Få alkaner och deras egenskaper

2024 Författare: Angel Austin | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 05:42

De enklaste föreningarna som studerats i kurser i organisk kemi är mättade kolväten eller paraffiner, även kallade alkaner. Deras kvalitativa sammansättning representeras av atomer av endast två element: kol och väte. Molekyler av föreningar innehåller bara en typ av kemisk bindning - enkel eller enkel. I vår artikel kommer vi att studera strukturen, samt metoder för att erhålla och egenskaper hos alkaner.

Representanter för serien och deras namn

Den första föreningen i paraffinklassen är metan. Dess molekylformel är CH₄, den motsvarar den allmänna formeln för ämnen, som är följande: C H₂ +2_{. De fyra första alkanerna har individuella namn, såsom metan, etan. Med utgångspunkt från den femte föreningen är nomenklaturen byggd med grekiska siffror. Till exempel kallas ett ämne med fem kolatomer i molekylen C}5_H12 _{pentan (från det grekiska ordet "penta" - fem). Enligt den rationella nomenklaturen, alkaner,de kemiska egenskaperna och produktionen som vi studerar kan representeras i form av ämnen - derivat av metan. I sin molekyl är en eller flera väteatomer ersatta av kolväteradikaler. Enligt den systematiska nomenklaturen ska du välja den längsta kedjan av kolatomer, som är numrerade från den ände som radikalerna är närmare. Sedan bestäms antalet kolatomer som är kopplade till radikalpartikeln med en sigmabindning, och radikalen förfinas genom att lägga till namnet på själva alkanen till den, till exempel 3-metylbutan.}

Tillverkning av alkaner

Den huvudsakliga och vanligaste källan till paraffinproduktion är mineraler: naturgas och olja. Spår av metan tillsammans med väte och kväve kan hittas i träskgas. Fasta alkaner som innehåller ett stort antal kolatomer i molekylen finns i ozocerit. Detta är ett bergsvax med en hel rad unika egenskaper, vars avlagringar utvecklas, till exempel i västra Ukraina. Det finns också ett antal syntetiska metoder för extraktion av mättade kolväten, i synnerhet genom reduktionsreaktionen. Inom industrin kan flera metoder urskiljas för framställning av alkaner med hjälp av redoxreaktioner, till exempel mellan haloalkyler och vätejodid eller natriumamalgam. Enklare är reduktionen av alkener, alkyner eller alkadiener med väte i närvaro av en nickelkatalysator. Reaktionsprodukten kommer att vara motsvarande paraffin. Processen kan uttryckas med följande ekvationreaktioner:

CH₂ =CH₂ + H₂=H ₃C-CH₃ (etan)

Alkalisk smältning av s alter av karboxylsyror

Om du värmer natriums alt CH₃COONa eller andra ämnen av denna klass, som inkluderar aktiva metallatomer, med natriumhydroxid eller sodakalk, kan du få mättade kolväten. Den första typen av reaktion används oftare i laboratoriet, den andra används för att noggrant analysera strukturen av karboxylsyran som är en del av s altet. Denna metod för att erhålla alkaner låter dig observera splittringen av reagensens kolkedja och minskningen av antalet kolatomer i den.

Wurtz-reaktion

Ämnen som är derivat av paraffiner, i vilka väteatomer har ersatts av partiklar av klor, brom eller jod, kan interagera med finfördelat metalliskt natrium. Den allmänna reaktionsekvationen kommer att vara:

2RHal + 2Na → R-R + 2NaHal, Denna process upptäcktes 1870 av den franske kemisten F. Würz. Senare klargjorde P. P. Sharygin sin mekanism som ledde till produktionen av en alkan. Det visade sig att halogenatomen först ersätts av en metall. Sedan interagerar den resulterande organonatriumsubstansen med en annan haloalkanmolekyl. Denna reaktion har funnit tillämpning i tekniken för syntes av högre paraffiner.

Mättade kolvätens egenskaper

De fysikaliska egenskaperna för varje klass av organiska föreningar bestämsegenskaper som förändras naturligt och beror på strukturen hos ämnens molekyler. Så de första fyra homologerna av alkaner, vars reaktioner vi övervägde tidigare, är gaser. Paraffiner innehållande i sin sammansättning från 5 till 14 kolatomer finns i vätskefasen, medan de återstående alkanerna är fasta föreningar. Gasformiga och fasta ämnen är luktfria, flytande paraffiner luktar fotogen eller bensin. De viktigaste kemiska egenskaperna hos ämnen inkluderar till exempel hård oxidation - förbränning, som ett resultat av att en stor mängd värme frigörs:

CH₄ + 2O₂=CO₂ + 2H ₂O

Kom ihåg att metan är huvudkomponenten i huvudbränslet - naturgas.

bytesreaktioner

Halogenering som sker genom mekanismen för fria radikaler är en annan egenskap hos alkaner. Det hänvisar till substitutionsreaktioner och leder till bildning av föreningar - halogenderivat av paraffiner:

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

Nitrering är växelverkan mellan alkaner och utspädd nitratsyra i närvaro av en katalysator och under tryck, upptäckt 1889 av N. M. Konovalov. Paraffinnitroföreningar har ett brett spektrum av tillämpningar som råmaterial för produktion av raketbränsle, sprängämnen, samt för utvinning av karboxylsyror och aminer.

Oxidation av högre medlemmar av den homologa serien av alkaner i närvaro av en katalysator leder till produktion av alkoholer och karboxylsyrasyror som används för att syntetisera mjukgörare som används vid tillverkning av plaster och rengöringsmedel.

I vår artikel undersökte vi egenskaperna hos mättade kolväten och studerade hur man får fram dem.