Ang nitrogen, tulad ng oxygen, ay kadalasang bahagi ng organikong bagay, at ang mga compound nito ay mahalaga para sa mga buhay na organismo.
Ang mga compound na naglalaman ng nitrogen ay mas magkakaibang kaysa sa mga compound na naglalaman ng oxygen. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang nitrogen ay may mas mataas na valency at sa parehong oras mayroon itong tatlong hybrid na estado, tulad ng isang carbon atom. Ang mga compound na may isang solong C-N bond ay tinatawag na amines, na may dobleng C=N bond - imines, na may triple C=K bond - nitriles.
Ang mahalagang pagkakaiba sa pagitan ng nitrogen at oxygen ay ang nitrogen ay maaaring pumasok sa mga organikong compound kapwa sa nabawasan at na-oxidized na estado. Ang electronegativity ng nitrogen (x = 3.0) ay mas mataas kaysa sa carbon (x = 2.5) at mas mababa kaysa sa oxygen (x = 3.5). Kung ang nitrogen ay nakatali sa carbon at hydrogen, ang estado ng oksihenasyon nito ay -3. Sa mga compound na naglalaman ng isang nitro group -G) 2, ang nitrogen ay nauugnay sa oxygen at carbon at nasa +3 na estado ng oksihenasyon. Ang mga organikong compound na may oxidized nitrogen ay naglalaman ng panloob na supply ng oxidant. Sa pagkakaroon ng ilang mga nitrogroup sa molekula, ang tambalan ay nagiging paputok. Kasama sa mga sangkap ng ganitong uri ang 2,4,6-trinitrotoluene (TNT).
Ang pinababang nitrogen ay nagbibigay sa mga organikong compound ng parehong mga katangian tulad ng oxygen: polarity, basicity at acidity, kakayahan
bumubuo ng mga bono ng hydrogen. Gayunpaman, ang polarity ng nitrogen-containing compounds ay mas mababa, at hydrogen bonds ay mas mahina kaysa sa oxygen-containing compounds. Samakatuwid, ayon sa ilang pisikal na katangian, ang mga amin ay nasa pagitan ng mga hydrocarbon at alkohol. Habang ang lahat ng alkohol ay mga likido sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang ilang mga amine ay mga gas na sangkap:
kayang nitrogen vr Ang 3-hybridization ay isang magandang electron pair donor. Samakatuwid, tulad ng alam na natin, ang mga amin ay nagpapakita ng medyo malakas na mga pangunahing katangian. Sa mas maliit na lawak, ang mga katangian ng donor ay ipinahayag para sa nitrogen sa $p2 na estado ng hybridization. Ang mga katangian ng acid ng mga organikong compound na naglalaman ng nitrogen ay mas mahina kaysa sa mga naglalaman ng oxygen. Ngunit sa pakikilahok ng mga nitrogen electron sa conjugation sa r-electrons at carbon, lumilitaw ang mga acidic na katangian.
Isa sa mga klase ng mga sangkap na naglalaman ng nitrogen - amines. Tinatawag na nitrogen-containing organic substances kung saan ang nitrogen atom ay konektado sa hydrocarbon radicals at ang katumbas na bilang ng hydrogen atoms. Depende sa bilang ng mga radical, mayroong:
- - pangunahing amine NMN 2 ;
- - pangalawang amine KI/NH;
- - tertiary amines KK"K"Y.
Dapat pansinin na ang mga konsepto ng pangunahin, pangalawa at tersiyaryo na mga amin ay hindi nag-tutugma sa kaukulang mga konsepto para sa mga alkohol.
Mayroong homologous na serye ng saturated, unsaturated at aromatic amines. Mayroon ding pagkakaiba sa terminolohiya dito kapag inihambing ang mga alkohol at amin. Sa aromatic alcohols, ang hydroxo group ay dapat na nakatali sa carbon atom sa radical, hindi sa aromatic ring. Sa kaso ng mga compound na naglalaman ng nitrogen, ang isang sangkap na may pangkat na NH 2 na nauugnay sa isang mabangong singsing ay itinuturing din na isang amine.
Ang mga amin na may maliit na molekular na timbang ay mga likido o gas na sangkap na lubos na natutunaw sa tubig. Mayroon silang hindi kanais-nais na amoy, nakapagpapaalaala sa amoy ng ammonia. Ang tiyak na amoy ng isda ay nauugnay din sa pagkakaroon ng mga amin. Ang mas mataas na mga amine ay may parehong mga tampok na nabanggit sa mga alkohol at acid - ang solubility sa tubig ay bumababa at lumilitaw ang aktibidad sa ibabaw.
Pagkuha ng mga amine. Ang isa sa mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga amin ay katulad ng pagkuha ng mga alkohol. Ito ang mga reaksyon ng halogen derivatives ng hydrocarbons na may ammonia, na nagpapatuloy ayon sa mekanismo ng nucleophilic substitution:
Ang amine dito ay hindi maaaring isang direktang produkto ng reaksyon, dahil ang nagresultang hydrogen chloride ay tumutugon dito bilang isang base.
pagbibigay ng amine salt. Upang i-highlight libre amine, ang nagresultang asin ay ginagamot sa alkali:
Ang halogen derivative ng isang hydrocarbon ay tumutugon hindi lamang sa ammonia, kundi pati na rin sa isang pangunahing amine. Sa kasong ito, nabuo ang pangalawang amine, at sa susunod na yugto, isang tertiary amine:
Ang mga amine ay nakukuha din sa pamamagitan ng hydrogenation ng nitriles:
Ang mga aromatic amines ay nakukuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga nitro compound. Ang mga metal sa isang acidic na kapaligiran ay ginagamit bilang mga ahente ng pagbabawas:
Ang aromatic amine na ito ay tinatawag na aniline. Ang reduction reaction ng nitro compounds ay natuklasan ng N. N. Zinin noong 1842. Sa industriya, ang nitrobenzene ay nababawasan ng hydrogen sa isang nickel catalyst sa ~300°C. Ang aniline ay naging isang napakahalagang intermediate na produkto na ginagamit para sa produksyon ng mga tina, polimer, gamot, atbp. Ang pandaigdigang produksyon ng aniline ay higit sa 1 milyong tonelada bawat taon.
Mga kemikal na katangian ng mga amine. Ang mga amine ay kabilang sa mga sangkap na may kakayahang sumunog sa pagbuo ng CO 2, H 2 0 at nitrogen N 2.
Bilang mga base, ang mga amin ay katulad ng ammonia, kung saan sila ay ginawa sa pamamagitan ng pagpapalit ng hydrogen ng mga hydrocarbon radical. Ang mga radikal na ito ay nakakaapekto sa lakas ng mga base. Ang epekto ng inductive at mesomeric na mga epekto sa mga pangunahing katangian ay karaniwang kabaligtaran sa kanilang epekto sa mga acidic na katangian. Ang paglilimita sa mga alkohol ay mas mahina kaysa sa tubig sa mga acidic na katangian, at ang paglilimita sa mga amin ay mas malakas kaysa sa ammonia sa mga pangunahing; Ang mga phenol ay mas malakas sa mga acidic na katangian kaysa sa mga alkohol, at ang aniline sa mga pangunahing katangian ay mas mahina kaysa sa mga saturated amine.
Sa saturated amines, ang +/- effect ng radical ay nagpapataas ng electron density sa nitrogen, samakatuwid, ang kakayahan ng nitrogen na mag-donate ng isang electron pair upang bumuo ng isang donor-acceptor bond ay tumataas. Sa aniline, ang nitrogen electron pair ay nakikilahok sa conjugation na may aromatic tt electron at nagiging hindi gaanong magagamit para sa pagbuo ng isang donor-acceptor bond. Samakatuwid, ang mga sangkap ay nakaayos sa sumusunod na hilera ayon sa pagpapahina ng mga pangunahing katangian:
saturated amines > NH 3 > aromatic amines.
Halimbawa 22.15. Sa anong direksyon inilipat ang equilibrium ng reaksyon sa pagitan ng ethylamine at aniline hydrochloride?
Desisyon. Ang ethylamine ay isang mas malakas na base kaysa aniline. Samakatuwid, ang balanse ay inilipat patungo sa pagbuo ng aniline:
Ang mga amin bilang mga base ay tumutugon sa mga ion ng metal upang bumuo ng mga kumplikadong compound. Ang metal ion ay gumaganap bilang isang electron pair acceptor para sa nitrogen, tulad ng sa kaso ng mga reaksyon sa ammonia. Mayroong maraming mga kumplikadong compound ng mga metal (/-block na may iba't ibang mga amine. Kapag ang paghahalo ng mga solusyon ng tansong sulpate at methylamine, isang matinding kulay na solusyon ng isang purong asul na kulay ay nabuo kaysa sa kaso ng reaksyon sa ammonia (talata 210):
Ang mga diamine ng uri ng rSh 2 CH 2 CH 2 1H 2 ay nagbibigay ng mas malakas na mga complex kaysa sa monoamines, dahil ang bawat molekula ay may dalawang donor nitrogen atoms at nakakabit ng dalawang donor-acceptor bond.
Pangunahing mga amin sa ilalim ng pagkilos ng nitrous acid (o sodium nitrite sa isang acidic medium) deaminado, nagiging alak:
Sa pangunahin at pangalawang amine, ang hydrogen ng amino group ay pinalitan ng mga hydrocarbon radical sa mga reaksyon na may halogen derivatives (tingnan ang paghahanda ng mga amine). Ang isang amine na may acid halide ay nagbibigay ng acid amide, kung saan mayroong isang radikal na nakagapos sa nitrogen:
Ang mga tertiary amines ay nagdaragdag ng mga halogen derivatives ng hydrocarbons upang bumuo ng apat na substituted (quaternary) ammonium salts:
Ang mga ito ay mala-kristal, lubos na natutunaw na mga sangkap sa tubig. Hindi tulad ng mga conventional ammonium salts, hindi sila na-hydrolyzed o nabubulok ng alkalis.
Sa aniline at iba pang aromatic amines, ang pangkat ng NH2 ay nagpapakita ng isang positibong mesomeric na epekto, na nagpapabilis sa mga reaksyon ng pagpapalit ng electrophilic sa aromatic radical. Aniline decolorizes bromine tubig, na bumubuo ng isang puting precipitate ng tribromaniline.
Ang mga heteroorganic compound (sulphur-, oxygen- at nitrogen-containing) ng iba't ibang istraktura at molecular weight ay naroroon sa iba't ibang proporsyon sa distillate at natitirang mga fraction ng langis. Lalo na mahirap pag-aralan ang kalikasan at komposisyon ng mga high-molecular heteroorganic compound, ang pangunahing bahagi nito ay mga tar-asphalten substance. Dahil sa nag-iisang pares ng mga electron, ang sulfur, oxygen, at nitrogen heteroatoms ay nagagawang kumilos bilang coordinating center sa pagbuo ng mga associate sa mga sistema ng langis.
Mga compound ng asupre nabibilang sa pinakakinatawan na pangkat ng mga heteroatomic na bahagi ng gas condensate at mga sistema ng langis. Ang kabuuang nilalaman ng sulfur sa mga sistema ng langis at gas ay malawak na nag-iiba: mula sa daan-daang porsyento hanggang 6-8% (wt.) at higit pa. Ang isang mataas na nilalaman ng kabuuang asupre ay katangian ng mga condensate ng gas mula sa Astrakhan, Karachaganak (0.9%) at iba pang mga patlang. Ang nilalaman ng mga compound na naglalaman ng asupre sa ilang mga langis ay umabot sa 40% (wt.) at sa itaas, sa ilang mga kaso, ang langis ay binubuo halos lahat ng mga ito. Hindi tulad ng iba pang mga heteroatom, na higit na naka-concentrate sa CAB, ang isang makabuluhang proporsyon ng asupre ay nakapaloob sa mga distillate fraction. Bilang isang tuntunin, ang sulfur content sa straight-run fractions ay tumataas habang ang kanilang boiling point at kabuuang sulfur content ng orihinal na langis ay tumataas.
Ang mga maliliit na halaga ng mga inorganikong sulfur na naglalaman ng mga compound (elemental sulfur at hydrogen sulfide) ay naroroon sa mga sistema ng langis at gas, maaari rin silang mabuo bilang pangalawang mga produkto ng agnas ng iba pang mga compound na naglalaman ng asupre sa mataas na temperatura sa mga proseso ng distillation, mapanirang pagproseso. Kabilang sa mga compound na naglalaman ng sulfur na matatagpuan sa langis, ang mga sumusunod ay natukoy (ayon sa Institute of Petroleum Chemistry, TF SB RAS).
1. Aliphatic, alicyclic at aromatic thiols (mercaptans) R-SH:
C 6 H 5 C n H 2 n +1 SH C n H 2 n +1 C 6 H 5 SH C 10 H 7 SH
arenoalkanothiols thionaphthols
2. Thioethers (sulfides) ng mga sumusunod na pangunahing uri:
R-S-R" C 6 H 5 -S-C 6 H 5
thiaalkanes, thiaalkenes, thiaalkyne diarylsulfides
thiacycloalkanes alkylarylsulfides arylthiaalkanes
(R, R" - saturated at unsaturated aliphatic hydrocarbon substituents).
3. Dialkyd disulfides R-S-S-R", kung saan ang R, R" ay mga alkyl, cycloalkyl o aryl substituents.
4. Thiophenes at ang kanilang mga derivatives, ang pinakamahalaga ay ang mga sumusunod na arenothiophenes:
alkylbenzothiophenes alkylbenzothiophenes alkyldibenzothiophenes
Ang pamamahagi ng iba't ibang grupo ng mga compound na naglalaman ng asupre sa mga langis at sa mga fraction ng langis ay napapailalim sa mga sumusunod na regularidad.
Ang mga thiol ay nakapaloob sa halos lahat ng langis na krudo, kadalasan sa maliliit na konsentrasyon at bumubuo ng 2-10% (wt.) Ng kabuuang nilalaman ng mga compound na naglalaman ng asupre. Sa mga condensate ng gas, mayroong pangunahing aliphatic mercaptans C 1 -C z. Ang ilang mga langis at gas condensates at ang kanilang mga praksyon ay natural na concentrates ng mga mercaptan, ang mga halimbawa nito ay mga praksyon ng gasolina ng super-higanteng Caspian field; fraction 40-200°C ng gas condensate ng Orenburg field, na naglalaman ng 1.24% (wt.) ng kabuuang asupre, kabilang ang 0.97% mercaptan; light kerosene fraction 120-280°C ng langis mula sa field ng Tengiz, na naglalaman ng 45-70% mercaptan sulfur ng kabuuang nilalaman ng mga compound na naglalaman ng sulfur. Kasabay nito, ang mga reserba ng natural na thiol sa mga hilaw na materyales ng hydrocarbon ng rehiyon ng Caspian ay tumutugma sa antas ng kanilang pandaigdigang paggawa ng synthetic. Ang mga natural na thiol ay nangangako ng mga hilaw na materyales para sa synthesis ng mga pestisidyo (batay sa simetriko triazine) at amoy ng mga tunaw na gas. Ang inaasahang pangangailangan ng Russia para sa thiols para sa odorization ay kasalukuyang 6,000 tonelada/taon.
Ang Thioethers ay bumubuo ng hanggang 27% ng kabuuang sulfur-containing compound sa mga krudo at hanggang 50% sa mga medium fraction; sa mabibigat na vacuum gas oil, mas mababa ang nilalaman ng sulfides. Ang mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga petroleum sulfide ay batay sa kanilang kakayahang bumuo ng mga kumplikadong compound ng uri ng donor-acceptor sa pamamagitan ng paglilipat ng isang solong pares ng mga electron mula sa isang sulfur atom patungo sa isang libreng acceptor orbital. Ang metal halides, haloalkyls, at halogens ay maaaring kumilos bilang mga electron acceptors. Ang mga reaksyon ng complexation na may petroleum sulfide, sa kasamaang-palad, ay hindi pumipili; ang iba pang mga heteroatomic na bahagi ng langis ay maaari ding makilahok sa pagbuo ng mga complex.
Ang dialkyl disulfides ay hindi matatagpuan sa mga langis na krudo, kadalasang nabuo ang mga ito sa panahon ng oksihenasyon ng mga mercaptan sa ilalim ng banayad na mga kondisyon at samakatuwid ay naroroon sa mga gasolina (hanggang sa 15%). Ang pangunahing bahagi ng mga compound na naglalaman ng asupre sa mga langis ay nahuhulog sa tinatawag na "nalalabi" na asupre, na hindi tinutukoy ng mga karaniwang pamamaraan. Ang mga thiophenes at ang kanilang mga derivatives ay nangingibabaw sa komposisyon nito, samakatuwid, mas maaga, ang "tirang" sulfur ay tinawag na "thiophene", gayunpaman, gamit ang negatibong ion mass spectrometry, ang mga dating hindi matukoy na sulfoxide, sulfone, at disulfane ay natagpuan sa loob nito. Sa mga fraction ng gasolina, mababa ang nilalaman ng mga derivatives ng thiophene; sa mga daluyan at lalo na mga fraction na may mataas na kumukulo, umabot ito sa 50-80% ng kabuuang mga compound na naglalaman ng asupre. Ang kamag-anak na nilalaman ng thiophene derivatives, bilang isang panuntunan, ay tumutugma sa antas ng aromaticity ng sistema ng langis. Ang mga paghihirap na nagmumula sa paghihiwalay ng mga compound na naglalaman ng asupre (lalo na mula sa mga fraction na may mataas na kumukulo) ay sanhi ng pagiging malapit ng mga kemikal na katangian ng arenes at thiophenes. Ang pagkakapareho ng kanilang kemikal na pag-uugali ay dahil sa aromaticity ng thiophenes, na lumitaw bilang isang resulta ng pagsasama ng isang sulfur heteroatom sa π-electron system hanggang sa isang aromatic sextet. Ang kinahinatnan nito ay isang tumaas na pagkahilig ng petrolyo thiophenes sa matinding intermolecular na pakikipag-ugnayan.
Mga compound ng oxygen nakapaloob sa mga sistema ng langis mula 0.1-1.0 hanggang 3.6% (wt.). Sa isang pagtaas sa kumukulo na punto ng mga distillate fraction, ang kanilang nilalaman ay tumataas, at ang pangunahing bahagi ng oxygen ay puro sa tar-asphalten substance. Ang komposisyon ng mga langis at distillate ay naglalaman ng hanggang 20% o higit pang mga compound na naglalaman ng oxygen.
Kabilang sa mga ito, ang mga sangkap ng isang acidic at neutral na kalikasan ay tradisyonal na nakikilala. Ang mga bahagi ng acid ay kinabibilangan ng mga carboxylic acid at phenol. Ang mga neutral na compound na naglalaman ng oxygen ay kinakatawan ng mga ketone, anhydride at acid amides, ester, furan derivatives, alkohol at lactones.
Ang pagkakaroon ng mga acid sa mga langis ay natuklasan ng napakatagal na panahon ang nakalipas dahil sa mataas na aktibidad ng kemikal kumpara sa mga hydrocarbon. Ang kasaysayan ng kanilang pagkatuklas sa langis ay ang mga sumusunod. Kapag nakakuha ng mataas na kalidad na kerosene para sa mga layunin ng pag-iilaw, ginagamot ito ng alkali (paglilinis ng acid-base) at, sa parehong oras, ang pagbuo ng mga sangkap na may mataas na kakayahan sa emulsifying ay naobserbahan. Kasunod nito, lumabas na ang mga emulsifier ay mga sodium salt ng mga acid na nakapaloob sa mga distillate fraction. Ang pagkuha ng may tubig at alkohol na mga solusyon ng alkalis ay isa pa ring klasikong paraan para sa pagkuha ng mga acidic na bahagi mula sa mga langis. Sa kasalukuyan, ang mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga acid at phenol ay batay din sa pakikipag-ugnayan ng kanilang mga functional na grupo (carboxylic at hydroxyl) sa anumang reagent.
Ang mga carboxylic acid ay ang pinaka pinag-aralan na klase ng mga compound ng langis na naglalaman ng oxygen. Ang nilalaman ng mga petrolyo acid sa pamamagitan ng mga fraction ay nag-iiba ayon sa isang matinding pag-asa, ang maximum na kung saan, bilang isang panuntunan, ay nahuhulog sa magaan at katamtamang mga fraction ng langis. Ang iba't ibang uri ng mga petrolyo acid ay natukoy sa pamamagitan ng chromato-mass spectrometry. Karamihan sa mga ito ay monobasic (RCOOH), kung saan halos anumang fragment ng hydrocarbon at heteroorganic compound ng langis ay maaaring gamitin bilang R. Matagal nang nabanggit na ang mga komposisyon ng pangkat ng mga acid at langis ay tumutugma sa bawat isa: ang mga aliphatic acid ay nangingibabaw sa mga langis ng methane, ang naphthenic at naphthenoaromatic acid ay nangingibabaw sa mga naphthenic na langis. Natagpuan ang mga aliphatic acid mula C 1 hanggang C 25 na may linear na istraktura at ang ilan ay may branched na istraktura. Kasabay nito, ang ratio ng n-alkanoic at branched acid sa mga petrolyo acid ay tumutugma sa ratio ng kaukulang hydrocarbons sa mga langis.
Ang mga aliphatic acid ay pangunahing kinakatawan ng mga n-alkanoic acid. Sa mga branched acid, ang mga naglalaman ng methyl substituent sa pangunahing kadena ay mas karaniwan. Ang lahat ng mas mababang isomer ng ganitong uri ay matatagpuan sa mga langis, hanggang C 7 . Ang isa pang mahalagang pangkat ng mga aliphatic acid ay ang mga isoprenoid acid, kung saan nangingibabaw ang mga prestanic (C 19) at phytanic (C 20) acid.
Ang mga alicyclic (naphthenic) acid ng langis ay mga monocyclocarboxylic acid - mga derivatives ng cyclopentane at cyclohexane; polycyclic ay maaaring maglaman ng hanggang 5 singsing (data para sa langis ng California). Ang mga pangkat ng COOH sa mga molekula ng mga monocyclic acid ay direktang konektado sa cycle o matatagpuan sa dulo ng aliphatic substituents. Maaaring mayroong hanggang tatlong (pinakadalasang methyl) na mga substituent sa cycle, ang pinakakaraniwang mga posisyon kung saan ay 1, 2; labintatlo; 1, 2, 4; 1, 1, 3 at 1, 1, 2, 3.
Ang mga molekula ng tri-, tetra- at pentacyclic acid na nakahiwalay sa mga langis ay pangunahing binuo mula sa mga condensed cyclohexane ring.
Ang pagkakaroon ng mga hexacyclic naphthenic acid na may mga cyclohexane ring sa mga langis ay naitatag. Ang mga aromatic acid sa mga langis ay kinakatawan ng benzoic acid at mga derivatives nito. Maraming homologous na serye ng polycyclic naphthenoaromatic acid ang natagpuan din sa mga langis, at ang mga monoaromatic steroid acid ay nakilala sa Samotlor oil.
Mula sa mga compound na naglalaman ng oxygen, petrolyo Ang mga acid ay nailalarawan sa pamamagitan ng pinakamataas na aktibidad sa ibabaw. Ito ay itinatag na ang aktibidad sa ibabaw ng parehong mababang-resin at mataas na-resin na mga langis ay makabuluhang bumababa pagkatapos ng pag-alis ng mga acidic na bahagi (mga acid at phenol) mula sa kanila. Ang mga malakas na acid ay nakikibahagi sa pagbuo ng mga kasama ng mga langis, na ipinapakita sa pag-aaral ng kanilang mga rheological na katangian.
Ang mga phenol ay pinag-aralan nang mas masahol kaysa sa mga acid. Ang kanilang nilalaman sa mga langis mula sa mga patlang ng West Siberian ay mula 40 hanggang 900 mg/l. Sa mga langis ng West Siberian, ang mga konsentrasyon ng mga phenol ay tumataas sa order C 6<С 7 << С 8 <С 9 . В нефтях обнаружены фенол, все крезолы, ксиленолы и отдельные изомеры С 9 . Установлено, что соотношение между фенолами и алкилфенолами колеблется в пределах от 1: (0,3-0,4) до 1: (350-560) и зависит от глубины залегания и возраста нефти. В некоторых нефтях идентифицирован β-нафтол. Высказано предположение о наличии соединений типа о-фенилфенолов, находящихся в нефтях в связанном состоянии из-за склонности к образованию внутримолекулярных водородных связей. При исследовании антиокислительной способности компонентов гетероор-ганических соединений нефти установлено, что концентраты фенольных соединений являются наиболее активными природными ингибиторами.
Ang lahat ng pinakasimpleng alkyl ketone na C3-C6, acetophenone at ang naphtheno- at areno-derivatives nito, fluorenone at ang pinakamalapit na homolog nito ay natagpuan sa mga neutral na compound na naglalaman ng oxygen ng mga langis ng California. Ang ani ng ketone concentrate mula sa Samotlor oil, na pangunahing binubuo ng dialkyl ketones, ay 0.36%, habang ang antas ng pagkuha ng ketones ay 20% lamang, na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mga ketone ng malalaking molekular na timbang na hindi mababawi ng pamamaraang ito. Sa pag-aaral ng mga ketone sa mga langis ng Kanlurang Siberia, napag-alaman na naglalaman ang mga ito ng C 19 -C3 2 ketones, at ang mga aliphatic ketone ay nangingibabaw sa mga langis ng methane, at ang mga cyclane at aromatic na mga substituent ay nangingibabaw sa mga langis ng naphthenic.
Maaaring ipagpalagay na ang mga langis ay naglalaman ng mga alkohol sa libreng estado; sa nakatali na estado, sila ay bahagi ng mga ester. Sa mga heteroorganic na compound ng langis, ang propensity ng mga compound na naglalaman ng oxygen sa matinding intermolecular na interaksyon ay pinaka-pinag-aralan.
Ang pag-aaral ng mga compound na naglalaman ng nitrogen ay posible sa dalawang paraan - direkta sa krudo at pagkatapos ng kanilang paghihiwalay at paghihiwalay. Ang unang paraan ay ginagawang posible na pag-aralan ang mga compound na naglalaman ng nitrogen sa isang estado na malapit sa natural, gayunpaman, ang paglitaw ng mga kapansin-pansin na mga error dahil sa mababang konsentrasyon ng mga compound na ito ay hindi pinasiyahan. Ang pangalawang paraan ay nagpapahintulot sa mga pagkakamali na mabawasan, ngunit sa proseso ng pagkilos ng kemikal sa langis sa panahon ng paghihiwalay at paghihiwalay, posible ang pagbabago sa kanilang istraktura. Itinatag na ang mga compound na naglalaman ng nitrogen sa langis ay pangunahing kinakatawan ng mga cyclic compound. Ang mga aliphatic nitrogen-containing compound ay matatagpuan lamang sa mga produkto ng mapanirang pagdadalisay ng langis, kung saan sila ay nabuo bilang isang resulta ng pagkasira ng nitrogenous heterocycles.
Ang lahat ng mga compound ng langis na naglalaman ng nitrogen ay, bilang panuntunan, mga functional derivatives ng arene, at samakatuwid ay may pamamahagi ng timbang ng molekular na katulad sa kanila. Gayunpaman, hindi tulad ng mga arene, ang mga compound na naglalaman ng nitrogen ay puro sa mataas na kumukulo na mga fraction ng langis at isang bahagi ng CAB. Hanggang sa 95% ng nitrogen atoms na nasa langis ay puro sa resins at asphatenes. Iminungkahi na sa panahon ng paghihiwalay ng mga resin at asphaltene, kahit na medyo mababa ang timbang ng molekular na mga compound na naglalaman ng nitrogen ay co-precipitated sa kanila sa anyo ng mga donor-acceptor complex.
Alinsunod sa pangkalahatang tinatanggap na pag-uuri ayon sa katangian ng acid-base nahahati ang mga compound na naglalaman ng nitrogensa nitrogenous bases at neutral compounds.
Mga base na naglalaman ng nitrogen ay, tila, ang tanging tagapagdala ng mga pangunahing katangian sa mga bahagi ng mga sistema ng langis. Ang proporsyon ng mga base na naglalaman ng nitrogen sa langis na na-titrated ng perchloric acid sa isang medium ng acetic acid ay mula 10 hanggang 50%. Sa kasalukuyan, higit sa 100 alkyl- at areno-condensed analogues ng pyridine, quinoline, at iba pang base ang natukoy sa mga langis at produktong langis.
Ang malakas na pangunahing mga compound na naglalaman ng nitrogen ay kinakatawan ng pyridines at ang kanilang mga derivatives:
Ang mahinang pangunahing mga compound na naglalaman ng nitrogen ay kinabibilangan ng mga aniline, amides, imides at N-cycloalkyl derivatives na mayroong mga grupong alkyl, cycloalkyl at phenyl bilang substituent sa pyrrole ring:
Ang mga neutral na compound na naglalaman ng nitrogen na hindi naglalaman ng iba pang mga heteroatom sa kanilang mga molekula, maliban sa nitrogen atom, at nakahiwalay sa langis, ay kinabibilangan ng mga indoles, carbazole at kanilang naphthenic at sulfur-containing derivatives:
Kapag nakahiwalay, ang mga neutral na compound na naglalaman ng nitrogen ay bumubuo ng mga nauugnay sa mga compound na naglalaman ng oxygen at kinukuha kasama ng mga base na naglalaman ng nitrogen.
Kasama ng mga pinangalanang monofunctional compound, ang mga sumusunod na nitrogen-containing compound ay natukoy sa mga langis:
1. Polyaromatic na may dalawang nitrogen atoms sa molekula:
2. Mga compound na may dalawang heteroatom (nitrogen at sulfur) sa isang cycle - thiazoles at benzthiazoles at ang kanilang mga alkyl at naphthenic homologues:
3. Mga compound na may dalawang nitrogen at sulfur heteroatom sa magkaibang mga cycle: thiophene-containing alkyl-, cycloalkylindoles at carbazoles.
4. Mga compound na may pangkat ng carbonyl sa isang heterocycle na naglalaman ng nitrogen, gaya ng piperidones at quinolones:
5. Mga Porphyrin. Ang istraktura ng mga porphyrin, na mga kumplikadong compound na may vanadyl VO, nickel, at iron, ay tatalakayin sa ibaba.
Napakataas ng kahalagahan ng mga compound na naglalaman ng nitrogen ng langis bilang mga natural na surfactant; sila, kasama ng CAB, ay higit na tinutukoy ang aktibidad sa ibabaw sa mga hangganan ng likidong bahagi at ang kakayahang magbasa ng langis sa rock-oil, metal-oil interface. Nitrogen-containing compounds at ang kanilang mga derivatives - pyridines, hydroxypyridines, quinolines, hydroxyquinolines, imidazolines, oxazolines, atbp. - ay mga natural na oil-soluble surfactant na may mga katangiang nagbabawal sa kaagnasan ng mga metal sa panahon ng produksyon, transportasyon at pagpino ng langis. Ang mga mas mahinang surface-active na katangian ay katangian ng mga compound ng langis na naglalaman ng nitrogen bilang mga homologue ng pyrrole, indole, carbazole, thiazoles at amides.
Mga sangkap ng resin-asphalten (CAB). Ang isa sa mga pinakakinatawan na grupo ng heteroorganic macromolecular oil compound ay CAB. Ang mga tampok na katangian ng CAB - makabuluhang molekular na timbang, ang pagkakaroon ng iba't ibang mga heteroelement sa kanilang komposisyon, polarity, paramagnetism, isang mataas na pagkahilig sa MMW at asosasyon, polydispersity at ang pagpapakita ng binibigkas na mga katangian ng colloid-dispersed - nag-ambag sa katotohanan na ang mga pamamaraan ay karaniwang ang ginamit sa pagsusuri ay naging hindi angkop para sa kanilang pag-aaral.mababang mga sangkap na kumukulo. Dahil sa mga detalye ng bagay na pinag-aaralan, si Sergienko S.R. mahigit 30 taon na ang nakalilipas, pinili niya ang chemistry ng macromolecular oil compound bilang isang independiyenteng sangay ng petroleum chemistry at gumawa ng malaking kontribusyon sa pagbuo nito sa kanyang mga pangunahing gawa.
Hanggang sa 1960s at 1970s, tinutukoy ng mga mananaliksik ang physicochemical na katangian ng CAB (ang ilan sa mga ito ay ibinigay sa Talahanayan 2.4) at sinubukang kumatawan sa structural formula ng average na molekula ng asphaltenes at resins batay sa instrumental structural analysis data.
Ang mga katulad na pagtatangka ay ginagawa sa kasalukuyang panahon. Ang mga halaga ng elemental na komposisyon, average na molekular na timbang, density, solubility, atbp., na nag-iiba sa loob ng isang makabuluhang hanay para sa mga sample ng CAB ng iba't ibang mga domestic at dayuhang langis ay sumasalamin sa pagkakaiba-iba ng mga natural na langis. Karamihan sa mga heteroelement na naroroon sa langis at halos lahat ng mga metal ay puro sa mga resin at asphaltene.
Ang nitrogen sa CAB ay pangunahing pumapasok sa mga heteroaromatic na fragment ng pyridine (basic), pyrrole (neutral), at porphyrin (metal complex) na mga uri. Ang sulfur ay isang constituent ng heterocycles (thiophene, thiacyclane, thiazole), thiol group, at sulfide bridge na nag-cross-link sa mga molekula. Ang oxygen sa mga resin at asphaltene ay ipinakita sa anyo ng hydroxyl (phenolic, alkohol), carboxyl, eter (simple, kumplikadong lactone), carbonyl (ketone, quinone) na mga grupo at furan cycle. Mayroong isang tiyak na pagsusulatan sa pagitan ng molekular na bigat ng mga asphaltene at ang nilalaman ng mga heteroelement (Larawan 2.2).
Ilarawan natin ang modernong antas ng mga ideya tungkol sa CAB. Binanggit ni Yen ang unibersal na kalikasan ng mga aspaltene bilang isang bumubuo ng mga likas na pinagmumulan ng carbon, hindi lamang mga caustobiolith (mga langis at solidong gasolina), kundi pati na rin ang mga sedimentary na bato at meteorite.
Ayon sa klasipikasyon ng mga likas na yaman na nakabatay sa hydrocarbon na iminungkahi ni Abraham, ang mga langis ay kinabibilangan ng mga naglalaman ng hanggang 35-40% (mass.) CAB, at ang mga natural na aspalto at bitumen ay naglalaman ng hanggang 60-75% (mass.) CAB, ayon sa sa iba pang mga mapagkukunan - hanggang sa 42-81%. Sa kaibahan sa mas magaan na bahagi ng langis, na iniuugnay sa kanilang mga grupo sa pamamagitan ng pagkakapareho ng kanilang kemikal na istraktura, ang pamantayan para sa pagsasama-sama ng mga compound sa isang klase na tinatawag na CAB ay ang kanilang kalapitan sa solubility sa isang partikular na solvent. Kapag ang mga nalalabi ng langis at langis ay nalantad sa malaking halaga ng petrolyo eter, mababang kumukulo na alkanes, pag-ulan ng mga sangkap na tinatawag na mga aspalto, na natutunaw sa mas mababang mga arena, at ang solvation ng iba pang mga bahagi - maltenes, na binubuo ng isang hydrocarbon na bahagi at resins.
Ang mga modernong pamamaraan para sa paghihiwalay ng mabigat na bahagi ng langis ay batay sa mga klasikal na pamamaraan na unang iminungkahi ni Markusson. Ang mga sangkap na hindi matutunaw sa carbon disulfide at iba pang mga solvent ay inuri bilang carboids. Ang mga sangkap na natutunaw lamang sa carbon disulfide at namuo ng carbon tetrachloride ay tinatawag carbenes. Carboids at carbenes, bilang panuntunan, ay matatagpuan sa komposisyon ng mabibigat na produkto ng mapanirang pagdadalisay ng langis sa halagang ilang porsyento at isasaalang-alang nang hiwalay sa ibaba. Ang mga ito ay halos wala sa komposisyon ng mga langis na krudo at sa mga nalalabi ng pangunahing pagdadalisay ng langis.
Ang mga katangian ng mga nakahiwalay na asphaltene ay nakasalalay din sa solvent. Ang isang kinahinatnan ng mga pagkakaiba sa kalikasan at mga katangian ng mga solvent ay ang molekular na timbang ng mga asphaltene mula sa mga langis ng Arab kapag natunaw sa benzene ay nasa average na 2 beses na mas mataas kaysa sa tetrahydrofuran. (Talahanayan 2. 5).
Talahanayan 2.5
Parameter ng Solvent Solution Dielectric Dipole moment, Dpagkamatagusin pagkamatagusin
Tetrahydrofuran 9.1 7.58 1,75 Benzene 9.2 2.27 0
Sa proseso ng pagbuo ng mga ideya tungkol sa istraktura at likas na katangian ng mga CAB ng petrolyo, ang dalawang pangunahing yugto ay maaaring makilala, na nauugnay sa pangkalahatang ideya ng isang colloidal-dispersed na istraktura, ngunit naiiba sa pamamaraang pamamaraan sa pagtatasa ng istraktura ng isang elemento. ng isang koloidal na istraktura. Sa unang yugto - ang yugto ng mga ideya sa kemikal tungkol sa istruktura ng mga molekula ng CAB - ginamit ang isang karaniwang diskarte sa kemikal upang matukoy ang istraktura ng isang hindi kilalang tambalan. Pagkatapos itatag ang molekular na timbang, elementong komposisyon at mga molecular formula ng mga resin at aspaltene C n H 2 n - z N p S g O r . Pagkatapos ay kinakalkula ang halaga ng z. Para sa mga resin, ito ay 40-50, para sa mga asphatene - 130-140. Ang isang tipikal na halimbawa ng mga resulta ng naturang mga pag-aaral para sa mga sample ng CAB ng iba't ibang mga domestic at dayuhang langis ay ipinakita sa Talahanayan. 2.4. (tingnan ang Talahanayan 1.4). Tulad ng makikita, ang mga asphatene ay naiiba sa mga resin mula sa parehong pinagmulan sa mas mataas na carbon at metal na nilalaman at mas mababang nilalaman ng hydrogen, mas malalaking polyaromatic core, mas maikli ang average na haba ng malalaking aliphatic substituent, at mas kaunting acyclic fragment na direktang pinagsama sa aromatic nuclei.
Ang ikalawang yugto ay maaaring mailalarawan bilang ang yugto ng pag-unlad ng mga pisikal na ideya tungkol sa istruktura ng mga asphaltene at pagsusuri ng mga dahilan para sa pagkahilig ng mga asphaltene na mag-ugnay. Sa katunayan, ang paliwanag ng pag-asa ng bigat ng molekular sa mga kondisyon ng pagpapasiya (tingnan ang Talahanayan 2.5), pati na rin ang linear na pag-asa nito sa laki ng mga particle ng asphaltene (Larawan 1.5) ay naging posible sa loob ng balangkas ng mga bagong ideya tungkol sa qualitatively. istraktura ng mga asphatene.
Noong 1961 Iminungkahi ni T. Yen ang tinatawag na "plate to plate" stack model ng istraktura ng mga asphaltene. Ang modelo ay batay hindi sa pangangailangan ng pagsunod nito sa kinakalkula na mga parameter ng istruktura ng komposisyon ng mga asphaltene, ngunit sa pangunahing posibilidad ng isang kahanay na oryentasyon ng eroplano ng mga polyaromatic fragment ng iba't ibang mga molekula. Ang kanilang kaugnayan bilang resulta ng intermolecular (π - π, donor-acceptor, atbp.) na mga interaksyon ay nangyayari sa pagbuo ng mga layered stacking structures (ang terminong "stacking" ay ginagamit sa molecular biology upang tukuyin ang isang stack-like arrangement ng mga molecule sa itaas. Yung isa).
kanin. 2.5. Kaugnayan sa pagitan ng laki ng butil ng mga asphaltene (D) at ng kanilang molekular na timbang (M)
Alinsunod sa modelong Yen batay sa data ng X-ray diffraction, ang mga aspaltene ay may mala-kristal na istraktura at mga stacking na istruktura na may diameter na 0.9-1.7 nm mula sa 4-5 na layer na may pagitan ng 0.36 nm. Ang laki ng mga stacking structure kasama ang normal hanggang sa eroplano ng mga aromatic plate ay 1.6-2.0 nm (Fig. 2.6). Ang mga rectilinear na segment ay nagpapakita ng mga flat polyaromatic fragment, at ang mga sirang segment ay nagpapakita ng mga saturated na fragment ng mga molekula. Ang mga polyaromatic fragment ay kinakatawan ng medyo maliit, kadalasang hindi hihigit sa tetracyclic, nuclei. Sa mga aliphatic fragment, ang pinakakaraniwan ay ang mga maiikling pangkat ng alkyl C 1 -C 5, pangunahin ang methyl, ngunit mayroon ding mga linear branched alkane na naglalaman ng 10 carbon atoms o higit pa. Mayroon ding mga polycyclic saturated na istruktura sa mga molekula ng CAB na may 1-5 condensed ring, pangunahin ang mga bicyclane.
Sa loob ng balangkas ng modelong Jena, ang pag-asa ng molekular na bigat ng mga asphaltene sa mga kondisyon ng paghihiwalay at ang likas na katangian ng solvent na nabanggit sa itaas ay madaling maipaliwanag ng isang asosasyon na nagmumungkahi ng ilang antas ng istrukturang organisasyon ng mga asphaltene: isang estado na nagkakalat ng molekular. (I), kung saan ang mga asphatene ay nasa anyo ng magkahiwalay na mga layer; colloidal state (II), na resulta ng pagbuo ng mga stacking structure na may mga katangiang sukat; isang dispersed kinetically stable state (III) na nagmumula sa pagsasama-sama ng stacking structures, at isang dispersed kinetically unstable state (IV) na sinamahan ng precipitation.
kanin. 2.6. Asphaltene structure model ayon kay Jen
Ang mga modelo ng istraktura ng pack ng istraktura ng mga asphaltene ay sinusundan ng maraming modernong mananaliksik. Unger F.G. nagpahayag ng orihinal na pananaw sa proseso ng paglitaw at pagkakaroon ng CAB sa langis. Ang mga langis at sistema ng langis na naglalaman ng CAB, sa kanyang opinyon, ay thermodynamically labile paramagnetic na nauugnay na mga solusyon. Ang mga core ng mga kasama ng naturang mga solusyon ay nabuo ng mga asphaltene, kung saan ang mga matatag na libreng radical ay naisalokal, at ang mga solvate layer na nakapalibot sa mga core ay binubuo ng diamagnetic resin molecules. Ang ilan sa mga molekula ng diamagnetic resin ay may kakayahang lumipat sa isang nasasabik na triplet na estado at sumasailalim sa hemolysis. Samakatuwid, ang mga resin ay isang potensyal na mapagkukunan ng mga asphaltene, na nagpapaliwanag sa L.G. ang kadalian ng pag-convert ng mga resin sa mga asphaltene.
Kaya, ang pagiging bago ng mga iniharap na ideya ay konektado sa paggigiit ng espesyal na papel ng mga pakikipag-ugnayan sa pagpapalitan para sa pagpapaliwanag ng kalikasan ng CAB. Sa kaibahan sa modelo ng pack, ang ideya ng isang sentral na simetriko na istraktura ng CAB particle ay binuo. Ito ay unang ipinostula ni D. Pfeiffer at R. Saal, na nagmungkahi ng isang static na modelo ng istraktura ng yunit ng istruktura ng mga asphaltene. Ayon dito, ang core ng structural unit ay nabuo ng mataas na molekular na timbang na polycyclic hydrocarbons at napapalibutan ng mga sangkap na may unti-unting pagbaba ng antas ng aromaticity. Neumann G. emphasized na ito ay energetically kapaki-pakinabang upang i-polar group sa loob ng structural unit, at hydrocarbon radicals - palabas, na kung saan ay sang-ayon sa mga tuntunin ng polarity equalization ayon sa Rebinder.
Mga porphyrin ay mga tipikal na halimbawa ng katutubong mga compound ng petrolyo. Porphyrins na may vanadium bilang focal point (sa anyo ng vanadyl) o nickel (tingnan ang 11). Ang mga oil vanadylporphyrin ay pangunahing mga homologue ng dalawang serye: mga alkyl-substituted porphyrin na may iba't ibang kabuuang bilang ng mga carbon atoms sa mga side substituent ng porphine ring at porphyrins na may karagdagang cyclopentene ring. Ang mga metal na porphyrin complex ay naroroon sa natural na bitumen hanggang sa 1 mg/100 g, at sa mga high-viscosity na langis - hanggang 20 mg/100 g ng langis. Sa pag-aaral ng likas na katangian ng pamamahagi ng mga metal porphyrin complex sa pagitan ng mga bahagi ng SDS sa trabaho sa pamamagitan ng pagkuha at gel chromatography, natagpuan na 40% ng mga vanadylporphyrin ay puro sa mga dispersed na particle (humigit-kumulang pantay sa komposisyon ng core at solvate layer), at ang natitira sa kanila at nickel porphyrins ay nakapaloob sa dispersion na kapaligiran.
Ang mga Vanadylporphyrin sa komposisyon ng mga asphaltene ay gumagawa ng isang makabuluhang kontribusyon sa aktibidad sa ibabaw ng mga langis, habang ang intrinsic na aktibidad sa ibabaw ng mga asphaltene ay mababa. Kaya, ang isang pag-aaral ng mga langis mula sa Bashkiria ay nagpakita na ang pag-igting sa ibabaw ng mga langis sa hangganan na may tubig ay malakas na nauugnay sa nilalaman ng vanadylporphyrins sa kanila, habang ang koepisyent ng ugnayan sa nilalaman ng mga asphaltene sa kanila ay medyo mababa (Larawan 2.7).
Sa isang mas mababang lawak, ang epekto ng mga metal porphyrin sa disperse na istraktura ng langis at ang mga kondisyon para sa paglitaw ng mga phase transition sa mga sistema ng langis ay pinag-aralan. Mayroong katibayan ng kanilang negatibong epekto, kasama ang iba pang mga heteroatomic na bahagi, sa mga catalytic na proseso ng pagdadalisay ng langis. Bilang karagdagan, dapat nilang malakas na maimpluwensyahan ang kinetics at mekanismo ng mga phase transition sa SSS.
kanin. 2.7. Isotherms ng interfacial tension a sa hangganan ng tubig:
a - mga solusyon sa benzene ng mga asphaltene: 1 - mga asphaltene na may mga porphyrin; 2-5 - asphaltenes bilang porphyrins ay inalis pagkatapos ng isa, lima, pito, labintatlo extractions, ayon sa pagkakabanggit; b - langis ng Bashkiria
Pagsubok sa paksa: "Mga organikong sangkap na naglalaman ng oxygen at nitrogen" (Grade 10)
Mahal na mga mag-aaral, ang pagsusulit na ito ay resulta ng pag-aaral ng paksa " Mga organikong sangkap na naglalaman ng oxygen at nitrogen"at nakakaapekto sa pagtatakda ng marka para sa trimester. Mayroon kang 40 minuto upang makumpleto ito. Kapag nagpe-perform, bawal gamitin ang textbook, reference materials at Inttrnet.
Nais kong tagumpay ka!
1. Ang hydrogen atom sa molekula ay may pinakamataas na aktibidad
2. Makipag-ugnayan sa isa't isa
3. Huwag makipag-ugnayan sa pagitan nila
4. Ang acetic acid ay maaaring tumugon sa alinman sa dalawang sangkap
5. Tama ba ang mga sumusunod na paghatol tungkol sa mga katangian ng acetic acid?
1. Ang acetic acid ay hindi tumutugon sa sodium carbonate.
2. Ang solusyon ng acetic acid ay nagsasagawa ng kuryente.
6. Ang reaksyon ng dehydration ay posible para sa
7. Ang sodium hydroxide ay tutugon sa
9. Ang produkto ng propanol oxidation ay hindi maaaring
10. Kapag ang 57.5 g ng ethanol ay pinainit na may concentrated sulfuric acid, dalawang organic compounds A at B ang nabuo. Ang Substance A ay isang gas na maaaring magdiskulay ng 100 g ng isang 40% na solusyon ng bromine sa carbon tetrachloride. Ang sangkap B ay isang likidong mababa ang kumukulo. Tukuyin ang mga resultang compound A at B, kalkulahin din ang volume ng A (sa N.O.) at ang masa ng B, sa pag-aakalang ganap na tumugon ang ethanol.
| Na-verify na nilalaman | Sinubok na Kasanayan |
|
| Mga katangian ng mga sangkap | ||
| Mga Katangian ng Phenol | Kakayahang pumili ng isang sagot mula sa apat na pagpipilian |
|
| Mga katangian ng alkohol | Kakayahang pumili ng isang sagot mula sa apat na pagpipilian |
|
| Mga katangian ng organic acid | Kakayahang pumili ng isang sagot mula sa apat na pagpipilian |
|
| Mga katangian ng organic acid | Kakayahang pumili ng isang sagot mula sa apat na pagpipilian |
|
| Mga reaksiyong dehydration ng mga organikong sangkap | ||
| Mga katangian ng mga organic na acid at phenol | Kakayahang gumawa ng maramihang mga pagpipilian |
|
| Nagsasagawa ng isang kadena ng mga reaksyon | Kakayahang gumawa ng maramihang mga pagpipilian |
|
| Mga katangian ng alkohol | Kakayahang gumawa ng maramihang mga pagpipilian |
|
| Mga katangian ng alkohol | Kakayahang magsulat at malutas ang mga problema |
Mga susi sa pagsubok
10. 5.6 L ethene at 37 g diethyl ether
Ang isa sa mga pinakakaraniwang elemento ng kemikal na kasama sa karamihan ng mga kemikal ay oxygen. Ang mga oxide, acid, base, alcohol, phenol at iba pang mga compound na naglalaman ng oxygen ay pinag-aaralan sa kurso ng inorganic at organic chemistry. Sa aming artikulo, pag-aaralan namin ang mga ari-arian, pati na rin magbigay ng mga halimbawa ng kanilang aplikasyon sa industriya, agrikultura at medisina.
mga oksido
Ang pinakasimpleng istraktura ay binary compound ng mga metal at non-metal na may oxygen. Ang pag-uuri ng mga oxide ay kinabibilangan ng mga sumusunod na grupo: acidic, basic, amphoteric at walang malasakit. Ang pangunahing pamantayan para sa paghahati ng lahat ng mga sangkap na ito ay kung aling elemento ang pinagsama sa oxygen. Kung ito ay metal, kung gayon ang mga ito ay basic. Halimbawa: CuO, MgO, Na 2 O - mga oksido ng tanso, magnesiyo, sodium. Ang kanilang pangunahing kemikal na pag-aari ay ang reaksyon sa mga acid. Kaya, ang tansong oksido ay tumutugon sa hydrochloric acid:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O + 63.3 kJ.
Ang pagkakaroon ng mga atomo ng mga di-metal na elemento sa mga molekula ng binary compound ay nagpapahiwatig ng kanilang pag-aari sa acidic hydrogen H 2 O, carbon dioxide CO 2, phosphorus pentoxide P 2 O 5 . Ang kakayahan ng naturang mga sangkap na tumugon sa alkalis ay ang kanilang pangunahing kemikal na katangian.
Bilang resulta ng reaksyon, maaaring mabuo ang mga species: acidic o medium. Ito ay depende sa kung gaano karaming mga moles ng alkali ang tumutugon:
- CO2 + KOH => KHCO3;
- CO2+ 2KOH => K2CO3 + H2O.
Ang isa pang pangkat ng mga compound na naglalaman ng oxygen, na kinabibilangan ng mga elementong kemikal gaya ng zinc o aluminyo, ay tinutukoy bilang amphoteric oxides. Sa kanilang mga pag-aari, mayroong isang ugali sa pakikipag-ugnayan ng kemikal sa parehong mga acid at alkalis. Ang mga produkto ng pakikipag-ugnayan ng mga acid oxide sa tubig ay mga acid. Halimbawa, sa reaksyon ng sulfuric anhydride at tubig, nabuo ang mga acid - ito ay isa sa pinakamahalagang klase ng mga compound na naglalaman ng oxygen.
Mga acid at ang kanilang mga katangian
Ang mga compound na binubuo ng mga hydrogen atoms na nauugnay sa mga kumplikadong ion ng acidic residues ay mga acid. Conventionally, maaari silang nahahati sa inorganic, halimbawa, carbonic acid, sulfate, nitrate, at organic compounds. Ang huli ay kinabibilangan ng acetic acid, formic, oleic acids. Ang parehong mga grupo ng mga sangkap ay may magkatulad na mga katangian. Kaya, pumasok sila sa isang reaksyon ng neutralisasyon na may mga base, tumutugon sa mga asing-gamot at pangunahing mga oksido. Halos lahat ng mga acid na naglalaman ng oxygen sa mga may tubig na solusyon ay naghihiwalay sa mga ion, bilang mga conductor ng pangalawang uri. Posible upang matukoy ang acidic na kalikasan ng kanilang kapaligiran, dahil sa labis na presensya ng mga hydrogen ions, gamit ang mga tagapagpahiwatig. Halimbawa, ang purple litmus ay nagiging pula kapag idinagdag sa isang acid solution. Ang isang tipikal na kinatawan ng mga organic compound ay acetic acid na naglalaman ng isang carboxyl group. May kasama itong hydrogen atom, na nagiging sanhi ng mga acid acid. Ito ay isang walang kulay na likido na may partikular na masangsang na amoy, na nagki-kristal sa mga temperaturang mababa sa 17 ° C. Ang CH 3 COOH, tulad ng ibang mga acid na naglalaman ng oxygen, ay perpektong natutunaw sa tubig sa anumang proporsyon. Ang 3 - 5% na solusyon nito ay kilala sa pang-araw-araw na buhay sa ilalim ng pangalan ng suka, na ginagamit sa pagluluto bilang isang pampalasa. Ang sangkap ay natagpuan din ang aplikasyon nito sa paggawa ng acetate silk, mga tina, plastik at ilang mga gamot.
Mga organikong compound na naglalaman ng oxygen
Sa kimika, maaaring makilala ng isa ang isang malaking grupo ng mga sangkap na naglalaman, bilang karagdagan sa carbon at hydrogen, pati na rin ang mga particle ng oxygen. Ito ay mga carboxylic acid, ester, aldehydes, alkohol at phenol. Ang lahat ng kanilang mga kemikal na katangian ay tinutukoy ng presensya sa mga molekula ng mga espesyal na complex - mga functional na grupo. Halimbawa, ang alkohol na naglalaman lamang ng limitasyon sa mga bono sa pagitan ng mga atomo - ROH, kung saan ang R ay isang hydrocarbon radical. Ang mga compound na ito ay karaniwang itinuturing bilang mga derivatives ng alkanes, kung saan ang isang hydrogen atom ay pinapalitan ng isang hydroxo group.
Mga katangiang pisikal at kemikal ng mga alkohol
Ang estado ng pagsasama-sama ng mga alkohol ay mga likido o solidong compound. Walang mga gas na sangkap sa mga alkohol, na maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pagbuo ng mga kasama - mga grupo na binubuo ng ilang mga molekula na konektado ng mahina na mga bono ng hydrogen. Tinutukoy din ng katotohanang ito ang mahusay na solubility ng mas mababang alkohol sa tubig. Gayunpaman, sa mga may tubig na solusyon, ang mga organikong sangkap na naglalaman ng oxygen - mga alkohol, ay hindi naghihiwalay sa mga ions, huwag baguhin ang kulay ng mga tagapagpahiwatig, iyon ay, mayroon silang neutral na reaksyon. Ang hydrogen atom ng functional group ay mahinang nakagapos sa iba pang mga particle, samakatuwid, sa mga pakikipag-ugnayan ng kemikal, nagagawa nitong umalis sa molekula. Sa parehong lugar ng libreng valency, pinalitan ito ng iba pang mga atomo, halimbawa, sa mga reaksyon sa mga aktibong metal o may alkalis - ng mga atomo ng metal. Sa pagkakaroon ng mga katalista tulad ng platinum mesh o tanso, ang mga alkohol ay na-oxidize ng masiglang oxidizing agent, potassium bichromate o potassium permanganate, hanggang sa aldehydes.
reaksyon ng esterification
Isa sa pinakamahalagang kemikal na katangian ng mga organikong sangkap na naglalaman ng oxygen: ang mga alkohol at acid ay isang reaksyon na humahantong sa paggawa ng mga ester. Ito ay may malaking praktikal na kahalagahan at ginagamit sa industriya para sa pagkuha ng mga ester na ginagamit bilang mga solvent sa industriya ng pagkain (sa anyo ng mga essence ng prutas). Sa medisina, ang ilan sa mga ester ay ginagamit bilang antispasmodics, halimbawa, ang ethyl nitrite ay nagpapalawak ng mga peripheral na daluyan ng dugo, at ang isoamyl nitrite ay isang tagapagtanggol ng coronary artery spasms. Ang esterification reaction equation ay may sumusunod na anyo:
CH3COOH+C2H5OH<--(H2SO4)-->CH3COOC2H5+H2O
Sa loob nito, ang CH 3 COOH ay acetic acid, at ang C 2 H 5 OH ay ang kemikal na formula ng ethanol alcohol.
Aldehydes
Kung ang isang tambalan ay naglalaman ng -COH functional group, kung gayon ito ay nauuri bilang isang aldehyde. Ang mga ito ay ipinakita bilang mga produkto ng karagdagang oksihenasyon ng mga alkohol, halimbawa, na may mga ahente ng oxidizing tulad ng tansong oksido.
Ang pagkakaroon ng isang carbonyl complex sa mga molekula ng formic o acetaldehyde ay tumutukoy sa kanilang kakayahang mag-polimerize at maglakip ng mga atomo ng iba pang mga elemento ng kemikal. Ang mga qualitative na reaksyon na maaaring magamit upang patunayan ang pagkakaroon ng isang carbonyl group at ang pag-aari ng isang substance sa aldehydes ay ang reaksyon ng isang silver mirror at pakikipag-ugnayan sa copper hydroxide kapag pinainit:
Ang acetaldehyde, na ginagamit sa industriya para sa paggawa ng acetic acid, isang malaking toneladang produkto ng organic synthesis, ay nakatanggap ng pinakamalaking paggamit.
Mga katangian ng mga organikong compound na naglalaman ng oxygen - mga carboxylic acid
Ang pagkakaroon ng isang pangkat ng carboxyl - isa o higit pa - ay isang tanda ng mga carboxylic acid. Dahil sa istraktura ng functional group, ang mga dimer ay maaaring mabuo sa mga solusyon sa acid. Pinag-uugnay ang mga ito sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen. Ang mga compound ay naghihiwalay sa mga hydrogen cation at acid residue anion at mahina ang mga electrolyte. Ang isang pagbubukod ay ang unang kinatawan ng isang bilang ng mga naglilimita sa mga monobasic acid - formic, o methane, na isang konduktor ng pangalawang uri ng katamtamang lakas. Ang pagkakaroon lamang ng mga simpleng sigma bond sa mga molekula ay nagpapahiwatig ng limitasyon, ngunit kung ang mga sangkap ay may dobleng pi bond sa kanilang komposisyon, ito ay mga unsaturated substance. Kasama sa unang pangkat ang mga acid tulad ng methane, acetic, butyric. Ang pangalawa ay kinakatawan ng mga compound na bahagi ng mga likidong taba - mga langis, halimbawa, oleic acid. Ang mga kemikal na katangian ng mga compound na naglalaman ng oxygen: ang mga organic at inorganic acid ay halos magkapareho. Kaya, maaari silang makipag-ugnayan sa mga aktibong metal, ang kanilang mga oxide, na may alkalis, at gayundin sa mga alkohol. Halimbawa, ang acetic acid ay tumutugon sa sodium, oxide, at upang bumuo ng asin - sodium acetate:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
Ang isang espesyal na lugar ay inookupahan ng mga compound ng mas mataas na carboxylic oxygen-containing acids: stearic at palmitic, na may trihydric saturated alcohol - glycerol. Nabibilang sila sa mga ester at tinatawag na taba. Ang parehong mga acid ay bahagi ng sodium at potassium salts bilang isang acid residue, na bumubuo ng mga sabon.
Mahahalagang organikong compound na malawak na ipinamamahagi sa wildlife at gumaganap ng isang nangungunang papel bilang ang pinaka-enerhiya-intensive substance ay mga taba. Ang mga ito ay hindi isang indibidwal na tambalan, ngunit isang halo ng mga heterogenous na glyceride. Ang mga ito ay mga compound ng naglilimita sa polyhydric alcohol - glycerin, na, tulad ng methanol at phenol, ay naglalaman ng hydroxyl functional group. Ang mga taba ay maaaring sumailalim sa hydrolysis - pagpainit ng tubig sa pagkakaroon ng mga catalyst: alkalis, acids, oxides ng zinc, magnesium. Ang mga produkto ng reaksyon ay magiging gliserol at iba't ibang mga carboxylic acid, na karagdagang ginagamit para sa paggawa ng sabon. Upang hindi gumamit ng mamahaling natural na mahahalagang carboxylic acid sa prosesong ito, nakukuha ang mga ito sa pamamagitan ng oxidizing paraffin.
Phenols
Sa pagtatapos upang isaalang-alang ang mga klase ng mga compound na naglalaman ng oxygen, pag-isipan natin ang mga phenol. Ang mga ito ay kinakatawan ng isang phenyl radical -C 6 H 5 na konektado sa isa o higit pang functional hydroxyl group. Ang pinakasimpleng kinatawan ng klase na ito ay carbolic acid, o phenol. Bilang isang mahinang acid, maaari itong makipag-ugnayan sa alkalis at aktibong mga metal - sodium, potassium. Ang isang sangkap na may binibigkas na mga katangian ng bactericidal - ang phenol ay ginagamit sa gamot, pati na rin sa paggawa ng mga tina at phenol-formaldehyde resins.
Sa aming artikulo, pinag-aralan namin ang mga pangunahing klase ng mga compound na naglalaman ng oxygen, at isinasaalang-alang din ang kanilang mga kemikal na katangian.
Guro:
Institusyong pang-edukasyon: propesyonal na lyceum ng metro ng St. Petersburg
Disiplina sa akademiko: kimika
Paksa: "Mga organikong compound na naglalaman ng oxygen at nitrogen"
Ang target na madla: Kurso 1
Uri ng aralin: paglalahat ng materyal, 1 acad. oras.
Layunin ng Aralin:
Kaalaman: alamin ang mga formula at katangian ng mga organikong sangkap na naglalaman ng oxygen at nitrogen
Pag-unawa: maunawaan ang pag-asa ng mga katangian ng mga sangkap sa istraktura ng molekula, sa functional group
Application: gumamit ng impormasyon tungkol sa mga katangian ng mga sangkap upang makagawa ng mga equation ng mga reaksiyong kemikal.
Pagsusuri: pag-aralan ang magkaparehong impluwensya ng mga pangkat ng mga atomo sa mga molekula ng mga organikong sangkap.
Synthesis: ibuod ang impormasyon tungkol sa mga katangian ng mga organikong sangkap sa anyo ng isang kadena ng mga pagbabago
Marka: magsagawa ng self-assessment sa mga iminungkahing heading.
Kagamitan: interactive na board, multimedia presentation.
Plano ng aralin:
1. Org. sandali
2. Pag-uulit ng naunang natutunan.
3. Mga pagtatanghal ng mga mag-aaral.
4. Pagpapasya sa sarili ng mga mag-aaral ayon sa mga antas ng pagpapahalaga sa sarili.
5. Malayang gawain ng mga mag-aaral.
6. Pagbubuod ng sistemang nakatuon sa pamantayan.
7. Takdang-Aralin.
Sa panahon ng mga klase
1. Oras ng pag-aayos.
Pagbuo ng isang grupo, isang ulat ng pinuno ng pangkat sa bilang ng mga mag-aaral na dumalo.
2. Pag-uulit ng dati nang natutunan
Impormasyon tungkol sa mga functional na grupo, mga klase ng oxygen-containing at nitrogen-containing substance, tungkol sa pinakasimpleng kinatawan ng mga klase na ito gamit ang interactive na whiteboard at multimedia presentation.
Anong pangkat ng mga atom, na kinakailangang naroroon sa mga molekula ng mga sangkap ng klase na ito, ang tumutukoy sa kemikal na pag-andar ng sangkap, ibig sabihin, ang mga kemikal na katangian nito?
Sagot: functional na grupo ng mga atomo
Ibigay ang pangalan ng functional group - OH
Sagot: hydroxyl group of atoms.
Anong klase ng mga substance ang tumutukoy sa hydroxyl group of atoms?
Sagot: Ang mga alkohol, kung ang pangkat 1 ay OH, ang mga monohydric na alkohol, kung higit sa isang grupo ang OH, ang mga polyhydric na alkohol.
Ibigay ang pangalan ng functional group - SLEEP. Anong klase ng mga substance ang tinutukoy nito?
Sagot: pangkat ng aldehyde, tumutukoy sa klase ng mga aldehydes.
Ibigay ang pangalan ng mga function sa pangkat - SLEEP. Anong klase ang tinutukoy nito?
Sagot: carboxyl group, tumutukoy sa klase ng mga carboxylic acid.
Ibigay ang pangalan ng function sa pangkat - NH2. Anong klase ang tinutukoy nito?
Sagot: Tinutukoy ng pangkat ng amino ang klase ng mga amin o ang klase ng mga amino acid.
Nakikinig kami sa mga mensahe ng mga mag-aaral na may pagtatanghal ng mga multimedia presentation tungkol sa pinakasimpleng mga kinatawan ng iba't ibang klase ng mga sangkap na naglalaman ng oxygen at nitrogen.
3. Mga pagtatanghal ng mga mag-aaral.
Mensahe 1.
Ethanol C2H5OH, monohydric alcohol class, functional group - hydroxyl group of atoms - OH. Qualitative reaction - pakikipag-ugnayan sa tansong oksido (II) sa pagbuo ng aldehyde. Mga katangian ng kemikal (pumili kami ng 2 reaksyon) - pagkasunog at pakikipag-ugnayan sa mga metal (Na).
Mensahe 2.
Propantriol (glycerol) C3H7 (OH) 3. Klase - polyhydric alcohols, functional group - ilang hydroxyl group - OH. Qualitative reaction - pakikipag-ugnayan sa tanso (II) hydroxide. Mga katangian ng kemikal - pakikipag-ugnayan sa sodium at sa hydrogen halides.
Karanasan sa Lab:
Ibuhos ang humigit-kumulang 1 ml ng copper (II) sumorate solution sa isang test tube at magdagdag ng kaunting sodium hydroxide solution hanggang sa magkaroon ng asul na precipitate ng copper (II) hydroxide. Sa nagresultang precipitate, magdagdag ng dropwise isang solusyon ng gliserin. Iling ang timpla. Pansinin namin ang pagbabago ng asul na namuo sa isang asul na solusyon.
(gliserol + Cu(OH)2 ----- asul na solusyon)
Mensahe 3.
Ang Phenol C6H5OH ay ang pinakasimpleng miyembro ng phenol class.
Ang functional group ay ang hydroxyl group -OH. Ang isang qualitative na reaksyon ay ang pagbuo ng isang violet na solusyon kapag nakikipag-ugnayan sa iron (III) chloride o ang pagbuo ng isang puting precipitate kapag nakikipag-ugnayan sa bromine. Mga katangian ng kemikal: ang phenol ay isang mahinang acid, nakikipag-ugnayan sa mga metal (Na) sa alkalis (NaOH) at sa bromine.
Mensahe 4.
Ethanol o acetaldehyde CH3-COH Functional group - COH aldehyde group. Klase - aldehydes. Ang husay na reaksyon ay ang reaksyong "salamin na pilak". Mga katangian ng kemikal: reaksyon ng pagbabawas at reaksyon ng oksihenasyon.
Eksperimento sa laboratoryo: eksperimento sa pagpapakita.
Sa isang test tube na naglalaman ng 1 ml ng aldehyde (may tubig na solusyon), magdagdag ng ilang patak ng ammonia solution ng silver oxide. Pinainit namin ang test tube. Napansin namin ang paglabas ng pilak sa mga dingding ng test tube, ang ibabaw ng salamin ay nagiging salamin.
Mensahe 5.
Ethanoic acid CH3-COOH (acetic acid). Klase - mga carboxylic acid. Ang functional group ay COOH carboxyl group. Qualitative reaction - ang litmus indicator ay nagiging pula.
Mga katangian ng kemikal: dahil ang anumang acid ay nakikipag-ugnayan sa mga metal (Na), pangunahing mga oxide (Na2O), alkalis (NaOH).
Karanasan sa Lab:
Ibuhos ang kaunting acetic acid sa isang tuyo, malinis na test tube na may universal indicator. Ang indicator ay nagiging pula.
Mensahe 6.
Glucose C6H12O6. Klase - carbohydrates. Mga functional na grupo: 5-OH at 1-COH, ibig sabihin, aldehyde alcohol. Mga reaksyon ng husay: pakikipag-ugnayan sa tansong hydroxide upang makabuo ng asul na solusyon. Ang reaksyon ng "salamin na pilak" sa paglabas ng pilak sa mga dingding ng test tube. Mga katangian ng kemikal: pagbawas sa hexahydric na alkohol, oksihenasyon sa gluconic acid, reaksyon ng pagbuburo.
Mensahe 7.
Aniline C6H5-NH2.
Functional group - NH2 amino group. Klase - amines. Kwalitatibong reaksyon: pakikipag-ugnayan sa tubig ng bromine na may pagbuo ng isang puting namuo. Mga katangian ng kemikal: pakikipag-ugnayan sa hydrochloric acid at bromine.
Mensahe 8.
Aminoethanoic acid NH2-CH2-COOH o aminoacetic acid.
Klase - amino acids. Mga functional na grupo: - NH2 amino group at –COOH carboxyl group. Mga katangian ng kemikal: AK - amphoteric compound; - Ang NH2 ay nagbibigay ng mga pangunahing katangian, - COOH - mga acidic na katangian. Samakatuwid, ang mga amino acid ay maaaring pagsamahin sa bawat isa, na bumubuo ng mga molekula ng protina, at ang protina ay ang batayan ng buhay sa ating planeta.
4. Pagpapasya sa sarili ng mga mag-aaral ayon sa mga antas ng pagpapahalaga sa sarili.
Interactive board: nakikilala ng mga mag-aaral ang mapa ng self-assessment ng development sa aralin at markahan ang kanilang antas.
1. Matutukoy ko ang functional group at ang pinakasimpleng kinatawan ng klase ng mga organikong sangkap sa tulong ng isang guro at isang buod (6-7 puntos).
2. Matutukoy ko ang functional group, ang pinakasimpleng kinatawan ng klase ng mga organikong sangkap nang walang tulong ng isang guro at walang tulong ng isang buod (8-10 puntos).
3. Matutukoy ko ang qualitative reaction at chemical properties ng substance sa tulong ng isang guro at mga tala (11-14 points).
4. Matutukoy ko ang qualitative reaction at chemical properties ng substance nang walang tulong ng guro at walang summary (15-18 points).
Klase | Panksyunal na grupo | Ang pinakasimpleng kinatawan | Kwalitatibong mga reaksyon | Mga katangian ng kemikal |
monatomic mga alak | ||||
Mga polyhydric na alkohol | ||||
Phenols | ||||
Aldehydes | ||||
mga carboxylic acid | ||||
Carbohydrates | ||||
Amines | ||||
Mga amino acid |
Ang mga mag-aaral ay ipinakilala sa isang sistema ng pagtatasa na nakabatay sa pamantayan.
Pamantayan:
18 - 15 puntos - "mahusay"
puntos - "mabuti"
10 - 6 na puntos - "kasiya-siya"
5 o mas kaunti - "hindi kasiya-siya"
5. Malayang gawain ng mga mag-aaral.
6. Pagbubuod ng mga resulta sa isang criteria-oriented system (anunsyo ng bilang ng mga puntos sa mga mag-aaral).
7. Takdang-Aralin: pagpuno sa mesa.
