Pagkuha ng mga alkane at mga katangian ng mga ito

2024 May -akda: Angel Austin | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 05:44

Ang pinakasimpleng compound na pinag-aralan sa mga kursong organic chemistry ay mga saturated hydrocarbons o paraffins, na tinatawag ding alkanes. Ang kanilang husay na komposisyon ay kinakatawan ng mga atomo ng dalawang elemento lamang: carbon at hydrogen. Ang mga molekula ng mga compound ay naglalaman lamang ng isang uri ng chemical bond - single, o simple. Sa aming artikulo, pag-aaralan namin ang istraktura, pati na rin ang mga pamamaraan para sa pagkuha at mga katangian ng alkanes.

Mga kinatawan ng serye at ang kanilang mga pangalan

Ang unang tambalan ng klase ng paraffin ay methane. Ang molecular formula nito ay CH₄, tumutugma ito sa pangkalahatang formula ng mga substance, na ang mga sumusunod: C H₂ +2_{. Ang unang apat na alkanes ay may mga indibidwal na pangalan, tulad ng methane, ethane. Simula sa ikalimang tambalan, ang nomenclature ay binuo gamit ang mga Greek numeral. Halimbawa, ang isang substance na may limang carbon atoms sa molekula C}5_H12 _{ay tinatawag na pentane (mula sa salitang Griyego na "penta" - lima). Ayon sa rational nomenclature, ang mga alkanes,ang mga kemikal na katangian at produksyon na ating pinag-aaralan ay maaaring ilarawan sa anyo ng mga sangkap - derivatives ng methane. Sa molekula nito, ang isa o higit pang mga atomo ng hydrogen ay pinapalitan ng mga radikal na hydrocarbon. Ayon sa sistematikong katawagan, dapat mong piliin ang pinakamahabang kadena ng mga atomo ng carbon, na binibilang mula sa dulo kung saan mas malapit ang mga radikal. Pagkatapos ay tinutukoy ang bilang ng carbon atom na naka-link ng isang sigma bond sa radical particle, at ang radical ay dinadalisay sa pamamagitan ng pagdaragdag ng pangalan ng alkane mismo dito, halimbawa, 3-methylbutane.}

Paggawa ng mga alkane

Ang pangunahing at pinakakaraniwang pinagmumulan ng paggawa ng paraffin ay mga mineral: natural gas at langis. Ang mga bakas ng methane kasama ng hydrogen at nitrogen ay matatagpuan sa swamp gas. Ang mga solidong alkane na naglalaman ng malaking bilang ng mga carbon atom sa molekula ay nasa ozocerite. Ito ay isang mountain wax na may isang buong hanay ng mga natatanging katangian, ang mga deposito na kung saan ay binuo, halimbawa, sa Western Ukraine. Mayroon ding isang bilang ng mga sintetikong pamamaraan para sa pagkuha ng mga saturated hydrocarbons, sa partikular, sa pamamagitan ng reduction reaction. Sa industriya, maraming mga pamamaraan ang maaaring makilala para sa paggawa ng mga alkanes gamit ang mga reaksyon ng redox, halimbawa, sa pagitan ng haloalkyls at hydrogen iodide o sodium amalgam. Ang mas simple ay ang pagbabawas ng mga alkenes, alkynes o alkadienes na may hydrogen sa pagkakaroon ng isang nickel catalyst. Ang magiging reaksyon ng produkto ay ang kaukulang paraffin. Ang proseso ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng sumusunod na equationmga reaksyon:

CH₂ =CH₂ + H₂=H ₃C-CH₃ (ethane)

Pagtunaw ng alkalina ng mga asin ng mga carboxylic acid

Kung magpapainit ka ng sodium s alt CH₃COONa o iba pang mga sangkap ng klase na ito, na kinabibilangan ng mga aktibong metal atoms, na may sodium hydroxide o soda lime, maaari kang makakuha ng saturated hydrocarbons. Ang unang uri ng reaksyon ay mas madalas na ginagamit sa laboratoryo, ang pangalawa ay ginagamit upang tumpak na pag-aralan ang istraktura ng carboxylic acid na bahagi ng asin. Ang pamamaraang ito ng pagkuha ng mga alkanes ay nagbibigay-daan sa iyo na obserbahan ang paghahati ng carbon chain ng reagent at ang pagbaba sa bilang ng mga carbon atom sa loob nito.

Wurtz reaction

Ang mga sangkap na derivatives ng paraffins, kung saan ang mga hydrogen atoms ay pinalitan ng mga particle ng chlorine, bromine o iodine, ay maaaring makipag-ugnayan sa finely dispersed metallic sodium. Ang pangkalahatang equation ng reaksyon ay magiging:

2RHal + 2Na → R-R + 2NaHal, Ang prosesong ito ay natuklasan noong 1870 ng French chemist na si F. Würz. Nang maglaon, nilinaw ng P. P. Sharygin ang mekanismo nito na humahantong sa paggawa ng isang alkane. Ito ay lumabas na ang halogen atom ay unang pinalitan ng isang metal. Pagkatapos ang nagreresultang organosodium substance ay nakikipag-ugnayan sa isa pang molekula ng haloalkane. Ang reaksyong ito ay nakahanap ng aplikasyon sa teknolohiya ng synthesis ng mas matataas na paraffin.

Mga katangian ng saturated hydrocarbons

Natutukoy ang pisikal na katangian ng bawat klase ng mga organikong compoundmga katangian na natural na nagbabago at nakasalalay sa istruktura ng mga molekula ng mga sangkap. Kaya, ang unang apat na homologues ng mga alkanes, ang mga reaksyon na aming isinasaalang-alang kanina, ay mga gas. Ang mga paraffin na naglalaman sa kanilang komposisyon mula 5 hanggang 14 na carbon atom ay umiiral sa likidong bahagi, habang ang natitirang mga alkane ay mga solidong compound. Ang mga gas at solid na substance ay walang amoy, ang mga likidong paraffin ay amoy tulad ng kerosene o gasolina. Ang pinakamahalagang kemikal na katangian ng mga sangkap ay kinabibilangan, halimbawa, hard oxidation - combustion, bilang isang resulta kung saan ang isang malaking halaga ng init ay inilabas:

CH₄ + 2O₂=CO₂ + 2H ₂O

Tandaan na ang methane ang pangunahing bahagi ng pangunahing gasolina - natural gas.

Mga reaksyon sa pagpapalit

Halogenation proceeding by the free radical mechanism is another feature of alkanes. Ito ay tumutukoy sa mga reaksyon ng pagpapalit at humahantong sa pagbuo ng mga compound - halogen derivatives ng paraffins:

C₅H₁₂+Cl₂=HCl + C₅ H₁₁Cl (chloropentane).

Ang

Nitration ay ang pakikipag-ugnayan ng mga alkanes na may dilute na nitrate acid sa pagkakaroon ng isang katalista at nasa ilalim ng presyon, na natuklasan noong 1889 ni N. M. Konovalov. Ang mga paraffin nitro compound ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon bilang hilaw na materyales para sa paggawa ng rocket fuel, mga pampasabog, gayundin para sa pagkuha ng mga carboxylic acid at amines.

Ang oksihenasyon ng mas mataas na mga miyembro ng homologous na serye ng mga alkanes sa pagkakaroon ng isang katalista ay humahantong sa paggawa ng mga alkohol at carboxylicmga acid na ginagamit sa pag-synthesize ng mga plasticizer na ginagamit sa paggawa ng mga plastic at detergent.

Sa aming artikulo, sinuri namin ang mga katangian ng saturated hydrocarbons at pinag-aralan kung paano makuha ang mga ito.