PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ

Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
GVHD:GS.TS. Đào Hùng Cường
Học viên: Ngô Thị Thuỳ Dương
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
2
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
1. Khái niệm

Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng hoá học ,
trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất ( có
thể là nguyên tử, phân tử hoặc ion) phản ứng. Hay nói
cách khác: Phản ứng oxi hoá – khử là phản ứng hoá học
có sự thay đổi số oxi hoá của một số nguyên tố.

Trong hoá học hữu cơ, những phản ứng có sự thay
đổi số oxi hoá cũng được gọi là phản ứng oxi hoá khử.
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
3
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
1. Khái niệm

Tuy nhiên quan niệm trên không dễ áp dụng trong
hoá hữu cơ. Electron trong vài phản ứng oxi hoá và
khử không chuyên trực tiếp nên không thể dựa vào sự
chuyển trực tiếp electron. Một số trường hợp áp dụng
dễ dàng như số oxi hoá của cacbon trong CH4 là -4.

Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
4
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
2. Số oxi hoá

Số oxi hoá là một đại lượng quy ước. Số oxi
hoá của một nguyên tố trong phân tử là điện tích của
nguyên tử nguyên tố đó, nếu giả định liên kết giữa
các phân tử trong nguyên tử là liên kết giữa các ion.
Tức là trong những liên kết cộng hoá trị các cặp
điện tử dùng chung bị hút hẳn về phía nguyên tố có
độ âm điện lớn hơn để trở thành ion âm và nguyên
tố kia thì trở thành ion dương
a. Khái niệm :
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
5
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
2. Số oxi hoá

Trong hữu cơ người ta dùng khái niệm số oxi
hoá và bậc số oxi hoá khác: Số oxi hoá là số điện
tích quy ước khi giả thiết rằng phân tử hữu cơ gồm
những ion đơn giản kết hợp với nhau hay là điện
tích xuất hiện ở nguyên tử khi có sự chuyển dịch
electron liên kết về phía nguyên tử có độ âm điện
cao hơn
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương

6
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
2. Số oxi hoá

Quy tắc 1: Số oxi hoá trong các đơn chất bằng 0
b. Cách xác định số oxi hoá:


Quy tắc 2: Trong một phân tử tổng số oxi hoá
các nguyên tố bằng 0

Quy tắc 3: Số oxi hoá của các ion đơn nguyên tử
bằng điện tích của ion đó. Trong ion đa nguyên tử, tổng
số oxi hoá của các nguyên tố bằng điện tích của ion

Quy tắc 4 : Trong hầu hết các hợp chất, số oxi hoá
của hiđrô bằng + 1, số oxi hoá của oxi bằng - 2.
Theo 4 quy tắc

Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
7
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
2. Số oxi hoá
0 H
- 1
H
3
C C H
-1

H -1
Ví dụ 1 :

Chú ý :Trong hợp chất hữu cơ khi xác định số oxi
hoá còn dựa vào công thức cấu tạo
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
8
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
2. Số oxi hoá
0 OH
+ 1
H
3
C C H
0
CH
3
-1
Ví dụ 2 :
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
9
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
3. Sự oxi hoá và sự khử:
a. Sự oxi hoá: ( quá trình oxi hoá)

Một chất là làm cho chất đó nhường electron
hay làm tăng số oxi hoá của chất đó.
b. Sự khử : ( quá trình khử )


Một chất là làm cho chất đó nhận electron hay
làm giảm số oxi hoá của chất đó.
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
10
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
3. Sự oxi hoá và sự khử:
b. Sự khử : ( quá trình khử )

Tuy nhiên, trong hợp chất hữu cơ để xác định đâu
là sự oxi hoá, đâu là sự khử người ta thường xem xét
sự thay đổi số oxi hoá ở phân tử hợp chất hữu cơ trước
và sau phản ứng.

Trong phản ứng hữu cơ thông thường có liên quan
tới một vài nguyên tử cacbon trong phân tử. Nên để
xác định sự oxi hoá và sự khử ta làm như sau:
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
11
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
b. Sự khử : ( quá trình khử )

Tính số oxi hoá của tất cả các nguyên tử cacbon
bị biến đổi cấu tạo khi chuyển từ chất đầu sang sản
phẩm phản ứng.

Lấy tổng oxi hoá của các nguyên tử cacbon biến
đổi ở phân tử sản phẩm ( ) trừ đi tổng số oxi hoá của

các nguyên tử C biến đổi ở phân tử chất đầu ( )
∑
OX
SP
∑
OX
cđ
3. Sự oxi hoá và sự khử:
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
12
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
b. Sự khử : ( quá trình khử )

Nếu hiệu số - > 0 thì ta gọi đó là sự oxi
hoá (hợp chất hữu cơ)
∑
OX
SP
∑
OX
cđ
3. Sự oxi hoá và sự khử:

Nếu hiệu số - < 0 thì ta nói đó là sự khử
( hợp chất hữu cơ)
∑
OX
SP
∑

OX
cđ

Nếu hiệu số - = 0 thì phản ứng không phải
là oxi hoá cũng không phải là khử.
∑
OX
SP
∑
OX
cđ
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
13
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
3. Sự oxi hoá và sự khử:
b. Sự khử : ( quá trình khử )
Ví dụ 1:
∑
OX
SP
∑
OX
cđ
0 H
- 1
H
3
C C H

-1
H -1
+ Cl
2
0 H
- 1
H
3
C C Cl
-1
H +1
+ HCl
(1)
= 0 + ( -3) = - 3 = 0 + (- 2) + 1 = - 1
∑
OX
SP
- = - 1 – ( -3 ) = +2 >0 : Phản ứng (1) phản ứng
oxi hoá – khử
∑
OX
cđ
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
14
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
3. Sự oxi hoá và sự khử:
b. Sự khử : ( quá trình khử )
Ví dụ 2:
∑

OX
SP
0 H
- 1
H
3
C C Cl

-1
H +1
+ HO
-
0 H
- 1
H
3
C C OH
-1
H +1
+ Cl
-
(2)
- = - 1 – ( -1 ) = 0 : (2) không phải là phản ứng
oxi hoá – khử
∑
OX
cđ
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
15

PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
3. Sự oxi hoá và sự khử:
b. Sự khử : ( quá trình khử )
Ví dụ 3:
∑
OX
SP
(3)
- = - 6 – ( -4 ) = -2 < 0 : (3) là phản ứng khử
∑
OX
cđ
CH
2
= CH
2
+ H
2
CH
3
- CH
3

-2
-2
-3
-3

Phản ứng tách hiđrô từ CH
3

– CH
3
tạo thành CH
2
= CH
2

(3’) là phản ứng ngược với phản ứng (3) nên hiệu số oxi hoá
sẽ > 0 và được coi là sự oxi hoá.
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
16
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
3. Sự oxi hoá và sự khử:
b. Sự khử : ( quá trình khử )
Ví dụ 4:
∑
OX
SP
(4)
- = - 2 – ( -4 ) = +2 > 0 : (4) là phản ứng oxi hoá
∑
OX
cđ
CH
2
= CH
2
+ Br
2

CH
2
Br - CH
2
Br


-2
-2
-1
-1

Phản ứng CH
2
Br – CH
2
Br + Zn  CH
2
+ CH
2
+ZnBr
2
(4’) xét theo chất đầu và sản phẩm thì ngược với phản ứng
(4) . Vì thế nó là sự khử
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
17
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
3. Sự oxi hoá và sự khử:
b. Sự khử : ( quá trình khử )

Ví dụ 5:
∑
OX
SP
∑
OX
cđ
0 OH
+ 1
CH
3
C H

0
CH
3
-1
O
+2
CH
3
C CH
3
0
0
+ HCl
(5)
= 0 + ( -3) = - 3 = 0 + (- 2) + 1 = - 1
∑
OX

SP
- = +2 – 0 = +2 >0 : (5) là phản ứng oxi hoá
∑
OX
cđ
HCr
2
O
4
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
18
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
3. Sự oxi hoá và sự khử:
b. Sự khử : ( quá trình khử )

Từ ví dụ trên ta thấy, các phản ứng thế, cộng ,
tách… có thể là hoặc không phải phản ứng oxi hoá - khử
. Tuy có đặc điểm riêng, nhưng về hình thức vẫn có sự
tương đồng giữa các phản ứng oxi hoá- khử ở hợp chất
hữu cơ và vô cơ. Cụ thể là : Ở các quá trình oxi hoá hợp
chất hữu cơ , hiệu số - > 0 , nghĩa là số oxi hoá
tăng; còn quá trình khử, hiệu số - < 0 , nghĩa là
số oxi hoá giảm .
∑
OX
SP
∑
OX
cđ

∑
OX
SP
∑
OX
cđ
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
19
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
4. Cân bằng oxi hoá - khử trong hoá hữu cơ:
a. Phương pháp:

Trong phản ứng oxi hoá khử quan trọng là cân bằng
phản ứng oxi hoá khử. Sự cân bằng này dễ dàng thực
hiện trong hoá học vô cơ. Tuy vậy trong hoá học hữu cơ
cũng có thể thực hiện được cân bằng cho phản ứng oxi
hoá khử giữa chất hữu cơ và tác nhân oxi hoá khử.
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
20
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
4. Cân bằng oxi hoá - khử trong hoá hữu cơ:

Nếu hợp chất hữu cơ trước và sau phản ứng có
một số nhóm nguyên tử thay đổi và một số nhóm nguyên
tử không thay đổi thì nên xác định số oxi hoá của C
trong nhóm rồi cân bằng.

Nếu hợp chất hữu cơ thay đổi toàn phần tử, nên

cân bằng theo số oxi hoá trung bình của cacbon.
Trong một số phản ứng oxi hoá khử có thể cân bằng
theo cân bằng electron
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
21
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
4. Cân bằng oxi hoá - khử trong hoá hữu cơ:
b. Các ví dụ :
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng oxi hoá khử sau:
C6 H12O6 + KMnO4 + H2SO4
K2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O
Hướng dẫn

C6 H12O6 + KMnO4 + H2SO4  K2SO4 + MnSO4 + CO2 +
H2O
0
+7
+2
+4
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
22
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
4. Cân bằng oxi hoá - khử trong hoá hữu cơ:
: Quá trình oxi hoá
:Quá trình khử
0
+4
+7 +2

5
24
x
x
6C
Mn
+ 5e
6C + 6 x 4e
Mn

5C6 H12O6 + 24KMnO4 + 36H2SO4
12K2SO4 + 24MnSO4 + 30CO2 + 66H2O
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
23
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
4. Cân bằng oxi hoá - khử trong hoá hữu cơ:
Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng oxi hoá khử sau:
CH
3
CH
2
OH + K
2
Cr
2
O
7
+ H
2

SO
4

CH
3
COOH + Cr
2
(SO
4
)
3 +
K
2
SO
4
+ H
2
O
Hướng dẫn

-1
+6
+3
+3
CH
3
-

CH
2

-OH + K
2
Cr
2
O
7
+ H
2
SO
4


CH
3
COOH + Cr
2
(SO
4
)
3 +
K
2
SO
4
+ H
2
O
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
24

PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
4. Cân bằng oxi hoá - khử trong hoá hữu cơ:
: Quá trình oxi hoá
:Quá trình khử
-1
+3
+6 +3
3
2
x
x
C
2Cr
+ 2 x 3e
C + 4e
2Cr
3CH
3
CH
2
OH + 2K
2
Cr
2
O
7+
8H
2
SO
4

3CH
3
COOH +2Cr
2
(SO
4
)
3
+ 2 K
2
SO
4
+ 11H
2
O
Học Viên : Ngô Thị Thuỳ
Dương
25
PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ TRONG HOÁ HỮU CƠ
4. Cân bằng oxi hoá - khử trong hoá hữu cơ:
Được phổ biến hơn cả là phương pháp cân bằng theo
các nguyên tắc sau :

Điện tích được cân bằng bằng H+ trong dung dịch
axit và bằng H trong môi trường kiềm.

Oxi cân bằng bằng H
2
O


Hiđrô cân bằng bằng H.