De enklaste organiska föreningarna är mättade och omättade kolväten. Dessa inkluderar ämnen av klassen alkaner, alkyner, alkener.
Deras formler inkluderar väte- och kolatomer i en viss sekvens och kvantitet. De finns ofta i naturen.
Bestämning av alkener
Deras andra namn är olefiner eller etylenkolväten. Det är vad denna klass av föreningar kallades på 1700-talet när en oljig vätska, etylenklorid, upptäcktes.
Alkener är ämnen som består av väte och kolelement. De tillhör acykliska kolväten. Deras molekyl innehåller en enkel dubbel (omättad) bindning som förbinder två kolatomer med varandra.
Alkenformler
Varje klass av föreningar har sin egen kemiska beteckning. I dem indikerar symbolerna för elementen i det periodiska systemet sammansättningen och strukturen av bindningarna för varje ämne.
Den allmänna formeln för alkener betecknas enligt följande: CH2n, där talet n är större än eller lika med 2. Vid avkodning kan man se att det finns två väteatomer för varje kolatom.
Molekylära formler för alkener från den homologa serien representeras av följande strukturer: C2H4, C3 H6, C4H8, C 5H10, C6H12, C 7H14, C8H16, C 9 H18, C10H20. Det kan ses att varje efterföljande kolväte innehåller ytterligare ett kol och två till väte.
Det finns en grafisk beteckning på placeringen och ordningen av kemiska föreningar mellan atomer i en molekyl, som visar strukturformeln för alkener. Med hjälp av valenslinjer indikeras bindningen av kol med väten
Alkenernas strukturformel kan visas i expanderad form när alla kemiska grundämnen och bindningar visas. Med ett mer kortfattat uttryck av olefiner visas inte kombinationen av kol och väte med hjälp av valensstreck.
Skelettformeln anger den enklaste strukturen. En streckad linje visar molekylens bas, där kolatomer representeras av dess toppar och ändar, och väte indikeras med länkar.
Hur olefinnamn bildas
Baserat på den systematiska nomenklaturen, är formlerna för alkener och deras namn uppbyggda av strukturen av alkaner relaterade till mättade kolväten. För att göra detta, i den senares namn, ersätts suffixet -an med -ilen eller -en. Ett exempel är bildningen av butylen frånbutan och penten från pentan.
För att indikera dubbelbindningens position i förhållande till kolatomer, ange den arabiska siffran i slutet av namnet.
Alkener är uppkallade efter kolvätet med den längsta kedjan som innehåller en dubbelbindning. För början av numreringen av kedjan väljs vanligtvis slutet, som ligger närmast den omättade föreningen av kolatomer.
Om strukturformeln för alkener har grenar, ange då radikalernas namn och deras antal, och de föregås av siffror som motsvarar platsen i kolkedjan. Sedan följer namnet på själva kolvätet. Siffrorna följs vanligtvis av ett bindestreck.
Det finns obegränsade radikala grenar. Deras namn kan vara triviala eller bildade enligt reglerna för systematisk nomenklatur.
HHC=CH- kallas till exempel etenyl eller vinyl.
Isomers
Molekylära formler för alkener kan inte indikera isomerism. Men för denna klass av ämnen, med undantag för etylenmolekylen, är rumslig modifiering inneboende.
Isomerer av etylenkolväten kan vara genom kolskelett, efter positionen för den omättade bindningen, interklass eller rumslig.
Den allmänna formeln för alkener bestämmer antalet kol- och väteatomer i kedjan, men den visar inte närvaron och placeringen av dubbelbindningen. Ett exempel är cyklopropan som en interklassisomer av C3H6 (propen). Andra typer av isomerism förekommer i C4H8 ellerbuten.
Olika positioner för den omättade bindningen observeras i buten-1 eller buten-2, i det första fallet är dubbelföreningen belägen nära den första kolatomen och i den andra - i mitten av kedjan. Isomerism i kolskelettet kan övervägas med exemplet metylpropen) och isobutylen ((CH3)2C=CH2).
Rumlig modifiering är inneboende i buten-2 i trans- och cis-position. I det första fallet är sidoradikalerna placerade ovanför och under huvudkolkedjan med en dubbelbindning, i den andra isomeren är substituenterna på samma sida.
Olefinkarakterisering
Den allmänna formeln för alkener bestämmer det fysiska tillståndet för alla representanter för denna klass. Börjar med eten och slutar med butylen (från C2 till C4), ämnen finns i gasform. Så färglös eten har en söt lukt, låg löslighet i vatten, molekylvikten är mindre än luftens.
I flytande form presenteras kolväten av det homologa området från C5 till C17. Med utgångspunkt från alkenen, som har 18 kolatomer i huvudkedjan, sker övergången av det fysiska tillståndet till den fasta formen.
Alla olefiner anses ha dålig löslighet i ett vattenh altigt medium, men god löslighet i organiska lösningsmedel, såsom bensen eller bensin. Deras molekylvikt är mindre än vatten. En ökning av kolkedjan leder till en ökning av temperaturindikatorer under smältning och kokning av dessa föreningar.
Egenskaper för olefiner
Strukturformel för alkenervisar närvaron i skelettet av en dubbelbindning av π- och σ-förening av två kolatomer. Denna struktur av molekylen bestämmer dess kemiska egenskaper. π-bindningen anses inte särskilt stark, vilket gör det möjligt att förstöra den med bildandet av två nya σ-bindningar, som erhålls som ett resultat av tillägget av ett par atomer. Omättade kolväten är elektrondonatorer. De deltar i elektrofila additionsprocesser.
En viktig kemisk egenskap hos alla alkener är halogeneringsprocessen med frisättning av föreningar som liknar dihalogenderivat. Halogenatomer kan fästa via en dubbelbindning till kol. Ett exempel är bromering av propen med bildning av 1,2-dibrompropan:
H2C=CH–CH3 + Br2 → BrCH 2–CHBr–CH3.
Denna process av färgneutralisering i bromvatten med alkener anses vara kvalitativa bevis på närvaron av en dubbelbindning.
Viktiga reaktioner inkluderar hydrering av olifiner med tillsats av en vätemolekyl under inverkan av katalytiska metaller som platina, palladium eller nickel. Resultatet är kolväten med en mättad bindning. Formlerna för alkaner, alkener ges nedan i butenhydreringsreaktionen:
CH3–CH2–CH=CH2 + H 2 Ni→ CH3–CH2–CH 2–CH3.
Förfarandet att tillsätta en vätehalogenidmolekyl till olefinerkallas
hydrohalogenering, enligt den regel som upptäckts av Markovnikov. Ett exempel är hydrobromeringen av propen för att bilda 2-brompropan. I den förenas väte vid en dubbelbindning med kol, vilket anses vara det mest hydrerade:
CH3–CH=CH2 + HBr → CH3–BrCH– CH3.
Reaktionen av tillsats av vatten av alkener under inverkan av syror kallas hydrering. Resultatet är en molekyl av alkoholpropanol-2:
CH3–HC=CH2 + H2O → CH 3–OHCH–CH3.
När de utsätts för alkener med svavelsyra sker sulfoneringsprocessen:
CH3–HC=CH2 + HO−OSO−OH → CH3 –CH3CH–O−SO2−OH.
Reaktionen fortskrider med bildning av sura estrar, till exempel isopropylsvavelsyra.
Alkener är mottagliga för oxidation under sin förbränning under inverkan av syre för att bilda vatten och koldioxidgas:
2CH3–HC=CH2 + 9O2 → 6CO 2 + 6H2O.
Samverkan mellan olefiniska föreningar och utspädd kaliumpermanganat i form av en lösning leder till bildning av glykoler eller tvåvärda alkoholer. Denna reaktion är också oxidativ, producerar etylenglykol och missfärgar lösningen:
3H2C=CH2 + 4H2O+ 2KMnO 4 → 3OHCH–CHOH+ 2MnO2 +2KOH.
Alkenmolekyler kan vara involverade i polymerisationsprocessen med en fri radikaleller katjon-anjonmekanism. I det första fallet, under inverkan av peroxider, erhålls en polymer såsom polyeten.
Enligt den andra mekanismen fungerar syror som katjoniska katalysatorer, och metallorganiska ämnen är anjoniska katalysatorer med frisättning av en stereoselektiv polymer.
Vad är alkaner
De kallas också paraffiner eller mättade acykliska kolväten. De har en linjär eller grenad struktur, som endast innehåller mättade enkla bindningar. Alla representanter för den homologiska serien av denna klass har den allmänna formeln C H2n+2.
De innehåller bara kol- och väteatomer. Den allmänna formeln för alkener bildas från beteckningen mättade kolväten.
Namn på alkaner och deras egenskaper
Den enklaste representanten för denna klass är metan. Det följs av ämnen som etan, propan och butan. Deras namn är baserat på roten till siffran på grekiska, till vilken suffixet -an läggs till. Namnen på alkaner är listade i IUPAC-nomenklaturen.
Den allmänna formeln för alkener, alkyner, alkaner inkluderar bara två typer av atomer. Dessa inkluderar grundämnena kol och väte. Antalet kolatomer i alla tre klasserna är detsamma, skillnaden observeras endast i antalet väte, som kan delas av eller läggas till. Omättade föreningar erhålls från mättade kolväten. Representanter för paraffiner i molekylen innehåller 2 fler väteatomer än olefiner, vilket bekräftarallmänna formeln för alkaner, alkener. Alkenstrukturen anses vara omättad på grund av närvaron av en dubbelbindning.
Om vi korrelerar antalet väte- och kolatomer i alkaner, kommer värdet att vara maxim alt i jämförelse med andra klasser av kolväten.
Från metan till butan (från C1 till C4), ämnen finns i gasform.
I flytande form presenteras kolväten av det homologa området från C5 till C16. Med utgångspunkt från alkanen, som har 17 kolatomer i huvudkedjan, sker övergången av det fysiska tillståndet till den fasta formen.
De kännetecknas av isomerism i kolskelettet och optiska modifieringar av molekylen.
I paraffiner anses kolvalenser vara helt upptagna av angränsande kol eller väte med bildning av en bindning av σ-typ. Ur kemisk synvinkel orsakar detta deras svaga egenskaper, varför alkaner kallas mättade eller mättade kolväten, utan affinitet.
De ingår i substitutionsreaktioner förknippade med radikal halogenering, sulfoklorering eller nitrering av molekylen.
Paraffiner genomgår en process av oxidation, förbränning eller sönderdelning vid höga temperaturer. Under inverkan av reaktionsacceleratorer sker eliminering av väteatomer eller dehydrering av alkaner.
Vad är alkyner
De kallas också acetyleniska kolväten, som har en trippelbindning i kolkedjan. Strukturen av alkyner beskrivs av det allmännaformel C H2n–2. Den visar att acetyleniska kolväten, till skillnad från alkaner, saknar fyra väteatomer. De ersätts av en trippelbindning som bildas av två π-föreningar.
En sådan struktur bestämmer de kemiska egenskaperna för denna klass. Strukturformeln för alkener och alkyner visar tydligt omättnaden av deras molekyler, såväl som närvaron av en dubbel (H2C꞊CH2) och en trippel (HC≡CH) slips.
Namn på alkyner och deras egenskaper
Den enklaste representanten är acetylen eller HC≡CH. Det kallas också ethin. Det kommer från namnet på ett mättat kolväte, där suffixet -an tas bort och -in läggs till. I namnen på långa alkyner indikerar siffran platsen för trippelbindningen.
Genom att känna till strukturen hos mättade och omättade kolväten är det möjligt att bestämma under vilken bokstav den allmänna formeln för alkyner anges: a) CnH2n; c) CnH2n+2; c) CnH2n-2; d) CnH2n-6. Rätt svar är det tredje alternativet.
Från acetylen till butan (från C2 till C4), ämnen är gasformiga till sin natur.
I flytande form finns det kolväten med det homologa intervallet från C5 till C17. Utgående från alkynen, som har 18 kolatomer i huvudkedjan, sker övergången av det fysiska tillståndet till den fasta formen.
De kännetecknas av isomerism i kolskelettet, i positionen för trippelbindningen, samt interklassmodifieringar av molekylen.
Pokemiska egenskaper hos acetyleniska kolväten liknar alkener.
Om alkyner har en terminal trippelbindning, fungerar de som en syra med bildning av alkynids alter, till exempel NaC≡CNa. Närvaron av två π-bindningar gör natriumacetyledinmolekylen till en stark nukleofil som går in i substitutionsreaktioner.
Acetylen genomgår klorering i närvaro av kopparklorid för att erhålla dikloracetylen, kondensation under inverkan av haloalkyner med frisättning av diacetylenmolekyler.
Alkyner deltar i elektrofila additionsreaktioner, vars princip ligger till grund för halogenering, hydrohalogenering, hydratisering och karbonylering. Sådana processer fortskrider dock svagare än i alkener med en dubbelbindning.
För acetyleniska kolväten är additionsreaktioner av nukleofil typ av molekylen alkohol, primär amin eller vätesulfid möjliga.
