1.1 ALCANE (hidrocarburi saturate).

1.2 METODE DE OBȚINERE A ALCANII.

1.3 REPREZENTANȚI ALCANE.

2.1 ALCHENE (hidrocarburi de etilenă).

2.2 METODE DE OBȚINERE A ALCHENELOR.

2.3 REPREZENTANȚI ALCHENELOR.

3.1 ALCHINE (hidrocarburi acetilenice).

3.2 METODE DE OBȚINERE A ALCHINELOR.

3.3 REPREZENTANȚI ALCHINELOR.

4. APLICAREA ALCANELOR, ALCHENELOR, ALCHINELOR.

1.1 HIDROCARBURI LIMITATE (alcani).

Hidrocarburile saturate (alcanii) sunt compuși formați din atomi de carbon și hidrogen, interconectați doar prin legături Q și care nu conțin cicluri. În alcani, atomii de carbon sunt în grad de hibridizare sp3.
1.2 Metode de obţinere a alcanilor.
Principala sursă naturală de hidrocarburi saturate este petrolul, iar pentru primii membri ai seriei omoloage, gazele naturale. Cu toate acestea, izolarea compușilor individuali din ulei sau din produsele sale de cracare este o sarcină foarte laborioasă și adesea imposibilă, așa că trebuie să recurgeți la metode sintetice de producție.
1. Alcanii se formează prin acțiunea sodiului metalic asupra derivaților monohalogeni - reacția Wurtz:
H3C-CH2-Br + Br-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaBr
Dacă se iau diferiți derivați de halogen, se formează un amestec de trei alcani diferiți, deoarece probabilitatea de a întâlni molecule identice sau diferite în complexul de reacție este egală, iar reactivitatea lor este apropiată:
3C2H5I + 3CH3CH2CH2IC4H10 + C5H12 + C6H14 + 6NaI
2. Alcanii pot fi obținuți prin reducerea alchenelor sau alchinelor cu hidrogen în prezența catalizatorilor:
NzS-CH \u003d CH-CHz NzS-CH2-CH2-CH3

3. O mare varietate de derivați de alcani pot fi reduse la temperatură ridicată cu acid iodhidric:

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

Cu toate acestea, în aceste cazuri, se observă uneori izomerizarea parțială a scheletului de carbon - se formează alcani mai ramificați.

4. Alcanii pot fi obținuți prin topirea sărurilor acizilor carboxilici cu alcalii. Alcanul rezultat conține un atom de carbon mai puțin decât acidul carboxilic original:

O
CH3-C + NaOH CH4 + Na2C03
Pe o
1.3 Reprezentanți ai alcanilor
Conform teoriei structurii lui A. M. Butlerov, proprietățile fizice ale substanțelor depind de compoziția și structura lor. Luați în considerare, folosind exemplul hidrocarburilor saturate, modificarea proprietăților fizice din seria omoloagă.
Primii patru membri ai seriei omoloage, începând cu metanul, sunt substanțe gazoase. De la pentan în sus, hidrocarburile normale sunt lichide. Metanul se condensează într-un lichid doar la -162 °C. În membrii următori ai seriei, punctul de fierbere crește, iar atunci când mergeți la următorul omolog, crește cu aproximativ 25 °.
Densitatea hidrocarburilor la punctul de fierbere pentru membrii inferiori ai seriei crește mai întâi rapid, apoi mai lent: de la 0,416 pentru metan la o valoare puțin mai mare de 0,78.Punctul de topire al hidrocarburilor normale din seria omoloagă crește lent. Începând cu hidrocarbura C16H34, cei mai mari omologi la temperatura obișnuită sunt substanțele solide.
Punctul de fierbere al tuturor alcanilor ramificati este mai mic decât al alcanilor normali și, în plus, cu cât este mai scăzută, cu atât catena de carbon a moleculei este mai ramificată. Acest lucru poate fi văzut, de exemplu, dintr-o comparație a punctelor de fierbere a trei pentani izomeri. În schimb, punctul de topire este cel mai ridicat pentru izomerii cu cel mai ramificat lanț de carbon. Astfel, dintre toți octanii izomeri, doar stadiul hexa-metil (CH3)3C-C (CH3)3 este un solid chiar și la temperatură obișnuită (p.t. 104°C). Aceste modele sunt explicate prin următoarele motive.
Transformarea unui lichid într-un gaz este împiedicată de forțele van der Waals de interacțiune între atomii moleculelor individuale. Prin urmare, cu cât sunt mai mulți atomi în moleculă, cu atât este mai mare punctul de fierbere al substanței, prin urmare, în seria omoloagă, punctul de fierbere ar trebui să crească uniform. Dacă comparăm forțele de interacțiune ale moleculelor de n-pentan și neopentan, este clar că aceste forțe sunt mai mari pentru o moleculă cu un lanț normal de atomi de carbon decât pentru cele ramificate, deoarece într-o moleculă de neopentan atomul central este în general exclus din interacţiune.
Principalul factor care afectează punctul de topire al unei substanțe este densitatea de împachetare a moleculei în rețeaua cristalină. Cu cât molecula este mai simetrică, cu atât împachetarea ei în cristal este mai densă și cu atât este mai mare punctul de topire (pentan n-pentan -132 ° C, pentru neopentan -20 ° C)

2.1 ALCHENE (hidrocarburi de etilenă, olefine)
Hidrocarburi, în molecula cărora, pe lângă legăturile Q simple carbon-carbon și carbon-hidrogen, există carbon-carbon
-obligațiunile se numesc nelimitate. Deoarece formarea unei legături este echivalentă formal cu pierderea a doi atomi de hidrogen de către o moleculă, hidrocarburile nesaturate conțin cu 2n mai puțini atomi de hidrogen decât cei limitatori, unde n este numărul de legături

C6H14 C6H12C6H10C6H8C6H6

O serie ai cărei membri diferă între ei prin (2H)n se numește serie izologică. Astfel, în schema de mai sus, izologii sunt hexan, hexene, hexadiene, hexine, hexatriene și benzen.
Hidrocarburile care conțin o legătură (adică o legătură dublă) se numesc alchene (olefine) sau, conform primului membru al seriei, etilenă, hidrocarburi de etilenă. Formula generală pentru seria lor omoloagă este CnH2n

2.2 Metode de obţinere a alchenelor
Sub acțiunea soluțiilor alcoolice de alcaline caustice asupra derivaților de halogen: halogenura de hidrogen se desprinde și se formează o legătură dublă:

H3C-CH2-CH2BrH3C-CH=CH2+NaBr+H2O
Bromură de propile propilenă

Dacă există atomi de hidrogen terțiari, secundari și primari în poziția α de atomul de carbon legați de halogen, atunci atomul de hidrogen terțiar este în mod predominant separat, într-o măsură mai mică secundar și cu atât mai mult primar (regula lui Zaitsev):

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

H3C CH3 H3C CH3
2,3-dimetil-3-cloropentan 2,3-dimetilpenten-2

Acest lucru se datorează stabilității termodinamice a alchenelor rezultate. Cu cât o alchenă are mai mulți substituenți pe atomii de carbon de vinil, cu atât stabilitatea acesteia este mai mare.
2. Efectul agenților de îndepărtare a apei asupra alcoolilor: a) când alcoolii sunt trecuti peste oxid de aluminiu la 300-400 ° C.

NzS-CH-CH2.-CHzNzS-CH \u003d CH-CH3
OH Buten-2
alcool sec-butilic

B) când acidul sulfuric acționează asupra alcoolilor în condiții blânde, reacția are loc prin formarea intermediară de esteri ai acidului sulfuric:

H3C-CH-CH3 H3C-CH-CH3 H3C-CH=CH2
OH O-SO3H
alcool izopropilic
În timpul deshidratării alcoolilor în condiții dure în medii acide, același model se observă în eliminarea atomilor de hidrogen de diferite tipuri, ca și în eliminarea halogenurilor de hidrogen.
Prima etapă a acestui proces este protonarea alcoolului, după care se desprinde o moleculă de apă și se formează un carbocation:

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

Carbocationul rezultat este stabilizat prin ejectarea unui proton dintr-o poziție vecină cu formarea unei duble legături (β-eliminare). În acest caz se formează și cea mai ramificată alchenă (mai stabilă termodinamic). În timpul acestui proces, se observă adesea rearanjamente ale carbocationilor asociate cu izomerizarea scheletului de carbon:

CH3 CH3
CH3 C-CH – CH3 CH3 C-CH-CH3
CH3 OH CH3

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

3. Sub acţiunea Zn sau Mg asupra derivaţilor dihalogen cu doi
atomi de halogen la atomii de carbon vecini:

H3C – C CH2CIH3C - C - CH2+MgCI2

CH3 CH3
1,2-diclor-2-metal-izobutilenă
propan

4. Hidrogenarea hidrocarburilor acetilenice peste catalizatori cu activitate redusă (Fe sau „otrăvit”, adică tratați cu compuși care conțin sulf pentru a reduce activitatea catalitică, Pt și Pd):
HCC-CH(CH3)2H2C=CH-CH(CH3)2

2.3 Reprezentanți ai alchenelor.
Ca și alkaii, omologii inferiori ai unui număr dintre cele mai simple alchene în condiții normale sunt gazele, iar începând de la C5 sunt lichide cu punct de fierbere scăzut (vezi tabel).

M.p., T. d4
Denumirea formulei °C Bip, °C
Ch2=CH2 Etilenă -169 -104 0,5660 (la -102°C)
CH3CH \u003d CH3 Propilenă -185 -47 0,6090 (la -47 "C)
CH3CH3CH=CH2 CH3-CH=CH-CH3 (cis) Buten-1 -130 -5 0,6696 (la -5°C) 0,6352 (la O°C)
-139 +4
(cis)
CH3-CH=CH-CH3 (trans)-Butep-2 -105 +1 0,6361 (la 0°C)
(transă)
(CH3)3C=CH2Ieobutilen -140 -7 0,6407 (la 0°C)

Toate alchenele, ca și alcanii, sunt practic insolubile în apă și ușor solubile în alți solvenți organici, cu excepția alcoolului metilic; toate au o densitate mai mică decât apa.

3.1 ALCHINE (hidrocarburi acetilenice)

Alchinele sunt hidrocarburi care conțin, pe lângă legăturile Q, două
-legături (legătură triplă) pe o pereche de atomi de carbon. Formula generală a seriei omoloage de hidrocarburi acetilenice este СnН2n-2.Formarea unei legături este echivalentă formal cu pierderea a doi atomi de hidrogen.
S-a dovedit prin diferite metode fizice că acetilena C2H2 - I este cel mai simplu reprezentant al seriei omoloage de alchine - are o moleculă liniară în care lungimea legăturii triple carbon-carbon este de 1,20 A, iar lungimea carbon-hidrogen. legăturile este de 1,06 A.
Legăturile CH din acetilenă se numără printre legăturile Q formate prin suprapunerea orbitalului s al hidrogenului cu orbitalul sp hibridizat al carbonului; molecula are o legătură a carbon-carbon (formată prin suprapunerea a doi orbitali sp hibridizați de carbon) și două legături carbon-carbon - rezultatul suprapunerii a două perechi reciproc perpendiculare de orbitali p „puri” (P și P) atomilor de carbon vecini. Unghiurile de legătură în acetilenă, pe baza acestui model, sunt de 180°, iar molecula are o conformație liniară, ceea ce face imposibilă izomeria cis-trans cu o legătură triplă.

3.2 Metode de obţinere a alchinelor.
Cea mai obișnuită modalitate de a obține hidrocarburi acetilenice este acțiunea unei soluții alcoolice de alcaline asupra derivaților dihalogenați ai hidrocarburilor saturate cu un aranjament vicinal (a) sau geminal (b) al atomilor de halogen.
a) CH2Br –CH2Br -> CHCH + 2HBr
b) CH3-CH2-CHCI2 -> CH3-CCH+2ISl
CH3-CH2-CCl2-CH3 -> CH3-C C-CH3 + 2HC1
Deoarece derivații dihalogen vicinali sunt obținuți de obicei prin adăugarea de halogeni la hidrocarburile de etilenă, reacția (a) poate fi considerată ca o reacție de conversie a hidrocarburilor de etilenă în hidrocarburi acetilenice.
Derivații de dihalogen geminali (ambele atomi de halogen pe un atom de carbon) sunt derivați ai cetonelor sau aldehidelor și, prin urmare, folosind reacțiile (b), este posibilă trecerea de la compușii carbonilici la alchine. La separarea halogenurilor de hidrogen, se aplică regula Zaitsev deja cunoscută că hidrogenul este separat dintr-un atom de carbon care conține un număr mai mic de atomi de hidrogen.
Acetilena poate fi obținută direct din cracarea la temperatură înaltă (termică sau electrotermică) a metanului sau a hidrocarburilor mai complexe:
2SN4N-SS-N + ZN2

3.3 Reprezentanți ai alchinelor.

Ca și în cazul alcanilor și alchenelor, membrii inferiori ai seriei omoloage de alchine în condiții normale sunt substanțe gazoase. Date din tabel. 22 arată că principalele caracteristici fizico-chimice ale hidrocarburilor din clasele considerate diferă puțin între ele (vezi tabelul).

Nume formulă Punct de topire, °С Punct de fierbere, °С D4
HCCHCH3CCHHCC- CH2CH3 CH3CCCH3 Acetilenă PropinButin-1Butin-2 -82-105-137-33 -84(sub-23) 927 0,6200 (la -84°C) 0,6785 (la -27°C) 0; C) 0,6880 (la 25°C)

4. APLICAȚII ALCANE, ALCHINE, ALCHENE

Alchenele, împreună cu alcanii, acetilena și hidrocarburile aromatice, sunt una dintre principalele materii prime pentru industria de sinteză organică grea (de tonaj mare).
Etilena este folosită în cantități uriașe pentru prelucrarea în polietilenă și alcool etilic, merge la procesare în etilenglicol și este folosită în sere pentru a accelera coacerea fructelor.
Propilena este transformată în polipropilenă, acetonă, alcool izopropilic.
Acetilena joacă un rol extrem de important în industrie. Producția sa mondială ajunge la câteva milioane de tone. O cantitate imensă de acetilenă este folosită pentru sudarea metalelor, atunci când arde
în oxigen, temperatura ajunge la 2800 ° C. Aceasta este o temperatură semnificativ mai mare decât arderea hidrogenului în oxigen, ca să nu mai vorbim de arderea metanului. Motivul pentru aceasta este capacitatea termică mult mai mică a CO2 în comparație cu H2O, care se formează mai mult în timpul arderii alcanilor decât alchinelor:
2СзН6 + 7O2 -> 4СО2 + 6Н2О
2C2 H2 + 5O2 -> 4CO2 + 3H2O
Mirosul neplăcut al acetilenei obținut din carbură se datorează impurităților de PH3 și AsH3, acetilena pură miroase ca toate hidrocarburile inferioare (benzină). Acetilena și amestecurile sale cu aerul sunt foarte explozive; acetilena este depozitată și transportată în cilindri sub formă de soluții de acetonă care impregnează materiale poroase.
ULEIUL SI RAFINAREA SA
Compoziția uleiului. Principala sursă naturală de hidrocarburi saturate este petrolul. Compoziția uleiurilor variază în funcție de domeniu, dar toate uleiurile sunt de obicei separate în următoarele fracții în timpul distilării simple: fracțiune de gaz, benzină, carburanți, kerosen, motorină, parafină, gudron de ulei.
Fracția gazoasă (bp. până la 40 °C) conține alcani normali și ramificati până la C, în principal propan și butani. Gazele naturale din zăcămintele de gaze constau în principal din metan și etan.
Benzina de aviație (bp. 40-180 ° C) conține hidrocarburi C6 - C10 Peste 100 de compuși individuali au fost găsiți în benzină, inclusiv alcani normali și ramificati, cicloalcani și alchilbenzeni (arene).
Combustibil pentru reacție (bp 150-280°C).
Kerosenul de tractor (t, bp 110-300 °C) conține hidrocarburi C7-C14.
Motorina (bp 200-330 °C), care conține hidrocarburi C13 - C18, este crapată pe scară largă, transformându-se în alcani (și alchene) cu o greutate moleculară mai mică (vezi mai jos).
Uleiurile lubrifiante (bp 340-400°C) contin hidrocarburi C18 - C25.
Parafină de petrol (bp. 320-500 ° C), conține hidrocarburi C26-C38, din care se izolează vaselina. Reziduul după distilare este denumit în mod obișnuit asfalt sau gudron.
Pe lângă hidrocarburile de diferite clase, uleiul conține substanțe care conțin oxigen, sulf și azot; uneori conţinutul lor total ajunge la câteva procente.
În prezent, cea mai recunoscută teorie este originea organică a uleiului ca produs al transformării reziduurilor vegetale și animale. Acest lucru este confirmat de faptul că în probele de ulei au fost găsite resturi de porfirină, steroizi de origine vegetală și animală și așa-numitele „chemofosile” - cele mai diverse fragmente conținute în plancton.
Deși este general recunoscut că petrolul este cea mai valoroasă sursă naturală de materii prime chimice, cantitatea principală de petrol și produse petroliere este încă arse în motoarele cu ardere internă (benzină), motoarele diesel și motoarele cu reacție (kerosen).
combustibil pentru motor. Cifra octanică. Benzinele de diferite origini se comportă diferit în motoarele cu ardere internă.
În efortul de a maximiza puterea motorului cu dimensiuni și greutate reduse, aceștia încearcă să mărească raportul de compresie al amestecului combustibil din cilindru. Cu toate acestea, la motoarele de mare viteză în patru timpi care funcționează cu aprindere forțată, aceasta provoacă uneori pre-aprinderea amestecului - detonare. Acest lucru reduce puterea motorului și accelerează uzura acestuia. Acest fenomen este asociat cu compoziția combustibilului lichid, deoarece hidrocarburile cu structuri diferite se comportă diferit atunci când sunt utilizate ca combustibil pentru motor. Cea mai proastă performanță - în parafine cu structură normală.
Heptanul normal a fost adoptat ca standard pentru o substanță combustibilă cu o capacitate mare de detonare. Cu cât lanțul de carbon al hidrocarburei parafinice este mai ramificată, cu atât arderea acesteia în cilindru se desfășoară mai bine și se poate obține gradul de comprimare mai mare al amestecului combustibil. 2, 2, 4-trimetilpentanul (denumit în mod obișnuit izooctan) cu proprietăți bune anti-detonare a fost adoptat ca standard de combustibil pentru motor. Compunând amestecuri ale acestui octan cu n-heptap în diferite proporții, comportamentul lor în motor este comparat cu comportamentul benzinei testate. Dacă un amestec care conține 70% izooctan se comportă în același mod ca și benzina studiată, atunci se spune că aceasta din urmă are un număr octanic de 70 (cifra octanică al izooctanului este luată ca fiind 100; numărul octanic al n-heptanului este luat. să fie zero).
Una dintre modalitățile de creștere a rezistenței la detonare a carburanților pentru motoarele cu aprindere prin scânteie este utilizarea agenților antidetonant.
Agenții antidetonant sunt substanțe care se adaugă la benzine (nu mai mult de 0,5%) pentru a îmbunătăți proprietățile antidetonatoare. Un agent antidetonant suficient de eficient este plumbul de tetraetil (TES) Pb (C2H5)4
Cu toate acestea, benzina de la centralele termice și produsele sale de ardere sunt foarte toxice. În prezent s-au găsit noi agenți antidetonanti pe bază de compuși organici de mangan de tip ciclopentadieneiclpsntacarbonil mangan C5H5Mn (CO)5: sunt mai puțin toxici și au proprietăți antidetonante mai bune. Adăugarea acestor agenți anti-detonații la benzina de calitate bună produce combustibil cu o valoare octanică de până la 135.
Pentru motoarele cu rachetă și diesel, dimpotrivă, carburanții cu un lanț normal de atomi de carbon, care au cea mai scăzută temperatură de aprindere, sunt cei mai valoroși. Această caracteristică este luată
se evaluează în cifre cetanice. Cifra cetanica 100 are hidrocarbura n-Sc, Hd4, iar cifra cetanica 0 are 1-metilnaftalină.
Sinteza hidrocarburilor din CO+H2. Prin trecerea unui amestec de monoxid de carbon (II) și hidrogen peste nichel mărunțit fin la 250 ° C, se poate obține metan:
CO+3H2CH4+H2O
Dacă această reacție este efectuată la o presiune de 100-200 atm și o temperatură de până la 400 ° C, se obține un amestec, format în principal din produse care conțin oxigen, printre care predomină alcoolii; acest amestec a fost numit schshpol.
Când se utilizează catalizatori de fier-cobalt și o temperatură de 200 ° C, se formează un amestec de alcani - sintin.
nCO + (2n + 1) H2 CnH2n + 2 + H2O
Sintin și synthol sunt produse ale sintezei organice la scară largă și sunt utilizate pe scară largă ca materii prime pentru multe industrii chimice.
Clathrates. Fracțiunile de petrol și benzină sunt compuse din amestecuri de hidrocarburi cu structură normală și lanțuri ramificate. Recent s-a găsit o metodă eficientă de separare a compușilor organici cu lanțuri normale și ramificate, care în cazul general a primit denumirea de metoda de separare a clatraților. Ureea a fost folosită pentru a separa hidrocarburile. Cristalele de uree sunt construite astfel încât să existe canale hexagonale înguste în interiorul cristalelor. Diametrul acestor canale este astfel încât numai hidrocarburile normale pot trece și pot fi reținute de forțele de adsorbție. Prin urmare, atunci când un amestec de compuși organici este tratat cu uree (sau alți compuși), substanțele cu un lanț normal de atomi de carbon cristalizează împreună cu acesta sub formă de complexe. Această metodă are cu siguranță un viitor foarte mare - atunci când se găsesc un număr mai mare de formatori de clatrați eficienți.

Ministerul Educației R.F.

Statul Kursk agricol

academie. Prof. I. I. Ivanova

REZUMAT ON

Chimie organica

OBȚINEREA ALCANILOR, ALCHENELOR, ALCHINII.

REPREZENTANȚI CHEIE.

APLICARE ÎN INDUSTRIE.

Efectuat:

KURSK-2001

Plan.

1.1 ALCANE (hidrocarburi saturate).

1.2 METODE DE OBȚINERE A ALCANII.

1.3 REPREZENTANȚI ALCANE.

2.1 ALCHENE (hidrocarburi de etilenă).

2.2 METODE DE OBȚINERE A ALCHENELOR.

2.3 REPREZENTANȚI ALCHENELOR.

3.1 ALCHINE (hidrocarburi acetilenice).

3.2 METODE DE OBȚINERE A ALCHINELOR.

3.3 REPREZENTANȚI ALCHINELOR.

4. APLICAREA ALCANELOR, ALCHENELOR, ALCHINELOR.

1.1 HIDROCARBURI LIMITATE (alcani).

Hidrocarburile saturate (alcanii) sunt compuși formați din atomi

carbon și hidrogen, interconectate numai prin legături Q și fără conținut

cicluri. În alcani, atomii de carbon sunt în grad de hibridizare sp3.

1.2 Metode de obţinere a alcanilor.

Principala sursă naturală de hidrocarburi saturate este petrolul, iar pt

primii membri ai seriei omoloage sunt gazele naturale. Totuși, selecția

compușii individuali din petrol sau produsele sale de cracare sunt foarte

sarcină consumatoare de timp și adesea imposibilă, așa că trebuie să recurgeți la

metode sintetice de obţinere.

1. Se formează alcanii sub acţiunea sodiului metalic asupra

derivați monohalogeni - reacția wurtz:

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

Dacă se iau diferiți derivați de halogen, atunci un amestec de trei diferiți

alcani, deoarece probabilitatea de a întâlni molecule în complexul de reacție

identice sau diferite sunt egale, iar reactivitatea lor este apropiată:

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

2. Se pot obţine alcani în reducerea alchenelor sau alchinelor

hidrogen în prezența catalizatorilor:

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

3. O mare varietate de derivați de alcani pot fi restaurat la

acid iodhidric la temperatură ridicată:

CHBr +2HI CH2 + HBr + I2

Cu toate acestea, în aceste cazuri, izomerizarea parțială a carbonului

schelet - se formează alcani mai ramificați.

4. Se pot obţine alcani la topirea sărurilor acizilor carboxilici cu

alcalii. Alcanul rezultat conține un atom de carbon mai puțin,

decât acidul carboxilic original:

CH3-C + NaOH CH4 + Na2C03

1.3 Reprezentanți ai alcanilor

Conform teoriei structurii lui A. M. Butlerov, proprietățile fizice ale substanțelor depind

asupra compoziţiei şi structurii lor. Luați în considerare exemplul hidrocarburilor saturate

modificarea proprietăților fizice în seria omoloagă.

Primii patru membri ai seriei omoloage, începând cu metanul, sunt gazoși

substante. De la pentan în sus, hidrocarburile normale sunt

un lichid. Metanul se condensează într-un lichid doar la -162 °C. Ulterior

membrii seriei, punctul de fierbere crește, iar la trecerea la următorul

față de omolog, crește cu aproximativ 25°.

Densitatea hidrocarburilor la punctul de fierbere pentru membrii inferiori ai seriei

crește rapid la început și apoi mai lent: de la 0,416 pentru metan la

valori puțin mai mari decât 0,78.Punctul de topire normal

hidrocarburile din seria omoloagă crește lent. Incepand cu

hidrocarbură С16Н34, omologi superiori la temperatură obișnuită - substanțe

Punctul de fierbere al tuturor alcanilor ramificati este mai mic decât cel normal

alcani și, în plus, cu cât lanțul de carbon al moleculei este mai ramificat.

Acest lucru poate fi văzut, de exemplu, dintr-o comparație a punctelor de fierbere a trei pentani izomeri.

În schimb, punctul de topire este cel mai ridicat pentru izomerii cu

cel mai ramificat lanț de carbon. Deci, din toate octanele izomerice

numai treapta hexa-metil (CH3)3C-C (CH3)3 este solid chiar la

temperatura normală (mp. 104 ° C). Aceste modele sunt explicate

următoarele motive.

Transformarea unui lichid într-un gaz este împiedicată de forțele de interacțiune van der Waals

între atomii moleculelor individuale. Prin urmare, cu cât sunt mai mulți atomi într-o moleculă, cu atât este mai mare

punctul de fierbere al unei substanțe, deci, în seria omoloagă, temperatura

fierberea ar trebui să crească uniform. Dacă comparăm forțele de interacțiune ale moleculelor

n-pentan și neopentan, este clar că aceste forțe sunt mai mari pentru o moleculă cu

un lanț normal de atomi de carbon decât pentru cei ramificați, deoarece într-o moleculă

neopentan, atomul central este în general exclus din interacțiune.

Densitatea este principalul factor care afectează punctul de topire al unei substanțe.

ambalarea unei molecule într-o rețea cristalină. Cu cât molecula este mai simetrică, cu atât

cu cât împachetarea sa în cristal este mai densă și cu atât este mai mare punctul de topire (la n

Pentan -132°C, neopentan -20°C)

2.1 ALCHENE (hidrocarburi de etilenă, olefine)

Hidrocarburi, în molecula cărora, pe lângă legăturile Q simple, carbon - carbon și

carbon - hidrogen există carbon-carbon

Conexiunile sunt numite

nelimitat. Din moment ce educația este

atunci legătura este echivalentă formal cu pierderea a doi atomi de hidrogen de către moleculă

hidrocarburile nesaturate contin 2p mai puţini atomi de hidrogen decât

limită, unde n este un număr

C6H14 C6H12C6H10C6H8C6H6

Se numește o serie ai cărei membri diferă între ei prin (2Н)n

latura izologica. Deci, în schema de mai sus, izologii sunt

hexan, hexene, hexadiene, hexine, hexatriene și benzen.

hidrocarburi care conțin unul

Se numește o legătură (adică o legătură dublă). alchene (olefine) sau, prin

primul membru al seriei - etilena, hidrocarburi de etilenă. Formula generala

seria lor omoloagă - CnH2n

2.2 Metode de obţinere a alchenelor

Sub acțiunea soluțiilor alcoolice de alcaline caustice asupra derivaților de halogen:

Halogenura de hidrogen este scindată și se formează o legătură dublă:

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

Bromură de propile propilenă

Dacă în poziţia α de atomul de carbon legat de halogen este

atomi de hidrogen terțiari, secundari și primari, apoi este separat în mod predominant

atom de hidrogen terțiar, într-o măsură mai mică secundar și cu atât mai mult primar

(regula lui Zaitsev):

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

2,3-dimetil-3-cloropentan 2,3-dimetilpenten-2

Acest lucru se datorează stabilității termodinamice a alchenelor rezultate. Cum

cu cât o alchenă are mai mulți substituenți pe atomii de carbon de vinil, cu atât este mai mare

durabilitate.

2. Acțiune asupra alcoolilor ai agenților de îndepărtare a apei: a) la trecere

alcooli peste oxid de aluminiu la 300-400°C.

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

Deut-alcool butilic

b) când acidul sulfuric acţionează asupra alcoolilor în condiţii blânde, reacţia continuă

prin formarea intermediară de esteri ai acidului sulfuric:

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

alcool izopropilic

În timpul deshidratării alcoolilor în condiții severe în medii acide, la fel

regularitatea în scindarea atomilor de hidrogen de diferite tipuri, ca în

eliminarea halogenurilor de hidrogen.

Prima etapă a acestui proces este protonarea alcoolului, după care

se desprinde o moleculă de apă și se formează un carbocation:

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

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

Carbocationul rezultat este stabilizat prin ejectarea unui proton din vecinătatea

poziții cu formarea unei duble legături (β-eliminare). În aia

caz, se formează și cea mai ramificată alchenă (termodinamic mai mult

grajd). În timpul acestui proces, se observă adesea rearanjamente ale carbocationilor.

asociat cu izomerizarea scheletului de carbon:

CH3 C-CH – CH3 CH3 C-CH-CH3

CH3 CH3 CH3 CH3

3. Sub acţiunea Zn sau Mg asupra derivaţilor dihalogen cu doi

atomi de halogen la atomii de carbon vecini:

H3C – C CH2CIH3C - C - CH2+MgCI2

1,2-diclor-2-metal-izobutilenă

4. Hidrogenarea hidrocarburilor acetilenice peste catalizatori cu

activitate redusă (Fe sau „otrăvit”, adică procesat

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

2.3 Reprezentanți ai alchenelor.

Ca și alkaii, omologii inferiori ai unui număr dintre cele mai simple alchene în condiții normale sunt

gaze și începând de la C5 - lichide cu punct de fierbere scăzut (vezi tabelul).

		p.p.,	T.	d4
Formulă	Nume	°C	Kip., ° С
Ch2=CH2	Etilenă	-169	-104	0,5660 (la -102°C)
CH3CH=CH3	propilenă	-185	-47	0,6090 (la -47 "C)
CH3CH3CH=CH2CH3-CH=CH-CH3	(cis)Butene-1	-130	-5	0,6696 (la -5°C) 0,6352 (la O°C)
		-139	+4
(cis)
CH3-CH=CH-CH3	(trad)-Butep-2	-105	+1	0,6361 (la 0°C)
(transă)
(CH3)3C=CH2	iobutilenă	-140	-7	0,6407 (la 0°C)

Toate alchenele, ca și alcanii, sunt practic insolubile în apă și ușor solubile.

în alți solvenți organici, cu excepția alcoolului metilic; toate

au o densitate mai mică decât apa.

3.1 ALCHINE (hidrocarburi acetilenice)

Alchinele sunt hidrocarburi care conțin, pe lângă legăturile Q, două

Legături (triplu

legătură) pe o pereche de atomi de carbon. Formula generală a seriei omoloage

hidrocarburi acetilenice СnН2n-2 formarea unuia

O legătură este formal echivalentă cu pierderea a doi atomi de hidrogen.

S-a dovedit prin diferite metode fizice că acetilena C2H2 - I este cea mai simplă

reprezentativ pentru seria omoloagă de alchine - are o moleculă liniară,

în care lungimea legăturii triple carbon-carbon este de 1,20 A, iar lungimea legăturii

carbon-hidrogen 1,06 A.

Legăturile C-H din acetilenă se numără printre legăturile Q formate de

suprapunerea orbitalului s de hidrogen cu cel hibridizat sp- orbital

carbon; există o legătură a carbon-carbon în moleculă (formată din

suprapunerea a două hibridizate sp-orbi- palanele cu carbon) și două

carbon-carbon

Conexiunile sunt rezultatul suprapunerii a două perechi reciproc perpendiculare de „pure”

orbitalii p (R

atomi de carbon vecini. Unghiurile de legătură în acetilenă pe baza acestui model

sunt egale cu 180° iar molecula are o conformație liniară, ceea ce face imposibilă

izomerie cis-trans la tripla legătură.

3.2 Metode de obţinere a alchinelor.

Cel mai comun mod de a obține hidrocarburi acetilenice este

efectul unei soluții alcoolice de alcalii asupra derivaților dihalogeni de limitare

hidrocarburi cu aranjament vicinal (a) sau geminal (b) al atomilor

halogen

a) CH2Br -CH2Br -> SNSN + 2НВг

b) CH3-CH2-CHCI2 -> СНЗ-ССН + 2ISl

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

Deoarece derivații dihalogen vicinali se obțin de obicei prin adăugare

halogeni la hidrocarburi de etilenă, atunci reacția (a) poate fi considerată ca

reacția de transformare a hidrocarburilor de etilenă în hidrocarburi acetilenice.

Derivați dihalogen geminali (ambele halogeni pe un atom de carbon)

sunt derivați ai cetonelor sau aldehidelor și, prin urmare, cu ajutorul

reacțiile (b) este posibil să se realizeze tranziția de la compuși carbonilici la alchine.

La separarea halogenurilor de hidrogen, se aplică regula Zaitsev deja cunoscută, care

hidrogenul este separat dintr-un atom de carbon care conține o cantitate mai mică

atomi de hidrogen.

Acetilena poate fi obținută direct din fisurarea la temperatură ridicată

(termic sau electrotermic) metan sau mai mult, complex

hidrocarburi:

2SN4N-SS-N + ZN2

3.3 Reprezentanți ai alchinelor.

Ca și în cazul alcanilor și alchenelor, membrii inferiori ai seriei omoloage de alchine în mod obișnuit

conditii gazoase. Date din tabel. 22 arată că principalul

caracteristicile fizice și chimice ale hidrocarburilor din clasele considerate sunt puține

diferă unele de altele (vezi tabel).

Formulă	Nume	T. pl., ° С	T fierbe, ° С	D4
HCC-CH2CH3 CH3CCCH3	Acetilenă propină		(aer,-23) 9	0,6200 (la -84°C) 0,6785 (la -27°C) 0;669b (la -10°C) 0,6880 (la 25°C)

4. APLICAȚII ALCANE, ALCHINE, ALCHENE

Alchene împreună cu alcani, acetilenă și hidrocarburi aromatice

sunt una dintre principalele surse de materii prime ale industriei grele

sinteza organică (multi-tonaje).

Etilena este folosită în cantități mari pentru prelucrarea în polietilenă și

alcool etilic, este transformat în etilen glicol și este utilizat în

sere pentru a accelera coacerea fructelor.

Propilena este transformată în polipropilenă, acetonă, alcool izopropilic.

Acetilena joacă un rol extrem de important în industrie. Lumea lui

producția ajunge la câteva milioane de tone. Sumă uriașă

acetilena este folosită la sudarea metalelor, atunci când arde

în oxigen, temperatura ajunge la 2800 ° C. Aceasta este mult mai mare

temperatură decât arderea hidrogenului în oxigen, ca să nu mai vorbim de ardere

metan. Motivul pentru aceasta este capacitatea termică mult mai mică a CO2 în comparație cu

H2O, care se formează mai mult în timpul arderii alcanilor decât alchinelor:

2СзН6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O

2C2H2 + 5O2 -> 4CO2 + ZH2O

Mirosul neplăcut al acetilenei derivate din carburi se datorează impurităților PH3.

și AsH3, acetilena pură miroase ca toate hidrocarburile inferioare (benzină).

Acetilena și amestecurile sale cu aerul sunt foarte explozive; se depozitează acetilena şi

transportate în cilindri sub formă de soluții de acetonă impregnante

materiale poroase.

ULEIUL SI RAFINAREA SA

Compoziția uleiului. Principala sursă naturală de hidrocarburi saturate

este ulei. Compoziția uleiurilor variază în funcție de domeniu,

cu toate acestea, toate uleiurile din distilare simplă sunt de obicei separate în următoarele fracții:

fracție de gaz, benzină, combustibil pentru avioane, kerosen, motorină,

parafină, gudron de ulei.

fracție gazoasă(bp. până la 40◦C) conţine normal şi

alcani ramificati pana la C, in principal propan si butani. gaze naturale din

zăcămintele de gaze constau în principal din metan și etan.

Benzină de aviație(bp. 40-180°C) conține hidrocarburi

C6 - C10 Mai mult de 100 de compuși individuali au fost găsiți în benzină,

care includ alcani liniari și ramificati, cicloalcani și

alchilbenzeni (arene).

combustibil de avion(pt 150-280°C).

Kerosen de tractor(t, pf 110-300 °C) conține hidrocarburi C7-C14.

Combustibil diesel(bp. 200-330 ° C), care include

hidrocarburile C13 - C18, sunt fisurate pe scară largă, întorcându-se

în alcani (și alchene) cu greutăți moleculare mai mici (vezi mai jos).

Uleiuri lubrifiante(bp 340-400°C) conţin hidrocarburi C18 - C25.

Parafină de petrol(bp. 320-500 ° C), conține hidrocarburi

C26-C38, din care se izolează vaselina. Reziduul după distilare este de obicei numit

asfalt sau gudron.

Pe lângă hidrocarburile de diferite clase, uleiul conține oxigen,

substanțe care conțin sulf și azot; uneori conţinutul lor total ajunge

până la câteva procente.

În prezent, cea mai recunoscută este teoria organicului

originea uleiului ca produs al transformării plantelor și animalelor

resturi. Acest lucru este confirmat de faptul că în probele de ulei au fost găsite reziduuri.

porfirine, steroizi de origine vegetală și animală și așa-numitele

„chemofosile” – cele mai diverse fragmente conținute în plancton.

Deși este general acceptat că petrolul este cea mai valoroasă resursă naturală

materii prime chimice, până acum principala cantitate de petrol și produse petroliere

arsuri la motoarele cu ardere internă (benzină), motoarele diesel și motoarele cu reacție

motoare (kerosen).

combustibil pentru motor. Cifra octanică. Benzinele de diverse origini

se comportă diferit la motoarele cu ardere internă.

Într-un efort de a maximiza puterea motorului cu dimensiuni reduse și

masa, ei încearcă să mărească raportul de compresie al amestecului combustibil din cilindru. Cu toate acestea, în

motoare de mare viteză în patru timpi care funcționează cu aprindere forțată,

în acest caz, apare uneori aprinderea prematură a amestecului -

detonaţie. Acest lucru reduce puterea motorului și accelerează uzura acestuia. Acest fenomen

asociate cu compoziția combustibilului lichid, deoarece hidrocarburile de diferite structuri la

atunci când sunt folosite ca combustibil pentru motor, se comportă diferit. Cel mai rău

indicatori - pentru parafine cu structură normală.

Se ia standardul pentru o substanță combustibilă cu o capacitate mare de detonare

heptan normal. Cu cât lanțul de carbon al parafinei este mai ramificat

hidrocarbură, cu atât arderea sa în cilindru are loc mai bine și gradul este mai mare

se poate realiza comprimarea amestecului combustibil. Ca standard de combustibil pentru motor

a adoptat 2, 2, 4-trimetilpentan (denumit în mod obișnuit izooctan) cu bune

proprietăți antidetonante. Compunând în diverse proporții amestecuri din aceasta

octan cu n-heptap, comparați comportamentul lor în motor cu comportamentul subiectului

a investigat benzina, apoi spun ca acesta din urma are cifră octanică 70

presupus a fi zero).

Una dintre modalitățile de îmbunătățire a rezistenței la detonare a combustibililor pentru motoarele cu

aprinderea prin scânteie este aplicația agenți antidetonante.

Agenții antidetonant sunt substanțe care se adaugă la benzină (nu mai mult de 0,5%) la

îmbunătățirea proprietăților antidetopatice. Antidetonant suficient de eficient

este o plumb tetraetil(TES) Pb (C2H5)4

Cu toate acestea, benzina de la centralele termice și produsele sale de ardere sunt foarte toxice. În prezent

noi agenți antidetonanti pe bază de compuși organici mangan de acest tip

cicloC5H5Mn (CO)5: sunt mai puțin toxice și

au cele mai bune proprietăți anti-detonare. Adăugând acestea

antidetonare la clase bune de benzină vă permite să obțineți combustibil cu

octan până la 135.

Pentru motoarele rachetă și diesel, dimpotrivă, combustibili cu

un lanț normal de atomi de carbon, având cea mai scăzută temperatură

aprindere. Această caracteristică este luată

evalua in numerele cetanice. Un număr cetanic de 100 are o hidrocarbură

n-Sc, Hd4, iar numărul cetap 0 este 1-metilnaftalenă.

Sinteza hidrocarburilor din CO+H2. Curgând peste nichel zdrobit fin

un amestec de monoxid de carbon (II) și hidrogen la 250 ° C, puteți obține metan:

CO+3H2CH4+H2O

Dacă această reacție este efectuată la o presiune de 100-200 atm și o temperatură de până la 400°C,

se obține un amestec, constând în principal din produse care conțin oxigen,

printre care predomină alcoolii; acest amestec a fost numit schshpolom.

Când utilizați catalizatori de fier-cobalt și o temperatură de 200 ° C,

amestec de alcani syntin.

nCO + (2n + 1) H2 CnH2n + 2 + H2O

Sintin și synthol sunt produse ale sintezei organice pe scară largă și

sunt utilizate pe scară largă ca materii prime pentru multe industrii chimice.

Clathrates. Fracțiunile de petrol și benzină sunt compuse din amestecuri de hidrocarburi

structură normală și lanțuri ramificate. Găsit recent eficient

o metodă de separare a compușilor organici cu lanțuri normale și ramificate,

cunoscută în general ca metoda de separare a clatratului. Pentru

separarea hidrocarburilor sa folosit ureea. Cristale de uree

construită în așa fel încât în ​​interiorul cristalelor să fie hexagonale înguste

canale. Diametrul acestor canale este de așa natură încât poate trece și rămâne în interiorul lor.

datorita fortelor de adsorbtie, numai hidrocarburi cu structura normala. Prin urmare, când

tratarea unui amestec de compuși organici cu uree (sau altele

compuși) cristalizează substanțe cu un lanț normal de atomi de carbon

împreună cu acesta sub formă de complexe. Această metodă are, desigur, o foarte mare

viitorul este atunci când se găsesc formatori de clatrați mai eficienți.

Izolarea hidrocarburilor din materii prime naturale

Sursele de hidrocarburi saturate sunt uleiși gaz natural.

Componenta principală a gazelor naturale este cea mai simplă hidrocarbură, metanul, care este utilizat direct sau prelucrat. Uleiul extras din intestinele pământului este, de asemenea, supus prelucrării, rectificării și crăpăturii.

Majoritatea hidrocarburilor sunt obținute din prelucrarea petrolului și a altor resurse naturale. Dar o cantitate semnificativă de hidrocarburi valoroase se obține artificial, prin metode sintetice.

Disponibilitate catalizatori de izomerizare accelerează formarea hidrocarburilor cu schelet ramificat din hidrocarburi liniare:

Adăugarea de catalizatori face posibilă reducerea oarecum a temperaturii la care are loc reacția.

Hidrogenarea (adăugarea de hidrogen) alchenelor

Ca urmare cracare se formează un număr mare de hidrocarburi nesaturate cu dublă legătură - alchene. Puteți reduce numărul acestora adăugând la sistem hidrogenși catalizatori de hidrogenare- metale (platină, paladiu, nichel):

Se numește cracarea în prezența catalizatorilor de hidrogenare cu adaos de hidrogen reducerea fisurilor. Produsele sale principale sunt hidrocarburile saturate.

Prin urmare, cresterea presiunii de fisurare(cracare la presiune înaltă) vă permite să reduceți cantitatea de hidrocarburi gazoase (CH 4 - C 4 H 10) și să creșteți conținutul de hidrocarburi lichide cu o lungime a lanțului de 6-10 atomi de carbon, care formează baza benzinelor.

Acestea au fost metode industriale de obținere a alcanilor, care stau la baza prelucrării industriale a principalei materie primă de hidrocarburi - uleiul.

Acum luați în considerare câteva metode de laborator pentru obținerea alcanilor.

Încălzirea sării de sodiu a acidului acetic (acetat de sodiu) cu un exces de alcali duce la eliminarea grupării carboxilși formarea metanului:

Dacă în loc de acetat de sodiu luăm propionat de sodiu, apoi se formează etan, din butanoat de sodiu - propan etc.

La reacția haloalcanilor cu sodiul metalelor alcaline se formează hidrocarburi saturate și o halogenură de metal alcalin, de exemplu:

Acțiunea unui metal alcalin asupra unui amestec de halocarburi(de exemplu, brometan și brometan) va avea ca rezultat un amestec de alcani (etan, propan și butan).

Reacția pe care se bazează sinteza Wurtz decurge bine numai cu halogen-alcani, în moleculele cărora un atom de halogen este atașat de un atom de carbon primar.

La prelucrarea unor carburi care conţin carbon în stare de oxidare -4 (de exemplu, carbură de aluminiu), apa formează metan:

Principalele metode de obținere a compușilor care conțin oxigen

Formarea halokenalcanilor în timpul interacțiunii alcoolilor cu halogenuri de hidrogen este o reacție reversibilă. Prin urmare, este clar că se pot obține alcooli prin hidroliza haloalcanilor- reacțiile acestor compuși cu apa:

Alcoolii polihidroxilici se pot obţine prin hidroliza haloalcanilor conţinând mai mult de un atom de halogen în moleculă. De exemplu:

Atașarea apei la legătura π a unei molecule de alchenă, de exemplu:

Conduce, în conformitate cu regula lui Markovnikov, la formarea alcoolului secundar - propanol-2:

Hidrogenarea aldehidelor și cetonelor

Oxidarea alcooluluiîn condiţii blânde duce la formarea de aldehide sau cetone. Evident, alcoolii pot fi obținuți prin hidrogenarea (reducerea cu hidrogen, adăugarea de hidrogen) a aldehidelor și cetonelor:

Glicolii, după cum sa menționat deja, pot fi obținuți prin oxidarea alchenelor cu o soluție apoasă de permanganat de potasiu. De exemplu, etilenglicolul (etan-diol-1,2) se formează în timpul oxidării etilenei (etenei):

Metode specifice de obţinere a alcoolilor

1. Unii alcooli se obțin în moduri caracteristice numai lor. Deci, se obține metanol în industrie reacția de interacțiune a hidrogenului cu monoxidul de carbon (II)(monoxid de carbon) la presiune ridicată și temperatură ridicată pe suprafața catalizatorului (oxid de zinc):

Amestecul de monoxid de carbon și hidrogen necesar acestei reacții, numit și „gaz de sinteză”, se obține prin trecerea vaporilor de apă peste cărbune încins:

2. Fermentarea glucozei. Această metodă de obținere a alcoolului etilic (vin) este cunoscută omului din cele mai vechi timpuri:

Metode de obţinere a aldehidelor şi cetonelor

1. Aldehidele și cetonele pot fi obținute prin oxidarea sau dehidrogenarea alcoolilor. La oxidarea sau dehidrogenarea alcoolilor primari se pot obţine aldehide şi alcooli secundari-cetone:

2. . Din acetilenă, ca urmare a reacției, se obține acetaldehidă, din omologi de acetilenă - cetone:

3. Când se încălzește sărurile de calciu sau bariu ale acizilor carboxilici se formează o cetonă și un carbonat metalic:

Metode de obţinere a acizilor carboxilici

1. Se pot obţine acizi carboxilici oxidarea alcoolilor primari sau aldehidelor:

2. Se formează acizi carboxilici aromatici în timpul oxidării omologilor benzenului:

3. Hidroliza diverșilor derivați ai acizilor carboxilici produce de asemenea acizi. Deci, în timpul hidrolizei unui ester, se formează un alcool și un acid carboxilic. Reacțiile de esterificare și hidroliză catalizate de acid sunt reversibile:

4. Hidroliza unui ester sub acțiunea unei soluții apoase de alcali decurge ireversibil, în acest caz, nu se formează un acid din ester, ci sarea acestuia:

Material de referință pentru promovarea testului:

tabelul periodic

Tabelul de solubilitate

Lucrarea a fost adăugată pe site-ul: 2015-07-10

Comandă scrierea unei lucrări unice

A17. Principalele metode de obținere a hidrocarburilor (în laborator). Principalele metode de obținere a compușilor care conțin oxigen (în laborator).

"> Obținerea alcanilor

Căi industriale:

1. Alocați din surse naturale (gaze naturale și asociate, petrol, cărbune).
2. "> Hidrogenarea alchenelor și hidrocarburilor nesaturate.

;text-decoration:underline">Metode de laborator pentru producerea metanului:

1. ">Reducerea termocatalitică a oxizilor de carbon (t," xml:lang="en-US" lang="en-US">Ni">):

CO + 3H2 → CH4 + H2O

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

1. "> Sinteza din substante simple: C + 2H;vertical-align:sub">2 ">→ CH ;vertical-align:sub">4
2. ">Hidroliza carburii de aluminiu:" 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">Metode de laborator pentru obținerea omologilor metanului:

1. "> Decarboxilarea sărurilor de sodiu ale acizilor carboxilici (reacția Dumas). Alcanul rezultat conține un atom de carbon mai puțin decât sarea originală.

" 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. "> Sinteza Wurtz (dublarea lanțului); realizată pentru a obține alcani cu un lanț de carbon mai lung.

">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. Electroliza acetatului de sodiu:

electroliză

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

Obținerea alchenelor

In laborator:

1. Dehidrohalogenarea haloalcanilor se realizează cu o soluție de alcool de alcali:

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

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

Regula A.M. Zaitsev: „Hidrogenul este separat dintr-un atom de carbon mai puțin hidrogenat”.

2. Deshidratarea alcoolilor are loc în prezenţa acidului sulfuric concentrat sau a oxidului de aluminiu anhidru la încălzire (t> 150o C) cu formarea de alchene.

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

3. Dehalogenarea derivaților dihalogenați se realizează folosind zinc sau magneziu fin divizat:

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

Cl Cl

In industrie:

1, Principala modalitate de a obține alchene este cracarea alcanilor, ceea ce duce la formarea unui amestec de alchene și alcani cu greutate moleculară mică, care pot fi separate prin distilare.

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

2 Dehidrogenarea alcanilor. (catalizatori: Pt; Ni; AI2O3; Cr2O3)

Ni, 450 – 5000 C

CH3 - CH3 → CH2 = CH2 + H2

550 - 6500 C

2CH4 → CH2 = CH2 + 2H2

3. Hidrogenarea catalitică a alchinelor (catalizatori: Pt ; Ni ; Pd )

CH ≡ CH + H2 → CH2 = CH2

Obținerea cicloalcanilor

1. Acțiunea metalului activ asupra dihaloalcanului:

t, p, Ni

Br - C H2 -C H2 -C H2 -Br + Mg → + Mg Br 2

1,3-dibromopropan

1. Hidrogenarea arenelor (t, p, Pt)

C6H6 + 3H2 →

Obținerea alchinelor

Acetilenă:

a) metoda metanului:

2CH4C2H2 + 3H2

b) hidroliza carburii de calciu (metoda de laborator):

CaC2 + 2H2OC2H2 + Ca (OH)2

CaO + 3C CaC 2 + CO

Datorită consumului mare de energie, această metodă este mai puțin profitabilă din punct de vedere economic.

Sinteza omologilor acetilenei:

a) dehidrogenarea catalitică a alcanilor și alchenelor:

Сn H2n +2 ​​CnH2n-2 + 2H2

Сn H2nCnH2n-2 + H2

b) dehidrohalogenarea dihaloalcanilor cu o soluție alcoolică de alcali (alcalii și alcoolul se iau în exces):

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

Obținerea alcadienelor

1. Dehidrogenarea alcanilor conținuți în gazele naturale și gazele de rafinărie prin trecerea acestora peste un catalizator încălzit
   t, Cr203, Al203

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 2 \u003d CH-CH \u003d CH 2 + 2H 2
t, Cr203, Al203

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

CH 3 CH 3

1. Dehidrogenarea și deshidratarea alcoolului etilic prin trecerea vaporilor de alcool peste catalizatori încălziți (metoda academicianului S.V. Lebedev):
   t, ZnO, Al203

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

Obținerea de arene

Benzen

1. Trimerizarea alchinelor peste cărbune activ (Zelinsky):

Act. C, 600 C

3HCCH C6 H6 (benzen)

1. În laborator, prin topirea sărurilor acidului benzoic cu alcalii:

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

Benzen și omologi

1. În timpul cocsării cărbunelui se formează gudron de cărbune, din care se izolează benzen, toluen, xilen, naftalenă și mulți alți compuși organici.
2. Dehidrociclizarea (dehidrogenarea și ciclizarea) alcanilor în prezența unui catalizator:

Cr2O3

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3C6H6 + 4H2

Hexanul produce benzen, iar heptanul produce toluen.

1. Dehidrogenarea cicloalcanilor

→ C6 H6 + 3 H2

1. Obținerea omologilor - alchilarea benzenului cu haloalcani sau alchene în prezența clorurii de aluminiu anhidru:

AlCl 3

C 6 H 6 + C 2 H 5 Cl C 6 H 5 C 2 H 5 + HCI

cloretan etilbenzen

Obținerea de alcooli monohidroxilici saturați

Metode generale

1. Hidratarea alchenelor (după regula lui Markovnikov):

t, H2S04

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

OH (propanol-2)

1. Hidroliza haloalcanilor sub acțiunea unei soluții apoase de alcali:

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

1. Recuperarea (hidrogenarea) aldehidelor și cetonelor.

Hidrogenarea aldehidelor produce alcooli primari:

t, Ni

CH3-CH2-CHO + H2 → CH3-CH2-CH2-OH

propanol-1

Când cetonele sunt hidrogenate, se formează alcooli secundari:

t, Ni

CH3-C-CH3 + H2 → CH3-CH-CH3

O OH (propanol-2)

Metode specifice de obținere

1. Metanol - din gaz de sinteză:

t, p, cat

CO + 2H2 → CH3OH

1. Etanol - fermentația alcoolică a glucozei (enzimatică):

C6 H12 O6 → 2C2 H5 OH + 2CO2

etilen glicol

1. În laborator - reacția Wagner.

Oxidarea etilenei cu permanganat de potasiu într-un mediu neutru duce la formarea alcoolului dihidroxilic - etilenglicol.

simplificat:

KMn04, H20

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. În industrie - hidroliza 1,2-dicloretanului:

CH2 Cl - CH2 Cl + 2NaOH → CH2 (OH)-CH2 OH + 2NaCl

Glicerol

1. Hidroliza grăsimilor:

1. Din propenă:

a) CH2 = CH-CH3 + Cl 2 → CH2 = CH-CH2 Cl

3-cloropropen-1

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

alcool alilic

c) CH2 = CH-CH2 -OH + H2 O2 → CH2 -CH-CH2

Obținerea fenolilor

1. Extracția din gudron de cărbune.
2. Hidroliza clorobenzenului:

C6 H5 -Cl + H2O (abur) → C6 H5 -OH + HCI

1. Oxidarea izopropilbenzenului (cumenului) cu oxigenul atmosferic:

Obținerea de eteri

1. Deshidratarea intermoleculară a etanolului:

t, H2S04

2C2 H5 OH → C2 H5 -O-C2 H5 + H2O

1. Interacțiunea unui alcoolat metalic cu derivații halogenați ai alcanilor:

C2H5I + C2H5ONa → C2H5-O-C2H5 + NaI

Obținerea aldehidelor

Mod general

1. Oxidarea alcoolului. Alcoolii primari sunt oxidați în aldehide, iar alcoolii secundari în cetone:

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

Modalități specifice

1. Formaldehida este produsă prin oxidarea catalitică a metanului:

CH4 + O2 → HCHO + H2O

1. Aldehidă acetică (acetaldehidă):

a) Reacția Kucerov

H+, Hg 2+

HCCH + H2O CH3-CHO

b) oxidarea catalitică a etilenei

2CH2 \u003d CH2 + O2 → 2CH3 -CHO

Obținerea acizilor carboxilici

Metode generale

1. Oxidarea aldehidelor sub acțiunea diverșilor agenți oxidanți:

R-CHO + Ag 2 O (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. "> Oxidare catalitică - omologii metanului sunt oxidați cu o rupere a lanțului C-C și formarea de acizi carboxilici:

"> 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">

Modalități specifice

1. Acidul formic se obține prin încălzirea sub presiune a hidroxidului de sodiu sub presiune și a monoxidului de carbon, urmată de tratarea formiatului de sodiu rezultat cu un acid puternic:

NaOH + CO → HCOONa

H2S04 + 2HCONa → HCOO H + Na2S04

1. Acid acetic:

a) În scopuri alimentare, se obțin prin fermentarea (oxidarea) enzimatică a lichidelor care conțin alcool (vin, bere):

enzime

C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O

b) În laborator din acetați:

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

Obținerea esterilor

1. Reacție de esterificare când un acid și un alcool sunt încălzite în prezența acidului sulfuric sau a altor acizi minerali. Studiile izotopice au arătat că în reacția de esterificare, un atom de hidrogen este separat de o moleculă de alcool, iar o grupă hidroxil este separată de o moleculă de acid.

Această reacție este reversibilă și se supune regulii lui Le Chatelier. Pentru a crește producția

esteri, este necesar să se elimine apa rezultată din mediul de reacție.

CH3 -COOH + HOCH2 CH3 → CH3-CO-O-CH2 CH3 + H2 O

A lua săpun

1. "> Hidroliza alcalină (saponificarea grăsimilor are loc ireversibil sub acțiunea alcaline):

1. "> Neutralizarea acizilor carboxilici obținuți prin oxidarea catalitică a parafinelor uleioase superioare:

">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

"> acid palmitic

"> 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">

"> palmitat de sodiu (săpun solid)

"> 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">

"> palmitat de potasiu (săpun lichid)

Obținerea de carbohidrați

1. Glucoză - prin hidroliza amidonului sau celulozei:

(C6H1005)n + nH2O nC6H12O6

1. Zaharoza - din sfecla de zahar si trestie de zahar.