Файл: Шпаргалка Органическая химия.pdf

32.  Общая характеристика,  

стрОение и физические свОйства 

алканОв

предельные  углеводороды  (алканы,  парафи-

ны) — соединения, состоящие только из атомов угле­

рода  и  водорода,  в  которых  все  атомы  связаны  про­

стыми связями, т.е. у-связями. Простейшим предель­

ным  углеводородом  является  метан  CH

4

.  Каждый 

последующий  углеводород  этого  ряда  отличается  от 

предыдущего  на  группу  —CH

2

  (гомологическая 

разность).  Подобные  ряды  называются  гомологи-

ческими.  Представители  гомологических  рядов  — 

гомологи.  Общая  формула  для  предельных  углево­

дородов с

n

н

2n+2

.

строение.  Атом  углерода  в  предельных  углеводо­

родах  находится  в  sp

3

­гибридизированном  состоя­

нии,  за  счет  четырех  одинаковых  sp

3

­гибридных  ор­

биталей  образует  четыре  простые  связи  (у­связи)  с 

соседними  атомами  углерода  или  водорода.  Атом 

 углерода  находится  в  вершине  правильного  тетраэ­

дра, и валентные углы равны 109

о

28′.

физические  свойства.  В  гомологическом  ряду  на­

блюдается постепенное изменение физических свойств 

углеводородов:  повышаются  температуры  кипения  и 

плавления,  повышается  плотность.  Алканы  нормаль­

ного строения кипят при более высокой температуре, 

чем  алканы  разветвленного.  При  обычных  условиях 

СН

4

,  С

2

Н

6

,  С

3

Н

8

,  С

4

Н

10

  —  газы,  с  С

5

Н

12

  до  С

16

Н

34

  — 

жидкости, а с С

17

Н

36

 — твердые вещества.

33.  изОмерия и нОменклатура алканОв
изомерия:  для  алканов  присуща  только  изомерия 

углеродного  скелета.  Например,  существуют  форму­

лы пяти возможных изомеров гексана С

6

Н

14

.

номенклатура.

международная  номенклатура  (иЮпак).  Четы­

ре первых представителя — СН

4

, С

2

Н

6

, С

3

Н

8

 и С

4

Н

10

 — 

имеют  соответственно  названия  метан,  этан,  про-

пан,  бутан.  Остальные  алканы  называют  с  помощью 

корня соответствующего греческого числительного с 

добавлением  суффикса  -ан  (С

5

Н

12

­пентан,  С

8

Н

18

­ок­

тан и др.).

Одновалентные  радикалы,  производимые  от  на­

сыщенных  неразветвленных  ациклических  углеводо­

родов,  называют  путем  замены  окончания  -ан  в  ис­

ходном  алкане  на  -ил.  Атом  углерода  со  свободной 

валентностью  получает  номер  1.  При  названии  угле­

водородов  с  разветвленной  цепью  углеродных  ато­

мов руководствуются следующими правилами:

•

Выбирают наиболее длинную (главную) цепь.

•

Наиболее длинная цепь нумеруется таким образом, 

чтобы сумма номеров, указывающих положение бо­

ковых цепей, была наименьшей.

•

Построение названия: сначала указывается цифра, 

означающая номер атома углерода в главной цепи, 

у которого имеется радикал (начиная с простейше­

го), затем — название радикала и название главной 

цепи.  Если  содержатся  несколько  одинаковых  ра­

дикалов,  то  перед  их  названием  указывают  гречес­

кую числовую приставку, а номера разделяют запя­

тыми. Название пишется слитно.

При наличии двух (и более) боковых цепей различ­

ной  природы  они  перечисляются  в  алфавитном  по­

рядке. Вначале устанавливается алфавитный порядок 

названий  простых  радикалов,  а  затем  вносятся  пре­

фиксы­множители.

В  том  случае,  когда  названия  сложных  радикалов 

начинаются  на  одну  букву,  предпочтение  при  пере­

числении дается тому радикалу, который находится в 

положении  с  меньшим  номером.  Если  две  (и  более) 

боковые  цепи  находятся  в  равноценных  положениях, 

то более низкий номер приписывают той из них, кото­

рая в названии перечисляется первой.

Цифры от слов в названии отделяются дефисом со 

всех сторон.

рациональная номенклатура. Углеводороды рас­

сматриваются  как  производные  метана,  у  которого 

один  или  несколько  атомов  водорода  замещены  на 

радикал.

Н—С—Н

 |

Н

Н

 |

метан

Н—С—СН

3

 |

СН

3

СН

3

 |

триметилметан

Н

3

С—С—С

2

Н

5

 |

СН

3

СН

3

 |

триметилэтилметан

34.  важнейшие спОсОбы пОлучения 

алканОв

1.  выделение  из  природных  источников  (при­

родного  и  попутного  газов,  нефти,  каменного  угля).  

В природном газе содержится примерно 75% метана, 

15%  этана,  5%  пропана  и  5%  высокомолекулярных 

алканов. Метан также содержится в болотном и руд­

ничном  газе.  В  промышленности  алканы  получают  в 

основном из каменного и бурого угля, сланцев.

2. декарбоксилирование натриевых солей кар-

боновых  кислот  (реакция  Дюма).  При  сплавлении 

солей карбоновых кислот с едкими щелочами образу­

ются  алканы,  содержащие  на  один  атом  углерода 

меньше, чем в исходной кислоте:

СН

3

СООNа

(ТВ)

 + NaOH → СН

4

↑ + Na

2

СО

3

.

3. восстановление.

•

Гидрирование  ненасыщенных  углеводородов  в 

присутствии катализаторов (Pd, Pt, Ni).

•

Алкилгалогениды  хорошо  восстанавливаются  с  по­

мощью  амальгамы  натрия,  Na  и  спирта,  Zn  и  HCl, 

а также HI (впервые предложена в качестве восста-

новителя Бертло):
С

n

H

2n+1

I + HI → C

n

H

2n+2

 + I

2

.

Восстановительное действие HI можно усилить до­

бавлением красного фосфора:

2P + 3I

2

 → 2PI

3

; 2PI

3

 + 4H

2

O → 2HPO

2

 + 6HI.

4.  из  галогеналканов.  Галогеналканы  можно  вос­

становить  до  углеводородов  действием  водорода  в 

присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni).

Алканы  с  удвоенным  числом  атомов  углерода  по 

сравнению  с  исходным  галогенопроизводным  обра­

зуются  при  его  обработке  металлическим  натрием 

(реакция Вюрца):

СН

3 

— Сl + 2Na + Cl — СН

3

 → СН

3 

— СН

3

 + 2NaСl.

Ее модификация — реакция Вюрца—Гриньяра:
СН

3

—Сl + Мg → CH

3

—Mg—Cl  (реактив Гриньяра);

СН

3

—Mg—Cl + Cl—CН

2

—СН

3

 → СН

3

—СН

2

—СН

3

 + MgCl

2

.

5. Электролиз по кольбе:
2R—COONa + 2H

2

O 

→

 R—R + 2CO

2

 + H

2

↑ + 2NaOH.

6. газификация твердого топлива:
С + 2Н

2 

→

 СН

4

.

7. Синтез из СО и Н

2

:

nCO

2

 + (2n + 1)H

2

→

 C

n

H

2n+2

 + nН

2

О.

8. разложение карбида алюминия водой:
Al

4

C

3

 + 12H

2

O 

→

 3CH

4

 ↑ + 4Al(OH)

3

.