醛和酮
切开一个苹果，放置片刻后果肉会发出淡淡的香气，这种香气的来源之一就是乙醛。指甲油洗甲水里那股刺鼻的气味，来自丙酮。福尔马林是甲醛的水溶液，医院和生物实验室用它来保存标本。乙醛、丙酮、甲醛，这三个名字听起来似乎没什么共同点，但它们都属于同一类有机物——都含有一个碳氧双键 C=O，这个官能团叫做羰基。
羰基 C=O 是醛和酮共同的官能团。区别在于：醛的羰基碳上连着至少一个氢原子，写作 −CHO，位于碳链末端；酮的羰基碳两侧都连着碳原子，处于碳链内部，写作 −CO−。
醛和酮的结构
醛和酮的核心官能团都是羰基 C=O，即碳原子和氧原子之间形成一个双键。不同之处在于羰基所连接的原子不同，这直接决定了两类化合物在化学性质上的重大差异。
最简单的醛是甲醛 HCHO，羰基碳上连着两个氢原子；乙醛 CH3CHO 的羰基碳连着一个甲基和一个氢。最简单的酮是丙酮 CH3COCH3，羰基碳两侧各连一个甲基，没有氢原子直接连在羰基碳上。
判断一个含羰基的化合物是醛还是酮，只需看羰基碳上是否连有氢原子。有氢就是醛，没有氢就是酮。醛基 −CHO 只能出现在碳链的末端；酮基 −CO− 必须处于碳链内部，两侧各连一个碳。
例题：判断醛和酮
下列化合物，哪些是醛，哪些是酮？
A. CH3CH2CHOB. CH3COCH2CH3C. HCHO
找出每个分子中的羰基，判断羰基碳上是否直接连有氢原子。
A 中，−CHO 位于链端，羰基碳连有一个 H，是醛（丙醛）。B 中，羰基碳两侧分别是 CH3 和 CH2CH3，没有 H，是酮（丁酮）。C 中，HCHO 的羰基碳连有两个 H，是最简单的醛（甲醛）。
醛和酮的命名
醛的命名以含醛基的最长碳链为主链，从醛基所在的碳开始编号（醛基碳永远是第 1 号），在烷烃名称词尾改为“醛”。由于醛基只能在末端，因此不需要注明位次。
酮的命名同样选含酮基的最长碳链为主链，从离酮基较近的一端开始编号，将酮基的位次写在“酮”字前面。
命名酮时必须注明酮基的位次，例如 CH3COC2H5 应写作“2-丁酮”而不是“丁酮”，因为五碳以上的酮可能有多个位置。甲醛、乙醛、丙酮因为结构唯一，不需要标注位次，是最常见的三个名称，务必牢记其结构简式。
醛和酮的物理性质
醛和酮分子中没有能够形成氢键的 O−H，因此分子间不能像醇那样形成氢键，沸点比碳数相近的醇低很多。但羰基氧原子的电负性较强，能与水分子形成氢键，所以低碳醛和低碳酮在水中有较好的溶解性。
甲醛在常温下是气体，通常以 37%∼40% 的水溶液（福尔马林）形式保存和使用。乙醛有刺激性气味，沸点仅 20.2 ∘C，极易挥发。丙酮挥发性强，能溶解多种有机物，是常用的有机溶剂，也是指甲油洗甲水的主要成分。
和碳数相同的醇相比：乙醇沸点 78.4 ∘C，乙醛沸点仅 20.2 ∘C；1-丙醇沸点 97 ∘C，丙酮沸点 56.1 ∘C。醛和酮沸点明显偏低，根本原因就是缺少分子间氢键。
醛的化学性质
醛分子中，醛基 −CHO 里的碳氢键和碳氧双键都有较强的化学活性。醛既能被氧化（醛基被氧化为羧基），也能被还原（碳氧双键加氢），还能与某些试剂发生特征反应，用于醛的定性检验。
银镜反应
将醛加入银氨溶液（托伦斯试剂）中，在水浴加热的条件下，醛能将银氨溶液中的银离子 Ag+ 还原为单质银，银附着在试管内壁形成光亮的银镜，这个反应叫做银镜反应。以乙醛为例：
CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH Δ CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
银镜反应要求操作规范：试管必须洁净，水浴加热不能直接用酒精灯明火，否则银层会不均匀甚至脱落。反应中醛被氧化为羧酸（以铵盐形式存在），银被还原为金属银，整个过程中醛作还原剂。
银镜反应是检验醛基 −CHO 存在最直观的方法。只要分子中含有醛基，都能发生银镜反应，产生银镜。葡萄糖也含有醛基，同样能发生银镜反应——工业上镀银就利用了这一原理。酮不含醛基，不能发生银镜反应，可以用银镜反应区分醛和酮。
与新制氢氧化铜反应
将醛加入新制的 Cu(OH)2 悬浊液中（碱性条件），加热后蓝色悬浊液变为砖红色沉淀 Cu2O，这是醛的另一个特征反应。以乙醛为例：
CH3CHO+2Cu(OH)2 Δ CH3COOH+Cu2O↓+2H2O
这个反应在医学上有重要应用：临床上曾用本尼迪特试剂（成分与新制 Cu(OH)2 类似）检验尿液中的葡萄糖，糖尿病患者尿液中含有葡萄糖（含醛基），加热后会出现砖红色沉淀。
加氢还原（还原反应）
醛中的碳氧双键可以在催化剂（Ni）的作用下与 H2 发生加成反应，羰基碳原子上增加一个氢，氧原子上也增加一个氢，结果是醛被还原为伯醇：
CH3CHO+H2 Ni, Δ CH3CH2OH
甲醛加氢得到甲醇，乙醛加氢得到乙醇，丙醛加氢得到丙醇。这一方向与醇的氧化方向恰好相反——醇氧化得到醛，醛加氢还原得到醇，二者互为逆过程。
例题：乙醛的银镜反应计算
1.10 g 乙醛与足量银氨溶液在水浴加热下完全反应，理论上能生成多少克银？（乙醛摩尔质量 44 g/mol，银的摩尔质量 108 g/mol）
酮的化学性质
酮的官能团是酮基 −CO−，羰基碳两侧均连接碳原子，没有氢直接连在羰基碳上。这个结构特点使酮的化学性质与醛有明显差异。
不能发生银镜反应和与氢氧化铜反应
由于酮没有醛基，不能提供能被银离子氧化的氢，因此普通酮不能发生银镜反应，也不能使新制 Cu(OH)2 产生砖红色沉淀。这正是区分醛和酮最重要的实验依据。
向两支试管中分别加入乙醛和丙酮，各加入银氨溶液水浴加热，结果是：乙醛的试管内壁出现银镜，丙酮的试管内无现象。这个对比实验直观地说明了醛基 −CHO 中的 H 是银镜反应能够发生的关键。
加氢还原
酮同样可以在催化剂（Ni）作用下与 H2 加成，酮基被还原为仲醇：
CH3COCH3+H2 Ni, Δ CH3CH(OH)CH3
丙酮加氢得到 2-丙醇（异丙醇）。类比醛的还原：醛加氢得伯醇，酮加氢得仲醇，这与上一章醇的氧化规律（伯醇氧化为醛，仲醇氧化为酮）完全对应，说明“醛→伯醇”和“酮→仲醇”都是还原方向。
记住这个对应关系：伯醇 ⇌ 醛（氧化还原方向可逆），仲醇 ⇌ 酮（氧化还原方向可逆）。这把醇、醛、酮三类化合物的互相转化串联成一个整体，有助于理解有机物的官能团转化规律。
醛与酮的综合对比
将醛和酮的主要性质并排整理，可以清楚看出两者的共同点和区别所在：
例题：根据现象推断化合物类型
某无色液体有机物 X，经实验发现：加入银氨溶液水浴加热，试管壁出现银镜；加入新制 Cu(OH)2 加热，生成砖红色沉淀。根据以上实验现象，判断 X 中含有什么官能团，属于哪类有机物？
银镜反应阳性，说明 X 能将 Ag+ 还原为 Ag，这是醛基 −CHO 的特征反应。
与新制 Cu(OH)2 反应生成砖红色 Cu2O，进一步印证 X 含有醛基。
两个实验结果一致，X 含有醛基 −CHO，属于醛类化合物。若 X 是酮，则两个实验均不应有正反应。
甲醛 HCHO 是特殊的醛：它的结构式为 H−CHO，相当于两个 H 连在同一个羰基碳上。1 mol 甲醛发生银镜反应时生成 4 mol 银（其他醛每摩尔只生成 2 mol 银），这是甲醛与其他醛在银镜反应中最大的区别，计算题中要特别注意。
练习题
练习一（选择题） 下列有机物中，能发生银镜反应的是（ ）
A. 丙酮 CH3COCH3
B. 乙醛 CH3CHO
C. 乙醇 CH3CH2OH
D. 乙酸 CH3COOH
答案：B。
银镜反应是醛基 −CHO 的特征反应。乙醛含有醛基，能与银氨溶液在水浴加热下发生银镜反应，试管壁出现光亮银镜。A 中丙酮是酮，没有醛基，不能发生银镜反应；C 中乙醇含羟基，不含醛基；D 中乙酸含羧基，也不发生银镜反应。
练习二（选择题） 将乙醛在催化剂作用下与 H2 完全反应，生成的有机产物是（ ）
A. 乙酸 CH3COOH
B. 乙烯 CH2=CH2
C. 乙醇 CH3CH2OH
D. 乙醚 C2H5OC2H5
答案：C。
醛与 H2 在催化剂（Ni）的作用下发生加氢还原，醛基 −CHO 被还原为 −CH2OH，即醛转化为伯醇。乙醛 CH3CHO 加氢后得到乙醇 CH3CH2OH。A 乙酸是乙醛被氧化的产物，不是加氢还原的产物；B 乙烯不含氧，与加氢还原无关；D 乙醚是两分子乙醇脱水的产物。
练习三（选择题） 下列关于醛和酮的说法，正确的是（ ）
A. 醛和酮都能发生银镜反应
B. 酮加氢还原后得到伯醇
C. 醛基 −CHO 只能位于碳链的末端
D. 醛和酮互为同分异构体，性质完全相同
答案：C。
醛基 −CHO 中的羰基碳连有一个 H，这决定了它只能位于碳链端部，不能处于链内部——若处于链内则变成了酮基，两侧均为碳。A 错，酮没有醛基，不能发生银镜反应；B 错，酮加氢得到仲醇（羰基碳两侧均连碳，加氢后得到仲醇），是伯醇则是醛加氢的产物；D 错，醛和酮虽然可以互为同分异构体（如丙醛和丙酮），但化学性质有明显差异，银镜反应结果截然不同。
练习四（选择题） 区分乙醛和丙酮最简便的实验方法是（ ）
A. 加入酸性 KMnO4 溶液，观察是否褪色
B. 加入银氨溶液，水浴加热，观察是否出现银镜
C. 加入金属钠，观察是否产生气泡
D. 加入溴水，观察是否褪色
答案：B。
银镜反应是专门检验醛基 −CHO 的特征反应：乙醛含醛基，水浴加热后会在试管壁产生光亮银镜；丙酮是酮，没有醛基，不发生银镜反应，无现象。现象对比鲜明，是区分醛和酮最简便有效的方法。A 中酸性 KMnO4 能氧化乙醛，但丙酮通常在温和条件下也不被 KMnO4 氧化，有一定区分效果，但不如银镜反应直观；C 中两者均不含羟基，不与金属钠反应；D 中溴水也能与乙醛反应，但专一性不强。
练习五（计算题） 2.20 g 乙醛与足量新制 Cu(OH)2 悬浊液在加热条件下完全反应，生成砖红色沉淀 Cu2O。求理论上生成 Cu2O 的质量（乙醛摩尔质量 44 g/mol，Cu2O 摩尔质量 144 g/mol）。
答案：生成 Cu2O 7.20 g。
乙醛与新制 Cu(OH)2 反应的化学方程式：
CH3CHO+2Cu(OH)2 Δ CH3COOH+Cu2O↓+2H2O乙醛与 Cu2O 的物质的量之比为 1:1。先求乙醛的物质的量：
n(CH3CHO)=44 g/mol2.20 g=0.050 mol由方程式，生成 Cu2O 的物质的量：
n(Cu2O)=0.050 mol生成 Cu2O 的质量：
m(Cu2O)=0.050 mol×144 g/mol=7.20 g练习六（计算题） 6.72 L（标准状况）甲醛气体与足量银氨溶液在水浴加热下完全发生银镜反应。已知甲醛每摩尔生成 4 mol 银，求理论上生成银的质量（银的摩尔质量 108 g/mol，标准状况下气体摩尔体积取 22.4 L/mol）。
答案：生成银 129.6 g。
甲醛 HCHO 的银镜反应方程式：
HCHO+4[Ag(NH3)2]OH Δ (NH4)2CO3+4Ag↓+6NH3+2H2O甲醛与银的物质的量之比为 1:4。先求甲醛的物质的量：
n(HCHO)=22.4 L/mol6.72 L=0.300 mol由方程式，生成银的物质的量：
n(Ag)=4×0.300 mol=1.200 mol生成银的质量：
m(Ag)=1.200 mol×108 g/mol=129.6 g