Proizvodnja alkanov in njihovih lastnosti

Najenostavnejše spojine, preučene v organski kemiji, so nasičeni ogljikovodiki ali parafini, imenovani tudi alkani. Njihovo kvalitativno sestavo predstavljajo atomi le dveh elementov: ogljika in vodika. Molekule spojin vsebujejo le eno vrsto kemične vezi - eno ali preprosto. V tem članku bomo preučili strukturo, načine pridobivanja in lastnosti alkanov.

Predstavniki serije in njihova imena

Prva povezava razreda parafinov je metan. Njegova molekulska formula je CH₄, ustreza splošni formuli snovi v naslednji obliki: C_nH_2n+2. Prve štiri alkane imajo posamezna imena, na primer metan, etan. Nato se začne s peto spojino z grškimi številkami. Na primer, snov s petimi atomi ogljika v molekuli C₅H_{12. mesto} imenovan pentan (iz grške besede "Penta" - pet). V skladu z racionalno nomenklaturo alkani, kemijske lastnosti in priprava, ki jih preučujemo, lahko predstavimo v obliki snovi - derivatov metana. V svoji molekuli se eden ali več vodikovih atomov nadomesti z ogljikovodikovimi radikali. Z sistematična nomenklatura naj izbere najdaljšo verigo atomov ogljika, ki so oštevilčene od konca, do katerega so radikali bližji. Nato določi število atoma ogljika povezana z vez sigma radikalom delca in pojasniti ostanek, ki mu doda ime alkana, npr 3-metilbutan.

Priprava alkanov

Glavni in najpogostejši vir parafina je minerali: zemeljski plin in olje. Sledi metana, skupaj z vodikom in dušikom, lahko najdemo v sestavi močvirnega plina. Trdni alkani, ki vsebujejo veliko število atomov ogljika v molekuli, so prisotni v ozoceritu. To je gorski vosek, ki ima celo vrsto edinstvenih lastnosti, odlagališča katerih se razvijajo, na primer, na območju zahodne Ukrajine. Obstajajo tudi številne sintetične metode za proizvodnjo mejnih ogljikovodikov, zlasti reakcijo redukcije. V industriji obstaja več metod za pripravo alkanov s pomočjo redoks reakcije, npr razprostrtih med haloalkil in vodikov jodid ali natrijevega amalgama. Bolj preprosto je zmanjšanje alkenov, alkinov ali alkadienov z vodikom v prisotnosti nikljevega katalizatorja. Produkt reakcije bo ustrezen parafin. Postopek se lahko izrazi z naslednjo reakcijsko enačbo:

CH₂ = CH₂ + H₂ = H₃C-CH₃ (etan)

Alkalno taljenje soli karboksilnih kislin

Če je natrijeva sol CH₃COONa ali druge snovi tega razreda, ki vsebujejo aktivne kovinske atome, z natrijevim hidroksidom ali soda apnom, je mogoče dobiti končne ogljikovodike. Prva vrsta reakcije se pogosteje uporablja v laboratorijskih pogojih, slednja pa se uporablja za natančno analizo strukture karboksilne kisline, ki je del soli. Ta metoda pridobivanja alkanov omogoča opazovanje cepitve ogljikove verige reagenta in zmanjšanje števila atomov ogljika v njem.

Reakcija Wurz-a

Snovi pridobljene parafinov, pri katerih struktura se zamenjava atomov vodika na klor delcev, brom ali jod, presnovimo z fino porazdeljenega kovinskega natrija. Reakcijska enačba v splošni obliki bo naslednja:

2RHal + 2Na → R-R + 2NaHal,

Ta proces je leta 1870 odkril francoski kemik F. Wurz. Kasneje je PP Sharygin pojasnil svoj mehanizem, kar je pripeljalo do nastanka alkana. Izkazalo se je, da atom halogena najprej zamenjamo s kovino. Nato dobljena organosulfurna spojina reagira z drugo molekulo halogenoalkana. Ta reakcija je našla uporabo v tehnologiji sinteze višjih parafinov.

Lastnosti Ultimate Hydrocarbons

Fizikalne lastnosti vsakega razreda organskih spojin določajo lastnosti, ki se naravno razlikujejo in so odvisne od strukture molekul snovi. Tako so prvi štirje homologi alkanov, katerih reakcije smo razpravljali prej, plini. Parafini, ki vsebujejo od 5 do 14 atomov ogljika, obstajajo v tekoči fazi, preostali alkani pa trdne spojine. Plinaste in trdne snovi ne vonjujejo, tekoči parafini vonj kerozina ali bencina. Najpomembnejše kemijske lastnosti snovi vključujejo npr. Trdo oksidacijo - zgorevanje, kar povzroči veliko količino toplote:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O podjetju

Spomnimo se, da je metan glavni sestavni del glavnega goriva - zemeljskega plina.

Nadomestne reakcije

Halogenacija, ki poteka skozi prosti radikalni mehanizem, je še ena značilnost alkanov. Nanaša se na nadomestne reakcije in vodi do tvorbe spojin - halogeniranih parafinov:

C₅H_{12. mesto}+Cl₂ = HCl + C₅H₁₁Cl (kloropentan).

Nitracija je interakcija alkanov z razredčeno nitratno kislino v prisotnosti katalizatorja in pod pritiskom, ki ga je leta 1889 odkril NM Konovalov. Nitro spojine parafinov imajo široko paleto uporabe kot surovine za proizvodnjo raketnega goriva, eksploziva ter tudi za proizvodnjo karboksilnih kislin in aminov.

Oksidacija višjih članov homologne serije alkanov v prisotnosti katalizatorja dobimo alkohole in karboksilne kisline, ki se uporabljajo za sintezo mehčal, ki se uporabljajo za proizvodnjo plastičnih mas in detergente.

V tem članku smo proučili lastnosti končnih ogljikovodikov in preučili metode za njihovo proizvodnjo.