Предельные углеводороды (алканы) — КиберПедия 

Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...

Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьше­ния длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...

Предельные углеводороды (алканы)

2017-11-16 344
Предельные углеводороды (алканы) 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Углеводороды — простейшие органические соединения, состоящие из двух элементов: углерода и водорода.

Предельными углеводородами, или а л к а-н а м и (международное название), называются соединения, состав которых выражается общей формулой СnН2n=2, где п — число ато­мов ато­мов углерода. В молекулах предельных углеводородов атомы угле­рода связаны между собой простой (одинарной) связью, а все ос­тальные валентности насыщены атомами водорода. Алканы назы­вают также насыщенными углеводородами или парафинам. * Термин «парафины» означает «имеющие малое сродство».

Первым членом гомологического ряда алканов является метан СН4. Окончание -ан является характерным для названий предель­ных углеводородов. Далее следуют этан С2Нв) пропан С3Н8) бутан C4H10. Начиная с пятого углеводорода, название образуется из греческого числительного, указывающего число углеродных ато­мов в молекуле, и окончания -ан. Это пентан С5Н12, гексан C6H14, гептан C7H16, октан C8H18, нонан С9Н20, декан С10Н22 и т. д.

В гомологическом ряду наблюдается постепенное изменение физических свойств углеводородов: повышаются температуры ки­пения и плавления, возрастает плотность. При обычных условиях (температура ~22 °С) первые четыре ряда (метан, этан, пропан, бу­тан) — газы, C5H12 до С16H34 — жидкости, а с С17Н36 — твердые вещества.

Алканы начиная с четвертого члена ряда (бутана) имеют изо­меры.

Все алканы насыщены водородом до предела (максимально). Их атомы углерода находятся в состоянии sp3-гибридизации, а зна­чит, имеют простые (одинарные) связи.

Номенклатура алканов и их производных

СН3-СН2-СН2-СН3 н-бутан (нормальный бутан)

Названия первых десяти членов ряда предельных углеводоро­дов уже даны. Чтобы подчеркнуть, что алкан имеет неразветвлен­ную углеродную цепь, часто к названию добавляют слово нормаль­ный (н-), например:

СНз — СН2 — СНд — СН2—СНд — СН2

н-гептан (нормальный гептан)

 

При отрыве атома водорода от молекулы алкана образуются одновалентные частицы, называемые углеводородными радикалами (сокращенно обозначают буквой R). Названия одновалентных ради­калов производятся от названий соответствующих углеводородов с заменой окончания -ан на -ил.

Радикалы образуются не только органическими, но и неоргани­ческими соединениями. Так, если от азотной кислоты отнять груп­пу ОН, то получится одновалентный радикал — NO2, называемый нитрогруппой и т. д.

При отнятии от молекулы углеводорода двух атомов водорода получаются двухвалентные радикалы. Их названия также произво­дятся из названий соответствующих предельных углеводородов с заменой окончания -ан на -илиден (если атомы водорода оторваны от одного атома углерода) или -илен (если атомы водорода оторваны от двух соседних атомов углерода). Радикал СН2= имеет название метилен.

Названия радикалов используют в номенклатуре многих произ­водных углеводородов. Например: СН31 — йодистый метил, С4Н9С1 — хлористый бутил, СН2С12 — хлористый метилен, С2Н4Вг2 — бромистый этилен (если атомы брома связаны с раз­ными атомами углерода) или бромистый этилиден (если атомы брома связаны с одним атомом углерода).

 

Химические свойства алканов

Химические превращения алканов могут происходить либо за счет разрыва цепи углеродных атомов, либо за счет отрыва атомов водорода с последующим замещением их другими атомами или группами. Поэтому для предельных углеводородов характерны реакции замещения и расщепления.

Хлорирование

Хлорирование метана обычно идет с образованием смеси продуктов:

hv

СН4 + Cl 2 ® СН3Cl + HCl

hv

СН3Cl + Cl 2 ® СН2Cl2 + HCl

hv

СН2Cl2 + Cl 2 ® СНCl3 + HCl

hv

СН3Cl + Cl 2 ® СCl4 + HCl

 

Соотношение скоростей замещения хлором водорода при первичном, вторичном, третичном углероде при температуре ниже 100° С — примерно 1,0: 3,8: 5,0.

Бромирование алканов протекает значительно хуже, чем хло рирование, но по тому же радикально-цепному механизму. Соотношение ско­ростей реакции бромирования при 127 °С по третичному, вторичному, первичному атомам углерода равно 1600: 82: 1. Можно утверждать, что бромирование алканов практически нацело идет по третичному атому углерода.

Фторирование алканов осуществить прямым действ невозможно, так как процесс идет со взрывом, его невозможно регулировать. Обычно фторирование алканов осуществляют более мягкими фторирующими агентами, такими, как смесь CoF2 и F2.

Моно- и полизамещенные галогеналканы широко используют в качестве растворителей (хлороформ, дихлорэтан, четыреххлористый углерод и др.) в органических синтезах.

Нитрование

Важной реакцией, имеющей промышленное применение, явля­ется нитрование алканов. Реакцию проводят или в жидкой, или в газовой фазе. В первом случае в качестве нитрующего агента ис­пользуют разбавленную азотная кислота (способ М. И. Коновало­ва) при температуре 140-150 °С и давлении (автоклавирование). В то время как концентрированная HNO3 в нормальных условиях не действует на алканы, а при нагревании обычно действует как окислитель. Газофазное нитрование (по X. Хассу, 1930 г.) в про­мышленности осуществляют тетраоксидом азота или парами аз ной кислоты при 450—475 °С непрерывным методом в аппарате трубчатого типа. В результате образуется смесь нитроалканов, как при высоких температурах одновременно идет разрыв С – связей. Разделение осуществляют фракционной перегонкой.

Нитроалканы используют в качестве растворителей и органических синтезов.

Показано, что реакция нитрования алканов является цепной и идет по схеме:

СН3– СН2– СН2– СН2– СН3 + НNO3 ® СН3– СН2– СН2– СН– СН3 + H2O

NO2

 


Поделиться с друзьями:

Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...

Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.01 с.