Alkánok és alkének
Alkánok (limit telített) naz.yut alifaticheskieuglevodorody kotroye minden vegyértéke a szénatomok nem költött a kialakulását egyszerű C-C kötés telített hidrogénatomokkal. A legegyszerűbb képviselője alkánok NE-Xia metán.
Ctroenie. Minden egyes atom alkánok C állapotban van sp3 -hybridization és formák a négy szigma-kötés a C-C és C-H szögek alatt vannak egyenlő 109 közötti 0 28'.Dlina C-C kötés alkánok egyenlő 0,154 nm. Az általános képlet a homológ sorozat alkánok C n H2n + 2
Alkének nevezzük telítetlen szénhidrogéneket, amely molekulák egy kettős kötést tartalmazhat. Az első képviselője ennek az osztálynak - etilén CH2 = CH2. kapcsolatban, hogy mit is nevezik alkének etilén szénhidrogének. Az általános képlet a homológ sorozat alkének CnH2n
Szerkezetét. A szénatomok a kettős kötés van np 2 -hybridization. három # 963; -bond képződött hibrid pályák van elhelyezve az egyik síkban egy 120 ° -os szögben egymáshoz. π-kötés alakul át átfedő nonhybrid 2p pályák a szomszéd szénatomos. Ebben az esetben az atomi p pályák átfedés nincs a internukleáris teret, hanem azon kívül is. Az ilyen „oldalirányú” átfedés kevésbé hatékonyan, mint a tengelyirányú, és így, π-kötés kevésbé erős, mint # 963; l - svyaz.Dopolnitelnoe két kötési szénatomot rúd vezet az a tény, hogy a távolság csökken magok közötti, a Mivel a kettős kötés kombinációja # 963; - és a π-kötések. kettős kötés hossza C = 0,133 nm, ami lényegesen kisebb, mint egy egyszeres kötés hossza (0,154 nm). kettős kötés energia (606 kJ / mol) kevesebb, mint kétszerese a egyszeres kötés energia (347 * 2 = 694 kJ / mol); ennek oka, hogy alacsonyabb energiájú n-kötést.
Normális körülmények között, az első négy tagja a homológ sorozat alkánok-cal (G-C4) - gáz színtelen és szagtalan. Alkánok nem elágazó szerkezetet C5 C17 - Nye színtelen folyadék, jellegzetes szagú benzin. Alkánok on-kezdve C18. - fehér színű, szilárd, olajos tapintású. Mivel a megadott számú szénatomot tartalmaz a láncban, pl. a molekulatömeg növekedésével, növekvő ütemben-mérséklet forráspontú alkánok olvadási és a sűrűség. Minden telíti Prac-illetö vízben oldhatatlanok, de nem oldó nem poláros-TION szerves oldószerek (benzol, tetrahlorme- Tang). Folyékony és szilárd alkánok könnyen elegyedik egymással.
Normális körülmények között, a C2-C4 alkének - egy habosító-nye anyag színtelen és szagtalan, C5 -S15 - színtelen zsidó-csontok, kezdve C16 - szilárd anyagok. Reams nerastvo-alkének vízben, de lehet szerves oldószerben oldott Ras. Gáznemű alkének robbanékony keveréket alkotnak a levegővel. Összehasonlítva alkánok, amelyeknek azonos számú szénatomot tartalmazó, alkének enyhén alacsonyabb olvadáspontot és forráspontot.
Megközelítés. Az iparban PO- alkánok kapunk természetes forrásokból - olaj- és földgáz.
Repedés. Ez a folyamat a homolitikus törés C-C kötések, ami folyik hevítve szerves ve nélkül létezik hozzáférést a levegő jelenlétében vagy katalizátor nélkül. Amikor repedés magasabb alkánok szénlánc szünetek fél alkotnak alkán- és alkén:
hexán propén propán
Laboratóriumi módszerekkel. Vlaboratornyh feltételek előre értelmes szénhidrogének szintetizált több módon. Kizárólag a legfontosabb közülük.
Wurtz reakció. Hevítve monogalogenzameschennyh alkánok fémnátriummal vagy cinkporral Luciano alkánok kétszer a szénatomok száma. Két alkilcsoportok, mint például a térhálósított Xia közötti elvesztése halogénatommal szubsztituált,:
2-bróm-propán, 2-bróm-propán 2,3-dimetil-bután
Ellentétben az alkánok, alkének természetben szinte nincs találkozási vannak.
Ipari eljárások félig cheniya etilén alapuló szénhidrogén-konverzió alkánok, hogy alkének természetes forrásokból szénhidrogének (elsősorban olaj és földgáz). A főbb ipari módon cheniya félig krakkolása alkánok alkének tartalmazza az olaj és a kapcsolódó gáz: t
Laboratóriumi módszerekkel. Minden laboratóriumi módszerek cheniya félig alkének alapulnak eliminációs reakció a CO-toryh a két szomszédos szénatomon hasítjuk kapcsolódó atomok vagy atomcsoportok eredményeként miatt felszabadult vegyértékek közötti szénatom-E keletkezik π-kötés.
CHCI3 + Cl2 → CCI4 + HCI (szén-tetraklorid)
Nitrálás Konovalov. Az oldást salétromsavat alkánok 140 ° C-on, és egy kisméretű nyomásálló-NII áramlik gyökös szubsztitúciós reakcióval:
Repedés. A kémiai tulajdonságai alkánok hajthatjuk látnia a krakkolás, a fent tárgyalt mint módszer előállítására telített és telítetlen szénhidrogének.
Tekintsük konkrét példákat túlmenően reakciók.
1) Gidrogapogenirovanie. A reakcióban az alkének hidrogén-halogenidekkel (HCI, HBr) kialakított halogenidek:
jelenlétében egy szerves-peroxid-etnikai poláris molekula HX reagál alkének nem Markovnyikov szabály:
Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a peroxid jelenléte-okai a helyben helyett ion reakció mechanizmusára.
2) hidratálást. A reakcióban az alkének vízzel jelenlétében ásványi savak (kénsav, foszforsav) vannak kialakítva alkoholok. Mine-sav-ágazati törvény például katalizátor és egy forrás protonok. Összefogás a víz is megy, hogy Markovnyikov szabály:
Halogénezési. Alkének színtelenítjük brómos vizet:
Ez a reakció egy minőségi, hogy egy kettős kötés.
4) hidrogénezéssel. Emellett a hidrogén jelenlétében Me CAT:
5) A polimerizációs alkének és származékaik jelenlétében savanyú áramlások révén AE mechanizmus:
ahol R - N, CH, Cl, C 6-H5, stb Molekula CH2 = CHR általános képletű nevezett egytagú rum, a kapott vegyületet - polimert, a száma n - a polimerizációs fok.
Polimerizáció különböző származékait alkének ad értékes ipari termékek: polietilén, polipropilén, polivinil-klorid mások (lásd. 32.).
További mellett alkének is jellemzi egy oxidációs reakciót. Enyhe oxidációja alkének vizes kálium-permanganát (reakció Wagner) kialakított kétértékű alkoholok:
Ennek eredményeként ez a reakció ibolya kálium-permanganát-oldatot és gyorsan csökken elszíneződött barna csapadék mangán-oxid (IV). Ez a reakció, mint a reakció a elszíneződés brómos vizet magas minőségű egy kettős kötést. Amikor kemény oxidációja alkének, forrásban lévő oldatához kálium-permanganát savas közegben prois séták teljes rés a kettős kötés alkotnak ketonok, karbonsavak vagy CO2. például:
6.Elektronnoe benzol szerkezete. Nyílt érték „aromás tulajdonságai” kifejezést.
Kémiai tulajdonságait a benzol. Mechanizmus SE reakciókat.
Aromássági karbociklusos vegyületek.
Under aromásság megérteni a képessége egyes folytonos-szerelvények vegyületek könnyen lépnek szubsztitúciós reakciók helyett a kapcsolatot, és a fellépés oxidálószerek, hőmérséklet-stabilitás, és így tovább. N. Ez a koncepció alakult eredményeként tanulmányozása a tulajdonságait a vegyületek, számos benzol, különösen a Cn szénhidrogén kompozíció 2N-6. amely annak ellenére, a hivatalos telítetlenség készségesen átmennek szubsztitúciós reakciók, és ellenállnak a oxidokat-osztó.
A legfontosabb képviselője az aromás szénhidrogének, NE-C6 H6 benzolt kívánnak létrehozni. Benzol-molekula tartalmaz hat szénatomos hat hidrogénatomok képező hattagú gyűrűt. Benzol molekulát szokásosan képviseli a következő általános képletű (Kekulé, 1858): De ez a képlet, megfelelő elemi összetétele benzol, nem felel meg sok jellemzőjét:
benzol nem ad kvalitatív reakciók telítetlen kötést;
benzolt tipikus szubsztitúciós reakció, ahelyett csatlakoznak;
Kekulé képlet nem képesek megmagyarázni az egyenlő távolságok között a szénatomok között, hogy zajlik valós benzolban molekulában.
Hogy jön ki ez a nehézség, Kekulé elismerte, hogy a benzol folyamatos mozgás a kettős kötést tartalmaznak.
Jelenleg nincs egységes módszer grafikus ábrázolás benzol, tekintettel annak a valós tulajdonságait. De hangsúlyozni egységesség-elektronsűrűség a benzol molekula, igénybe a következő képletek:
Kémiai tulajdonságait a benzol. 1. Halogénezési. Benzol nem reagál klórral vagy brómmal a szokásos feltételek mellett. A reakció kivitelezése csak katalizátor jelenlétében - vízmentes AICI3. FeSl3. AlVr3. A reakció termékeként halogénezett Arena:
A szerepe a katalizátor egy semleges polarizációs halogén-molekulákat alkotnak egy elektrofil részecskék abból:
2. A nitrálást. Benzol reagál nagyon lassan tömény salétromsavval, még erős melegítés. Azonban, mivel a cselekvési nazyvaemoynitruyuschey keveréket (tömény salétromsav és kénsav) a nitrálási reakció meglehetősen egyszerű:
3. Sulfirovanie. A reakció könnyen végbemegy a „füstölgő” kénsav (óleum):
4. Alkilirovaniepo Friedel-Crafts. A reakció lép fel az adagolása a benzolgyűrű egy alkilcsoport, így homológok benzol. A reakció hatására a benzol RSL haloalká katalizátorok jelenlétében - alumínium-halogenidek. katalizátor csökkenti a polarizáció RSL molekulák alkotnak egy elektrofil részecskék:
Attól függően, hogy a szerkezet a radikális haloalká lehet kapni különböző homológjai benzol:
5. Az alkilezési alkének. Ezek a reakciók széles körben alkalmazzák az iparban a termelés etilbenzol és izopropil-benzol (kumol). A alkilezést jelenlétében AICI3 katalizátor. A reakció mechanizmusa hasonló a mechanizmus az előző reakció
Az összes fenti reakció végbemegy elektrofil szubsztitúció mechanizmusa SE.
Amellett reakciók arénák vezet a megsemmisítése az aromás rendszer igényel sok energiát, így kizárólag csak szigorú körülmények között.
6. A hidrogénezés. Reakciója hidrogén Arenas megy hevítésre és nagy nyomás jelenlétében fém katalizátorok (Ni, Pt, Pd). Benzol alakítjuk ciklohexán. benzol-homológokat, és - a ciklohexán-származékok:
7. halogénezési. A kölcsönhatás benzol gőz klórral zajlik egy gyökös mechanizmussal csak befolyása alatt extrém ultraibolya sugárzás. Így benzol tulajdonít három klór- molekulák és a szilárd formák - ciklohexán (hexachloran) C6 H6 SL6:
8. Az oxidációt légköri oxigén. Ami a rezisztencia hatásának kell oxidáló benzol emlékeztet alkánok. Csak erős melegítés (400 ° C) benzol gőz és oxigén jelenlétében, V2 O5 katalizátor keverékét maleinsav és annak anhidridjével:
7.Vliyanie orientant I. és II a fajta áramlás SE reakciókat.
Effect meglévő a benzolgyűrű szubsztituense lehet magyarázni tekintve elektronikus hatásokat. Ezen az alapon a szubsztituensek osztható 3 fő csoportra:
1. A szubsztituensek a reakció meggyorsítása képest szubsztituálatlan benzol (aktiváló) és irányítja szubsztitúciós orto, -p - helyzetbe.
2. szubsztituensek retard reakció (dezaktiváló) és útmutatók szubsztitúciós orto, -para- helyzetben.
3. A szubsztituensek retard reakció (dezaktiváló) és irányítja szubsztitúció a meta - helyzetbe.
A szubsztituensek említett bekezdésekben 1,2 (orto, para-orientant) szubsztituensek nevezzük I-edik fajta; 3. bekezdésben leírtak szerint (meta orientant) - helyettes II-nd fajta. Az alábbiakban a besorolás általában előforduló helyettesítők összeegyeztethető elektronikus hatásokat
Orientant I-st fajta (orto, meta, para)
Orientant II-nd fajta (meta)