1.1 ALCANOS (hidrocarbonetos saturados).

1.2 MÉTODOS PARA OBTER ALCANOS.

1.3 REPRESENTANTES DE ALCANOS.

2.1 ALCENOS (hidrocarbonetos de etileno).

2.2 MÉTODOS PARA OBTER ALCENOS.

2.3 REPRESENTANTES DE ALCENOS.

3.1 ALQUINOS (hidrocarbonetos acetilênicos).

3.2 MÉTODOS PARA OBTER ALQUINOS.

3.3 REPRESENTANTES DE ALQUINOS.

4. APLICAÇÃO DE ALCANOS, ALCENOS, ALQUINOS.

1.1 HIDROCARBONETOS LIMITADOS (alcanos).

Hidrocarbonetos saturados (alcanos) são compostos constituídos por átomos de carbono e hidrogênio, interligados apenas por ligações Q, e não contendo ciclos. Nos alcanos, os átomos de carbono estão no grau de hibridização sp3.
1.2 Métodos para obtenção de alcanos.
A principal fonte natural de hidrocarbonetos saturados é o petróleo e, para os primeiros membros da série homóloga, o gás natural. No entanto, o isolamento de compostos individuais do petróleo ou seus produtos de craqueamento é uma tarefa muito trabalhosa e muitas vezes impossível, por isso é necessário recorrer a métodos sintéticos de produção.
1. Os alcanos são formados pela ação do sódio metálico sobre os derivados monohalogênicos - a reação de Wurtz:
H3C-CH2-Br + Br-CH2-CH3CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaBr
Se diferentes derivados de halogênio são tomados, uma mistura de três alcanos diferentes é formada, pois a probabilidade de encontrar moléculas idênticas ou diferentes no complexo de reação é igual e sua reatividade é próxima:
3C2H5I + 3CH3CH2CH2IC4H10 + C5H12 + C6H14 + 6NaI
2. Os alcanos podem ser obtidos reduzindo alcenos ou alcinos com hidrogênio na presença de catalisadores:
NzS-CH \u003d CH-CHz NzS-CH2-CH2-CH3

3. Uma grande variedade de derivados de alcano pode ser reduzida em alta temperatura com ácido iodídrico:

H3C H3C
CHBr +2HI CH2 + HBr + I2
H3C H3C

No entanto, nesses casos, às vezes é observada isomerização parcial do esqueleto de carbono - são formados alcanos mais ramificados.

4. Alcanos podem ser obtidos pela fusão de sais de ácidos carboxílicos com álcalis. O alcano resultante contém um átomo de carbono a menos que o ácido carboxílico original:

O
CH3-C + NaOH CH4 + Na2C03
Com um
1.3 Representantes de alcanos
De acordo com a teoria da estrutura de A. M. Butlerov, as propriedades físicas das substâncias dependem de sua composição e estrutura. Considere, usando o exemplo dos hidrocarbonetos saturados, a mudança nas propriedades físicas na série homóloga.
Os primeiros quatro membros da série homóloga, começando com o metano, são substâncias gasosas. Do pentano para cima, os hidrocarbonetos normais são líquidos. O metano se condensa em um líquido apenas a -162 °C. Nos membros subsequentes da série, o ponto de ebulição aumenta e, ao passar para o próximo homólogo, aumenta em aproximadamente 25°.
A densidade dos hidrocarbonetos no ponto de ebulição para os membros inferiores da série aumenta primeiro rapidamente e depois mais lentamente: de 0,416 para o metano a um valor ligeiramente superior a 0,78. O ponto de fusão dos hidrocarbonetos normais na série homóloga aumenta lentamente. Começando com o hidrocarboneto C16H34, os homólogos mais altos à temperatura normal são substâncias sólidas.
O ponto de ebulição de todos os alcanos ramificados é menor que o dos alcanos normais e, além disso, quanto menor, mais ramificada é a cadeia carbônica da molécula. Isso pode ser visto, por exemplo, a partir da comparação dos pontos de ebulição de três pentanos isoméricos. Por outro lado, o ponto de fusão é mais alto para os isômeros com a cadeia de carbono mais ramificada. Assim, de todos os octanos isoméricos, apenas o estágio hexa-metil (CH3)3C-C (CH3)3 é um sólido mesmo em temperaturas normais (p.f. 104°C). Esses padrões são explicados pelos seguintes motivos.
A transformação de um líquido em um gás é impedida pelas forças de van der Waals de interação entre os átomos de moléculas individuais. Portanto, quanto mais átomos na molécula, maior o ponto de ebulição da substância, portanto, na série homóloga, o ponto de ebulição deve aumentar uniformemente. Se compararmos as forças de interação das moléculas de n-pentano e neopentano, fica claro que essas forças são maiores para uma molécula com uma cadeia normal de átomos de carbono do que para as ramificadas, já que em uma molécula de neopentano o átomo central é geralmente excluído da interação.
O principal fator que afeta o ponto de fusão de uma substância é a densidade de empacotamento da molécula na rede cristalina. Quanto mais simétrica a molécula, mais denso é o seu empacotamento no cristal e maior o ponto de fusão (para n-pentano -132°C, para neopentano -20°C)

2.1 ALCENOS (hidrocarbonetos de etileno, olefinas)
Hidrocarbonetos, em cuja molécula, além de simples ligações Q carbono-carbono e carbono-hidrogênio, existem carbono-carbono
-ligações são chamadas ilimitadas. Como a formação de uma ligação - é formalmente equivalente à perda de dois átomos de hidrogênio por uma molécula, os hidrocarbonetos insaturados contêm 2n átomos de hidrogênio a menos do que os limitantes, onde n é o número de ligações -

C6H14 C6H12C6H10C6H8C6H6

Uma série cujos membros diferem entre si por (2H)n é chamada de série isológica. Assim, no esquema acima, os isólogos são hexano, hexenos, hexadienos, hexinas, hexatrienos e benzeno.
Hidrocarbonetos contendo uma ligação (ou seja, uma ligação dupla) são chamados alcenos (olefinas) ou, de acordo com o primeiro membro da série, etileno, hidrocarbonetos de etileno. A fórmula geral para suas séries homólogas é CnH2n

2.2 Métodos para obtenção de alcenos
Sob a ação de soluções alcoólicas de álcalis cáusticos em derivados de halogênio: o haleto de hidrogênio é dividido e uma ligação dupla é formada:

H3C-CH2-CH2BrH3C-CH=CH2+NaBr+H2O
Propileno brometo de propileno

Se houver átomos de hidrogênio terciários, secundários e primários na posição α do átomo de carbono ligado ao halogênio, então o átomo de hidrogênio terciário é predominantemente dividido, em menor grau secundário e ainda mais primário (regra de Zaitsev):

H3C-C-CI H3C-C + KCL + H2O

H3C CH3 H3C CH3
2,3-Dimetil-3-cloropentano 2,3-Dimetilpenteno-2

Isto é devido à estabilidade termodinâmica dos alcenos resultantes. Quanto mais substituintes um alceno tiver nos átomos de carbono do vinil, maior será sua estabilidade.
2. O efeito de agentes de remoção de água em álcoois: a) quando os álcoois são passados ​​sobre o óxido de alumínio a 300-400 ° C.

NzS-CH-CH2.-CHzNzS-CH \u003d CH-CH3
OH Buteno-2
álcool sec-butílico

B) quando o ácido sulfúrico atua sobre álcoois em condições brandas, a reação prossegue através da formação intermediária de ésteres de ácido sulfúrico:

H3C-CH-CH3 H3C-CH-CH3 H3C-CH=CH2
OH O-SO3H
álcool isopropílico
Durante a desidratação de álcoois sob condições adversas em meio ácido, o mesmo padrão é observado na eliminação de átomos de hidrogênio de vários tipos, como na eliminação de haletos de hidrogênio.
A primeira etapa desse processo é a protonação do álcool, após a qual uma molécula de água é separada e um carbocátion é formado:

CH3-CH2-CH-CH3 + H CH3-CH2-CH-CH3 CH3-CH-CH-
OHOH
HH
CH3CH3-CH-CH-CH3CH3-CH=CH-CH3

O carbocátion resultante é estabilizado pela ejeção de um próton de uma posição vizinha com a formação de uma dupla ligação (β-eliminação). Neste caso, o alceno mais ramificado também é formado (termodinamicamente mais estável). Durante este processo, rearranjos de carbocátions associados à isomerização do esqueleto de carbono são frequentemente observados:

CH3 CH3
CH3 C-CH – CH3 CH3 C-CH-CH3
CH3OH CH3

CH3 CH3 CH3 CH3
C-CH C=C
CH3 CH3 CH3 CH3

3. Sob a ação de Zn ou Mg em derivados dihalogênicos com dois
átomos de halogênio em átomos de carbono vizinhos:

H3C – C CH2CIH3C - C - CH2+MgCI2

CH3 CH3
1,2-dicloro-2-metal-isobutileno
propano

4. Hidrogenação de hidrocarbonetos acetilênicos sobre catalisadores com atividade reduzida (Fe ou “envenenados”, ou seja, tratados com compostos contendo enxofre para reduzir a atividade catalítica, Pt e Pd):
HCC-CH(CH3)2H2C=CH-CH(CH3)2

2.3 Representantes de alcenos.
Como alkaii, os homólogos inferiores de vários dos alcenos mais simples em condições normais são gases e, a partir de C5, são líquidos de baixo ponto de ebulição (ver tabela).

M.p., T. d4
Nome da Fórmula °C Bip, °C
Ch2=CH2 Etileno -169 -104 0,5660 (a -102°C)
CH3CH \u003d CH3 Propileno -185 -47 0,6090 (a -47 "C)
CH3CH3CH=CH2CH3-CH=CH-CH3 (cis) Buteno-1 -130 -5 0,6696 (a -5°C) 0,6352 (a O°C)
-139 +4
(cis)
CH3-CH=CH-CH3 (trans)-Butep-2 -105 +1 0,6361 (a 0°C)
(transe)
(CH3)3C=CH2Ieobutileno -140 -7 0,6407 (a 0°C)

Todos os alcenos, como os alcanos, são praticamente insolúveis em água e facilmente solúveis em outros solventes orgânicos, com exceção do álcool metílico; todos eles têm uma densidade mais baixa do que a água.

3.1 ALQUINOS (hidrocarbonetos acetilênicos)

Os alcinos são hidrocarbonetos que contêm, além das ligações Q, duas
-ligações (ligação tripla) em um par de átomos de carbono. A fórmula geral da série homóloga de hidrocarbonetos acetilênicos é СnН2n- 2. A formação de uma ligação é formalmente equivalente à perda de dois átomos de hidrogênio.
Foi provado por vários métodos físicos que o acetileno C2H2 - I é o representante mais simples da série homóloga de alcinos - tem uma molécula linear na qual o comprimento da ligação tripla carbono-carbono é 1,20 A, e o comprimento do carbono-hidrogênio títulos é 1,06 A.
As ligações CH no acetileno estão entre as ligações Q formadas pela sobreposição do orbital s do hidrogênio com o orbital sp hibridizado do carbono; a molécula tem uma ligação carbono-carbono a (formada pela sobreposição de dois orbitais sp de carbono hibridizados) e duas ligações carbono-carbono - o resultado da sobreposição de dois pares mutuamente perpendiculares de orbitais p "puros" (P e P) de átomos de carbono vizinhos. Os ângulos de ligação no acetileno, com base neste modelo, são de 180° e a molécula tem uma conformação linear, o que impossibilita a isomerismo cis-trans com uma ligação tripla.

3.2 Métodos de obtenção de alcinos.
A maneira mais comum de obter hidrocarbonetos acetilênicos é a ação de uma solução alcoólica de álcalis sobre derivados dihalo de hidrocarbonetos saturados com arranjo vicinal (a) ou geminal (b) de átomos de halogênio.
a) CH2Br –CH2Br -> CHCH + 2HBr
b) CH3-CH2-CHCl2 -> CH3-CCH+2ISl
CH3-CH2-CCl2-CH3 -> CH3-C C-CH3 + 2HC1
Como os derivados dihalogênicos vicinais são geralmente obtidos pela adição de halogênios a hidrocarbonetos etileno, a reação (a) pode ser considerada como uma reação para a conversão de hidrocarbonetos etileno em acetilênicos.
Derivados de dihalogênios geminais (ambos átomos de halogênio em um átomo de carbono) são derivados de cetonas ou aldeídos e, portanto, usando as reações (b), é possível fazer a transição de compostos carbonílicos para alcinos. Ao separar os haletos de hidrogênio, a já conhecida regra de Zaitsev aplica que o hidrogênio é separado de um átomo de carbono contendo um número menor de átomos de hidrogênio.
O acetileno pode ser obtido diretamente do craqueamento a alta temperatura (térmico ou eletrotérmico) de metano ou hidrocarbonetos mais complexos:
2SN4N-SS-N + ZN2

3.3 Representantes de alcinos.

Tal como acontece com alcanos e alcenos, os membros inferiores da série homóloga de alcinos em condições normais são substâncias gasosas. Dados da tabela. 22 mostram que as principais características físico-químicas dos hidrocarbonetos das classes consideradas pouco diferem entre si (ver tabela).

Nome da fórmula Ponto de fusão, °С Ponto de ebulição, °С D4
HCCHCH3CCHHCC-CH2CH3 CH3CCCH3 Acetileno PropynButyn-1Butyn-2 -82-105-137-33 -84(sub-23) 927 0,6200 (a -84°C) 0,6785 (a -27°C) 0;669b (a -10°C) C) 0,6880 (a 25°C)

4. APLICAÇÕES DE ALCANOS, ALQUINOS, ALQUENOS

Os alcenos, juntamente com os alcanos, o acetileno e os hidrocarbonetos aromáticos, são uma das principais matérias-primas para a indústria de síntese orgânica pesada (grande tonelagem).
O etileno é usado em grandes quantidades para o processamento em polietileno e álcool etílico, vai para o processamento em etilenoglicol e é usado em estufas para acelerar o amadurecimento das frutas.
O propileno é processado em polipropileno, acetona, álcool isopropílico.
O acetileno desempenha um papel extremamente importante na indústria. Sua produção mundial atinge vários milhões de toneladas. Uma enorme quantidade de acetileno é usada para soldar metais, quando queima
em oxigênio, a temperatura chega a 2800 ° C. Esta é uma temperatura significativamente mais alta do que a combustão de hidrogênio em oxigênio, para não mencionar a combustão de metano. A razão para isso é a capacidade de calor muito menor do CO2 em comparação com o H2O, que é formado mais durante a combustão de alcanos do que alcinos:
2СзН6 + 7O2 -> 4СО2 + 6Н2О
2C2 H2 + 5O2 -> 4CO2 + 3H2O
O cheiro desagradável do acetileno obtido do carboneto é devido às impurezas de PH3 e AsH3, o acetileno puro cheira a todos os hidrocarbonetos inferiores (gasolina). O acetileno e suas misturas com o ar são altamente explosivos; o acetileno é armazenado e transportado em cilindros na forma de soluções de acetona impregnando materiais porosos.
PETRÓLEO E SEU REFINO
Composição do óleo. A principal fonte natural de hidrocarbonetos saturados é o petróleo. A composição dos óleos varia de acordo com o campo, mas todos os óleos são geralmente separados nas seguintes frações durante a destilação simples: fração de gás, gasolina, combustível de aviação, querosene, óleo diesel, parafina, alcatrão de óleo.
A fração gasosa (p.e. até 40°C) contém alcanos normais e ramificados até C, principalmente propano e butanos. O gás natural dos campos de gás consiste principalmente em metano e etano.
A gasolina de aviação (p.e. 40-180 ° C) contém hidrocarbonetos C6 - C10 Mais de 100 compostos individuais foram encontrados na gasolina, incluindo alcanos normais e ramificados, cicloalcanos e alquilbenzenos (arenos).
Combustível de aviação (p.e. 150-280°C).
O querosene do trator (t, p.e. 110-300°C) contém hidrocarbonetos C7-C14.
O combustível diesel (p.e. 200-330 °C), que contém hidrocarbonetos C13 - C18, é craqueado em larga escala, transformando-se em alcanos (e alcenos) de menor peso molecular (veja abaixo).
Os óleos lubrificantes (p.e. 340-400°C) contêm hidrocarbonetos C18 - C25.
Parafina de petróleo (pe. 320-500 ° C), contém hidrocarbonetos C26-C38, dos quais a vaselina é isolada. O resíduo após a destilação é comumente referido como asfalto ou alcatrão.
Além de hidrocarbonetos de várias classes, o óleo contém substâncias contendo oxigênio, enxofre e nitrogênio; às vezes, seu conteúdo total atinge vários por cento.
Atualmente, a teoria mais reconhecida é a origem orgânica do óleo como produto da transformação de resíduos vegetais e animais. Isso é confirmado pelo fato de que resíduos de porfirinas, esteróides de origem vegetal e animal e os chamados "quimiofósseis" - os mais diversos fragmentos contidos no plâncton - foram encontrados em amostras de óleo.
Embora seja geralmente reconhecido que o petróleo é a fonte natural mais valiosa de matérias-primas químicas, a principal quantidade de petróleo e derivados ainda é queimada em motores de combustão interna (gasolina), motores a diesel e motores a jato (querosene).
combustível para motores. Número de octanas. Gasolinas de várias origens se comportam de forma diferente em motores de combustão interna.
Em um esforço para maximizar a potência do motor com pequenas dimensões e peso, eles tentam aumentar a taxa de compressão da mistura combustível no cilindro. No entanto, em motores de quatro tempos de alta velocidade operando com ignição forçada, isso às vezes causa pré-ignição da mistura - detonação. Isso reduz a potência do motor e acelera seu desgaste. Este fenômeno está associado à composição do combustível líquido, uma vez que hidrocarbonetos de diferentes estruturas se comportam de forma diferente quando usados ​​como combustível para motores. O pior desempenho - em parafinas de estrutura normal.
O heptano normal foi adotado como padrão para uma substância combustível com alta capacidade de detonação. Quanto mais ramificada for a cadeia carbônica do hidrocarboneto parafínico, melhor será a sua combustão no cilindro e maior será o grau de compressão da mistura combustível. 2, 2, 4-trimetilpentano (comumente referido como isooctano) com boas propriedades antidetonantes foi adotado como padrão de combustível para motores. Compondo misturas desta octanagem com n-heptap em várias proporções, seu comportamento no motor é comparado com o comportamento da gasolina testada. Se uma mistura contendo 70% de isooctano se comporta da mesma forma que a gasolina em estudo, diz-se que esta tem um índice de octano de 70 (o índice de octano do isooctano é considerado 100; o índice de octano do n-heptano é considerado ser nulo).
Uma das formas de aumentar a resistência à detonação dos combustíveis para motores com ignição por centelha é o uso de agentes antidetonantes.
Os agentes antidetonantes são substâncias que são adicionadas às gasolinas (não mais de 0,5%) para melhorar as propriedades antidetonantes. Um agente antidetonante suficientemente eficaz é chumbo tetraetila (TES) Pb (C2H5)4
No entanto, a gasolina de usinas termelétricas e seus produtos de combustão são muito tóxicos. Atualmente, novos agentes antidetonantes à base de compostos orgânicos de manganês do tipo ciclopentadienoiclpsntacarbonil manganês C5H5Mn (CO)5 foram encontrados: são menos tóxicos e têm melhores propriedades antidetonantes. A adição desses agentes antidetonantes a gasolina de boa qualidade produz combustível com índice de octanas de até 135.
Para motores de foguete e diesel, pelo contrário, os combustíveis com uma cadeia normal de átomos de carbono, que têm a temperatura de ignição mais baixa, são os mais valiosos. Essa característica é tomada
avaliar em números de cetano. O número de cetano 100 tem o hidrocarboneto n-Sc, Hd4, e o número de cetano 0 tem 1-metilnaftaleno.
Síntese de hidrocarbonetos a partir de CO+H2. Ao passar uma mistura de monóxido de carbono (II) e hidrogênio sobre níquel finamente triturado a 250 ° C, o metano pode ser obtido:
CO+3H2CH4+H2O
Se esta reação for realizada a uma pressão de 100-200 atm e uma temperatura de até 400 ° C, obtém-se uma mistura composta principalmente por produtos contendo oxigênio, entre os quais predominam os álcoois; esta mistura foi chamada schshpol.
Ao usar catalisadores de ferro-cobalto e uma temperatura de 200 ° C, é formada uma mistura de alcanos - syntin.
nCO + (2n + 1) H2CnH2n + 2 + H2O
Sintin e synthol são produtos de síntese orgânica em larga escala e são amplamente utilizados como matérias-primas para muitas indústrias químicas.
Clatratos. As frações de óleo de sintina e gasolina consistem em misturas de hidrocarbonetos com estrutura normal e cadeias ramificadas. Recentemente, foi encontrado um método eficaz para a separação de compostos orgânicos com cadeias normais e ramificadas, que no caso geral recebeu o nome de método de separação de clatratos. A ureia foi usada para separar hidrocarbonetos. Os cristais de uréia são construídos de tal forma que existem canais hexagonais estreitos dentro dos cristais. O diâmetro desses canais é tal que apenas hidrocarbonetos normais podem passar e ser retidos por forças de adsorção. Portanto, quando uma mistura de compostos orgânicos é tratada com uréia (ou algum outro composto), substâncias com uma cadeia normal de átomos de carbono cristalizam junto com ela na forma de complexos. Este método certamente tem um futuro muito grande - quando um número maior de formadores de clatrato eficazes for encontrado.

Ministério da Educação R. F.

Agricultura do estado de Kursk

Academia. Prof. I.I. Ivanova

RESUMO ON

química orgânica

OBTENÇÃO DE ALCANOS, ALQUENOS, ALQUINOS.

PRINCIPAIS REPRESENTANTES.

APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA.

Concluído:

KURSK-2001

Plano.

1.1 ALCANOS (hidrocarbonetos saturados).

1.2 MÉTODOS PARA OBTER ALCANOS.

1.3 REPRESENTANTES DE ALCANOS.

2.1 ALCENOS (hidrocarbonetos de etileno).

2.2 MÉTODOS PARA OBTER ALCENOS.

2.3 REPRESENTANTES DE ALCENOS.

3.1 ALQUINOS (hidrocarbonetos acetilênicos).

3.2 MÉTODOS PARA OBTER ALQUINOS.

3.3 REPRESENTANTES DE ALQUINOS.

4. APLICAÇÃO DE ALCANOS, ALCENOS, ALQUINOS.

1.1 HIDROCARBONETOS LIMITADOS (alcanos).

Hidrocarbonetos saturados (alcanos) são compostos que consistem em átomos

carbono e hidrogênio, interligados apenas por ligações Q, e não contendo

ciclos. Nos alcanos, os átomos de carbono estão no grau de hibridização sp3.

1.2 Métodos para obtenção de alcanos.

A principal fonte natural de hidrocarbonetos saturados é o petróleo, e por

os primeiros membros da série homóloga são o gás natural. No entanto, a seleção

compostos individuais do petróleo ou de seus produtos de craqueamento são muito

tarefa demorada e muitas vezes impossível, então você tem que recorrer a

métodos sintéticos de obtenção.

1. Os alcanos são formados sob a ação do sódio metálico

derivados monohalogenos - reação de wurtz:

H3C-CH2-Br + Br-CH2-CH3CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaBr

Se diferentes derivados de halogênio são tomados, então uma mistura de três diferentes

alcanos, uma vez que a probabilidade de encontrar moléculas no complexo de reação

idêntico ou diferente é igual, e sua reatividade é próxima:

3C2H5I + 3CH3CH2CH2IC4H10 + C5H12 + C6H14 + 6NaI

2. Alcanos podem ser obtidos na redução de alcenos ou alcinos

hidrogênio na presença de catalisadores:

NzS-CH \u003d CH-CHz NzS-CH2-CH2-CH3

3. Uma grande variedade de derivados de alcano pode ser restaurado em

ácido iodídrico de alta temperatura:

CHBr +2HI CH2 + HBr + I2

No entanto, nestes casos, a isomerização parcial do carbono

esqueleto - mais alcanos ramificados são formados.

4. Alcanos podem ser obtidos ao fundir sais de ácidos carboxílicos com

alcalino. O alcano resultante contém um átomo de carbono a menos,

do que o ácido carboxílico original:

CH3-C + NaOH CH4 + Na2C03

1.3 Representantes de alcanos

De acordo com a teoria da estrutura de A. M. Butlerov, as propriedades físicas das substâncias dependem

sobre sua composição e estrutura. Considere o exemplo de hidrocarbonetos saturados

mudança nas propriedades físicas na série homóloga.

Os primeiros quatro membros da série homóloga, começando com metano, são gasosos

substâncias. Do pentano para cima, os hidrocarbonetos normais são

Um líquido. O metano se condensa em um líquido apenas a -162 °C. Subseqüente

membros da série, o ponto de ebulição aumenta, e na transição para a próxima

ao homólogo, aumenta em aproximadamente 25°.

A densidade de hidrocarbonetos no ponto de ebulição para os membros inferiores da série

aumenta rapidamente no início, e depois mais lentamente: de 0,416 para metano para

valores ligeiramente superiores a 0,78. O ponto de fusão do normal

hidrocarbonetos na série homóloga aumenta lentamente. Começando com

hidrocarboneto С16Н34, homólogos mais altos à temperatura normal - substâncias

O ponto de ebulição de todos os alcanos ramificados é menor do que o do normal

alcanos e, além disso, quanto menor, mais ramificada a cadeia de carbono da molécula.

Isso pode ser visto, por exemplo, a partir da comparação dos pontos de ebulição de três pentanos isoméricos.

Por outro lado, o ponto de fusão é mais alto para isômeros com

a cadeia carbônica mais ramificada. Então, de todo octano isomérico

apenas o estágio hexa-metil (CH3)3C-C (CH3)3 é um sólido mesmo em

temperatura normal (mp. 104 ° C). Esses padrões são explicados

as seguintes razões.

A transformação de um líquido em gás é evitada pelas forças de interação de van der Waals

entre os átomos de moléculas individuais. Portanto, quanto mais átomos em uma molécula, maior

o ponto de ebulição de uma substância, portanto, na série homóloga, a temperatura

a ebulição deve aumentar uniformemente. Se compararmos as forças de interação das moléculas

n-pentano e neopentano, fica claro que essas forças são maiores para uma molécula com

uma cadeia normal de átomos de carbono do que para os ramificados, uma vez que em uma molécula

neopentano, o átomo central é geralmente excluído da interação.

A densidade é o principal fator que afeta o ponto de fusão de uma substância.

empacotamento de uma molécula em uma rede cristalina. Quanto mais simétrica a molécula, mais

quanto mais denso for o empacotamento no cristal e mais alto o ponto de fusão (no n

Pentano -132°C, neopentano -20°C)

2.1 ALCENOS (hidrocarbonetos de etileno, olefinas)

Hidrocarbonetos, em cuja molécula, além de ligações Q simples, carbono - carbono e

carbono - hidrogênio existem carbono-carbono

As ligações são chamadas

ilimitado. Já que a educação é

ligação é formalmente equivalente à perda de dois átomos de hidrogênio pela molécula, então

hidrocarbonetos insaturados contêm 2p menos átomos de hidrogênio do que

limite, onde n é um número

C6H14 C6H12C6H10C6H8C6H6

Uma série cujos membros diferem entre si por (2)n é chamada

lado isológico. Assim, no esquema acima, os isólogos são

hexano, hexenos, hexadienos, hexinas, hexatrienos e benzeno.

hidrocarbonetos contendo um

Uma ligação (ou seja, uma ligação dupla) é chamada alcenos (olefinas) ou por

o primeiro membro da série - etileno, hidrocarbonetos de etileno. Fórmula geral

suas séries homólogas - CnH2n

2.2 Métodos para obtenção de alcenos

Sob a ação de soluções alcoólicas de álcalis cáusticos em derivados de halogênio:

haleto de hidrogênio é clivado e uma ligação dupla é formada:

H3C-CH2-CH2BrH3C-CH=CH2+NaBr+H2O

Propileno brometo de propileno

Se na posição α do átomo de carbono ligado ao halogênio é

átomos de hidrogênio terciários, secundários e primários, então é predominantemente dividido

átomo de hidrogênio terciário, em menor grau secundário e ainda mais primário

(regra de Zaitsev):

H3C-C-CI H3C-C + KCL + H2O

2,3-Dimetil-3-cloropentano 2,3-Dimetilpenteno-2

Isto é devido à estabilidade termodinâmica dos alcenos resultantes. Quão

quanto mais substituintes um alceno tiver nos átomos de carbono do vinil, maior será sua

sustentabilidade.

2. Ação sobre álcoois de agentes de remoção de água: a) ao passar

álcoois sobre óxido de alumínio a 300-400°C.

NzS-CH-CH2.-CHzNzS-CH \u003d CH-CH3

Deut-álcool butílico

b) quando o ácido sulfúrico atua sobre álcoois em condições brandas, a reação prossegue

através da formação intermediária de ésteres de ácido sulfúrico:

H3C-CH-CH3 H3C-CH-CH3 H3C-CH=CH2

álcool isopropílico

Durante a desidratação de álcoois sob condições severas em meio ácido, o mesmo

regularidade na separação de átomos de hidrogênio de vários tipos, como em

eliminação do haleto de hidrogênio.

A primeira etapa deste processo é a protonação do álcool, após o que

uma molécula de água é separada e um carbocátion é formado:

CH3-CH2-CH-CH3 + H CH3-CH2-CH-CH3 CH3-CH-CH-

CH3CH3-CH-CH-CH3CH3-CH=CH-CH3

O carbocátion resultante é estabilizado pela ejeção de um próton do

posições com a formação de uma ligação dupla (β-eliminação). Naquilo

caso, o alceno mais ramificado também é formado (termodinamicamente mais

estábulo). Durante este processo, rearranjos de carbocátions são frequentemente observados.

associado com a isomerização do esqueleto de carbono:

CH3 C-CH – CH3 CH3 C-CH-CH3

CH3 CH3 CH3 CH3

3. Sob a ação de Zn ou Mg em derivados dihalogênicos com dois

átomos de halogênio em átomos de carbono vizinhos:

H3C – C CH2CIH3C - C - CH2+MgCI2

1,2-dicloro-2-metal-isobutileno

4. Hidrogenação de hidrocarbonetos acetilênicos sobre catalisadores com

atividade reduzida (Fe ou "envenenado", ou seja, processado

HCC-CH(CH3)2H2C=CH-CH(CH3)2

2.3 Representantes de alcenos.

Como alkaii, os homólogos inferiores de vários dos alcenos mais simples sob condições normais são

gases e a partir de C5 - líquidos de baixo ponto de ebulição (consulte a tabela).

		p.m.,	T.	d4
Fórmula	Nome	°C	Kip., °С
Ch2=CH2	Etileno	-169	-104	0,5660 (a -102°C)
CH3CH=CH3	Propileno	-185	-47	0,6090 (em -47 "C)
CH3CH3CH=CH2CH3-CH=CH-CH3	(cis)Buteno-1	-130	-5	0,6696 (a -5°C) 0,6352 (a O°C)
		-139	+4
(cis)
CH3-CH=CH-CH3	(trans)-Butep-2	-105	+1	0,6361 (a 0°C)
(transe)
(CH3)3C=CH2	iobutileno	-140	-7	0,6407 (a 0°C)

Todos os alcenos, como os alcanos, são praticamente insolúveis em água e facilmente solúveis.

em outros solventes orgânicos, com exceção do álcool metílico; tudo

eles têm uma densidade menor do que a água.

3.1 ALQUINOS (hidrocarbonetos acetilênicos)

Os alcinos são hidrocarbonetos que contêm, além das ligações Q, duas

Gravatas (triplo

ligação) em um par de átomos de carbono. Fórmula geral da série homóloga

hidrocarbonetos acetilênicos СnН2n-2 formação de um

Uma ligação é formalmente equivalente à perda de dois átomos de hidrogênio.

Foi comprovado por vários métodos físicos que o acetileno C2H2 - I é o mais simples

representante da série homóloga de alcinos - tem uma molécula linear,

em que o comprimento da ligação tripla carbono-carbono é 1,20 A, e o comprimento da ligação

carbono-hidrogênio 1,06 A.

As ligações C-H no acetileno estão entre as ligações Q formadas por

sobreposição do orbital s de hidrogênio com o hibridizado sp- orbital

carbono; existe uma ligação a carbono-carbono na molécula (formada por

sobreposição de dois hibridizados sp-orbi- talhas de carbono) e dois

carbono-carbono

As conexões são o resultado da sobreposição de dois pares mutuamente perpendiculares de "puros"

orbitais p (R

átomos de carbono vizinhos. Ângulos de ligação em acetileno com base neste modelo

são iguais a 180° e a molécula tem uma conformação linear, o que impossibilita

isomerismo cis-trans na ligação tripla.

3.2 Métodos de obtenção de alcinos.

A maneira mais comum de obter hidrocarbonetos acetilênicos é

o efeito de uma solução alcoólica de álcalis em derivados di-halogênicos de

hidrocarbonetos com arranjo de átomos vicinal (a) ou geminal (b)

halogênio

a) CH2Br-CH2Br -> SNSN + 2НВг

b) CH3-CH2-CHCl2 -> СНЗ-ССН + 2ISl

CH3-CH2-CCl2-CH3 -> CH3-C C-CH3 + 2HC1

Como os derivados dihalogênicos vicinais geralmente são obtidos pela adição de

halogênios a hidrocarbonetos de etileno, então a reação (a) pode ser considerada como

a reação de conversão de hidrocarbonetos de etileno em acetilênicos.

Derivados de dihalogênio geminais (ambos os halogênios em um átomo de carbono)

são derivados de cetonas ou aldeídos e, portanto, com a ajuda de

reações (b) é possível realizar a transição de compostos carbonílicos para alcinos.

Ao separar os haletos de hidrogênio, aplica-se a já conhecida regra de Zaitsev, que

hidrogênio é separado de um átomo de carbono contendo uma quantidade menor

átomos de hidrogênio.

O acetileno pode ser obtido diretamente do craqueamento de alta temperatura

(térmico ou eletrotérmico) metano ou mais, complexo

hidrocarbonetos:

2SN4N-SS-N + ZN2

3.3 Representantes de alcinos.

Tal como acontece com alcanos e alcenos, os membros inferiores da série homóloga de alcinos em

condições gasosas. Dados da tabela. 22 mostram que o principal

características físicas e químicas dos hidrocarbonetos das classes consideradas são poucas

diferem entre si (ver tabela).

Fórmula	Nome	T. pl., ° С	T ferver., ° С	D4
HCC-CH2CH3 CH3CCCH3	Acetileno Propino		(ar,-23) 9	0,6200 (a -84°C) 0,6785 (a -27°C) 0;669b (a -10°C) 0,6880 (a 25°C)

4. APLICAÇÕES DE ALCANOS, ALQUINOS, ALQUENOS

Alcenos juntamente com alcanos, acetileno e hidrocarbonetos aromáticos

são uma das principais fontes de matéria-prima da indústria pesada

síntese orgânica (multitonelada).

O etileno é usado em grandes quantidades para transformação em polietileno e

álcool etílico, ele vai para o processamento em etilenoglicol e é usado em

estufas para acelerar o amadurecimento dos frutos.

O propileno é processado em polipropileno, acetona, álcool isopropílico.

O acetileno desempenha um papel extremamente importante na indústria. O seu mundo

produção atinge vários milhões de toneladas. Grande quantidade

o acetileno é usado para soldar metais, quando queima

em oxigênio, a temperatura chega a 2800 ° C. Este é um valor muito maior

temperatura do que a combustão de hidrogênio em oxigênio, para não mencionar a combustão

metano. A razão para isso é a capacidade de calor muito menor do CO2 em comparação com

H2O, que é formado mais durante a combustão de alcanos do que alcinos:

2СзН6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O

2C2H2 + 5O2 -> 4CO2 + ZH2O

O odor desagradável do acetileno derivado do carboneto é devido às impurezas do PH3.

e AsH3, acetileno puro cheira a todos os hidrocarbonetos inferiores (gasolina).

O acetileno e suas misturas com o ar são altamente explosivos; acetileno é armazenado e

transportados em cilindros na forma de soluções de acetona impregnando

materiais porosos.

PETRÓLEO E SEU REFINO

Composição do óleo. A principal fonte natural de hidrocarbonetos saturados

é óleo. A composição dos óleos varia de acordo com o campo,

no entanto, todos os óleos em destilação simples são geralmente separados nas seguintes frações:

fração de gás, gasolina, combustível de aviação, querosene, óleo diesel,

parafina, alcatrão de óleo.

fração de gás(pb. até 40◦C) contém valores normais e

alcanos ramificados até C, principalmente propano e butanos. gás natural de

campos de gás consiste principalmente de metano e etano.

Gasolina de aviação(p.e. 40-180 ° C) contém hidrocarbonetos

C6 - C10 Mais de 100 compostos individuais foram encontrados na gasolina,

que incluem alcanos lineares e ramificados, cicloalcanos e

alquilbenzenos (arenos).

combustível de avião(p.e. 150-280°C).

querosene de trator(t, p.e. 110-300°C) contém hidrocarbonetos C7-C14.

Combustível diesel(p.e. 200-330 ° C), que inclui

hidrocarbonetos C13 - C18, são craqueados em larga escala, transformando

em alcanos (e alcenos) com pesos moleculares mais baixos (veja abaixo).

Óleos lubrificantes(p.e. 340-400°C) contêm hidrocarbonetos C18-C25.

Parafina de petróleo(p.e. 320-500 ° C), contém hidrocarbonetos

C26-C38, a partir do qual a vaselina é isolada. O resíduo após a destilação é geralmente chamado de

asfalto ou alcatrão.

Além de hidrocarbonetos de várias classes, o óleo contém oxigênio,

substâncias contendo enxofre e nitrogênio; às vezes, seu conteúdo total atinge

até vários por cento.

Atualmente, a mais reconhecida é a teoria da

a origem do petróleo como produto da transformação de plantas e animais

sobras. Isso é confirmado pelo fato de que resíduos foram encontrados nas amostras de óleo.

porfirinas, esteróides de origem vegetal e animal e os chamados

"quimiofósseis" - os mais diversos fragmentos contidos no plâncton.

Embora seja geralmente aceito que o petróleo é o recurso natural mais valioso

matérias-primas químicas, até agora a principal quantidade de petróleo e produtos petrolíferos

queimaduras em motores de combustão interna (gasolina), motores diesel e motores a jato

motores (querosene).

combustível para motores. Número de octanas. Gasolinas de várias origens

comportam-se de forma diferente em motores de combustão interna.

Em um esforço para maximizar a potência do motor com pequenas dimensões e

massa, eles tentam aumentar a taxa de compressão da mistura combustível no cilindro. No entanto, em

motores de quatro tempos de alta velocidade trabalhando com ignição forçada,

neste caso, às vezes ocorre ignição prematura da mistura -

detonação. Isso reduz a potência do motor e acelera seu desgaste. Este fenômeno

associados à composição do combustível líquido, uma vez que hidrocarbonetos de diferentes estruturas em

quando usados ​​como combustível para motores, eles se comportam de maneira diferente. Pior

indicadores - para parafinas de estrutura normal.

O padrão para uma substância combustível com alta capacidade de detonação é tomado

heptano normal. Quanto mais ramificada a cadeia carbônica da parafina

hidrocarboneto, melhor será a combustão no cilindro e maior será o grau

compressão da mistura combustível pode ser alcançada. Como padrão de combustível do motor

adotou 2, 2, 4-trimetilpentano (comumente referido como isooctano) com boa

propriedades antidetonantes. Compondo em várias proporções misturas deste

octano com n-heptap, compare seu comportamento no motor com o comportamento do sujeito

gasolina investigada, então eles dizem que este último tem número de octanas 70

assumido como zero).

Uma das formas de melhorar a resistência à detonação dos combustíveis para motores com

ignição por faísca é a aplicação agentes antidetonantes.

Agentes antidetonantes são substâncias que são adicionadas à gasolina (não mais de 0,5%) para

melhora das propriedades antidetopáticas. Antidetonante suficientemente eficaz

é um chumbo tetraetila(TES) Pb (C2H5)4

No entanto, a gasolina de usinas termelétricas e seus produtos de combustão são muito tóxicos. Atualmente

novos agentes antidetonantes à base de compostos orgânicos de manganês do tipo

ciclopentadieiclpsntacarbonilmanganês C5H5Mn (CO)5: são menos tóxicos e

têm as melhores propriedades antidetonantes. Adicionando estes

antidetonante para boas qualidades de gasolina permite que você obtenha combustível com

octanagem até 135.

Para motores de foguete e diesel, pelo contrário, combustíveis com

uma cadeia normal de átomos de carbono, com a temperatura mais baixa

ignição. Essa característica é tomada

avaliar em números de cetano. Um número de cetano de 100 tem um hidrocarboneto

n-Sc, Hd4, e o número cetap 0 é 1-metilnaftaleno.

Síntese de hidrocarbonetos a partir de CO+H2. Fluindo sobre níquel finamente triturado

uma mistura de monóxido de carbono (II) e hidrogênio a 250 ° C, você pode obter metano:

CO+3H2CH4+H2O

Se esta reação for realizada a uma pressão de 100-200 atm e uma temperatura de até 400°C,

uma mistura é obtida, consistindo principalmente de produtos contendo oxigênio,

entre os quais predominam os álcoois; essa mistura foi chamada schshpolom.

Ao usar catalisadores de ferro-cobalto e uma temperatura de 200 ° C,

mistura de alcanos sintana.

nCO + (2n + 1) H2CnH2n + 2 + H2O

Sintina e synthol são produtos de síntese orgânica em larga escala e

são amplamente utilizados como matéria-prima para muitas indústrias químicas.

Clatratos. As frações de óleo de sintina e gasolina são compostas por misturas de hidrocarbonetos

estrutura normal e cadeias ramificadas. Recentemente encontrado eficaz

um método para separar compostos orgânicos com cadeias normais e ramificadas,

geralmente conhecido como método de separação de clatrato. Por

separação de hidrocarbonetos foi utilizada uréia. Cristais de uréia

construído de tal forma que dentro dos cristais existem estreitas hexagonais

canais. O diâmetro desses canais é tal que pode passar e permanecer dentro deles.

devido às forças de adsorção, apenas hidrocarbonetos de estrutura normal. Portanto, quando

tratamento de uma mistura de compostos orgânicos com ureia (ou algum outro

compostos) substâncias com uma cadeia normal de átomos de carbono cristalizam

juntamente com ele na forma de complexos. Este método tem, obviamente, uma grande

o futuro será quando forem encontrados formadores de clatratos mais eficazes.

Isolamento de hidrocarbonetos de matérias-primas naturais

As fontes de hidrocarbonetos saturados são óleo e gás natural.

O principal componente do gás natural é o hidrocarboneto mais simples, o metano, que é usado diretamente ou processado. O petróleo extraído das entranhas da terra também é submetido a processamento, retificação e craqueamento.

A maioria dos hidrocarbonetos é obtida a partir do processamento de petróleo e outros recursos naturais. Mas uma quantidade significativa de hidrocarbonetos valiosos é obtida artificialmente, por métodos sintéticos.

Disponibilidade catalisadores de isomerização acelera a formação de hidrocarbonetos com um esqueleto ramificado de hidrocarbonetos lineares:

A adição de catalisadores permite reduzir um pouco a temperatura na qual a reação ocorre.

Hidrogenação (adição de hidrogênio) de alcenos

Como resultado quebrando um grande número de hidrocarbonetos insaturados com uma ligação dupla é formado - alcenos. Você pode reduzir seu número adicionando ao sistema hidrogênio e catalisadores de hidrogenação- metais (platina, paládio, níquel):

O craqueamento na presença de catalisadores de hidrogenação com a adição de hidrogênio é chamado rachaduras de redução. Seus principais produtos são hidrocarbonetos saturados.

Por isso, aumento da pressão de rachadura(craqueamento de alta pressão) permite reduzir a quantidade de hidrocarbonetos gasosos (CH 4 - C 4 H 10) e aumentar o conteúdo de hidrocarbonetos líquidos com um comprimento de cadeia de 6-10 átomos de carbono, que formam a base das gasolinas.

Estes eram métodos industriais para a obtenção de alcanos, que são a base para o processamento industrial da principal matéria-prima de hidrocarbonetos - o petróleo.

Agora considere vários métodos de laboratório para obter alcanos.

Aquecer o sal de sódio do ácido acético (acetato de sódio) com um excesso de álcali leva a eliminação do grupo carboxila e a formação de metano:

Se em vez de acetato de sódio tomarmos propionato de sódio, então o etano é formado, a partir de butanoato de sódio - propano, etc.

No reação de haloalcanos com sódio de metal alcalino hidrocarbonetos saturados e um haleto de metal alcalino são formados, por exemplo:

A ação de um metal alcalino em uma mistura de halocarbonos(por exemplo, bromoetano e bromometano) resultará em uma mistura de alcanos (etano, propano e butano).

A reação na qual a síntese de Wurtz se baseia ocorre bem apenas com halogênio-alcanos, cujas moléculas um átomo de halogênio está ligado a um átomo de carbono primário.

Ao processar alguns carbonetos contendo carbono no estado de oxidação -4 (por exemplo, carboneto de alumínio), a água forma metano:

Os principais métodos para obter compostos contendo oxigênio

A formação de halocenalcanos durante a interação de álcoois com haletos de hidrogênio é uma reação reversível. Portanto, é claro que os álcoois podem ser obtidos por hidrólise de haloalcanos- reações desses compostos com água:

Os álcoois polihídricos podem ser obtidos por hidrólise de haloalcanos contendo mais de um átomo de halogênio na molécula. Por exemplo:

Ligação de água na ligação π de uma molécula de alceno, por exemplo:

Leva de acordo com a regra de Markovnikov para a formação de álcool secundário - propanol-2:

Hidrogenação de aldeídos e cetonas

Oxidação do álcool sob condições suaves leva à formação de aldeídos ou cetonas. Obviamente, os álcoois podem ser obtidos por hidrogenação (redução de hidrogênio, adição de hidrogênio) de aldeídos e cetonas:

Os glicóis, como já mencionado, podem ser obtidos por oxidação de alcenos com uma solução aquosa de permanganato de potássio. Por exemplo, o etilenoglicol (etano-diol-1,2) é formado durante a oxidação do etileno (eteno):

Métodos específicos para obtenção de álcoois

1. Alguns álcoois são obtidos de maneira característica apenas deles. Assim, o metanol na indústria é obtido a reação de interação de hidrogênio com monóxido de carbono (II)(monóxido de carbono) a pressão elevada e alta temperatura na superfície do catalisador (óxido de zinco):

A mistura de monóxido de carbono e hidrogênio necessária para esta reação, também chamada de "gás de síntese", é obtida passando vapor de água sobre carvão quente:

2. Fermentação de glicose. Este método de obtenção de álcool etílico (vinho) é conhecido pelo homem desde os tempos antigos:

Métodos para obter aldeídos e cetonas

1. Aldeídos e cetonas podem ser obtidos por oxidação ou desidrogenação de álcoois. No oxidação ou desidrogenação de álcoois primários aldeídos podem ser obtidos, e álcoois secundários- cetonas:

2. . Do acetileno, como resultado da reação, obtém-se o acetaldeído, a partir de homólogos de acetileno - cetonas:

3. Quando aquecidos sais de cálcio ou bário de ácidos carboxílicos uma cetona e um carbonato de metal são formados:

Métodos para obter ácidos carboxílicos

1. Ácidos carboxílicos podem ser obtidos oxidação de álcoois primários ou aldeídos:

2. Os ácidos carboxílicos aromáticos são formados durante a oxidação de homólogos de benzeno:

3. Hidrólise de vários derivados de ácidos carboxílicos também produz ácidos. Assim, durante a hidrólise de um éster, são formados um álcool e um ácido carboxílico. As reações de esterificação e hidrólise catalisadas por ácido são reversíveis:

4. Hidrólise de um éster sob a ação de uma solução aquosa de álcali procede irreversivelmente, neste caso, não é formado um ácido a partir do éster, mas seu sal:

Material de referência para passar no teste:

tabela periódica

Tabela de solubilidade

O trabalho foi adicionado ao site do site: 2015-07-10

Encomende escrevendo um trabalho único

A17. Os principais métodos de obtenção de hidrocarbonetos (em laboratório). Os principais métodos para obter compostos contendo oxigênio (em laboratório).

"> Obtendo alcanos

Maneiras Industriais:

1. Alocar a partir de fontes naturais (gases naturais e associados, petróleo, carvão).
2. "> Hidrogenação de alcenos e hidrocarbonetos insaturados.

;text-decoration:underline">Métodos laboratoriais para produção de metano:

1. ">Redução termocatalítica de óxidos de carbono(t," xml:lang="en-US" lang="en-US">Ni">):

CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O

CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2 O

1. "> Síntese a partir de substâncias simples: C + 2H;vertical-align:sub">2 ">→ CH ;vertical-align:sub">4
2. ">Hidrólise de carboneto de alumínio:" xml:lang="en-US" lang="en-US">Al;vertical-align:sub">4 " xml:lang="en-US" lang="en-US">C;vertical-align:sub">3"> + 12 " xml:lang="en-US" lang="en-US">H;vertical-align:sub">2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">O"> → 4 " xml:lang="en-US" lang="en-US">Al">(" xml:lang="en-US" lang="en-US">OH">) ;vertical-align:sub">3 "> + 3 " xml:lang="en-US" lang="en-US">CH;vertical-align:sub">4

;text-decoration:underline">Métodos laboratoriais para obtenção de homólogos de metano:

1. "> Descarboxilação de sais de sódio de ácidos carboxílicos (reação de Dumas). O alcano resultante contém um átomo de carbono a menos que o sal original.

" xml:lang="en-US" lang="en-US">CH;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">3" xml:lang="en-US" lang="en-US">COONa + NaOH → CH;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">4" xml:lang="en-US" lang="en-US"> + Na;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">2" xml:lang="en-US" lang="en-US">CO;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">3" xml:lang="en-US" lang="en-US">

1. "> Síntese de Wurtz (duplicação de cadeia); realizada para obter alcanos com uma cadeia carbônica mais longa.

">2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">CH;vertical-align:sub">3 " xml:lang="en-US" lang="en-US">Cl"> + 2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">Na"> → " xml:lang="en-US" lang="en-US">C;vertical-align:sub">2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">H;vertical-align:sub">6"> + 2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">NaCl">

1. Eletrólise do acetato de sódio:

eletrólise

2 CH 3 COONa + 2H 2 O → C2 H6 + 2CO2 + H2 + 2 NaOH

Obtenção de alcenos

No laboratório:

1. A desidroalogenação de haloalcanos é realizada com uma solução alcoólica de álcali:

CH 3 - CH 2 Cl + KOH (álcool) → CH 2 = CH 2 + KCl + H 2 O

CH 3 - CH - CH 2 - CH 3 + KOH (álcool) → CH 3 - CH \u003d CH - CH 3 + KI + H 2 O

Regra A. M. Zaitsev: "O hidrogênio é separado de um átomo de carbono menos hidrogenado."

2. A desidratação de álcoois ocorre na presença de ácido sulfúrico concentrado ou óxido de alumínio anidro quando aquecido (t> 150o C) com a formação de alcenos.

CH 3 - CH 2 - CH 2 OH → CH 3 - CH \u003d CH 2 + H 2 O

3. A desalogenação de derivados di-halogênicos é realizada usando zinco ou magnésio finamente dividido:

CH 3 - CH - CH 2 + Zn → CH 3 - CH \u003d CH 2 + ZnCl 2

Cl Cl

Na industria:

1, A principal forma de obtenção de alcenos é o craqueamento de alcanos, levando à formação de uma mistura de alcenos e alcanos de baixo peso molecular, que podem ser separados por destilação.

C5 H12 → C2 H4 + C3 H8 (ou C3 H6 + C2 H6), etc.

2 Desidrogenação de alcanos. (catalisadores: Pt ; Ni ; AI 2 O 3 ; Cr 2 O 3 )

Ni, 450 - 5000 C

CH3 - CH3 → CH2 = CH2 + H2

550 - 6500 C

2CH 4 → CH 2 = CH2 + 2H2

3. Hidrogenação catalítica de alcinos (catalisadores: Pt; Ni; Pd)

CH ≡ CH + H2 → CH2 = CH2

Obtenção de cicloalcanos

1. A ação do metal ativo no dihaloalcano:

t, p, Ni

Br - CH2 -CH2 -CH2 -Br + Mg → + Mg Br2

1,3-dibromopropano

1. Hidrogenação de arenos (t, p, Pt)

C6 H6 + 3 H2 →

Obtenção de alcinos

Acetileno:

a) método do metano:

2CH4C2H2 + 3H2

b) hidrólise de carbeto de cálcio (método laboratorial):

CaC 2 + 2H 2 O C 2 H 2 + Ca (OH) 2

CaO + 3C CaC 2 + CO

Devido ao alto consumo de energia, este método é economicamente menos rentável.

Síntese de homólogos de acetileno:

a) desidrogenação catalítica de alcanos e alcenos:

Сn H 2 n +2 C n H 2 n -2 + 2H 2

Сn H 2 n C n H 2 n -2 + H 2

b) desidrohalogenação de dihaloalcanos com uma solução alcoólica de álcali (álcali e álcool são tomados em excesso):

Cn H 2 n G2 + 2KOH (sp) C n H 2 n -2 + 2K G + 2H 2 O

Obtenção de alcadienos

1. Desidrogenação de alcanos contidos em gás natural e gases de refinaria passando-os por um catalisador aquecido
   t, Cr 2 O 3 , Al 2 O 3

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 2 \u003d CH-CH \u003d CH 2 + 2H 2
t, Cr 2 O 3 , Al 2 O 3

CH 3 -CH-CH 2 -CH 3 → CH 2 \u003d C-CH \u003d CH 2 + 2H 2

CH 3 CH 3

1. Desidrogenação e desidratação de álcool etílico passando vapor de álcool sobre catalisadores aquecidos (método do acadêmico S.V. Lebedev):
   t, ZnO, Al2O3

2CH 3 CH 2 OH → CH 2 \u003d CH–CH \u003d CH 2 + 2H 2 O + H 2

Obtendo arenas

Benzeno

1. Trimerização de alcinos sobre carvão ativado (Zelinsky):

Agir. C, 600 C

3HCCH C6H6 (benzeno)

1. No laboratório, fundindo sais de ácido benzóico com álcalis:

C6 H5 - COOHa + Na OH → C6 H6 + Na 2 CO3

Benzeno e homólogos

1. Durante a coqueificação do carvão, é formado o alcatrão de carvão, do qual são isolados benzeno, tolueno, xilenos, naftaleno e muitos outros compostos orgânicos.
2. Desidrociclização (desidrogenação e ciclização) de alcanos na presença de um catalisador:

Cr2O3

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 C 6 H 6 + 4H 2

O hexano produz benzeno e o heptano produz tolueno.

1. Desidrogenação de cicloalcanos

→ C6 H6 + 3 H2

1. Obtenção de homólogos - alquilação de benzeno com haloalcanos ou alcenos na presença de cloreto de alumínio anidro:

AlCl 3

C 6 H 6 + C 2 H 5 Cl C 6 H 5 C 2 H 5 + HCl

cloroetano etilbenzeno

Obtenção de álcoois monohídricos saturados

Métodos gerais

1. Hidratação de alcenos (de acordo com a regra de Markovnikov):

t, H2SO4

CH3 -CH \u003d CH2 + H-OH → CH3 -CH-CH3

OH (propanol-2)

1. Hidrólise de haloalcanos sob a ação de uma solução aquosa de álcali:

C 2 H 5 I + Na OH (aq.) → C 2 H 5 -O H + NaI

1. Recuperação (hidrogenação) de aldeídos e cetonas.

A hidrogenação de aldeídos produz álcoois primários:

t, Ni

CH3-CH2-CHO + H2 → CH3-CH2-CH2-OH

propanol-1

Quando as cetonas são hidrogenadas, álcoois secundários são formados:

t, Ni

CH3-C-CH3 + H2 → CH3-CH-CH3

O OH (propanol-2)

Métodos específicos de obtenção

1. Metanol - do gás de síntese:

t, p, gato

CO + 2H2 → CH3OH

1. Etanol - fermentação alcoólica da glicose (enzimática):

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

etilenoglicol

1. No laboratório - a reação de Wagner.

A oxidação do etileno com permanganato de potássio em meio neutro leva à formação de álcool di-hídrico - etileno glicol.

Simplificado:

KMnO4, H2O

CH 2 \u003d CH 2 + HOH + → CH 2 - CH 2

OH OH

3 CH 2 \u003d CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3 CH 2 - CH 2 + 2MnO 2 + 2KOH

OH OH

1. Na indústria - hidrólise de 1,2-dicloroetano:

CH2Cl - CH2Cl + 2NaOH → CH2(OH)-CH2OH + 2NaCl

Glicerol

1. Hidrólise de gordura:

1. Do propeno:

a) CH2 = CH-CH3 + Cl2 → CH2 = CH-CH2Cl

3-cloropropeno-1

b) CH2 \u003d CH-CH2 Cl + NaOH (aq.) → CH2 \u003d CH-CH2 -OH + N aCl

álcool alílico

c) CH2 = CH-CH2-OH + H2O2 → CH2-CH-CH2

Obtenção de fenóis

1. Extração do alcatrão de carvão.
2. Hidrólise do clorobenzeno:

C6H5-Cl + H2O (vapor) → C6H5-OH + HCl

1. Oxidação de isopropilbenzeno (cumeno) com oxigênio atmosférico:

Obtendo éteres

1. Desidratação intermolecular do etanol:

t, H2SO4

2C2H5OH → C2H5-O-C2H5 + H2O

1. A interação de um alcoolato de metal com derivados de halogênio de alcanos:

C 2 H 5 I + C 2 H 5 ONa → C 2 H 5 -O-C 2 H 5 + NaI

Obtenção de aldeídos

Modo geral

1. Oxidação do álcool. Os álcoois primários são oxidados em aldeídos e os álcoois secundários em cetonas:

t, Cu

2C 2 H 5 OH + O 2 → 2CH 3 CHO + 2H 2 O

T, Cu

CH3-CH-CH3 + O2 → CH3-C-CH3

OH (propanol-2) O

Formas específicas

1. O formaldeído é produzido pela oxidação catalítica do metano:

CH 4 + O 2 → HC HO + H 2 O

1. Aldeído acético (acetaldeído):

a) Reação de Kucherov

H+, Hg2+

HCCH + H2O CH3-CHO

b) oxidação catalítica do etileno

2CH2 \u003d CH2 + O2 → 2CH3 -CHO

Obtenção de ácidos carboxílicos

Métodos gerais

1. Oxidação de aldeídos sob a ação de vários agentes oxidantes:

R-CHO + Ag2O (amm.) → R-C OOH + 2Ag ↓

" xml:lang="en-US" lang="en-US"> t

R-CHO + 2Cu(OH) 2 →R-COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O

1. "> Oxidação catalítica - homólogos de metano são oxidados com uma quebra na cadeia C-C e a formação de ácidos carboxílicos:

"> 2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">C;vertical-align:sub">4 " xml:lang="en-US" lang="en-US">H;vertical-align:sub">10">+ 5 " xml:lang="en-US" lang="en-US">O;vertical-align:sub">2"> → 4CH ;vertical-align:sub">3 " xml:lang="en-US" lang="en-US">COO">H+2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">H;vertical-align:sub">2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">O">

Formas específicas

1. O ácido fórmico é obtido por aquecimento sob pressão de hidróxido de sódio em pó e monóxido de carbono, seguido de tratamento do formato de sódio resultante com um ácido forte:

NaOH + CO → HCOONa

H 2 SO 4 + 2 HCOONa → HCOO H + Na 2 SO 4

1. Ácido acético:

a) Para fins alimentícios, são obtidos por fermentação enzimática (oxidação) de líquidos contendo álcool (vinho, cerveja):

enzimas

C 2 H 5 OH + O2 → CH 3 C OOH + H 2 O

b) No laboratório de acetatos:

2CH3 COONa + H 2 SO 4 → 2CH3 COO H + Na 2 SO 4

Obtenção de ésteres

1. Reação de esterificação quando um ácido e um álcool são aquecidos na presença de ácido sulfúrico ou outros ácidos minerais. Estudos isotópicos mostraram que na reação de esterificação, um átomo de hidrogênio é separado de uma molécula de álcool e um grupo hidroxila é separado de uma molécula de ácido.

Essa reação é reversível e obedece à regra de Le Chatelier. Para aumentar a saída

ésteres, é necessário remover a água resultante do meio reacional.

CH3-COOH + HOCH2CH3 → CH3-CO-O-CH2CH3 + H2O

Obtendo sabão

1. "> Hidrólise alcalina (a saponificação das gorduras ocorre de forma irreversível sob a ação dos álcalis):

1. "> Neutralização de ácidos carboxílicos obtidos por oxidação catalítica de parafinas de óleo superior:

">2 C ;vertical-align:sub">32 ">H ;vertical-align:sub">66 "> + 5O ;vertical-align:sub">2 ">→ 4C ;vertical-align:sub" > 15 ">H ;vertical-align:sub">31">COOH + 2H ;vertical-align:sub">2">O

"> ácido palmítico

"> C ;vertical-align:sub">15 ">H ;vertical-align:sub">31 ">COOH + " xml:lang="en-US" lang="en-US">NaOH"> → C ;vertical-align:sub">15 ">H ;vertical-align:sub">31 ">COO " xml:lang="en-US" lang="en-US">Na">">+ N ;vertical-align:sub">2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">O">

"> palmitato de sódio (sabão sólido)

"> C ;vertical-align:sub">15 ">H ;vertical-align:sub">31 ">COOH + K " xml:lang="en-US" lang="en-US">OH"> → C ;vertical-align:sub">15 ">H ;vertical-align:sub">31 ">COO ">K ">+ H ;vertical-align:sub">2 " xml:lang="en-US" lang="en-US">O">

"> palmitato de potássio (sabão líquido)

Obtendo carboidratos

1. Glicose - por hidrólise de amido ou celulose:

(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6

1. Sacarose - de beterraba sacarina e cana-de-açúcar.