1.1 ALKÁN (nasýtené uhľovodíky).

1.2 METÓDY ZÍSKANIA ALKÁNOV.

1.3 ZÁSTUPCOVIA ALKÁNOV.

2.1 ALKENY (etylénové uhľovodíky).

2.2 METÓDY ZÍSKANIA ALKENOV.

2.3 ZÁSTUPCOVIA ALKENOV.

3.1 ALKYNY (acetylénové uhľovodíky).

3.2 METÓDY ZÍSKANIA ALKYNOV.

3.3 ZÁSTUPCOVIA ALKYNOV.

4. APLIKÁCIA ALKÁNOV, ALKENOV, ALKYNOV.

1.1 OBMEDZENÉ UHĽOVODÍKY (alkány).

Nasýtené uhľovodíky (alkány) sú zlúčeniny pozostávajúce z atómov uhlíka a vodíka, ktoré sú vzájomne prepojené iba Q-väzbami a neobsahujú cykly. V alkánoch sú atómy uhlíka v stupni hybridizácie sp3.
1.2 Spôsoby získavania alkánov.
Hlavným prírodným zdrojom nasýtených uhľovodíkov je ropa a pre prvých členov homologickej série zemný plyn. Izolácia jednotlivých zlúčenín z ropy alebo produktov jej krakovania je však veľmi namáhavá a často nemožná úloha, preto sa musí siahnuť po syntetických spôsoboch výroby.
1. Alkány vznikajú pôsobením kovového sodíka na monohalogénderiváty - Wurtzova reakcia:
H3C-CH2-Br + Br-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaBr
Ak sa berú rôzne halogénové deriváty, potom sa vytvorí zmes troch rôznych alkánov, pretože pravdepodobnosť stretnutia rovnakých alebo rôznych molekúl v reakčnom komplexe je rovnaká a ich reaktivita je blízka:
3C2H5I + 3CH3CH2CH2IC4H10 + C5H12 + C6H14 + 6NaI
2. Alkány možno získať redukciou alkénov alebo alkínov vodíkom v prítomnosti katalyzátorov:
NzS-CH \u003d CH-CHz NzS-CH2-CH2-CH3

3. Široká škála alkánových derivátov sa môže redukovať pri vysokej teplote kyselinou jodovodíkovou:

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

V týchto prípadoch sa však niekedy pozoruje čiastočná izomerizácia uhlíkového skeletu – vzniká viac rozvetvených alkánov.

4. Alkány možno získať fúziou solí karboxylových kyselín s alkáliami. Výsledný alkán obsahuje o jeden atóm uhlíka menej ako pôvodná karboxylová kyselina:

O
CH3-C + NaOH CH4 + Na2C03
ONa
1.3 Zástupcovia alkánov
Podľa teórie štruktúry A. M. Butlerova fyzikálne vlastnosti látok závisia od ich zloženia a štruktúry. Zvážte na príklade nasýtených uhľovodíkov zmenu fyzikálnych vlastností v homologickom rade.
Prvými štyrmi členmi homologickej série, počnúc metánom, sú plynné látky. Od pentánu vyššie sú normálne uhľovodíky kvapalné. Metán kondenzuje na kvapalinu až pri -162 °C. V nasledujúcich členoch série sa bod varu zvyšuje a pri prechode na ďalší homológ sa zvyšuje približne o 25 °.
Hustota uhľovodíkov pri bode varu pre spodné členy série rastie najskôr rýchlo a potom pomalšie: od 0,416 pre metán na hodnotu o niečo vyššiu ako 0,78 Teplota topenia normálnych uhľovodíkov v homologickej sérii sa zvyšuje pomaly. Počnúc uhľovodíkom C16H34 sú najvyššími homológmi pri bežnej teplote pevné látky.
Teplota varu všetkých rozvetvených alkánov je nižšia ako u normálnych alkánov a navyše čím nižšia, tým je uhlíkový reťazec molekuly rozvetvenejší. Vidno to napríklad z porovnania teplôt varu troch izomérnych pentánov. Naopak, teplota topenia je najvyššia pre izoméry s najviac rozvetveným uhlíkovým reťazcom. Zo všetkých izomérnych oktánov je teda iba hexametylový stupeň (CH3)3C-C (CH3)3 tuhou látkou aj pri bežnej teplote (t.t. 104 °C). Tieto vzorce sú vysvetlené nasledujúcimi dôvodmi.
Premene kvapaliny na plyn bránia van der Waalsove sily interakcie medzi atómami jednotlivých molekúl. Preto čím viac atómov v molekule, tým vyššia je teplota varu látky, preto by sa v homologickej sérii mala teplota varu zvyšovať rovnomerne. Ak porovnáme sily interakcie molekúl n-pentánu a neopentánu, je zrejmé, že tieto sily sú väčšie pre molekulu s normálnym reťazcom uhlíkových atómov ako pre rozvetvené, pretože v molekule neopentánu je centrálny atóm vo všeobecnosti vylúčený z interakcia.
Hlavným faktorom ovplyvňujúcim teplotu topenia látky je hustota zloženia molekuly v kryštálovej mriežke. Čím symetrickejšia je molekula, tým hustejšie je jej balenie v kryštáli a tým vyššia je teplota topenia (pre n-pentán -132°C, pre neopentán -20°C)

2.1 ALKENY (etylénové uhľovodíky, olefíny)
Uhľovodíky, v molekule ktorých sú okrem jednoduchých Q-väzieb uhlík-uhlík a uhlík-vodík uhlík-uhlík
-dlhopisy sa nazývajú neobmedzené. Keďže tvorba a-väzby je formálne ekvivalentná strate dvoch atómov vodíka molekulou, nenasýtené uhľovodíky obsahujú o 2n menej atómov vodíka ako obmedzujúce, kde n je počet -väzieb.

C6H14 C6H12C6H10C6H8C6H6

Rad, ktorého členy sa navzájom líšia o (2H)n, sa nazýva izoologický rad. Vo vyššie uvedenej schéme sú teda izológmi hexán, hexény, hexadiény, hexíny, hexatriény a benzén.
Uhľovodíky obsahujúce jednu väzbu (t. j. dvojitú väzbu) sa nazývajú alkény (olefíny) alebo podľa prvého člena radu etylén, etylénové uhľovodíky. Všeobecný vzorec pre ich homologický rad je CnH2n

2.2 Spôsoby získavania alkénov
Pôsobením alkoholových roztokov žieravých alkálií na halogénderiváty: sa odštiepi halogenovodík a vytvorí sa dvojitá väzba:

H3C-CH2-CH2BrH3C-CH=CH2+NaBr+H20
Propylbromid Propylén

Ak sú v polohe α k atómu uhlíka viazanému na halogén terciárne, sekundárne a primárne atómy vodíka, potom je prevažne odštiepený terciárny atóm vodíka, v menšej miere sekundárny a ešte viac primárny (Zaitsevovo pravidlo):

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

H3C CH3 H3C CH3
2,3-Dimetyl-3-chlórpentán 2,3-Dimetylpentén-2

Je to spôsobené termodynamickou stabilitou výsledných alkénov. Čím viac substituentov má alkén na vinylových uhlíkových atómoch, tým vyššia je jeho stabilita.
2. Účinok činidiel odstraňujúcich vodu na alkoholy: a) keď alkoholy prechádzajú cez oxid hlinitý pri 300-400 °C.

NzS-CH-CH2.-CHzNzS-CH \u003d CH-CH3
OH Butén-2
sek-butylalkohol

B) keď kyselina sírová pôsobí na alkoholy za miernych podmienok, reakcia prebieha cez prechodnú tvorbu esterov kyseliny sírovej:

H3C-CH-CH3 H3C-CH-CH3 H3C-CH=CH2
OH O-S03H
izopropylalkohol
Počas dehydratácie alkoholov za drsných podmienok v kyslom prostredí sa pri eliminácii atómov vodíka rôznych typov pozoruje rovnaký vzorec ako pri eliminácii halogenovodíka.
Prvým stupňom tohto procesu je protonizácia alkoholu, po ktorej sa odštiepi molekula vody a vytvorí sa karbokation:

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

Vzniknutý karbokation sa stabilizuje vyvrhnutím protónu zo susednej polohy za vzniku dvojitej väzby (β-eliminácia). V tomto prípade vzniká aj najviac rozvetvený alkén (termodynamicky stabilnejší). Počas tohto procesu sa často pozorujú preskupenia karbokatiónov spojené s izomerizáciou uhlíkového skeletu:

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. Pôsobením Zn alebo Mg na dihalogénderiváty s dvoma
atómy halogénov na susedných atómoch uhlíka:

H3C – C CH2CIH3C - C - CH2+MgCI2

CH3 CH3
1,2-dichlór-2-kov-izobutylén
propán

4. Hydrogenácia acetylénových uhľovodíkov na katalyzátoroch so zníženou aktivitou (Fe alebo „otrávené“, t. j. upravené zlúčeninami obsahujúcimi síru na zníženie katalytickej aktivity, Pt a Pd):
HCC-CH(CH3)2H2C=CH-CH(CH3)2

2.3 Zástupcovia alkénov.
Podobne ako alkálie, aj nižšie homológy mnohých najjednoduchších alkénov sú za normálnych podmienok plyny a od C5 sú to nízkovriace kvapaliny (pozri tabuľku).

Teplota topenia, T. d4
Názov vzorca °C Bip, °C
Ch2=CH2 etylén -169 -104 0,5660 (pri -102 °C)
CH3CH \u003d CH3 propylén -185 -47 0,6090 (pri -47 °C)
CH3CH3CH=CH2 CH3-CH=CH-CH3 (cis) Butén-1 -130-5 0,6696 (pri -5 °C) 0,6352 (pri 0 °C)
-139 +4
(cis)
CH3-CH=CH-CH3 (trans)-Butep-2 -105 +1 0,6361 (pri 0 °C)
(tranz)
(CH3)3C=CH2iobutylén -140-7 0,6407 (pri 0 °C)

Všetky alkény, podobne ako alkány, sú prakticky nerozpustné vo vode a ľahko rozpustné v iných organických rozpúšťadlách, s výnimkou metylalkoholu; všetky majú nižšiu hustotu ako voda.

3.1 ALKYNY (acetylénové uhľovodíky)

Alkíny sú uhľovodíky obsahujúce okrem Q-väzieb aj dve
-väzby (trojitá väzba) na jednom páre atómov uhlíka. Všeobecný vzorec homologickej série acetylénových uhľovodíkov je СnН2n-2.Vytvorenie jednej väzby je formálne ekvivalentné strate dvoch atómov vodíka.
Rôznymi fyzikálnymi metódami sa dokázalo, že acetylén C2H2 - I je najjednoduchším predstaviteľom homologickej série alkínov - má lineárnu molekulu, v ktorej dĺžka trojitej väzby uhlík-uhlík je 1,20 A a dĺžka uhlík-vodík dlhopisov je 1,06 A.
C-H väzby v acetyléne patria medzi Q-väzby vytvorené prekrytím s-orbitalu vodíka s hybridizovaným sp-orbitalom uhlíka; molekula má jednu a-väzbu uhlík-uhlík (vzniknutú prekrytím dvoch hybridizovaných sp-orbitálov uhlíka) a dve väzby uhlík-uhlík - výsledok prekrytia dvoch vzájomne kolmých párov "čistých" p-orbitálov (P a P) susedných atómov uhlíka. Väzbové uhly v acetyléne podľa tohto modelu sú 180° a molekula má lineárnu konformáciu, čo znemožňuje cis-trans izomériu pri trojitej väzbe.

3.2 Spôsoby získavania alkínov.
Najbežnejším spôsobom získania acetylénových uhľovodíkov je pôsobenie alkoholového roztoku alkálií na dihalogénderiváty nasýtených uhľovodíkov s vicinálnym (a) alebo geminálnym (b) usporiadaním atómov halogénu.
a) CH2Br –CH2Br -> CHCH + 2HBr
b) CH3-CH2-CHCI2 -> CH3-CCH+2IS1
CH3-CH2-CC12-CH3 -> CH3-C C-CH3 + 2HC1
Pretože vicinálne dihalogénderiváty sa zvyčajne získavajú adíciou halogénov k etylénovým uhľovodíkom, možno reakciu (a) považovať za reakciu na premenu etylénových uhľovodíkov na acetylénové.
Geminálne dihalogénderiváty (oba atómy halogénu na jednom uhlíkovom atóme) sú deriváty ketónov alebo aldehydov, a preto pomocou reakcií (b) je možné uskutočniť prechod z karbonylových zlúčenín na alkíny. Pri odštiepovaní halogenovodíkov platí už známe Zajcevovo pravidlo, že vodík sa odštiepuje z atómu uhlíka, ktorý obsahuje menší počet atómov vodíka.
Acetylén možno získať priamo z vysokoteplotného krakovania (tepelného alebo elektrotermického) metánu alebo zložitejších uhľovodíkov:
2SN4N-SS-N + ZN2

3.3 Zástupcovia alkínov.

Rovnako ako u alkánov a alkénov, spodné členy homologickej série alkínov sú za normálnych podmienok plynné látky. Tabuľkové údaje. 22 ukazujú, že hlavné fyzikálno-chemické charakteristiky uhľovodíkov uvažovaných tried sa navzájom málo líšia (pozri tabuľku).

Vzorec Názov Teplota topenia, °С Teplota varu, °С D4
HCCHCH3CCHHCC- CH2CH3 CH3CCCH3 Acetylén PropynButyn-1Butyn-2 -82-105-137-33 -84 (sub-23) 927 0,6200 (pri -84 °C) 0,6785 (pri -27 °C) 0;609b C) 0,6880 (pri 25 °C)

4. APLIKÁCIE ALKÁNOV, ALKYNOV, ALKÉNOV

Alkény sú spolu s alkánmi, acetylénom a aromatickými uhľovodíkmi jednou z hlavných surovín pre priemysel ťažkej (veľkotonážnej) organickej syntézy.
Etylén sa používa v obrovských množstvách na spracovanie na polyetylén a etylalkohol, ide na spracovanie na etylénglykol a používa sa v skleníkoch na urýchlenie dozrievania ovocia.
Propylén sa spracováva na polypropylén, acetón, izopropylalkohol.
Acetylén hrá v priemysle mimoriadne dôležitú úlohu. Jeho svetová produkcia dosahuje niekoľko miliónov ton. Obrovské množstvo acetylénu sa používa na zváranie kovov, keď horí
v kyslíku dosahuje teplota 2800 °C. To je podstatne vyššia teplota ako pri spaľovaní vodíka v kyslíku, nehovoriac o spaľovaní metánu. Dôvodom je oveľa nižšia tepelná kapacita CO2 v porovnaní s H2O, ktorá vzniká viac pri spaľovaní alkánov ako alkínov:
2СзН6 + 7O2 -> 4СО2 + 6Н2О
2C2H2 + 502 -> 4C02 + 3H20
Nepríjemný zápach acetylénu získaného z karbidu je spôsobený nečistotami PH3 a AsH3, čistý acetylén zapácha ako všetky nižšie uhľovodíky (benzín). Acetylén a jeho zmesi so vzduchom sú vysoko výbušné; acetylén sa skladuje a prepravuje vo fľašiach vo forme acetónových roztokov impregnujúcich porézne materiály.
OLEJ A JEJ RAFINÁCIA
Zloženie oleja. Hlavným prírodným zdrojom nasýtených uhľovodíkov je ropa. Zloženie olejov sa líši v závislosti od oblasti, ale všetky oleje sa zvyčajne pri jednoduchej destilácii delia na tieto frakcie: plynná frakcia, benzín, letecký benzín, petrolej, motorová nafta, parafín, ropný decht.
Plynná frakcia (bp. do 40? C) obsahuje normálne a rozvetvené alkány do C, hlavne propán a butány. Zemný plyn z plynových polí pozostáva najmä z metánu a etánu.
Letecký benzín (bod varu 40-180 °C) obsahuje uhľovodíky C6 - C10 V benzíne bolo nájdených viac ako 100 jednotlivých zlúčenín vrátane normálnych a rozvetvených alkánov, cykloalkánov a alkylbenzénov (arénov).
Letecké palivo (teplota varu 150-280 °C).
Traktorový petrolej (t, bp 110-300 °C) obsahuje C7-C14 uhľovodíky.
Motorová nafta (teplota varu 200 – 330 °C), ktorá obsahuje uhľovodíky C13 – C18, je krakovaná vo veľkom meradle, pričom sa mení na alkány (a alkény) s nižšou molekulovou hmotnosťou (pozri nižšie).
Mazacie oleje (bod varu 340-400°C) obsahujú uhľovodíky C18 - C25.
Ropný parafín (bod varu 320-500 °C), obsahuje uhľovodíky C26-C38, z ktorých sa izoluje vazelína. Zvyšok po destilácii sa bežne označuje ako asfalt alebo decht.
Okrem uhľovodíkov rôznych tried obsahuje ropa látky obsahujúce kyslík, síru a dusík; niekedy ich celkový obsah dosahuje niekoľko percent.
V súčasnosti je najuznávanejšou teóriou organický pôvod ropy ako produktu premeny rastlinných a živočíšnych zvyškov. Potvrdzuje to skutočnosť, že vo vzorkách ropy sa našli zvyšky porfyrínov, steroidy rastlinného a živočíšneho pôvodu a takzvané „chemofosílie“ – najrozmanitejšie fragmenty obsiahnuté v planktóne.
Hoci sa všeobecne uznáva, že ropa je najcennejším prírodným zdrojom chemických surovín, hlavné množstvo ropy a ropných produktov sa stále spaľuje v spaľovacích motoroch (benzín), dieselových motoroch a prúdových motoroch (kerozín).
motorové palivo. Oktánové číslo. Benzíny rôzneho pôvodu sa v spaľovacích motoroch správajú odlišne.
V snahe maximalizovať výkon motora s malými rozmermi a hmotnosťou sa snažia zvýšiť kompresný pomer horľavej zmesi vo valci. Vo vysokootáčkových štvortaktných motoroch pracujúcich s núteným zapaľovaním to však niekedy spôsobuje predzápal zmesi - detonáciu. To znižuje výkon motora a urýchľuje jeho opotrebovanie. Tento jav súvisí so zložením kvapalného paliva, pretože uhľovodíky rôznych štruktúr sa pri použití ako motorové palivo správajú odlišne. Najhorší výkon - v parafínoch normálnej štruktúry.
Normálny heptán bol prijatý ako štandard pre horľavú látku s vysokou detonačnou schopnosťou. Čím viac je uhlíkový reťazec parafínového uhľovodíka rozvetvený, tým lepšie prebieha jeho spaľovanie vo valci a tým väčší stupeň kompresie horľavej zmesi možno dosiahnuť. 2, 2, 4-trimetylpentán (bežne označovaný ako izooktán) s dobrými antidetonačnými vlastnosťami bol prijatý ako štandard pre motorové palivo. Zložením zmesí tohto oktánu s n-heptapom v rôznych pomeroch sa ich správanie v motore porovnáva so správaním testovaného benzínu. Ak sa zmes obsahujúca 70 % izooktánu správa rovnako ako skúmaný benzín, potom sa hovorí, že benzín má oktánové číslo 70 (oktánové číslo izooktánu sa berie ako 100; oktánové číslo n-heptánu sa berie byť nula).
Jedným zo spôsobov, ako zvýšiť odolnosť palív proti klepaniu palív pre motory so zážihovým zapaľovaním, je použitie antidetonačných činidiel.
Antidetonačné činidlá sú látky, ktoré sa pridávajú do benzínov (nie viac ako 0,5 %) na zlepšenie antidetonačných vlastností. Dostatočne účinným antidetonačným činidlom je tetraetylolovo (TES) Pb (C2H5)4
Benzín z tepelných elektrární a produkty jeho spaľovania sú však veľmi toxické. V súčasnosti boli nájdené nové antidetonačné činidlá na báze organických zlúčenín mangánu typuangán C5H5Mn (CO)5: sú menej toxické a majú lepšie antidetonačné vlastnosti. Pridaním týchto antidetonačných činidiel do kvalitných benzínov vzniká palivo s oktánovým číslom až 135.
Pre raketové a dieselové motory sú naopak najcennejšie palivá s normálnym reťazcom uhlíkových atómov, ktoré majú najnižšiu zápalnú teplotu. Táto charakteristika je prevzatá
vyhodnotiť v cetánových číslach. Cetánové číslo 100 má uhľovodík n-Sc, Hd4 a cetánové číslo 0 má 1-metylnaftalén.
Syntéza uhľovodíkov z CO+H2. Prechodom zmesi oxidu uhoľnatého (II) a vodíka cez jemne rozdrvený nikel pri 250 °C možno metán získať:
CO+3H2CH4+H20
Ak sa táto reakcia uskutočňuje pri tlaku 100 - 200 atm a teplote do 400 ° C, získa sa zmes pozostávajúca hlavne z produktov obsahujúcich kyslík, medzi ktorými prevládajú alkoholy; táto zmes sa nazývala schshpol.
Pri použití železo-kobaltových katalyzátorov a teplote 200 °C vzniká zmes alkánov – syntín.
nCO+ (2n + 1) H2CnH2n + 2 + H20
Sintín a synthol sú produkty organickej syntézy vo veľkom meradle a sú široko používané ako suroviny pre mnohé chemické odvetvia.
klatrátov. Sintínové a benzínové frakcie ropy pozostávajú zo zmesí uhľovodíkov s normálnou štruktúrou a rozvetvenými reťazcami. Nedávno bola nájdená účinná metóda separácie organických zlúčenín s normálnymi a rozvetvenými reťazcami, ktorá vo všeobecnosti dostala názov klatrátová separačná metóda. Na separáciu uhľovodíkov sa použila močovina. Kryštály močoviny sú postavené tak, že vo vnútri kryštálov sú úzke šesťuholníkové kanály. Priemer týchto kanálikov je taký, že len normálne uhľovodíky môžu prechádzať a byť zadržiavané adsorpčnými silami. Preto, keď sa zmes organických zlúčenín spracuje močovinou (alebo niektorými inými zlúčeninami), látky s normálnym reťazcom uhlíkových atómov kryštalizujú spolu s ňou vo forme komplexov. Táto metóda má určite veľmi veľkú budúcnosť - keď sa nájde väčší počet účinných formovačov klatrátov.

Ministerstvo školstva R.F.

Kursk štátny poľnohospodársky

akadémie. Na túto tému sa vyjadril prof. I. I. Ivanova

ABSTRAKT ZAPNUTÝ

organická chémia

ZÍSKAVANIE ALKÁNOV, ALKENOV, ALKYNOV.

KĽÚČOVÍ PREDSTAVITELIA.

APLIKÁCIA V PRIEMYSLE.

Dokončené:

KURSK-2001

Plán.

1.1 ALKÁN (nasýtené uhľovodíky).

1.2 METÓDY ZÍSKANIA ALKÁNOV.

1.3 ZÁSTUPCOVIA ALKÁNOV.

2.1 ALKENY (etylénové uhľovodíky).

2.2 METÓDY ZÍSKANIA ALKENOV.

2.3 ZÁSTUPCOVIA ALKENOV.

3.1 ALKYNY (acetylénové uhľovodíky).

3.2 METÓDY ZÍSKANIA ALKYNOV.

3.3 ZÁSTUPCOVIA ALKYNOV.

4. APLIKÁCIA ALKÁNOV, ALKENOV, ALKYNOV.

1.1 OBMEDZENÉ UHĽOVODÍKY (alkány).

Nasýtené uhľovodíky (alkány) sú zlúčeniny pozostávajúce z atómov

uhlík a vodík, prepojené iba Q-väzbami a neobsahujúce

cyklov. V alkánoch sú atómy uhlíka v stupni hybridizácie sp3.

1.2 Spôsoby získavania alkánov.

Hlavným prírodným zdrojom nasýtených uhľovodíkov je ropa a pre

prvými členmi homologickej série sú zemný plyn. Avšak, výber

jednotlivé zlúčeniny z ropy alebo produktov jej krakovania sú veľmi

časovo náročná a často nemožná úloha, takže sa k nej musíte uchýliť

syntetické metódy získavania.

1. Vznikajú alkány pôsobením kovového sodíka na

monohalogénové deriváty - wurtzova reakcia:

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

Ak sa berú rôzne halogénové deriváty, potom zmes troch rôznych

alkánov, keďže pravdepodobnosť stretnutia molekúl v reakčnom komplexe

rovnaké alebo rôzne je rovnaké a ich reaktivita je blízka:

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

2. Alkány je možné získať pri redukcii alkénov alebo alkínov

vodík v prítomnosti katalyzátorov:

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

3. Môžu byť rôzne deriváty alkánov obnovená o

vysokoteplotná kyselina jodovodíková:

CHBr + 2HI CH2 + HBr + I2

Avšak v týchto prípadoch ide o čiastočnú izomerizáciu uhlíka

kostra - vzniká viac rozvetvených alkánov.

4. Alkány je možné získať pri fúzii solí karboxylových kyselín s

alkálie. Výsledný alkán obsahuje o jeden atóm uhlíka menej,

ako pôvodná karboxylová kyselina:

CH3-C + NaOH CH4 + Na2C03

1.3 Zástupcovia alkánov

Podľa teórie štruktúry A. M. Butlerova závisia fyzikálne vlastnosti látok

na ich zložení a štruktúre. Zoberme si príklad nasýtených uhľovodíkov

zmena fyzikálnych vlastností v homologickom rade.

Prvé štyri členy homologickej série, počnúc metánom, sú plynné

látok. Od pentánu a vyššie sú to normálne uhľovodíky

kvapalina. Metán kondenzuje na kvapalinu až pri -162 °C. Následné

členov série sa bod varu zvyšuje a pri prechode na ďalší

k homológu sa zväčší približne o 25°.

Hustota uhľovodíkov pri bode varu pre spodné členy radu

narastá najskôr rýchlo a potom pomalšie: od 0,416 pre metán do

hodnoty mierne vyššie ako 0,78. Teplota topenia je normálna

uhľovodíkov v homologickej sérii pribúda pomaly. Počnúc

uhľovodík С16Н34, vyššie homológy pri bežnej teplote - látky

Teplota varu všetkých rozvetvených alkánov je nižšia ako teplota varu normálneho

alkány, a navyše, čím nižší, tým viac rozvetvený uhlíkový reťazec molekuly.

Vidno to napríklad z porovnania teplôt varu troch izomérnych pentánov.

Naopak, teplota topenia je najvyššia pre izoméry s

najviac rozvetvený uhlíkový reťazec. Takže zo všetkých izomérnych oktánov

len hexametylový stupeň (CH3)3C-C (CH3)3 je pevný aj pri

normálna teplota (b.t. 104 °C). Tieto vzorce sú vysvetlené

z nasledujúcich dôvodov.

Premene kvapaliny na plyn bránia van der Waalsove interakčné sily

medzi atómami jednotlivých molekúl. Preto čím viac atómov v molekule, tým vyššie

bod varu látky, teda v homologickom rade teplota

var by sa mal zvyšovať rovnomerne. Ak porovnáme sily vzájomného pôsobenia molekúl

n-pentáne a neopentánu, je zrejmé, že tieto sily sú väčšie pre molekulu s

normálny reťazec uhlíkových atómov ako pre rozvetvené, keďže v molekule

neopentán, centrálny atóm je vo všeobecnosti z interakcie vylúčený.

Hustota je hlavným faktorom ovplyvňujúcim teplotu topenia látky.

balenie molekuly do kryštálovej mriežky. Čím je molekula symetrickejšia, tým

čím hustejšie je jeho balenie v kryštáli a tým vyššia je teplota topenia (at n

Pentán -132 °C, neopentán -20 °C)

2.1 ALKENY (etylénové uhľovodíky, olefíny)

Uhľovodíky, v molekule ktorých sa okrem jednoduchých Q-väzieb nachádza uhlík - uhlík a

uhlík - vodík existujú uhlík-uhlík

Spojenia sú tzv

neobmedzené. Keďže vzdelanie je

väzba je potom formálne ekvivalentná strate dvoch atómov vodíka molekulou

nenasýtené uhľovodíky obsahujú 2p menej atómov vodíka ako

limita, kde n je číslo

C6H14 C6H12C6H10C6H8C6H6

Rad, ktorého členy sa navzájom líšia o (2Н)n, sa nazýva

izoologická stránka. Takže vo vyššie uvedenej schéme sú izoológovia

hexán, hexény, hexadiény, hexíny, hexatriény a benzén.

uhľovodíky obsahujúce jeden

Väzba (t. j. dvojitá väzba) sa nazýva alkény (olefíny) alebo podľa

prvý člen série - etylén, etylénové uhľovodíky. Všeobecný vzorec

ich homologický rad - CnH2n

2.2 Spôsoby získavania alkénov

Pôsobením alkoholových roztokov žieravých zásad na halogénové deriváty:

halogenovodík sa odštiepi a vznikne dvojitá väzba:

H3C-CH2-CH2BrH3C-CH=CH2+NaBr+H20

Propylbromid Propylén

Ak je v polohe a k atómu uhlíka naviazaný na halogén je

terciárne, sekundárne a primárne atómy vodíka, potom sa prevažne odštiepuje

terciárny atóm vodíka, v menšej miere sekundárny a ešte viac primárny

(Zaitsevovo pravidlo):

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

2,3-Dimetyl-3-chlórpentán 2,3-Dimetylpentén-2

Je to spôsobené termodynamickou stabilitou výsledných alkénov. Ako

čím viac substituentov má alkén na vinylových uhlíkových atómoch, tým je vyšší

udržateľnosť.

2. Pôsobenie na alkoholy činidiel odstraňujúcich vodu: a) pri prejazde

alkoholy nad oxidom hlinitým pri 300-400°C.

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

nem-butylalkohol

b) keď kyselina sírová pôsobí na alkoholy za miernych podmienok, reakcia prebieha

prostredníctvom medziproduktu tvorby esterov kyseliny sírovej:

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

izopropylalkohol

Počas dehydratácie alkoholov za ťažkých podmienok v kyslom prostredí to isté

pravidelnosť v odštiepovaní atómov vodíka rôzneho typu, ako v

eliminácia halogenovodíka.

Prvou fázou tohto procesu je protonizácia alkoholu, po ktorej

molekula vody sa odštiepi a vytvorí sa karbokation:

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

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

Vzniknutý karbokation sa stabilizuje vyvrhnutím protónu zo susedného

polohy s tvorbou dvojitej väzby (β-eliminácia). V tom

prípade vzniká aj najviac rozvetvený alkén (termodynamicky viac

stabilný). Počas tohto procesu sa často pozorujú preskupenia karbokationov.

spojené s izomerizáciou uhlíkového skeletu:

CH3 C-CH – CH3 CH3 C-CH-CH3

CH3 CH3 CH3 CH3

3. Pôsobením Zn alebo Mg na dihalogénderiváty s dvoma

atómy halogénov na susedných atómoch uhlíka:

H3C – C CH2CIH3C - C - CH2+MgCI2

1,2-dichlór-2-kov-izobutylén

4. Hydrogenácia acetylénových uhľovodíkov na katalyzátoroch s

znížená aktivita (Fe alebo „otrávené“, t.j. spracované

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

2.3 Zástupcovia alkénov.

Rovnako ako alkálie, aj nižšie homológy radu najjednoduchších alkénov za normálnych podmienok sú

plyny a počnúc od C5 - nízkovriace kvapaliny (pozri tabuľku).

		t.t.,	T.	d4
Vzorec	názov	°C	Kip., ° С
Ch2=CH2	Etylén	-169	-104	0,5660 (pri -102 °C)
CH3CH=CH3	propylén	-185	-47	0,6090 (pri -47 "C)
CH3CH3CH=CH2CH3-CH=CH-CH3	(cis)butén-1	-130	-5	0,6696 (pri -5 °C) 0,6352 (pri 0 °C)
		-139	+4
(cis)
CH3-CH=CH-CH3	(trans)-Butep-2	-105	+1	0,6361 (pri 0 °C)
(tranz)
(CH3)3C=CH2	jódbutylén	-140	-7	0,6407 (pri 0 °C)

Všetky alkény, podobne ako alkány, sú prakticky nerozpustné vo vode a ľahko rozpustné.

v iných organických rozpúšťadlách, s výnimkou metylalkoholu; všetky

majú menšiu hustotu ako voda.

3.1 ALKYNY (acetylénové uhľovodíky)

Alkíny sú uhľovodíky obsahujúce okrem Q-väzieb aj dve

Kravaty (trojité

väzba) na jednom páre uhlíkových atómov. Všeobecný vzorec homologického radu

acetylénové uhľovodíky СnН2n-2 tvorba jedného

Väzba je formálne ekvivalentná strate dvoch atómov vodíka.

Rôznymi fyzikálnymi metódami bolo dokázané, že acetylén C2H2 - I je najjednoduchší

zástupca homologickej série alkínov - má lineárnu molekulu,

v ktorých je dĺžka trojitej väzby uhlík-uhlík 1,20 A, a dĺžka väzby

uhlík-vodík 1,06 A.

C-H väzby v acetyléne patria medzi Q-väzby tvorené

prekrývanie vodíkového s-orbitálu s hybridizovaným sp- orbitálny

uhlík; v molekule je jedna uhlík-uhlík a-väzba (tvorená

prekrytie dvoch hybridizovaných sp-orbi- uhlíkové kladkostroje) a dva

uhlík-uhlík

Spojenia sú výsledkom prekrývania dvoch vzájomne kolmých párov „čistých“

p-orbitály (R

susedné atómy uhlíka. Uhly väzby v acetyléne na základe tohto modelu

sú rovné 180° a molekula má lineárnu konformáciu, čo ju znemožňuje

cis-trans izoméria na trojitej väzbe.

3.2 Spôsoby získavania alkínov.

Najbežnejší spôsob získavania acetylénových uhľovodíkov je

vplyv alkoholového roztoku alkálií na dihalogénderiváty obmedz

uhľovodíky s vicinálnym (a) alebo geminálnym (b) usporiadaním atómov

halogén

a) CH2Br -CH2Br -> SNSN + 2НВг

b) CH3-CH2-CHCI2 -> СНЗ-ССН + 2ISl

CH3-CH2-CC12-CH3 -> CH3-C C-CH3 + 2HC1

Pretože vicinálne dihalogénderiváty sa zvyčajne získavajú pridaním

halogény na etylénové uhľovodíky, potom možno reakciu (a) považovať za

reakcia premeny etylénových uhľovodíkov na acetylénové.

Geminálne dihalogénderiváty (oba halogény na jednom atóme uhlíka)

sú deriváty ketónov alebo aldehydov a teda s pomocou

reakcie (b) je možné uskutočniť prechod z karbonylových zlúčenín na alkíny.

Pri odštiepovaní halogenovodíkov platí už známe Zaitsevovo pravidlo, ktoré

vodík sa odštiepi od atómu uhlíka obsahujúceho menšie množstvo

atómy vodíka.

Acetylén je možné získať priamo z krakovania pri vysokej teplote

(tepelný alebo elektrotermický) metán alebo viac, komplex

uhľovodíky:

2SN4N-SS-N + ZN2

3.3 Zástupcovia alkínov.

Rovnako ako u alkánov a alkénov, nižších členov homologickej série alkínov v obyčajný

plynné podmienky. Tabuľkové údaje. 22 ukazujú, že hlavné

fyzikálnych a chemických vlastností uhľovodíkov uvažovaných tried je málo

sa navzájom líšia (pozri tabuľku).

Vzorec	názov	T. pl., ° С	T var., ° С	D4
HCC-CH2CH3 CH3CCCH3	Acetylén propylén		(vzduch, -23) 9	0,6200 (pri -84 °C) 0,6785 (pri -27 °C) 0,669b (pri -10 °C) 0,6880 (pri 25 °C)

4. APLIKÁCIE ALKÁNOV, ALKYNOV, ALKÉNOV

Alkény spolu s alkánmi, acetylénom a aromatickými uhľovodíkmi

sú jedným z hlavných surovinových zdrojov ťažkého priemyslu

(viactonážna) organická syntéza.

Etylén sa používa vo veľkých množstvách na spracovanie na polyetylén a

etylalkohol, ide na spracovanie na etylénglykol a používa sa v

skleníky na urýchlenie dozrievania plodov.

Propylén sa spracováva na polypropylén, acetón, izopropylalkohol.

Acetylén hrá v priemysle mimoriadne dôležitú úlohu. Jeho svet

produkcia dosahuje niekoľko miliónov ton. Obrovské množstvo

acetylén sa používa na zváranie kovov, keď horí

v kyslíku dosahuje teplota 2800 °C. To je oveľa viac

teplotu ako spaľovanie vodíka v kyslíku, o spaľovaní ani nehovoriac

metán. Dôvodom je oveľa nižšia tepelná kapacita CO2 v porovnaní s

H2O, ktorá vzniká viac pri spaľovaní alkánov ako alkínov:

2СзН6 + 7O2 -> 4C02 + 6H20

2C2H2 + 502 -> 4CO2 + ZH2O

Nepríjemný zápach acetylénu odvodeného od karbidu je spôsobený nečistotami PH3.

a AsH3, čistý acetylén zapácha ako všetky nižšie uhľovodíky (benzín).

Acetylén a jeho zmesi so vzduchom sú vysoko výbušné; acetylén sa skladuje a

prepravované vo valcoch vo forme impregnačných acetónových roztokov

poréznych materiálov.

OLEJ A JEJ RAFINÁCIA

Zloženie oleja. Hlavný prírodný zdroj nasýtených uhľovodíkov

je ropa. Zloženie olejov sa líši v závislosti od oblasti,

všetky oleje sa však pri jednoduchej destilácii zvyčajne delia na tieto frakcie:

plynová frakcia, benzín, letecký benzín, petrolej, nafta,

parafín, olejový decht.

plynná frakcia(bp. do 40◦C) obsahuje normálne a

rozvetvené alkány do C, hlavne propán a butány. zemný plyn z

plynové polia pozostávajú hlavne z metánu a etánu.

Letecký benzín(bod varu 40-180 °C) obsahuje uhľovodíky

C6 - C10 V benzíne bolo nájdených viac ako 100 jednotlivých zlúčenín,

medzi ktoré patria priame a rozvetvené alkány, cykloalkány a

alkylbenzény (areny).

letecké palivo(teplota varu 150-280 °C).

Traktorový petrolej(t, bp 110-300 °C) obsahuje C7-C14 uhľovodíky.

Dieselové palivo(teplota varu 200-330 °C), ktorá zahŕňa

uhľovodíky C13 - C18, sú krakované vo veľkom rozsahu, sústruženie

na alkány (a alkény) s nižšou molekulovou hmotnosťou (pozri nižšie).

Mazacie oleje(bod varu 340-400 °C) obsahujú uhľovodíky C18 - C25.

Ropný parafín(bod varu 320-500 °C), obsahuje uhľovodíky

C26-C38, z ktorých sa izoluje vazelína. Zvyšok po destilácii sa zvyčajne nazýva

asfalt, resp decht.

Okrem uhľovodíkov rôznych tried obsahuje olej kyslík,

látky obsahujúce síru a dusík; niekedy ich celkový obsah dosahuje

až niekoľko percent.

V súčasnosti je najuznávanejšia teória organických látok

pôvod ropy ako produktu premeny rastlín a živočíchov

zvyšky jedla. Potvrdzuje to skutočnosť, že vo vzorkách oleja sa našli zvyšky.

porfyríny, steroidy rastlinného a živočíšneho pôvodu a tzv

„chemofosílie“ – najrozmanitejšie fragmenty obsiahnuté v planktóne.

Hoci sa všeobecne uznáva, že ropa je najcennejším prírodným zdrojom

chemické suroviny, doteraz hlavné množstvo ropy a ropných produktov

horí v spaľovacích motoroch (benzínových), dieselových motoroch a prúdových motoroch

motory (petrolej).

motorové palivo. Oktánové číslo. Benzíny rôzneho pôvodu

sa správajú inak v spaľovacích motoroch.

V snahe maximalizovať výkon motora s malými rozmermi a

hmoty, snažia sa zvýšiť kompresný pomer horľavej zmesi vo valci. Avšak v

vysokorýchlostné štvortaktné motory pracujúce s núteným zapaľovaním,

v tomto prípade niekedy dochádza k predčasnému zapáleniu zmesi -

detonácia. To znižuje výkon motora a urýchľuje jeho opotrebovanie. Tento jav

spojené so zložením kvapalného paliva, keďže uhľovodíky rôznych štruktúr pri

pri použití ako motorové palivo sa správajú odlišne. Najhoršie

indikátory - pre parafíny normálnej štruktúry.

Preberá sa norma pre horľavú látku s vysokou detonačnou schopnosťou

normálny heptán. Čím viac je uhlíkový reťazec parafínu rozvetvený

uhľovodík, tým lepšie prebieha jeho spaľovanie vo valci a tým väčší stupeň

možno dosiahnuť kompresiu horľavej zmesi. Ako štandard pre motorové palivo

prijal 2, 2, 4-trimetylpentán (bežne označovaný ako izooktán) s dobrými

antidetonačné vlastnosti. Skladanie v rôznych pomeroch zmesí tohto

oktán s n-heptapom, porovnaj ich správanie v motore so správaním subjektu

skúmaný benzín, potom hovoria, že ten druhý má oktánové číslo 70

predpokladá sa nula).

Jeden zo spôsobov, ako zlepšiť odolnosť palív proti klepaniu pre motory s

iskrové zapaľovanie je aplikácia antidetonačné činidlá.

Antidetonačné činidlá sú látky, ktoré sa pridávajú do benzínu (nie viac ako 0,5 %)

zlepšenie antidetopatických vlastností. Dostatočne účinný antidetonátor

je tetraetylolovo(TES) Pb (C2H5)4

Benzín z tepelných elektrární a produkty jeho spaľovania sú však veľmi toxické. V súčasnosti

nové antidetonačné činidlá na báze mangánovo-organických zlúčenín typu

cyklopentadieiclpsntakarbonylmangán C5H5Mn (CO)5: sú menej toxické a

majú najlepšie antidetonačné vlastnosti. Pridanie týchto

antidetonačný do dobrých tried benzínu vám umožňuje získať palivo s

oktánové číslo do 135.

Pre raketové a dieselové motory naopak palivá s

normálny reťazec uhlíkových atómov s najnižšou teplotou

zapálenie. Táto charakteristika je prevzatá

hodnotiť v cetánové čísla. Cetánové číslo 100 má uhľovodík

n-Sc, Hd4 a cetapové číslo 0 je 1-metylnaftalén.

Syntéza uhľovodíkov z CO+H2. Tečie cez jemne drvený nikel

zmesou oxidu uhoľnatého (II) a vodíka pri 250 ° C môžete získať metán:

CO+3H2CH4+H20

Ak sa táto reakcia uskutočňuje pri tlaku 100-200 atm a teplote do 400 °C,

získa sa zmes pozostávajúca najmä z produktov obsahujúcich kyslík,

medzi ktorými prevládajú alkoholy; táto zmes sa volala schshpolom.

Pri použití železo-kobaltových katalyzátorov a teplote 200 °C,

zmes alkánov syntín.

nCO+ (2n + 1) H2CnH2n + 2 + H20

Sintín a synthol sú produkty organickej syntézy vo veľkom meradle a

sú široko používané ako suroviny pre mnohé chemické odvetvia.

klatrátov. Sintínové a benzínové frakcie ropy sú zložené zo zmesí uhľovodíkov

normálna štruktúra a rozvetvené reťazce. Nedávno sa ukázalo ako účinné

spôsob oddeľovania organických zlúčenín s normálnymi a rozvetvenými reťazcami,

všeobecne známy ako metóda separácie klatrátov. Pre

pri separácii uhľovodíkov bola použitá močovina. Kryštály močoviny

postavené tak, že vo vnútri kryštálov sú úzke šesťuholníkové

kanály. Priemer týchto kanálikov je taký, že nimi môže prechádzať a zostávať v nich.

v dôsledku adsorpčných síl len uhľovodíky normálnej štruktúry. Preto, keď

úprava zmesi organických zlúčenín s močovinou (alebo nejakým iným

zlúčeniny) kryštalizujú látky s normálnym reťazcom uhlíkových atómov

spolu s ním vo forme komplexov. Táto metóda má, samozrejme, veľmi veľkú

budúcnosť je, keď sa nájdu účinnejšie látky na tvorbu klatrátov.

Izolácia uhľovodíkov z prírodných surovín

Zdrojmi nasýtených uhľovodíkov sú olej a zemný plyn.

Hlavnou zložkou zemného plynu je najjednoduchší uhľovodík metán, ktorý sa využíva priamo alebo spracováva. Ropa extrahovaná z útrob zeme je tiež podrobená spracovaniu, rektifikácii a praskaniu.

Väčšina uhľovodíkov sa získava zo spracovania ropy a iných prírodných zdrojov. Ale značné množstvo cenných uhľovodíkov sa získava umelo, syntetickými metódami.

Dostupnosť izomerizačné katalyzátory urýchľuje tvorbu uhľovodíkov s rozvetveným skeletom z lineárnych uhľovodíkov:

Pridanie katalyzátorov umožňuje trochu znížiť teplotu, pri ktorej reakcia prebieha.

Hydrogenácia (adícia vodíka) alkénov

Ako výsledok praskanie vzniká veľké množstvo nenasýtených uhľovodíkov s dvojitou väzbou – alkény. Ich počet môžete znížiť pridaním do systému vodík a hydrogenačné katalyzátory- kovy (platina, paládium, nikel):

Krakovanie v prítomnosti hydrogenačných katalyzátorov s prídavkom vodíka sa nazýva redukcia praskania. Jeho hlavnými produktmi sú nasýtené uhľovodíky.

teda zvýšenie krakovacieho tlaku(vysokotlakové krakovanie) umožňuje znížiť množstvo plynných (CH 4 - C 4 H 10) uhľovodíkov a zvýšiť obsah kvapalných uhľovodíkov s dĺžkou reťazca 6-10 atómov uhlíka, ktoré tvoria základ benzínov.

Išlo o priemyselné metódy získavania alkánov, ktoré sú základom pre priemyselné spracovanie hlavnej uhľovodíkovej suroviny – ropy.

Teraz zvážte niekoľko laboratórnych metód na získanie alkánov.

Zahrievanie sodnej soli kyseliny octovej (octanu sodného) s prebytkom alkálií vedie k eliminácia karboxylovej skupiny a tvorba metánu:

Ak namiesto octanu sodného vezmeme propionát sodný, potom vzniká etán, z butanoátu sodného - propán atď.

o reakcia halogénalkánov so sodíkom alkalického kovu vznikajú nasýtené uhľovodíky a halogenid alkalického kovu, napríklad:

Pôsobenie alkalického kovu na zmes halogénovaných uhľovodíkov(napr. brómetán a brómmetán) bude mať za následok zmes alkánov (etán, propán a bután).

Reakcia, na ktorej je založená Wurtzova syntéza, prebieha dobre len s halogénalkánmi, v molekulách ktorých atóm halogénu je pripojený k primárnemu atómu uhlíka.

Pri spracovaní niektorých karbidov obsahujúcich uhlík v oxidačnom stave -4 (napríklad karbid hliníka), voda tvorí metán:

Hlavné metódy získavania zlúčenín obsahujúcich kyslík

Tvorba halokenalkánov počas interakcie alkoholov s halogenovodíkmi je reverzibilná reakcia. Preto je jasné, že alkoholy možno získať o hydrolýza halogénalkánov- reakcie týchto zlúčenín s vodou:

Viacsýtne alkoholy možno získať pomocou hydrolýza halogénalkánov obsahujúcich viac ako jeden atóm halogénu v molekule. Napríklad:

Pripojenie vody na π-väzbu molekuly alkénu, napríklad:

Vedie v súlade s Markovnikovovým pravidlom k tvorbe sekundárneho alkoholu - propanolu-2:

Hydrogenácia aldehydov a ketónov

Oxidácia alkoholu za miernych podmienok vedie k tvorbe aldehydov alebo ketónov. Je zrejmé, že alkoholy možno získať hydrogenáciou (redukcia vodíka, adícia vodíka) aldehydov a ketónov:

Glykoly, ako už bolo uvedené, je možné získať prostredníctvom oxidácia alkénov vodným roztokom manganistanu draselného. Napríklad etylénglykol (etándiol-1,2) vzniká počas oxidácie etylénu (eténu):

Špecifické metódy získavania alkoholov

1. Niektoré alkoholy sa získavajú spôsobmi, ktoré sú pre ne charakteristické. Metanol sa tak získava v priemysle reakcia interakcie vodíka s oxidom uhoľnatým (II)(oxid uhoľnatý) pri zvýšenom tlaku a vysokej teplote na povrchu katalyzátora (oxid zinočnatý):

Zmes oxidu uhoľnatého a vodíka potrebná na túto reakciu, nazývaná tiež „syntézny plyn“, sa získava prechodom vodnej pary cez horúce uhlie:

2. Fermentácia glukózy. Tento spôsob získavania etylalkoholu (vínneho) je človeku známy už od staroveku:

Spôsoby získavania aldehydov a ketónov

1. Aldehydy a ketóny možno získať oxidáciou alebo dehydrogenáciou alkoholov. o oxidácia alebo dehydrogenácia primárnych alkoholov možno získať aldehydy a sekundárne alkoholy- ketóny:

2. Z acetylénu sa v dôsledku reakcie získa acetaldehyd, z homológov acetylénu - ketónov:

3. Pri zahrievaní vápenaté alebo bárnaté soli karboxylových kyselín vznikajú ketón a uhličitan kovu:

Spôsoby získavania karboxylových kyselín

1. Môžu sa získať karboxylové kyseliny oxidácia primárnych alkoholov alebo aldehydov:

2. Vznikajú aromatické karboxylové kyseliny pri oxidácii homológov benzénu:

3. Hydrolýza rôznych derivátov karboxylových kyselín produkuje aj kyseliny. Takže počas hydrolýzy esteru sa tvorí alkohol a karboxylová kyselina. Reakcie esterifikácie a hydrolýzy katalyzované kyselinou sú reverzibilné:

4. Hydrolýza esteru pôsobením vodného roztoku alkálie prebieha nevratne, v tomto prípade sa z esteru nevytvorí kyselina, ale jeho soľ:

Referenčný materiál na úspešné absolvovanie testu:

periodická tabuľka

Tabuľka rozpustnosti

Dielo bolo pridané na stránku lokality: 2015-07-10

Objednajte si napísanie jedinečného diela

A17. Hlavné metódy získavania uhľovodíkov (v laboratóriu). Hlavné metódy získavania zlúčenín obsahujúcich kyslík (v laboratóriu).

"> Získanie alkánov

Priemyselné spôsoby:

1. Alokovať z prírodných zdrojov (prírodné a súvisiace plyny, ropa, uhlie).
2. "> Hydrogenácia alkénov a nenasýtených uhľovodíkov.

;text-decoration:underline">Laboratórne metódy výroby metánu:

1. ">Termokatalytická redukcia oxidov uhlíka (t," xml:lang="en-US" lang="en-US">Ni">):

CO + 3H2 -> CH4 + H20

C02 + 4H2 -> CH4 + 2H20

1. "> Syntéza z jednoduchých látok: C + 2H;vertical-align:sub">2 ">→ CH ;vertical-align:sub">4
2. ">Hydrolýza karbidu hliníka:" 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">Laboratórne metódy na získanie homológov metánu:

1. "> Dekarboxylácia sodných solí karboxylových kyselín (Dumasova reakcia).Výsledný alkán obsahuje o jeden atóm uhlíka menej ako pôvodná soľ.

" 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"> + Nie;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. "> Wurtzova syntéza (zdvojenie reťazca); vykonávaná s cieľom získať alkány s dlhším uhlíkovým reťazcom.

">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. Elektrolýza octanu sodného:

elektrolýza

2 CH 3 COONa + 2H 2 O → C2H6 + 2CO2 + H2 + 2 NaOH

Získanie alkénov

V laboratóriu:

1. Dehydrohalogenácia halogénalkánov sa vykonáva alkoholovým roztokom zásady:

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

CH 3 - CH - CH 2 - CH 3 + KOH (alkohol) → CH 3 - CH \u003d CH - CH 3 + KI + H2O

Pravidlo A.M. Zaitsev: "Vodík sa oddeľuje od menej hydrogenovaného atómu uhlíka."

2. Dehydratácia alkoholov prebieha v prítomnosti koncentrovanej kyseliny sírovej alebo bezvodého oxidu hlinitého pri zahrievaní (t> 150o C) za vzniku alkénov.

CH 3 - CH 2 - CH 2 OH → CH 3 - CH \u003d CH 2 + H20

3. Dehalogenácia dihalogénderivátov sa vykonáva pomocou jemne mletého zinku alebo horčíka:

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

Cl Cl

V priemysle:

1, Hlavným spôsobom získania alkénov je krakovanie alkánov, čo vedie k vytvoreniu zmesi nízkomolekulárnych alkénov a alkánov, ktoré je možné oddeliť destiláciou.

C5H12 → C2H4 + C3H8 (alebo C3H6 + C2H6) atď.

2 Dehydrogenácia alkánov. (katalyzátory: Pt; Ni; AI203; Cr203)

Ni, 450 – 5000 °C

CH3 - CH3 -> CH2 = CH2 + H2

550 - 6500 C

2CH4 -> CH2 = CH2 + 2H2

3. Katalytická hydrogenácia alkínov (katalyzátory: Pt ; Ni ; Pd )

CH = CH + H2 -> CH2 = CH2

Získanie cykloalkánov

1. Pôsobenie aktívneho kovu na dihalogénalkán:

t, p, Ni

Br - CH2-CH2-CH2-Br + Mg -> + Mg Br 2

1,3-dibrómpropán

1. Hydrogenácia arénov (t, p, Pt)

C6H6 + 3 H2 ->

Získanie alkínov

Acetylén:

a) metánová metóda:

2CH4C2H2 + 3H2

b) hydrolýza karbidu vápnika (laboratórna metóda):

CaC2 + 2H20 C2H2 + Ca (OH)2

CaO + 3C CaC2 + CO

Vzhľadom na vysokú spotrebu energie je tento spôsob ekonomicky menej výnosný.

Syntéza homológov acetylénu:

a) katalytická dehydrogenácia alkánov a alkénov:

СnH2n+2CnH2n-2 + 2H 2

СnH2nCnH2n-2 + H2

b) dehydrohalogenácia dihalogénalkánov alkoholovým roztokom zásady (alkálie a alkohol sa berú v nadbytku):

CnH2nG2 + 2KOH (sp) CnH2n-2 + 2K G + 2H20

Získanie alkadiénov

1. Dehydrogenácia alkánov obsiahnutých v zemnom plyne a rafinérskych plynoch ich prechodom cez zahriaty katalyzátor
   t, Cr203, Al203

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH2 \u003d CH-CH \u003d CH2 + 2H2
t, Cr203, Al203

CH3-CH-CH2-CH3 → CH2 \u003d C-CH \u003d CH2 + 2H2

CH 3 CH 3

1. Dehydrogenácia a dehydratácia etylalkoholu prechodom alkoholových pár cez zahrievané katalyzátory (metóda akademika S.V. Lebedeva):
   t, ZnO, Al203

2CH 3 CH 2 OH → CH 2 \u003d CH–CH \u003d CH2 + 2H20 + H2

Získavanie arén

benzén

1. Trimerizácia alkínov na aktívnom uhlí (Zelinsky):

zák. C, 600 °C

3HCCH C6H6 (benzén)

1. V laboratóriu fúziou solí kyseliny benzoovej s alkáliami:

C6H5 - COOHa + Na OH → C6H6 + Na2C03

Benzén a homológy

1. Pri koksovaní uhlia vzniká uhoľný decht, z ktorého sa izoluje benzén, toluén, xylény, naftalén a mnohé ďalšie organické zlúčeniny.
2. Dehydrocyklizácia (dehydrogenácia a cyklizácia) alkánov v prítomnosti katalyzátora:

Cr2O3

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

Hexán produkuje benzén a heptán produkuje toluén.

1. Dehydrogenácia cykloalkánov

→ C6H6 + 3 H2

1. Získanie homológov - alkylácia benzénu halogénalkánmi alebo alkénmi v prítomnosti bezvodého chloridu hlinitého:

AlCl3

C6H6 + C2H5Cl C6H5C2H5 + HCl

chlóretánetylbenzén

Získanie nasýtených jednosýtnych alkoholov

Všeobecné metódy

1. Hydratácia alkénov (podľa Markovnikovovho pravidla):

t, H2S04

CH3-CH \u003d CH2 + H-OH → CH3-CH-CH3

OH (propanol-2)

1. Hydrolýza halogénalkánov pôsobením vodného roztoku zásady:

C2H5I + NaOH (aq.) → C2H5-OH + NaI

1. Regenerácia (hydrogenácia) aldehydov a ketónov.

Hydrogenáciou aldehydov vznikajú primárne alkoholy:

t, Ni

CH3-CH2-CHO + H2 -> CH3-CH2-CH2-OH

propanol-1

Pri hydrogenácii ketónov vznikajú sekundárne alkoholy:

t, Ni

CH3-C-CH3 + H2 -> CH3-CH-CH3

O OH (propanol-2)

Špecifické metódy získavania

1. Metanol - zo syntézneho plynu:

t, p, kat

CO + 2H2 -> CH30H

1. Etanol – alkoholová fermentácia glukózy (enzymatická):

C6H1206 -> 2C2H5OH + 2C02

etylénglykol

1. V laboratóriu - Wagnerova reakcia.

Oxidácia etylénu manganistanom draselným v neutrálnom prostredí vedie k tvorbe dvojsýtneho alkoholu - etylénglykolu.

zjednodušené:

KMn04, H20

CH2 \u003d CH2 + HOH + → CH2 - CH2

OH OH

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

OH OH

1. V priemysle - hydrolýza 1,2-dichlóretánu:

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

Glycerol

1. Hydrolýza tukov:

1. Z propenu:

a) CH2 = CH-CH3 + Cl2 -> CH2 = CH-CH2CI

3-chlórpropén-1

b) CH2 \u003d CH-CH2Cl + NaOH (aq.) → CH2 \u003d CH-CH2-OH + N aCl

alylalkohol

c) CH2 = CH-CH2-OH + H202 -> CH2-CH-CH2

Získavanie fenolov

1. Ťažba z uhoľného dechtu.
2. Hydrolýza chlórbenzénu:

C6H5-Cl + H20 (para) -> C6H5-OH + HCl

1. Oxidácia izopropylbenzénu (kuménu) vzdušným kyslíkom:

Získavanie éterov

1. Intermolekulárna dehydratácia etanolu:

t, H2S04

2C2H5OH -> C2H5-0-C2H5 + H20

1. Interakcia alkoholátu kovu s halogénovými derivátmi alkánov:

C2H5I + C2H5ONa → C2H5-O-C2H5 + NaI

Získanie aldehydov

Všeobecný spôsob

1. Oxidácia alkoholu. Primárne alkoholy sa oxidujú na aldehydy a sekundárne alkoholy na ketóny:

t, Cu

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

T, Cu

CH3-CH-CH3 + 02 -> CH3-C-CH3

OH (propanol-2) O

Konkrétne spôsoby

1. Formaldehyd sa vyrába katalytickou oxidáciou metánu:

CH4+02 → HC HO + H20

1. Acetaldehyd (acetaldehyd):

a) Kucherovova reakcia

H+, Hg2+

HCCH + H20 CH3 -CHO

b) katalytická oxidácia etylénu

2CH2 \u003d CH2 + O2 → 2CH3 -CHO

Získanie karboxylových kyselín

Všeobecné metódy

1. Oxidácia aldehydov pôsobením rôznych oxidačných činidiel:

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 + Cu20↓ + 2H20

1. "> Katalytická oxidácia - homológy metánu sa oxidujú s prerušením reťazca C-C a tvorbou karboxylových kyselín:

"> 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">

Konkrétne spôsoby

1. Kyselina mravčia sa získava zahrievaním pod tlakom práškového hydroxidu sodného a oxidu uhoľnatého, po čom nasleduje pôsobenie na výsledný mravčan sodný silnou kyselinou:

NaOH + CO → HCOONa

H2SO4 + 2HCOONa → HCOO H + Na2S04

1. Octová kyselina:

a) Na potravinárske účely sa získavajú enzymatickou fermentáciou (oxidáciou) tekutín obsahujúcich alkohol (víno, pivo):

enzýmy

C2H5OH + O2 -> CH3C OOH + H20

b) V laboratóriu z acetátov:

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

Získanie esterov

1. Esterifikačná reakcia, keď sa kyselina a alkohol zahrievajú v prítomnosti kyseliny sírovej alebo iných minerálnych kyselín. Izotopové štúdie ukázali, že pri esterifikačnej reakcii sa od molekuly alkoholu oddelí atóm vodíka a od molekuly kyseliny sa oddelí hydroxylová skupina.

Táto reakcia je reverzibilná a riadi sa Le Chatelierovým pravidlom. Na zvýšenie výkonu

esterov, je potrebné odstrániť vzniknutú vodu z reakčného prostredia.

CH3-COOH + HOCH2CH3 -> CH3-CO-O-CH2CH3 + H20

Získanie mydla

1. "> Alkalická hydrolýza (zmydelnenie tukov prebieha nevratne pôsobením zásad):

1. "> Neutralizácia karboxylových kyselín získaných katalytickou oxidáciou vyšších olejových parafínov:

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

"> kyselina palmitová

"> 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">

"> palmitát sodný (tuhé mydlo)

"> 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">

"> palmitát draselný (tekuté mydlo)

Získavanie sacharidov

1. Glukóza – hydrolýzou škrobu alebo celulózy:

(C6H1005)n + nH20 nC6H1206

1. Sacharóza – z cukrovej repy a cukrovej trstiny.