Proizvodnja alkana i njihovih svojstava

Najjednostavniji spojevi koji se studiraju tijekom organske kemije su zasićeni ugljikovodici ili parafini, također poznati kao alkani. Njihov kvalitativni sastav predstavljaju atomi samo dva elementa: ugljika i vodika. Molekule spojeva sadrže samo jednu vrstu kemijske veze - pojedinačne ili jednostavne. U ovom članku ćemo proučiti strukturu, kao i načine dobivanja i svojstva alkana.

Predstavnici serije i njihova imena

Prva veza klase parafina je metan. Njegova molekulska formula je CH₄, odgovara općoj formuli tvari koje imaju slijedeći oblik: C_nH_2n+2. Prva četiri alkana imaju pojedinačna imena, na primjer, metan, etan. Polazeći od petog spoja, nomenklatura se konstruira pomoću grčkih brojeva. Na primjer, tvar s pet ugljikovih atoma u molekuli C₅H₁₂ (od grčke riječi "Penta" - pet). Prema racionalnoj nomenklaturi alkanima, kemijska svojstva i njihova priprema mogu se zastupati u obliku tvari - derivata metana. U svojoj molekuli jedan ili više vodikovih atoma zamijenjeni su ugljikovodičnim radikalima. na sustavna nomenklatura treba odabrati najduži lanac ugljikovih atoma, koji su numerirani od kraja do kojeg su radikali bliži. Zatim se odredio broj ugljikovih atoma povezan s radikalom sigma veza čestice i razjasniti ostatak, dodavanje na to ime alkan, npr 3-metilbutana.

Priprema alkana

Glavni i najrašireniji izvor parafinske proizvodnje su minerali: prirodni plin i ulje. Tragovi metana, zajedno s vodikom i dušikom, mogu se naći u sastavu močvarnog plina. Kruti alkani, koji sadrže veliki broj ugljikovih atoma u molekuli, prisutni su u ozokeritu. Ovaj mineral vosak s cijelim nizom jedinstvenih svojstava, depozite koji su dizajnirani, na primjer, u zapadnoj Ukrajini. Postoji također i niz sintetskih metoda za proizvodnju graničnih ugljikovodika, posebice redukcijske reakcije. U industriji postoji nekoliko metoda za pripravljanje alkana pomoću redoks reakcije, koji se protežu između haloalkila i vodika jodid ili natrijev amalgam. Jednostavnije je redukcija alkena, alkina ili alkadiena vodikom u prisutnosti nikalnog katalizatora. Proizvod reakcije će biti odgovarajući parafin. Postupak se može izraziti sljedećom reakcijskom jednadžbom:

CH₂ = CH₂ + H₂ = H₃C = CH₃ (Etan)

Alkalno taljenje soli karboksilnih kiselina

Ako je natrijeva sol CH₃COONa ili druge tvari ove klase, koje sadrže aktivne metalne atome, s natrijevim hidroksidom ili natrijevim vapnom, moguće je dobiti krajnje ugljikovodike. Prva vrsta reakcije češće se koristi u laboratorijskim uvjetima, a potonji se koristi za precizno analiziranje strukture karboksilne kiseline koja je dio soli. Ova metoda dobivanja alkana omogućuje promatranje cijepanja lanca ugljika reagensa i smanjenje broja atoma ugljika u njemu.

Reakcija Wurza

Tvari dobivene parafina, u kojima struktura ima zamjenu atoma vodika na klor čestica, brom ili jod, može reagirati s fino usitnjenom metalni natrij. Reakcija jednadžbe u općem obliku bit će kako slijedi:

2Ral + 2Na → R-R + 2NaHal,

Taj je proces otkrio 1870. godine francuski kemičar F. Wurz. Kasnije je PP Sharygin razjasnio svoj mehanizam, što je dovelo do proizvodnje alkana. Pokazalo se da se atom halogena početno zamjenjuje metalom. Zatim, rezultirajući organosumporni spoj reagira s drugom halogenoalkanom. Ova reakcija je pronađena primjena u tehnologiji sinteze viših parafina.

Svojstva krajnjih ugljikovodika

Fizička svojstva svake klase organskih spojeva određena su svojstvima koja se prirodno razlikuju i ovise o strukturi molekula tvari. Tako su prva četiri homologa alkana, čije su reakcije ranije razgovarali, plinovi. Parafini koji sadrže od 5 do 14 ugljikovih atoma postoje u tekućoj fazi, dok su preostali alkani kruti spojevi. Plinovite i čvrste tvari ne mirisaju miris tekućeg parafina od kerozina ili benzina. Najvažnija kemijska svojstva tvari uključuju, primjerice, tvrdu oksidaciju - sagorijevanje, što rezultira velikom količinom topline:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂oh

Podsjetimo da je metan glavna komponenta glavnog goriva - prirodnog plina.

Reakcije supstitucije

Halogenacija, koja prolazi kroz slobodni radikalni mehanizam, još je jedno obilježje alkana. Upućuje na reakcije supstitucije i dovodi do stvaranja spojeva - halogenirani parafini:

C₅H₁₂+cl₂ = HCl + C₅H₁₁Cl (kloropentan).

Nitracija je interakcija alkana s razrijeđenom nitratnom kiselinom u prisutnosti katalizatora i pod pritiskom, otkriven 1889. godine NM Konovalov. Nitro spojevi parafina imaju širok spektar primjena kao sirovine za proizvodnju raketnog goriva, eksploziva, kao i za proizvodnju karboksilnih kiselina i amina.

Oksidacija viših članova homolognog niza alkana, u prisutnosti katalizatora, daje alkohola i karboksilnih kiselina koji se koriste za sintezu plastifikatora koji se koriste za proizvodnju plastičnih masa i deterdžente.

U ovom radu ispitali smo svojstva krajnjih ugljikovodika i proučavali metode njihove proizvodnje.