, iar a celor secundari dă cetone: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{OH}+[\mathrm{O}]\to \mathrm{HCHO}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$. Adiția apei la acetilenă dă etanal: $\mathrm{HC}\equiv \mathrm{CH}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\stackrel{\mathrm{HgS}{\mathrm{O}}_4/{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CHO}$. Aldehidele se oxidează la acizi și reduc reactivii Tollens și Fehling; cetonele nu dau aceste probe. Hidrogenarea cu ${\mathrm{H}}_2/Ni$ transformă aldehidele în alcooli primari și cetonele în alcooli secundari.

Structură și denumire. Atomul de carbon al grupei carbonil este plan, iar legătura $\mathrm{C}=\mathrm{O}$ este polară. Denumirea aldehidelor are sufixul -al (metanal, etanal, propanal), iar a cetonelor sufixul -onă (propanonă, butanonă). Benzaldehida, ${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_5\mathrm{CHO}$, este aldehida aromatică cea mai simplă, un lichid cu miros de migdale amare. Propanona este un lichid volatil, inflamabil, cu miros specific.

Proprietăți fizice. Moleculele nu formează între ele legături de hidrogen, deci punctele de fierbere sunt mai mici decât ale alcoolilor corespunzători: etanalul fierbe la $20{}^{\circ }\mathrm{C}$, propanona la $56{}^{\circ }\mathrm{C}$, iar etanolul la $78{}^{\circ }\mathrm{C}$. Metanalul este gaz. Termenii inferiori se dizolvă în apă prin legături de hidrogen cu moleculele de apă, iar propanona se amestecă cu apa în orice proporție și este solvent pentru lacuri și rășini.

Alte metode de obținere. Metanalul se prepară industrial prin oxidarea catalitică a metanolului cu aer, pe catalizator de cupru sau argint. Propanona se obține și din cumen, împreună cu fenolul.

Reactivii Fehling și Tollens. În soluția Fehling încălzită, aldehida reduce ionii Cu(II) din mediul alcalin la oxid cupros insolubil; colorația albastră este înlocuită de precipitat roșu-cărămiziu: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CHO}+2Cu(\mathrm{OH}{)}_2\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}+\mathrm{C}{\mathrm{u}}_2\mathrm{O}\downarrow +2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$. În reacția Tollens, aldehida reduce $\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}$ din complexul amoniacal la argint metalic, depus pe pereții eprubetei sub formă de oglindă: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CHO}+2[\mathrm{Ag}(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3{)}_2]\mathrm{OH}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COON}{\mathrm{H}}_4+2Ag+3N{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$.

Exemplu rezolvat 1: ce masă de argint se depune din $4,4$ g etanal cu reactiv Tollens în exces?

1. $M(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CHO})=44$ g/mol, deci $n=4,4/44=0,1$ mol.
2. Ecuația dă $2$ mol Ag dintr-un mol de etanal, deci se depun $0,2$ mol Ag.
3. Cu $M(\mathrm{Ag})=108$ g/mol, masa este $0,2\cdot 108=21,6$ g.

Exemplu rezolvat 2: metanalul este oxidat până la carbonat de amoniu, deci reduce patru ioni de argint. Ce masă de argint rezultă din $3,0$ g metanal?

1. $\mathrm{HCHO}+4[\mathrm{Ag}(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3{)}_2]\mathrm{OH}\to (\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4{)}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3+4Ag+6N{\mathrm{H}}_3+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$.
2. $n(\mathrm{HCHO})=3,0/30=0,1$ mol.
3. Se formează $0,4$ mol Ag, adică $0,4\cdot 108=43,2$ g, de două ori mai mult decât ar da aceeași cantitate de substanță de etanal.

Exemplu rezolvat 3: hidrogenarea a $29$ g propanonă. $M(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COC}{\mathrm{H}}_3)=58$ g/mol, deci $n=0,5$ mol. Ecuația $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COC}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_2\stackrel{\mathrm{Ni}}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CH}(\mathrm{OH})\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$ cere $0,5$ mol ${\mathrm{H}}_2$, adică $11,2$ L la condiții normale, și dă $0,5$ mol propan-2-ol, adică $30$ g.

Propanona nu depune argint și nu formează precipitatul Fehling, deci proba cu cele două reactive deosebește aldehidele de cetone. Motivul este că aldehida are un atom de hidrogen legat de carbonil și se oxidează ușor, în timp ce cetona se oxidează numai cu agenți energici, prin ruperea catenei.

Utilizări. Soluția de metanal (formalina) conservă preparatele anatomice și dezinfectează. Metanalul condensează cu fenolul și dă rășini fenol-formaldehidice, din care se fabrică bachelita. Etanalul este materie primă pentru acidul acetic, iar propanona este solvent și materie primă în industria chimică.

Formalina este soluție apoasă de aproximativ $40\%$ metanal. Adiția $\mathrm{HCN}$ la etanal formează o cianhidrină: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CHO}+\mathrm{HCN}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CH}(\mathrm{OH})\mathrm{CN}$. Doi moli etanal dau prin condensare aldolică 3-hidroxibutanal, $2C{\mathrm{H}}_3\mathrm{CHO}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CH}(\mathrm{OH})\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{CHO}$; prin deshidratare urmează condensarea crotonică: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CH}(\mathrm{OH})\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{CHO}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CH}=\mathrm{CHCHO}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$. Condensarea aldolică cere hidrogeni legați de carbonul vecin grupei carbonil; metanalul și benzaldehida nu au astfel de hidrogeni și nu se condensează între ele în acest fel. Benzaldehida reduce reactivul Tollens, dar nu reduce reactivul Fehling.

Problemă. Un compus carbonilic saturat are formula ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_6\mathrm{O}$. Dacă $5,8$ g din el depun $21,6$ g argint cu reactiv Tollens, care este compusul?

1. $n(\mathrm{Ag})=21,6/108=0,2$ mol, iar $n({\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_6\mathrm{O})=5,8/58=0,1$ mol.
2. Raportul $1:2$ este cel al unei aldehide diferite de metanal; cetonele nu depun argint.
3. Compusul este propanalul, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{CHO}$; izomerul său, propanona, nu reacționează.

Amestec. Un amestec echimolecular de metanal și etanal are masa $7,4$ g. Ce masă de argint depune cu reactiv Tollens în exces?

1. Cu $x$ mol din fiecare: $30x+44x=7,4$, deci $x=0,1$ mol.
2. Metanalul dă $0,1\cdot 4=0,4$ mol Ag, iar etanalul $0,1\cdot 2=0,2$ mol Ag.
3. Rezultă $0,6$ mol Ag, adică $0,6\cdot 108=64,8$ g.

Complement grupat. Pentru etanal, alegeți afirmațiile corecte:

1. se obține prin adiția apei la acetilenă;
2. reduce reactivul Fehling;
3. se formează la oxidarea etanolului;
4. prin hidrogenare dă propan-2-ol.

A. Numai 1, 2 și 3 sunt corecte. B. Numai 1 și 3 sunt corecte. C. Numai 2 și 4 sunt corecte. D. Numai 4 este corectă. E. Toate sunt corecte sau toate sunt false.

Răspuns: A. Afirmația 1 este adevărată: $\mathrm{HC}\equiv \mathrm{CH}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CHO}$. Afirmația 2 este adevărată, deoarece etanalul este o aldehidă și se oxidează la acid acetic. Afirmația 3 este adevărată: oxidarea alcoolului primar dă aldehidă. Afirmația 4 este falsă: hidrogenarea etanalului dă etanol, nu propan-2-ol.

Unde apare la examen

• Admiterea la Medicină, UMFCD: tematica pentru 2026 cere capitolul „Compuși carbonilici” din manualul de clasa a XI-a de la LVS Crepuscul (paginile 26–31), plus reacțiile de hidrogenare și reducere, de condensare și de oxidare (tematica de admitere UMFCD 2026). Formatul testului este pe pagina Admitere Medicină UMFCD.
• Programa 1 de clasa a XI-a (profil real): la trunchiul comun, compușii carbonilici apar printre compușii cu grupe funcționale divalente, iar oxidarea glucozei cu reactivii Tollens și Fehling este cerută explicit; compușii carbonilici C₁–C₄ (definiție, denumire, clasificare, proprietăți fizice, utilizări), condensarea lor între ei și cu fenolul și reducerea lor sunt la curriculumul diferențiat pentru specializarea științe ale naturii (programele de chimie, clasa a XI-a, OMECI 5099/2009).
• Bacalaureatul, chimie organică: programa de examen cere compușii carbonilici printre compușii cu grupe funcționale divalente și oxidarea glucozei cu reactivii Tollens și Fehling (programa de bacalaureat, anexa 2 la OMENCS 5070/2016).

Greșeli frecvente

• Greșit: Propanona dă oglinda de argint ca etanalul.
  Corect: Cetona nu reduce reactivul Tollens.
• Greșit: Oxidarea propan-2-olului dă propanal.
  Corect: Dă propanonă.
• Greșit: Metanalul depune cu reactivul Tollens aceeași cantitate de argint ca etanalul.
  Corect: Un mol de metanal depune patru moli de argint, iar un mol de etanal depune doi.
• Greșit: Aldehidele și cetonele fierb mai sus decât alcoolii cu același număr de atomi de carbon, din cauza legăturilor de hidrogen.
  Corect: Moleculele lor nu formează legături de hidrogen între ele, deci fierb mai jos decât alcoolii.

Înainte și după

Întrebări frecvente