Tvorenie, Sekundárneho vzdelávania a školy
Aké sú typické reakcie na alkány
Každá trieda chemických zlúčenín môže vykazovať vlastnosti, v dôsledku ich elektrónovú štruktúru. Pre alkánov typické substitučnej reakcie, štiepenie alebo molekulárnej oxidácii. Všetky chemické procesy majú svoje vlastné tok, ktorý bude ďalej diskutované.
Čo je alkánov
Tento nasýtené uhľovodíkové zlúčeniny, ktoré sú známe ako parafín. Tieto molekuly sa skladajú iba z atómov uhlíka a vodíka, ako je lineárny alebo rozvetvený acyklický reťazec, v ktorom existuje iba jediná zlúčenina. S ohľadom na vlastnosti triedy, si môžete vypočítať, aké reakcie charakteristiku alkány. Počúvajú vzorec pre celú triedu: H 2n + 2 ° C n.
chemická štruktúra
Parafín molekula obsahuje atómy uhlíka, ktoré vykazujú sp3 hybridizácii. Sú všetky štyri valenčné orbitály majú rovnaký tvar, energiu a smer v priestore. Veľkosť uhla medzi energetickými hladinami 109 ° C a 28 '.
Prítomnosť jednoduchých väzieb v molekulách určuje, aké účinky sú charakteristické alkánov. Obsahujú å-zlúčeninu. Komunikácia medzi uhlíky je nepolárne a slabo polarizovatelné, že je o niečo dlhšia ako C-H. Takisto hustota elektrónov posunu k atómu uhlíka, ktorý je najviac elektronegativní. Výsledná zlúčenina sa vyznačuje tým, C-H s nízkou polaritou.
substitučná reakcia
Látky triedy parafíny majú nízku chemickú aktivitu. To môže byť vysvetlené sile väzby medzi C-C C-H, ktorá je ťažko prelomiť kvôli non-polaritu. Základom ich zničenie je Homolytické mechanizmus, v ktorom je voľný radikál typu zapojené. To je dôvod, prečo sú alkány, vyznačujúci sa tým, substitučná reakcií. Tieto látky sú schopné interakcie s molekulami vody alebo iónov z nosičov náboja.
Sú radí voľných radikálov substitúcia, v ktorej sú atómy vodíka nahradené halogénom prvky alebo iné aktívne skupiny. Tieto reakcie zahŕňajú procesy súvisiace s Halogenácia, sulfochlorací a nitrácii. Tie vedú k príprave alkanových derivátov.
- Proces sa začína začatím alebo reťaz zárodkov, v ktorej sa tvoria voľné radikály. Katalyzátory sú zdrojom ultrafialového svetla a kúrenie.
- Potom sa vyvíja reťazcom, v ktorých po sebe nasledujúce aktívnej častice nesené interakciu s inertnými molekulami. Je ich premena molekuly a radikálmi, resp.
- Posledným krokom zlomí reťaz. Tam rekombinácie alebo vymiznutie aktívnych častíc. Tak ukončený vývoj reťazovú reakciu.
spôsob Halogenácia
Je založený na mechanizme radikálneho typu. Alkan Halogenační reakcia sa vykonáva ožiarením ultrafialovým svetlom a zahrievaním zmesi halogénov a uhľovodíky.
Všetky fázy procesu sa vzťahuje pravidlo, že uvedené Markovnikov. Uvádza, že dochádza k substitúcii halogénom, najmä vodíka, ktorý patrí do hydrogenovaného uhlíka. Halogenácia sa vykonáva v nasledujúcom poradí: z primárnej do terciárnej atóm uhlíka.
Tento proces prebieha lepšie v alkanových molekúl s dlhou hlavňou uhľovodíkového reťazca. To je v dôsledku poklesu ionizujúceho energie v tomto smere, látky jednoduchšie štiepený elektrónov.
Príkladom je chlorácie molekúl metánu. Účinok ultrafialového žiarenia spôsobuje štiepenie chlóru radikálne druhy, ktoré vykonávať útok na alkány. Separácia sa vyskytuje a tvorba atomárneho vodíka H 3 C · alebo metylový radikál. Také častice, podľa poradia, napádajú molekulárneho chlóru, čo vedie k deštrukcii jeho štruktúry a vytvorenie novej chemickej látky.
V každej fáze je substitúcia spôsob vykonáva iba jeden atóm vodíka. Halogenační reakcie alkánov vedie k postupnej tvorbe hlormetanovoy, dichlórmetán a trihlormetanovoy tetrahlormetanovoy molekuly.
Schematicky, postup je nasledujúci:
H 4 C + Cl Cl → H 3 CCl + HCl,
H 3 CCl + Cl Cl → H 2 CCl 2 + HCl,
H2 + CCl 2 Cl Cl → + 3 HCCl HCI,
HCCl 3 + Cl Cl → CCI4 + HCl.
Na rozdiel od chlorácie molekúl metánu nesúcich tento proces s inými alkány vyznačujúci získať látky, ktoré majú substitúciu vodíka nie je jeden atóm uhlíka, a v málo. Ich kvantitatívne pomer spojené s ukazovateľmi teploty. V chladných podmienkach, zníženie rýchlosti tvorby derivátov s terciárnym, primárnej a sekundárnej štruktúry.
S rastúcou teplotou cieľovej rýchlosti tvorby týchto zlúčenín je vyrovnaný. Pri spôsobe Halogenácia je vplyv statického faktora, ktorý ukazuje inú pravdepodobnosť zrážky radikálu s atómom uhlíka.
Spôsob Halogenácia jódom nedochádza za normálnych podmienok. Je nutné vytvoriť osobitné podmienky. Keď je vystavený na metán dochádza podľa halogénu výskyt jodovodík. To má vplyv na methyljodid v dôsledku vyčnievať počiatočných reakčných zložiek metán a jód. Takáto reakcia je považovaná za reverzibilné.
Wurtz reakcie alkánov
Je to metóda pre získavanie uhľovodíkov s nasýteným symetrickú štruktúrou. Ako reakčnej zložky sa používa kovový sodík, alkylbromidy alebo alkylchloridy. S ich interakcie pripravená halogenid sodíka a zvýšenú uhľovodíkový reťazec, ktorý je súčtom dvoch uhľovodíkových zvyškov. Schematicky je syntéza je nasledujúci: R-Cl + Cl-R + 2Na → R-R + 2NaCl.
Wurtz reakcie alkánov je možné iba v prípade, že halogény v ich molekulách sú v primárnej atóm uhlíka. Napr., CH 3-CH 2CH 2-Br.
Ak sa počas hrania galogenuglevodorododnaya zmesi dvoch zlúčenín, v kondenzácie troch rôznych reťazcov vytvorených produktu. Príklad tejto reakcie môže slúžiť ako alkán interakcie sodného s chlorometánov a hloretanom. Výstupom je zmes, obsahujúca bután, propán a etán.
Okrem sodíka, možné použiť aj iné alkalické kovy, ktoré obsahujú lítium alebo draslík.
proces sulfochlorace
To je tiež nazývané Reed reakcie. Beží na princípe slobodnej výmeny. Tento typ reakcie je typická alkánov po pôsobení zmesi oxidu siričitého a molekulárnym chlórom v prítomnosti ultrafialového žiarenia.
Proces začína začatie mechanizmu reťaze, pričom chlór získané z oboch zvyškov. Jeden útok alkán, ktorá vedie k alkylové častíc a molekúl chlorovodíka. Tým, uhľovodíkový zvyšok pripojený ku vzniku oxidu siričitého komplexné častice. Pre stabilizáciu zachytávanie dochádza jeden atóm chlóru z inej molekuly. Konečný materiál je alkán sulfonylchlorid, sa používa pri syntéze povrchovo aktívne zlúčeniny.
Schematicky proces vyzerá takto:
CLCL → hv ∙ Cl + ∙ Cl,
HR + ∙ Cl → R ∙ + HCl,
R ∙ + OSO → ∙ RSO 2,
∙ RSO 2 + CLCL → RSO 2cl + ∙ Cl.
Procesy spojené s nitrácia
Alkány reagujú s kyselinou dusičnou v roztoku 10% a s oxidom čtyřmocného dusíka v plynnom stave. Podmienky jeho výskytu je vysoké hodnoty teploty (asi 140 ° C) a hodnoty nízky tlak. Na výstupných produkoval nitroalkany.
Proces voľné radikály typu pomenoval vedca Konovalov, otvorené syntézu nitričná: CH 4 + HNO3 → CH 3NO 2 + H 2 O.
mechanizmus štiepenia
Pre typický dehydrogenácia alkánov a praskanie. Metán molekula prechádza úplný tepelný rozklad.
Základným mechanizmom z vyššie uvedených reakcií je štiepenie atómov z alkánov.
dehydrogenační proces
Oddelením vodíkových atómov uhlíkového skeletu parafínov, s výnimkou metánu, získané nenasýtené zlúčeniny. Tieto chemické reakcie testovaných pri vysokej teplote (400 až 600 ° C), a to za akčné urýchľovačov ako platina, nikel, alkánov oxidy chrómu a hliníkom.
Ak sa podieľať na reakciu etán alebo propán molekúl, potom jeho produkty budú etén, propén, alebo s jednou dvojitou väzbou.
Dehydrogenácia so štyrmi alebo piatimi-uhlíkovej kostry získa dienové zlúčeniny. Z vytvoreného bután-1,3-butadiénu a 1,2-butadiénu.
Ak sú prítomné v reakčných látok so 6 alebo viacerými atómami uhlíka, sa vytvorí benzén. To má aromatický kruh s tromi dvojitými väzbami.
Tento proces spojený s rozkladom
Na základe vysokej teploty reakcie alkánov môže prejsť s uhlík medzery a tvorba aktívnych druhov radikálov typu. Tieto postupy sa označujú ako praskanie alebo pyrolýzy.
Zahrievaním reakčných zložiek na teplotu vyššiu ako 500 ° C, vedie k rozkladu molekúl, v ktorých sú vytvorené zložité zmesi alkyl-typu radikálov.
Vyhotovenie pri silnom ohreve pyrolýzy alkánov s dĺžkou uhlíkového reťazca kvôli získať nasýtené a nenasýtené zlúčeniny. Nazýva sa tepelné krakovanie. Tento postup sa používa až do polovice 20. storočia.
Nevýhodou bolo získať uhľovodíky s nízkym oktánovým číslom (menej ako 65), takže bola nahradená krakovacom katalyzátora. Celý proces prebieha pri teplotách, ktoré sú nižšie ako 440 ° C, a tlaky menšie ako 15 MPa, v prítomnosti alkánov aluminosilikátových uvoľňovaním urýchľovač s rozvetvenou štruktúrou. Príkladom je pyrolýza metánu: 2CH 4 → t ° C 2H 2 + 3H 2. Vytvorená acetylénu a molekulárnej vodík v priebehu reakcie.
Molekula môže byť podrobený konverziu metánu. K tejto zmesi vyžaduje vody a katalyzátora na báze niklu. Výstupom je zmes oxidu uhoľnatého a vodíka.
oxidačné procesy
Chemické reakcie, ktoré sú typické pre alkán spojená s nárazom elektrónov.
K dispozícii je auto-oxidácia parafínov. Sa jedná o voľné radikály mechanizmus oxidácii nasýtených uhľovodíkov. V priebehu reakcie sa získa kvapalná fáza alkán hydroperoxidov. Spočiatku parafín molekula reaguje s kyslíkom v pridelených aktívnych radikálov. Ďalej, alkyl častice interaguje s inou molekulou O 2, získané ∙ ROO. Vzhľadom k tomu, peroxi zvyšok mastné kyseliny je v kontakte alkán molekuly, a potom sa uvoľní hydroperoxidov. Príkladom je autooxidáciou etánu:
C 2H + 6 O 2 → ∙ C 2H 5 + HOO ∙,
∙ C 5 H 2 + O 2 → ∙ OOC 2H 5,
∙ OOC 2 H 5 + C 2H 6 → HOOC 2 H 5 + ∙ C 2H 5.
Pre Alkány, vyznačujúci sa reakciou spaľovania, ktoré sú hlavne chemické vlastnosti, v určení zloženie paliva. Sú oxidačné povahy s emisie tepla: 2C 2 H 6 + 7o 2 → 4CO 2 + 6 H 2 O.
Ak je proces pozorovaný v malom množstve kyslíka, konečný produkt môže byť bivalentné oxid alebo oxid uhoľnatý, ktorý je určený koncentrácia O 2.
Pri oxidácii alkánov pod vplyvom katalytických látok, a zmes sa zahrieva na 200 ° C sa získajú molekuly alkoholu, aldehydu alebo karboxylovej kyseliny.
Príklad etán:
C 2 H 6 + O 2 → C 2H 5 OH (etanol),
Ci 2 H 6 + O 2 → CH 3 CHO + H 2O (etanál a voda)
2C 2 H 6 + 3O 2 → 2CH 3 COOH + 2H 2O (Ethanovho kyseliny a vody).
Alkánov sa môžu oxidovať pôsobením cyklických peroxidov trinomial. Tie zahŕňajú dimetyl dioxiran. Výsledkom je oxidácia molekuly parafíny alkoholu.
Zástupcovia parafíny nereagujú na KMnO 4 alebo manganistanu draselného, ako aj brómové vody.
izomerizácia
Na alkánov vyznačujúci typ substitučnej reakcii s elektrofilním mechanizmu. To sa označuje izomerizáciu uhlíkového reťazca. Katalyzuje tohto postupu je chlorid hlinitý, ktorý sa nechá reagovať s nasýteným parafínom. Príkladom je izomerizácia butánu molekuly, ktorou je 2-metylpropán: C 4H 10 → C 3H 7 CH3.
proces aróma
Nasýtené materiály, v ktorých hlavný uhlíkový reťazec obsahuje šesť alebo viac atómov uhlíka, ktoré sú schopné vedenie dehydrocyklizace. Pre krátke molekuly nie sú charakteristické pre túto reakciu. Výsledok je vždy šesťčlenný kruh, ako cyklohexán a ich deriváty.
V prítomnosti urýchľovača reakcie, a odovzdáva ďalšie dehydrogenáciu premeny na stabilnejšiu benzénové kruh. To nastane konverziu acyklických uhľovodíkov na aromatické uhľovodíky alebo arény. Príkladom je dehydrocyklizace hexán:
H 3C-CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2-CH 3 → C 6H 12 (cyklohexán)
C 6H 12 → C 6H 6 + 3 H 2 (benzén).
Similar articles
Trending Now