Muodostus, Toisen asteen koulutus ja koulujen
Mitkä ovat tyypillisiä reaktioita varten alkaanien
Jokainen luokka kemiallisia yhdisteitä, voidaan osoittaa ominaisuuksia, koska niiden sähköinen rakenne. Ja alkaanit tyypillinen substituutioreaktiota, pilkkominen tai molekyylien hapetuksen. Kaikki kemialliset prosessit on oma erityinen virtaus, jota käsitellään tarkemmin.
Mikä on alkaanit
Tämä tyydyttynyt hiilivety-yhdisteitä, jotka tunnetaan parafiini. Nämä molekyylit koostuvat ainoastaan hiili- ja vetyatomeista, ovat lineaarisia tai haarautuneita asyklinen ketju, jossa on vain yksi yhdiste. Ominaispiirteet huomioon ottaen luokan voi laskea, mikä reaktio ominaista alkaaneja. Ne noudattavat kaavaa koko luokan: H 2n + 2 C n.
kemiallinen rakenne
Parafiini-molekyyli käsittää hiiliatomia, jolla on sp 3-hybridisaatio. He kaikki neljä valenssin orbitaalien on sama muoto, energia ja suunta avaruudessa. Koko välinen kulma energiatasot 109 ° ja 28'.
Läsnäolo yksinkertaisia sidoksia molekyyleissä määrittää, mitä reaktiot ovat tyypillisiä alkaanit. Ne sisältävät σ-yhdiste. Välinen viestintä hiiltä, on ei-polaarinen ja heikosti polarisoitavissa, se on hieman pidempi kuin C-H. Myös, elektronitiheydestä siirtyminen hiiliatomiin on kaikkein elektronegatiivinen. Tuloksena oleva yhdiste on tunnettu siitä, että C-H alhainen polaarisuus.
substituutioreaktio
Aineiden luokka parafiinit on alhainen kemiallinen aktiivisuus. Tämä voidaan selittää vahvuus välisten sidosten C-C ja C-H, joka on vaikea murtaa, koska ei-napaisuus. Ottaen huomioon niiden hävittäminen on homolyyttinen mekanismi, jossa vapaa radikaali-tyypin mukana. Siksi alkaaneja on ominaista substituointireaktiota. Tällaiset aineet voivat olla vuorovaikutuksessa vesimolekyylien kanssa tai ionien varauksenkuljettajien.
Ne sijoittuvat vapaa radikaali substituutio, joissa vetyatomit on korvattu halogeenilla, tai muita aktiivinen ryhmä. Näitä reaktioita ovat liittyvien prosessien halogenointi, Sulfokloorauksella ja nitraus. Nämä johtavat valmistamiseksi alkaanijohdannaiset.
- Prosessi alkaa Nukleaatioyksiköiden tai ketju, jossa vapaita radikaaleja muodostuu. Katalyytit ovat lähteitä ultraviolettivaloa ja lämmitys.
- Sitten kehittyy ketju, jossa peräkkäiset aktiiviset partikkelit suorittaa vuorovaikutusta aktiivinen molekyylien. On niiden muuntaminen molekyyleihin ja radikaaleja, vastaavasti.
- Viimeinen vaihe on katkaisemiseksi. On rekombinaation tai häviäminen aktiivisia hiukkasia. Näin lopetetaan kehittäminen ketjureaktion.
Prosessi halogenointi
Se perustuu mekanismi radikaalin tyyppiä. Alkaani halogenointireaktio tapahtuu säteilyttämällä ultraviolettivalolla ja lämmitys seoksen halogeeneja ja hiilivetyjä.
Kaikissa vaiheissa prosessin sovelletaan sääntöä, jonka totesi Markovnikov. Siinä todetaan, että tapahtuu substituutio halogeenilla, erityisesti vety, joka kuuluu hydrattu hiili. Halogenointi tapahtuu seuraavassa järjestyksessä: primäärisestä on tertiäärinen hiiliatomi.
Prosessi tapahtuu paremmin alkaanin molekyylejä, joissa on pitkä tärkein hiilivetyketjua. Tämä johtuu siitä, että lasku ionisoivan energiaa tähän suuntaan, aine helpompaa katkaistun elektroni.
Eräs esimerkki on metaanin kloorauksen molekyylejä. Toiminnan ultraviolettisäteilyn aiheuttaa halkaisu klooria radikaalien, jotka suorittavat hyökkäys aikaani. Erottuminen tapahtuu ja muodostumista atomivedyn H3C · tai metyyliradikaali. Tällaisen hiukkasen puolestaan hyökkäys molekyyli- kloori, mikä johtaa tuhoutumiseen sen rakenne ja muodostetaan uusi kemiallinen.
Kussakin vaiheessa vaihdosta suoritetaan vain yksi vetyatomi. Halogenaatioreaktion alkaanien johtaa asteittaisen muodostumisen hlormetanovoy, dikloorimetaania, ja trihlormetanovoy tetrahlormetanovoy molekyyli.
Kaavamaisesti prosessi on seuraava:
H 4 C + CI: Cl → H 3 CCI + HCI,
H 3 CCI + CI: Cl → H 2CCl 2 + HCI,
H 2CCl 2 + CI: Cl → HCCI 3 + HCI,
HCCI 3 + CI: Cl → CCI4 + HCI: a.
Toisin kuin metaanin kloorauksen molekyylien kuljettaa tällaisen prosessin muiden alkaanit tunnettu siitä saadaan aineita, joilla vety korvaaminen ei ole yksi hiiliatomi, ja muutaman. Niiden määrällinen suhde liittyy lämpötilan indikaattoreita. Kylmissä olosuhteissa, lasku muodostumisen nopeutta johdannaisten kanssa tertiäärisen, primääristä ja sekundääristä rakennetta.
Lämpötilan kasvaessa tavoite nopeutta muodostavat tällaisia yhdisteitä on tasaantunut. Halogenoinnissa prosessi on vaikutus staattisen tekijä, joka osoittaa eri törmäysten todennäköisyyttä radikaali hiiliatomin kanssa.
Prosessi halogenoimalla jodi ei tapahdu normaaleissa olosuhteissa. On välttämätöntä luoda erityisiä ehtoja. Kun se altistetaan metaanin tapahtuu mukainen halogeeni tapauksessa vety jodidi. Se on vaikutusta metyylijodidia seurauksena erottuvat alkuperäisen reagenssit metaanin ja jodia. Tällainen reaktio katsotaan olevan palautuvia.
Wurtz reaktio alkaaneista
Se on menetelmä, jolla saadaan hiilivetyjen kanssa tyydyttyneen symmetrinen rakenne. Kun käytetään reaktanttien natriummetallia, alkyylibromideja tai alkyyliklorideja. Jossa niiden vuorovaikutus on valmistettu natriumhalogenidia ja lisääntynyt hiilivetyketju, joka on summa kahdesta hiilivetyradikaaleja. Kaavamaisesti synteesi on seuraava: R-CI + CI-R + 2Na → R-R + 2NaCl.
Wurtz reaktio alkaaneista on mahdollista vain, jos halogeenit niiden molekyylit ovat ensisijainen hiiliatomin. Esim., CH 3-CH 2-CH 2 Br.
Jos pelaamisen aikana galogenuglevodorododnaya kahden yhdisteen seosta, kondensaatiossa kolmen eri ketjujen muodostuneen tuotteen. Eräs esimerkki tästä reaktiosta voidaan käyttää natrium- alkaani vuorovaikutus kloorimetaaneja ja hloretanom. Tuotos on seos, joka sisältää butaania, propaania ja etaani.
Lisäksi natrium, voidaan käyttää muita alkali metalleja, jotka sisältävät litium tai kalium.
prosessi Sulfokloorauksella
Sitä kutsutaan myös Reed reaktion. Se toimii periaatteella vapaan korvaavan. Tämän tyyppinen reaktio on tyypillinen alkaanien vaikutukselle seosta rikkidioksidin ja molekulaarisen kloorin läsnä ollessa UV-säteilyllä.
Prosessi alkaa aloittamisen ketjun mekanismi, jossa kloori on saatu kaksi radikaalia. Yksi hyökkäys alkaani, joka aiheuttaa alkyyli- hiukkasia ja molekyylejä kloorivetyä. Mukaan hiilivetyradikaali kiinnittyneet, muodostaa rikkidioksidia kompleksin partikkeleita. Vakauttaa talteenotto tapahtuu yhden klooriatomin toisesta molekyylistä. Lopullinen materiaali on alkaani sulfonyylikloridi, se on käytetty synteesissä pinta-aktiivisia yhdisteitä.
Kaavamaisesti prosessi näyttää tältä:
CLCL → hv ∙ Cl + ∙ Cl,
HR + ∙ Cl → R ∙ + HCI: a,
R ∙ + OSO → ∙ RSO 2,
∙ RSO 2 + ClCl → RSO 2CI + ∙ Cl.
Prosessit liittyvät nitraamalla
Alkaanit reagoida typpihapon liuosta, 10%, ja jossa neliarvoisen typpioksidin kaasumaisessa tilassa. Olosuhteet sen esiintyminen on korkea lämpötila-arvoilla (noin 140 ° C) ja matala paine arvoja. Lähdössä tuotetut nitroalkaanien.
Prosessi radikaali-tyyppistä nimetty tutkija Konovalov, avataan nitraus synteesi: CH 4 + HNO 3 → CH 3NO 2 + H 2O:
Mekanismi katkaisun
Tyypillisten alkaani dehydrogenaatiosta ja halkeilua. Metaani molekyyli käy läpi täydellisen lämpöhajoamisen.
Perusmekanismi Edellä mainituissa reaktioissa on pilkkominen atomien alkaaneista.
dehydrausprosessin
Kun erotetaan vetyatomit hiilirunko parafiinien, paitsi metaanin saadaan tyydyttymättömiä yhdisteitä. Tällaiset kemialliset reaktiot alkaanien testataan korkeassa lämpötilassa (400-600 ° C) ja vaikutuksen alaisena kiihdyttimiä, kuten platina, nikkeli, kromi oksidit ja alumiini.
Jos osallistua reaktioon, etaanin tai propaanin molekyylejä, niin sen tuotteet eteeni tai propeeni on yksi kaksoissidos.
Dehydrogenaatio neljä tai viisi-hiili runko saatu dieeni yhdiste. Kohteesta muodostettu butaani-1,3-butadieeni ja 1,2-butadieeni.
Jos niitä on läsnä reaktiossa aineita joissa on 6 tai useampia hiiliatomeja, bentseenin on muodostettu. Se on aromaattinen rengas, jossa on kolme kaksoissidosta.
Prosessi liittyy hajoaminen
Korkeassa lämpötilassa reaktio alkaanien voi kulkea välin kanssa hiili-sidoksia ja muodostumisen aktiivinen muoto radikaali tyyppiä. Tällaisia prosesseja kutsutaan halkeilua tai pyrolyysistä.
Kuumentamalla reagensseja ja lämpötila on yli 500 ° C: ssa, johtaa hajoaminen molekyylien, jotka on muodostettu monimutkaisia seoksia alkyyli-radikaaleista.
Suorittamalla voimakkaassa lämmitys pyrolyysi alkaanien, joiden hiiliketjun pituus vuoksi saada tyydyttyneet ja tyydyttymättömät yhdisteet. Sitä kutsutaan lämpökrakkaus-. Prosessia käytetään, kunnes puolivälissä 20. luvulla.
Haittana oli saada hiilivetyjä, joissa on alhainen oktaaniluku (vähemmän kuin 65), joten se korvattiin krakkauskatalyyttiin. Prosessi tapahtuu lämpötiloissa, jotka ovat alle 440 ° C: ssa, ja paine on pienempi kuin 15 ilmakehää, läsnä alumiinisilikaatista kiihdyttimen vapautumisen alkaaneista, joissa on haarautunut rakenne. Eräs esimerkki on pyrolyysi metaanin: 2CH 4 → t ° C: ssa 2 H 2 + 3H 2. Muodostunut asetyleeni ja molekulaarista vetyä reaktion aikana.
Molekyylin voidaan suorittaa metaanin konversio. Tämän reaktio vaatii vettä ja nikkelikatalyyttiä. Tuotos on hiilimonoksidin ja vedyn.
hapetusprosessit
Kemiallisia reaktioita, jotka ovat tyypillisiä alkaani liittyy elektronitörmäytys.
On itsehapettumiselle parafiinejä. Siihen liittyy vapaan radikaalin mekanismi hapettumisen tyydyttyneitä hiilivetyjä. Reaktion aikana, nestefaasi alkaania hydroperoksidi saatu. Aluksi parafiini molekyyli reagoi hapen kanssa osoitetaan aktiivinen radikaalit. Seuraava, alkyyli hiukkanen on vuorovaikutuksessa toisen molekyylin O 2, saadaan ∙ ROO. Koska peroksi radikaali rasvahappo saatetaan kosketuksiin aikaani molekyyli, ja sitten vapautetaan hydroperoksidi. Eräs esimerkki on siirymämetalli etaanin:
C 2 H 6 + O 2 → ∙ C 2 H 5 + HOO ∙,
∙ C 5 H 2 + O 2 → ∙ OOC 2 H 5,
∙ OOC 2 H 5 + C 2 H 6 → HOOC 2 H 5 + ∙ C 2 H 5.
Varten aikaani tunnettu siitä, että reaktio palamisen, jotka ovat lähinnä kemiallisia ominaisuuksia, koostumusta määritettäessä polttoaineen. Ne ovat oksidatiivisen luonteeltaan emission kanssa lämmön: 2C 2 H 6 + 7o 2 → 4CO 2 + 6H 2O:
Jos prosessi on havaittu pieni määrä happea, lopputuotteen voi olla divalentti hiili tai hiilimonoksidi, joka määräytyy pitoisuus O 2.
Hapetuksessa alkaanien vaikutuksen alaisena katalyyttinen aineiden ja kuumennettiin 200 ° C: ssa saadaan alkoholi molekyyli, aldehydi tai karboksyylihappo.
Esimerkki etaani:
C 2 H 6 + O 2 → C 2 H 5 OH (etanoli),
C 2 H 6 + O 2 → CH 3 CHO + H 2 O (etanolin ja veden)
2C 2 H 6 + 3O 2 → 2CH 3 COOH + 2H 2O (etaanihappoa ja vesi).
Alkaaneja voidaan hapettaa vaikutuksen alaisena syklisten peroksidien trinomia. Näitä ovat dimetyyli dioksiraania. Tulos on hapetus parafiinien alkoholin molekyylin.
Edustajat parafiinit eivät reagoi KMnO 4 tai kaliumpermanganaatti, sekä bromivettä.
isomerointi
On alkaanit tunnettu siitä korvaaminen tyyppinen reaktio elektrofiilisen mekanismi. Tähän viitataan isomerointi hiiliketjun. Katalysoi tämän prosessin alumiinikloridia, joka saatetaan reagoimaan tyydyttyneen parafiini. Eräs esimerkki on isomerointi butaani molekyylin, joka on 2-metyylipropaani: C 4H 10 → C 3H 7 CH 3.
paistoaromilla
Tyydyttynyt aineita, joissa pääasiassa hiili- ketju sisältää kuusi tai useampia hiiliatomeja, joka pystyy johtamaan dehydrosyklisointi-. Lyhyen molekyylit eivät ole tunnusomaisia tämän reaktion. Tuloksena on aina kuusijäseninen rengas, kuten sykloheksaani ja niiden johdannaiset.
Läsnä ollessa reaktion kiihdyttimet, ja kulkee edelleen dehydrausta muuntaminen vakaampi bentseenirengas. Se tapahtuu muuntamalla asyklisiä hiilivetyjä tai aromaattisia tai areenalla. Eräs esimerkki on dehydrosyklisointi- heksaani:
H 3 C-CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2-CH 3 → C 6H 12 (sykloheksaani)
C 6H 12 → C 6H 6 + 3H 2 (bentseeni).
Similar articles
Trending Now