Jaki węglowodór o wzorze C₆H₁₀ pozwoli na uzyskanie kwasu heksanodiowego w procesie utleniania zakwaszonym roztworem manganianu(VII) potasu? Zapisz równanie tej reakcji.

Do kwasu karboksylowego utleniają się alkohole. Grupa karboksylowa zastępuje grupę wodorotlenkową. Grupa -COOH jest w kwasach na początku lub końcu łańcucha, więc odpowiadający alkohol musi mieć grupę -OH na początku lub końcu. Kwas heksanodiowy ma wzór półstrukturalny:

COOH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—COOH

Alkohol, z którego powstał to zatem:

CH₂OH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂OH (heksano-1,6-diol)

Uzgodnienie równania przeprowadzamy stopniowo.

Krok 1: Zwróć uwagę na stopnie utlenienia atomów pierwiastków. Ładunek związku wynosi 0, o ile nie są zaznaczone jony. Jeśli są – ładunek jest im równy. Tlen ma wartościowość -II, wodór I. Obliczamy stopnie utlenienia tych atomów, które uległy zmianie (mangan i węgiel).

Krok 2: Zapisz związki, w których zmienia się stopień utlenienia. Dodaj odpowiednią ilość elektronów tak, by wyrównać tę zmianę. Pamiętaj, że elektrony mają wartości -1! Zwróć uwagę, że po obu stronach równania są dwa tomy węgla zmieniające wartościowość, więc wartość musi być dwukrotnie większa, bo dwa atomy przechodzą z -I na III stopień utlenienia.

CH₂OH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂OH → COOH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—COOH+ 8e

MnO₄^- + 5e → Mn²⁺

Krok 3: Wyrównaliśmy wartości zmiany stopnia utlenienia. Teraz zwróć uwagę na jony. Jony możemy wyrównać tym, co mamy w równaniu głównym (w tym przypadku kationy wodoru). Dodajemy je tak, by wartości po obu stronach równania były takie same.

CH₂OH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂OH → COOH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—COOH+ 8e + 8H⁺

MnO₄^- + 5e + 8H⁺→ Mn²⁺

Krok 4: Uzgodnienie obu równań przy pomocy wody tak, by liczby atomów się zgadzały.

CH₂OH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂OH + 4H₂O → COOH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—COOH+ 8e + 8H⁺

MnO₄^- + 5e + 8H⁺→ Mn²⁺ + 4H₂O

Krok 5: Równania mnożymy tak, by liczby dodanych elektronów były równe w jednym i w drugim równaniu. W pierwszym dodaliśmy osiem elektronów – w drugim pięć. Wspólny mianownik tej liczby elektronów to 40. Pierwsze równanie mnożymy razy 5, drugie razy 8.

CH₂OH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂OH + 4H₂O → COOH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—COOH+ 8e + 8H⁺ / ∙ 5

MnO₄^- + 5e + 8H⁺→ Mn²⁺ + 4H₂O / ∙ 8

Efekt:

5CH₂OH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂OH + 20H₂O → 5COOH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—COOH+ 40e + 40H⁺

8MnO₄^- + 40e + 64H⁺→ 8Mn²⁺ + 32H₂O

Krok 6: Zapisujemy całość równania. Sumujemy lewe i prawe strony równań.

5CH₂OH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂OH + 20H₂O + 8MnO₄^- + 40e + 64H⁺ → 5COOH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—COOH+ 40e + 40H⁺ + 8Mn²⁺ + 32H₂O

Krok 7: Skracamy równanie do najmniejszych możliwych wartości. Usuwamy to, co powtarza się po obu stronach.

5CH₂OH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂OH + 20H₂O + 8MnO₄^- + 40e + 64H⁺ → 5COOH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—COOH+ 40e + 40H⁺ + 8Mn²⁺ + 32H₂O / – 40e, -40H⁺, 20H₂O

5CH₂OH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂OH + 8MnO₄^- + 24H⁺ → 5COOH—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—COOH + 8Mn²⁺ + 12H₂O