Veidošana, Vidējā izglītība un skolas
Kādi ir tipiskas blakusparādības alkānu
Katrs ķīmisko savienojumu klase var piemīt īpašības, sakarā ar to elektronisko struktūru. For alkāni tipisku aizvietošanas reakcija, šķelšanas vai molekulāru oksidēšanās. Visi ķīmiskie procesi ir sava īpaša plūsmu, kas tiks tālāk apspriests.
Kas ir alkāni
Šis piesātinātais ogļūdeņradis savienojumi, kas ir pazīstams kā parafīns. Šīs molekulas sastāv tikai no oglekļa un ūdeņraža atomiem, ir lineāra vai sazarota, aciklisko ķēdi, kurā ir tikai viens savienojums. Ņemot vērā raksturīgās īpašības klasē, jūs varat aprēķināt, kāda uz alkānu reakcijas pazīme. Tie paklausīt formulu visai klasei: H 2n + 2 C n.
ķīmiskā struktūra
Parafīns molekula satur oglekļa atomus, ja tajos redzamas sp3 hibridizāciju. Viņi visi četri valences orbitālēm ir tāda pati forma, enerģija un virzienu telpā. Par leņķi starp enerģijas līmeņiem 109 ° un 28 'izmēra.
Par atsevišķu zīmju klātbūtne molekulu nosaka, kādi reakcijas ir raksturīgas alkāniem. Tās satur σ-savienojumu. Komunikācija starp oglekļa atomiem ir nepolāru un vāji polarizable, tas ir nedaudz garāks nekā C-H. Arī elektronu blīvums pāriet uz oglekļa atomam ir visvairāk electronegative. Iegūtais savienojums ir raksturīgs ar C-H zemu polaritāti.
aizvietošanas reakcija
Vielas klases parafīniem ir zema ķīmisko aktivitāti. To var izskaidrot ar izturību saites starp C-C un C-H, kas ir grūti lauzt, jo nav polaritāti. Pamatojoties uz to iznīcināšanu ir homolytic mehānisms, kurā iesaistīti brīvo radikāļu veidu. Tas ir iemesls, kāpēc alkāni raksturo aizvietošanas reakcijas. Šādas vielas var mijiedarboties ar ūdens molekulām vai joniem no maksas pārvadātājiem.
Tie rangs brīvo radikāļu maiņu, kurā ūdeņraža atomi ir aizvietoti ar halogēna atomu elementiem vai citu aktīvo grupu. Šīs reakcijas procesus, kas saistīti ar halogenējoša, sulfochlorination un nitrēšanas. Tās rezultātā sagatavojot alkānu atvasinājumi.
- Process sākas ar nukleācijas uzsākšanu vai ķēdes, kurā veidojas brīvie radikāļi. Katalizatoru ir avoti ultravioleto gaismu un apkures.
- Tad attīstās ķēdi, kurā secīgi aktīvās daļiņas veikts mijiedarbību ar neaktīviem molekulām. Vai to pārvēršana molekulu un radikāļiem, attiecīgi.
- Pēdējais solis būs pārtraukums ķēdi. Tur rekombinācijas vai izzušana no aktīvajām daļiņām. Tādējādi pārtraukts attīstību ķēdes reakciju.
No halogenējoša process
Tas ir balstīts uz mehānismu radikālu veidu. Alkāns halogenējoša reakcija notiek ar apstarošanu ar ultravioleto gaismu un apkures maisījuma halogēniem un ogļūdeņražiem.
Visi procesa posmi ir pakļauti noteikumam, kas norādīts Markovnikov. Tas norāda, ka tiek veiktas aizvietošanu ar halogēna atomu, jo īpaši ūdeņradis, kas pieder pie hidrogenēto oglekļa. Halogenējoša notiek šādā secībā: no primārā uz trešējā oglekļa atomu.
Process notiek labāk alkānu molekulām ar garo galvenā ogļūdeņraža virkni. Tas ir saistīts ar samazinājumu par jonizējošā enerģijas šajā virzienā, Vielas vieglāk saskaldīti elektronu.
Kā piemēru var minēt hlorēšana metāna molekulu. Par ultravioletā starojuma rīcība izraisa sadalīšana hlora radikālu sugas, veikt uzbrukumu uz alkānu. Atdalīšana notiek un veidošanās atomu ūdeņraža H 3 C · vai metilgrupu. Šāda daļiņu, savukārt, uzbrukumu molekulāro hloru, kā rezultātā iznīcināšanu savā struktūrā un veidojot jaunu ķīmisko vielu.
Katrā posmā aizvietošanas process tiek veikts tikai vienu ūdeņraža atomu. Halogenējoša reakcija no alkāniem noved pie pakāpeniskas veidošanās hlormetanovoy, dihlormetānu, un trihlormetanovoy tetrahlormetanovoy molekulā.
Shematiski process ir šāds:
H 4 C + Cl: Cl → H 3 CCL + HCl,
H 3 CCL + Cl: Cl → H 2 CCL 2 + HCl,
H 2 CCL 2 + Cl: Cl → HCCl 3 + HCl,
HCCl 3 + Cl: Cl → CCL 4 + HCl.
Atšķirībā no hlorēšanu metāna molekulu pārvadā šādu procesu ar citām alkāniem kas raksturīgs iegūt vielām, kam ir ūdeņraža maiņu nav viens oglekļa atoms, un maz. To kvantitatīvais rādītājs, kas saistīti ar temperatūras rādītājiem. Aukstajos apstākļos samazināšanās likmes veidošanās atvasinājumu ar augstāko, primārās un sekundārās struktūras.
Ar pieaugošo temperatūru mērķātrumu veidošanās šādu savienojumu tiek izlīdzinātas. Šajā halogenējoša procesā ir ietekme uz statisko faktoru, kas norāda uz atšķirīgu varbūtību sadursmes radikālo ar oglekļa atoma.
Process halogenējoša ar jodu nenotiek normālos apstākļos. Ir nepieciešams, lai radītu īpašus nosacījumus. Ja tiek pakļauti metāna notiek saskaņā halogēna notikums ūdeņraža jodīdu. Tas ir ietekme uz metiljodīdu kā rezultātā izceļas sākotnējie reaģentus metāna un jodu. Šāda reakcija tiek uzskatīta atgriezeniska.
Wurtz reakcija no alkāniem
Tā ir metode, lai iegūtu ogļūdeņražus ar piesātināta simetriskā struktūra. Tā kā reaģenti tiek izmantots nātrija metāla atoms, alkilgrupa bromīdu vai alkilgrupa hlorīdus. Ar to mijiedarbības sagatavots nātrija halogenīdu un paaugstinātu ogļūdeņraža virkni, kas ir summa no diviem ogļūdeņraža radikāļiem. Shematiski sintēze ir šāds: R-Cl + Cl-R + 2NA → R-R + 2Nacl.
Wurtz reakcija no alkāniem ir iespējama tikai tad, ja halogēna savās molekulas ir pie primārās oglekļa atoma. Piemēram, CH3 -CH2-CH2-Br.
Ja play galogenuglevodorododnaya sastāv no diviem savienojumiem, kas kondensējoties trīs dažādām ķēdēm formed product laikā. Piemērs šīs reakcijas var kalpot kā nātrija alkānu mijiedarbību ar Hlormetānu un hloretanom. Iznākums ir maisījums, kas satur, butāns, propāns un etānu.
Bez tam nātrija, iespējams izmantot citus sārmu metālus, kas ietver litija vai kāliju.
process sulfochlorination
To sauc arī par Reed reakcija. Tas ir par brīvu aizstāšanas principu. Šī reakcija ir raksturīgas alkāniem iedarboties maisījuma ar sēra dioksīdu un molekulāro hlora klātbūtnē ultravioleto starojumu.
Process sākas ar uzsākšanas ķēdes mehānismu, kas atšķiras ar to hlora, kas iegūta no diviem aizvietotājiem. Viens lēkme alkāns, kas rada uz alkilgrupu, daļiņām un molekulām hlorūdeņraža. Ar ogļūdeņraža radikālis pievienoti, lai veidotu sēra dioksīda sarežģītas daļiņas. Lai stabilizētu uztveršanas notiek vienu hlora atomu no citas molekulas. Gala materiāls ir alkāns sulfonil hlorīds, ka tas tiek izmantots sintēzei virsmas aktīvo savienojumu.
Shematiski šis process izskatās šādi:
CLCL → hv ∙ Cl + ∙ Cl,
HR + ∙ Cl → R ∙ + HCl,
R ∙ + OSO → ∙ RSO 2,
∙ RSO 2 + ClCl → RSO 2 Cl + ∙ Cl.
Procesi, kas saistīti ar nitrēšanas
Alkāniem reaģēt ar slāpekļskābi šķīdumā 10% un ar tetravalentām slāpekļa oksīda gāzveida stāvoklī. Nosacījumos tās rašanās ir augstas vērtības temperatūrā (apmēram 140 ° C), un zema spiediena vērtības. Pie izejas ražo nitroalkanes.
Ar brīvo radikāļu tipa nosaukts pēc zinātnieka Konovalov, process atvērts nitrēšana sintēzi: CH 4 + HNO 3 → CH 3 NO 2 + H 2 O.
Mehānisms šķelšanās
Par tipisku alkānu dehidrogenāciju un plaisāšanu. Metāna molekula iziet pilnīgu termiskās sadalīšanās.
Pamata mehānisms no iepriekš minēto reakciju ir šķelšana atomiem no alkāniem.
dehidrogenēšana process
Kad atdala ūdeņraža atomi pie oglekļa skeletu parafīnu, izņemot metānu iegūst nepiesātinātos savienojumus. Šādas ķīmiskās reakcijas pārbaudīti augstā temperatūrā (400-600 ° C) un saskaņā ar darbības paātrinātāju, platīns, niķeļa, alkāniem hroma oksīdu un alumīnija.
Ja piedalās reakcijā, etāna vai propāna molekulas, tad tās produkti tiks etēna vai propene ar vienu divkāršo saiti.
No četru vai piecu oglekļa skeletu dehidrogenēšana iegūts diēn savienojumu. No veidojas butān-1,3 butadiēnam un 1,2-butadiēna.
Ja klāt reakcijas vielām ar 6 vai vairākiem oglekļa atomiem, benzola veidojas. Tas ir aromātisks gredzens, kas ar trim dubultsaitēm.
Process saistītas ar sadalīšanos
Ar augstu temperatūru reakcija no alkāniem var pāriet ar spraugu oglekļa zīmju veidošanās aktīvo sugu radikālu tipa. Šādi procesi tiek saukti krekinga vai pirolīzes.
Sasildot reaģenti līdz temperatūrai, kas pārsniedz 500 ° C, rezultātā notiek sadalīšanās molekulu, kas veidojas sarežģīti maisījumi, alkil-tipa radikāļiem.
Veikšanai saskaņā ar spēcīgu apsildes pirolīzes alkāniem ar oglekļa atomu virknes garumu dēļ iegūt piesātinātie un nepiesātinātie savienojumus. To sauc par siltuma plaisāšana. Šis process tiek izmantots, līdz 20. gadsimta vidus.
Atmaksas bija iegūt ogļūdeņražus ar zemu oktāna skaitli (mazāk nekā 65), tāpēc tas tika aizstāts plaisāšanu katalizatoru. Process notiek pie temperatūras, kas ir zem 440 ° C, un spiediena, kas mazāks par 15 vidē, klātbūtnē alumīnijsilikātu paātrinātājs atbrīvošanas alkāniem ar sazarotu struktūru. Kā piemēru var minēt pirolīzes metāna: 2CH 4 → t ° C 2 H 2 + 3H 2. Izveidotā acetilēna un molekulārais ūdeņradis reakcijas laikā.
Molekula var tikt pakļauti metāna konversiju. Lai šīs reakcijas ir nepieciešama ūdens un niķeļa katalizatoru. Iznākums ir maisījums no oglekļa monoksīda un ūdeņradi.
oksidēšanās procesi
Šīs ķīmiskās reakcijas, kas ir tipiski alkāns saistīta ar elektronu ietekmi.
Ir auto-oksidēšana parafīnu. Tas ir saistīts ar brīvo radikāļu mehānismu oksidēšanas piesātinātos ogļūdeņražus. Reakcijas laikā, kas iegūta šķidrā fāze alkāns hidroperoksīda. Sākotnēji parafīna molekulas reaģē ar skābekli piešķirto aktīvo radikāļiem. Next, alkilgrupa daļiņu mijiedarbojas cits molekula O 2, kas iegūta ∙ Rū. Tā kā peroksīdu radikāls no taukskābju kontaktē alkānu molekulu, un pēc tam atbrīvots hidroperoksīds. Piemērs ir autooxidation etāna:
C 2 H 6 + O 2 → ∙ C 2 H 5 + HOO ∙,
∙ C 5 H 2 + O 2 → ∙ OOC 2 H 5,
∙ OOC 2 H 5 + C 2 H 6 → HOOC 2 H 5 + ∙ C 2 H 5.
For alkānu kas raksturīgs ar to reakcijā ar degšanas kas ir galvenokārt ķīmiskās īpašības, lai noteiktu sastāvu degvielu. Tie ir oksidatīvā raksturs ar emisiju siltuma: 2C 2 H 6 + 7o 2 → 4CO 2 + 6H 2 O.
Ja process tiek novērota nelielu daudzumu skābekļa, gala produkts var būt divvērtīgu oglekļa vai oglekļa monoksīdu, kas ir noteikts ar koncentrāciju O 2.
Oksidēšanā alkāniem reibumā katalītisko vielu un karsē līdz 200 ° C iegūst alkohola molekula, aldehīda vai karbonskâbi.
Example etāns:
C 2 H 6 + O 2 → C 2 H 5 OH (etanols),
C 2 H 6 + O 2 → CH 3 CHO + H 2 O (etanālu un ūdens)
2C 2 H 6 + 3O 2 → 2CH 3 COOH + 2H 2 O (butiletiķskābes un ūdens).
Alkāni var oksidēties saskaņā ar rīcības Cikliskās peroksīdu trinomos. Tie ietver dimetilsulfīds dioxirane. Rezultāts ir oksidēšana parafīnu alkohola molekulas.
Pārstāvji parafīni nereaģē uz KMnO 4 vai kālija permanganāta, kā arī broma ūdens.
izomerizācija
On alkāniem kas raksturīgs aizvietošana tipa reakciju ar Elektrofilās mehānismu. Tas ir minēts izomerizācija oglekļa ķēdes. Katalizē šo procesu alumīnija hlorīda, kurš reaģē ar piesātinātu parafīnu. Kā piemēru var minēt izomerizāciju butāna molekulas, kas ir 2-Methvlpropane: C 4 H 10 → C 3 H 7 CH 3.
process aromatizētājs
Piesātināto vielas, kur galvenā oglekļa ķēde satur sešus vai vairāk oglekļa atomus, kas var veikšanu dehydrocyclization. Par īsu molekulām nav raksturīgi šīs reakcijas. Rezultāts ir vienmēr sešu-locekļu gredzenu, kā cikloheksāna un to atvasinājumi.
Klātbūtnē reakcijas paātrinātāji, un iztur tālāku dehidrogenējot pārvēršanu par stabilāku benzola gredzenu. Tā notiek, pārveidojot Acikliskie ogļūdeņraži aromātiskajos vai arēnā. Piemērs ir dehydrocyclization heksāna:
H 3 C-CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH2-CH 3 → C 6 H 12 (cikloheksāns)
C 6 H 12 → C 6 H 6 + 3H 2 (benzols).
Similar articles
Trending Now