ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.11.2021
Просмотров: 2060
Скачиваний: 1
35. химические свОйства алканОв
Предельные углеводороды или парафины (от лат.
parum affinis
— «не имеющий родства») в обычных ус
ловиях являются химически инертными веществами.
Причина: в алканах имеются только простые
у-
связи
C—C и C—H с высокой энергией. Для алканов наи
более характерны реакции замещения, протекающие
по радикальному механизму. При высоких температу
рах алканы могут окисляться и разлагаться.
химические свойства:
1. галогенирование.
хлорирование —
хлор взаи
модействует с метаном при действии ультрафиоле
тового света или при высоких (400 °С) температурах.
По реакционной способности в реакциях галогени
рования галогены располагаются в следующей по
следовательности: F
2
> С1
2
> Вг
2
> I
2
.
2. нитрование
(впервые осуществлено
М.И. Конова-
ловым
в конце XIX в.). Алкан нагревают с разбавлен
ной азотной кислотой при 130–140 °С под давлением;
в результате образуются нитропроизводные; если
происходит разрыв углеродной цепи, образуется
смесь продуктов реакции.
3. сульфохлорирование
: действие смеси диокси
да серы и хлора на алканы, содержащие 10—18 ато
мов углерода, и при действии ультрафиолетовым
светом образуются хлорангидриды алкансульфокис
лот (сульфохлориды):
CH
3
—(CH
2
)
10
—CH
3
+ SO
2
+ Cl
2
→
CH
3
—(CH
2
)
10
—
додекан
додекансульфохлорид
—CH
2
—SO
2
Cl + HCl
4. Окисление.
При комнатной температуре даже
сильные окислители KMnO
4
, K
2
CrO
7
не реагируют с ал
канами.
а) При высоких температурах в присутствии избытка
кислорода алканы претерпевают полное окисление:
С
n
H
2n + 2
+ (3n+1)/2O
2
→
nCO
2
+ (n+1)H
2
O.
б) Окисление алканов при недостатке окислителя
протекает с расщеплением углеродуглеродных свя
зей, с образованием смеси карбоновых кислот:
5. дегидрирование
(отщепление водорода) — об
ратимый высокотемпературный каталитический про
цесс (катализаторы — оксиды металлов (Cr
2
O
3
, Fe
2
O
3
,
ZnO) и металлы (Ni, Pt, Pd, Fe)).
а) СН
4
→
C + 2Н
2
↑
, t° = 1000 °C;
б) 2CH
4
→
C
2
H
2
+ 3H
2
↑
, t° = 1500 °C.
Дегидрирование алканов происходит и при
кре-
кинге
. При температурах 600—700 °С (термический
крекинг) или в присутствии некоторых катализаторов
при 350—500 °С (каталитический крекинг) в алканах
происходит расщепление С—С связей с образова
нием низкомолекулярных алканов и алкенов:
C
4
H
10
→
C
2
H
6
+ C
2
H
4
, t° = 575 °C.
6. конверсия метана.
Каталитическое разложение метана водяным паром
при высоких температурах с образованием смеси во
дорода и оксида углерода (II), так называемого син
тезгаза
CH
3
—CH
2
—CH
2
—CH
3
CH
3
CООH + H
2
О
O
2
, 150–200 °C, 30–90 атм
(окисление по цепному радикальному механизму)
2CH
4
+ 2H
2
O
2CO + 6H
2
Ni, 800 °C
36. Общая характеристика, изОмерия,
нОменклатура, физические свОйства
циклОалканОв
циклоалканы
— предельные углеводороды, со
держащие замкнутые цепи (циклы) из атомов углеро
да. Имеют общую формулу С
n
H
2n
. Атомы углерода
находятся в
sp
3
гибридизации и связаны между собой
одной
у-
связью. В природе находятся в составе не
фти, эфирных масел.
Для циклоалканов характерны
три типа
изоме-
рии:
а) изомерия углеродного скелета;
б) изомерия классов соединения С
4
Н
8
;
в) пространственная изомерия (для малых циклов).
номенклатура.
Названия насыщенных моноцикли
ческих углеводородов образуют добавлением пре
фикса
-цикло
к названию ациклического насыщенно
го неразветвленного углеводорода (алкана) с тем же
числом углеродных атомов. При наличии в цикле за
местителей нумерацию атомов углерода в кольце
проводят так, чтобы ответвления получили возможно
меньшие номера.
физические свойства.
С
3
Н
8
и С
4
Н
8
— газы, с С
5
Н
10
до С
10
Н
20
— жидкости, с С
11
Н
22
— твердые, плохо рас
творимые в воде, легко — в органических раствори
телях. Температуры кипения и плавления выше, чем у
соответствующих алканов. Циклопропан — бесцветный
газ, обладает сильным обезболивающим действием,
нетоксичен, но огнеопасен.
37. спОсОбы пОлучения циклОалканОв.
химические свОйства циклОалканОв
1. реакция вюрца
:
2. дегидрирование алканов:
3. гидрированием бензола
или его производных
получают циклогексановые углеводороды:
4. выделение из природных источников
. При
переработке нефти выделяют главным образом цик
лоалканы с С
5
—С
7
.
Химические свойства подобны алканам, только
ре-
акции присоединения
для малых неустойчивых цик
лов (С = 3,4) происходят с разрывом цикла; у больших
циклов (С = 5,6) идет реакция замещения в цикле.
реакция дегидрогенизации
циклогексана с обра
зованием бензола.
Реакция окисления:
C
4
H
8
+ 6O
2
→
4CO
2
+ 4H
2
O
+ 2NaCl
| |
Н
2
С
—CH
2
H
2
C—CH
2
ClCH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
Cl + 2Na
+ H
2
| |
Н
2
С
—CH
2
H
2
C—CH
2
CH
3
—CH
2
—CH
2
—CH
3
Ni, 180 °C, давление
С
6
Н
6
+ 3Н
2
С
6
Н
12
38. Общая характеристика, изОмерия,
нОменклатура, стрОение
и физические свОйства алкенОв
Этиленовые углеводороды (алкены, олефи-
ны) —
углеводороды, в молекулах которых имеется
одна двойная связь C=С. Общая формула C
n
H
2n
.
изомерия алкенов:
а) изомерия углеродного скелета;
б) изомерия положения кратной связи;
в) пространственная изомерия (обусловлена различ
ным расположением заместителей относительно
плоскости
р
связи).
номенклатура.
Названия образуются заменой
суффикса ациклического насыщенного неразветв
ленного углеводорода
-ан
на
-ен
. Двойная связь вхо
дит в родоначальную структуру, цепь нумеруют со сто
роны двойной связи.
строение.
Атом углерода в этиленовых углеводо
родах находится в
sp
2
гибридизированном состоя
нии. Три гибридные
sp
2
орбитали каждого атома уг
лерода (состоящие из одной
s-
и двух
p-
орбиталей)
участвуют в образовании трех
у-
связей: одной с со
седним атомом углерода и двух с атомами водорода.
Все
у-
связи расположены в одной плоскости под уг
лом 120° по отношению друг к другу. При этом у каж
дого атома углерода остается по одному свободному
негибридному
p-
электрону.
Негибридизованные
p-
орбитали перекрываются в плоскости, перпендику
лярной плоскости
у-
связи. Связь, образованную за
счет такого перекрывания, называют
р-
связью.
физические свойства.
Первые три члена гомоло
гического ряда алкенов — газы, углеводороды от C
4
до C
16
— жидкости, высшие алкены — твердые ве
щества.