Die eenvoudigste verbindings wat in organiese chemie-kursusse bestudeer word, is versadigde koolwaterstowwe of paraffiene, ook alkane genoem. Hul kwalitatiewe samestelling word verteenwoordig deur atome van slegs twee elemente: koolstof en waterstof. Molekules van verbindings bevat net een tipe chemiese binding - enkel of eenvoudig. In ons artikel gaan ons die struktuur bestudeer, asook metodes vir die verkryging en eienskappe van alkane.
Verteenwoordigers van die reeks en hul name
Die eerste verbinding van die paraffienklas is metaan. Sy molekulêre formule is CH4, dit stem ooreen met die algemene formule van stowwe, wat soos volg is: C H2 +2. Die eerste vier alkane het individuele name, soos metaan, etaan. Vanaf die vyfde verbinding word die nomenklatuur gebou met behulp van Griekse syfers. Byvoorbeeld, 'n stof met vyf koolstofatome in die molekule C5H12 word pentaan genoem (van die Griekse woord "penta" - vyf). Volgens die rasionele nomenklatuur, alkane,die chemiese eienskappe en produksie waarvan ons bestudeer, kan voorgestel word in die vorm van stowwe - afgeleides van metaan. In sy molekule word een of meer waterstofatome deur koolwaterstofradikale vervang. Volgens die sistematiese nomenklatuur moet jy die langste ketting van koolstofatome kies, wat genommer is vanaf die punt waaraan die radikale nader is. Dan word die nommer van die koolstofatoom wat deur 'n sigma-binding aan die radikale deeltjie gekoppel is, bepaal, en die radikaal word verfyn deur die naam van die alkaan self daarby te voeg, byvoorbeeld 3-metielbutaan.
Produksie van alkane
Die belangrikste en mees algemene bron van paraffienproduksie is minerale: aardgas en olie. Spore van metaan saam met waterstof en stikstof kan in moerasgas gevind word. Vaste alkane wat 'n groot aantal koolstofatome in die molekule bevat, is teenwoordig in osoceriet. Dit is 'n bergwas met 'n hele reeks unieke eienskappe, waarvan die afsettings ontwikkel word, byvoorbeeld, in Wes-Oekraïne. Daar is ook 'n aantal sintetiese metodes vir die onttrekking van versadigde koolwaterstowwe, veral deur die reduksiereaksie. In die industrie kan verskeie metodes onderskei word vir die produksie van alkane met behulp van redoksreaksies, byvoorbeeld tussen haloalkiele en waterstofjodied of natriumamalgaam. Meer eenvoudig is die reduksie van alkene, alkyne of alkadiene met waterstof in die teenwoordigheid van 'n nikkel katalisator. Die reaksieproduk sal die ooreenstemmende paraffien wees. Die proses kan deur die volgende vergelyking uitgedruk wordreaksies:
CH2 =CH2 + H2=H 3C-CH3 (etaan)
Alkaliese smelt van soute van karboksielsure
As jy natriumsout CH3COONa of ander stowwe van hierdie klas, wat aktiewe metaalatome insluit, met natriumhidroksied of sodakalk verhit, kan jy versadigde koolwaterstowwe kry. Die eerste tipe reaksie word meer dikwels in die laboratorium gebruik, die tweede word gebruik om die struktuur van die karboksielsuur wat deel is van die sout akkuraat te ontleed. Hierdie metode om alkane te verkry laat jou toe om die verdeling van die koolstofketting van die reagens en die afname in die aantal koolstofatome daarin waar te neem.
Wurtz-reaksie
Stowwe wat afgeleides van paraffiene is, waarin waterstofatome vervang is deur deeltjies van chloor, broom of jodium, kan in wisselwerking tree met fyn verspreide metaalnatrium. Die algemene reaksievergelyking sal wees:
2RHal + 2Na → R-R + 2NaHal, Hierdie proses is in 1870 deur die Franse chemikus F. Würz ontdek. Later het P. P. Sharygin sy meganisme wat tot die produksie van 'n alkaan gelei het, verduidelik. Dit het geblyk dat die halogeenatoom eers deur 'n metaal vervang word. Dan tree die resulterende organosodiumstof in wisselwerking met 'n ander haloalkaanmolekule. Hierdie reaksie het toepassing gevind in die tegnologie van sintese van hoër paraffiene.
Eienskappe van versadigde koolwaterstowwe
Die fisiese kenmerk van elke klas organiese verbindings word bepaaleienskappe wat natuurlik verander en afhang van die struktuur van die molekules van stowwe. Dus, die eerste vier homoloë van alkane, waarvan die reaksies ons vroeër oorweeg het, is gasse. Paraffiene wat in hul samestelling van 5 tot 14 koolstofatome bevat, bestaan in die vloeistoffase, terwyl die oorblywende alkane vaste verbindings is. Gasvormige en vaste stowwe is reukloos, vloeibare paraffiene ruik soos keroseen of petrol. Die belangrikste chemiese eienskappe van stowwe sluit byvoorbeeld harde oksidasie - verbranding in, as gevolg waarvan 'n groot hoeveelheid hitte vrygestel word:
CH4 + 2O2=CO2 + 2H 2O
Onthou dat metaan die hoofkomponent van die hoofbrandstof is - aardgas.
Vervangingsreaksies
Halogenering deur die vrye radikale meganisme is nog 'n kenmerk van alkane. Dit verwys na substitusiereaksies en lei tot die vorming van verbindings - halogeenderivate van paraffiene:
C5H12+Cl2=HCl + C5 H11Cl (chloropentaan).
Nitrasie is die interaksie van alkane met verdunde nitraatsuur in die teenwoordigheid van 'n katalisator en onder druk, ontdek in 1889 deur N. M. Konovalov. Paraffiennitroverbindings het 'n wye reeks toepassings as grondstowwe vir die vervaardiging van vuurpylbrandstof, plofstof, asook vir die onttrekking van karboksielsure en amiene.
Oksidasie van hoër lede van die homoloë reeks alkane in die teenwoordigheid van 'n katalisator lei tot die produksie van alkohole en karboksielsure wat gebruik word om weekmakers te sintetiseer wat gebruik word in die vervaardiging van plastiek en skoonmaakmiddels.
In ons artikel het ons die eienskappe van versadigde koolwaterstowwe ondersoek en bestudeer hoe om dit te verkry.
