Образуване, Средно образование и училищата
Какви са типичните реакции за алкани
Всеки клас химични съединения могат да проявяват свойства, поради тяхната електронна структура. За алкани типична реакция заместване, разцепване или молекулно окисление. Всички химични процеси имат свой собствен особен поток, който ще се обсъжда допълнително.
Какво е алкани
Този наситени въглеводородни съединения, които са известни като парафин. Тези молекули се състоят само от въглеродни и водородни атоми, са линеен или разклонен ацикличен верига, в която има само едно съединение. Предвид характеристиките на този клас, можете да изчислите каква реакция характеристика на алкани. Те се подчиняват на формулата за целия клас: Н 2n + 2 ° С п.
химична структура
Парафин молекула включва въглеродни атоми, проявяващи SP 3 хибридизация. Те всичките четири валентни орбитали имат една и съща форма, енергия и посока в пространството. Размерът на ъгъла между енергийните нива на 109 ° и 28 '.
Наличието на единични връзки в молекули определя какъв реакции са характерни за алкани. Те съдържат σ-съединение. Комуникацията между въглерода е неполярен и слабо поляризиран, е малко по-дълъг от С-Н. Също така, на електронната плътност на изместване към въглероден атом е най-електроотрицателна. Полученото съединение се характеризира с С-Н ниска полярност.
заместителна реакция
Вещества клас парафини имат ниска химическа активност. Това може да се обясни от силата на връзки между С-С и С-Н, което е трудно да се прекъсне поради липсата на полярността. В основата на тяхното унищожаване е homolytic механизъм, където участва свободния радикал тип. Ето защо алкани се характеризират с реакция на заместване. Такива вещества могат да взаимодействат с водните молекули или йони на носители на заряд на.
Те се класира свободен радикал заместване, в които водородните атоми са заместени с халогенни елементи или други активни група. Тези реакции включват процеси, свързани с халогениране, sulfochlorination и нитриране. Това доведе до получаване на алканови производни.
- Процесът започва със започване центрове или верига, в която се образуват свободни радикали. Катализаторите са източници на ултравиолетова светлина и отопление.
- След това се развива верига, в която последователни активни частици проведени взаимодействие с неактивни молекули. Е превръщането им в молекули и радикали, съответно.
- Последната стъпка ще се прекъсне веригата. Има рекомбинация или изчезване на активните частици. Така прекратява развитието на верижна реакция.
Процесът на халогениране
Тя се основава на механизма на радикален вид. Реакционната Алкан халогениране се извършва чрез облъчване с ултравиолетова светлина и нагряване на смес от халогени и въглеводороди.
Всички етапи на процеса са предмет на правилото, че е посочено Markovnikov. Той посочва, че се подлага на заместване с халоген, по-специално водород, който принадлежи към хидрогенирано въглерод. Халогенирането се извършва в следната последователност: от първична да третичен въглероден атом.
Процесът се осъществява по-добре в алкан молекули с дълга основна въглеводородна верига. Това се дължи на намаляването на йонизиращо енергия в тази посока, по същество по-лесно разцепен електрон.
Пример за това е хлориране на метан молекули. Действието на ултравиолетова радиация причинява разделяне хлорен радикал видове, които извършват една атака алкан. Разделянето се случва и образуването на атомен водород H 3 C · или метилов радикал. Такава частиците, от своя страна, атакува молекулно хлора, което води до разрушаване на неговата структура и образуването на нова химична.
На всеки етап на процеса на заместване се извършва само един водороден атом. Реакцията на халогениране на алкани води до постепенно образуване на hlormetanovoy, дихлорометан и trihlormetanovoy tetrahlormetanovoy молекула.
Схематично, методът е както следва:
Н 4 ° С + Cl: Cl → H 3 ССЦ + HCI,
H 3 ССЦ + Cl: Cl → Н2 ССЦ 2 + HCI,
Н 2 ССЦ 2 + Cl: Cl → HCCl 3 + HCI,
HCCl 3 + Cl: Cl → ССЦ 4 + HCI.
За разлика от хлориране на метан молекули, носещи такъв процес с други алкани, характеризиращи се получи вещества с водород заместване не е един въглероден атом, и по-малко. Тяхната количествено съотношение, свързани с температурни индикатори. В студени условия, намаляване на скоростта на образуване на производни с третичен, вторична и първична структура.
С повишаване на температурата целевата скорост на образуване на такива съединения е равен. В процеса на халогениране е влиянието на статичното фактор, който показва различна вероятност за колизия на радикала с въглеродния атом.
Процес халогениране с йод не се среща при нормални условия. Необходимо е да се създадат специални условия. Когато са изложени на метан възниква съгласно халоген поява водород йодид. Това има ефект върху метилйодид в резултат открояват първоначални реагенти метан и йод. Такава реакция се счита за обратимо.
Wurtz реакция на алкани
Това е метод за получаване на въглеводороди с наситен симетрична структура. Тъй като реагентите се използват натриев метал, алкилбромиди или алкил хлориди. С тяхното взаимодействие получава натриев халид и повишена въглеводородна верига, която е сумата от два въглеводородни радикали. Схематично, синтезът е, както следва: R-CI + Cl-R + 2Na → R-R + 2NaCl.
Wurtz реакция на алкани е възможно само ако халогените в техните молекули са на първичния въглероден атом. Напр СН3 -СН2-СН2-Br.
Ако по време на възпроизвеждане на galogenuglevodorododnaya смес от две съединения, в кондензацията на три различни вериги, образувани продукт. Един пример на тази реакция може да служи като натриев алкан взаимодействие с хлорометан и hloretanom. Изходът е смес, съдържаща бутан, пропан и етан.
Освен натрий, е възможно да се използват други алкални метали, които включват литий или калий.
процес sulfochlorination
Той също така се нарича реакцията Рийд. Тя работи на принципа на свободно замяна. Този тип реакция е типично за алкани на действието на смес от серен диоксид и молекулен хлор в присъствието на ултравиолетова радиация.
Процесът започва с началото на механизма за верига, където хлор, получен от двата радикала. Една атака алкан, който поражда алкилов частици и молекули на хлороводород. Чрез въглеводороден радикал, прикрепен към образуване на серен диоксид сложни частици. За да се стабилизира улавяне възниква един хлорен атом от друга молекула. Крайният материал е алкан сулфонил хлорид, той се използва в синтеза на повърхностно активни съединения.
Схематично, процесът изглежда така:
CLCL → HV ∙ Cl + ∙ CI,
HR + ∙ Cl → R ∙ + HCI,
R ∙ + OSO → ∙ RSO 2,
∙ RSO 2 + ClCl → RSO 2 Cl + ∙ Cl.
Процесите, свързани с нитриране
Алкани реагират с азотна киселина в разтвор 10% и с четиривалентен азотен оксид в газообразно състояние. Условия за възникването му е високи стойности на температурата (около 140 ° С) и стойности на ниско налягане. На изхода произведени Нитроалканите.
Процесът на свободни радикали тип името на учен Konovalov, отвори нитриране синтез: CH 4 + HNO 3 → CH 3 NO 2 + Н 2О
Механизмът на разцепване
За типичен алкан дехидрогениране и напукване. Метан молекула претърпява пълно разлагане.
Основният механизъм на горните реакции е разцепването на атома от алкани.
процес дехидрогениране
При разделяне на водородните атоми на въглеродния скелет на парафини, с изключение на метан се получава ненаситени съединения. Такива химични реакции на тествани при висока температура (400 до 600 ° С) и при ускорители за действие като платина, никел, алкани хромни оксиди и алуминий.
Ако участват в реакцията на етан или пропан молекули, тогава продуктите ще етен или пропен с една двойна връзка.
На дехидрогенирането на скелета на четири или пет-въглерод, получен диен съединение. От образува бутан-1,3 бутадиен и 1,2-бутадиен.
Ако присъства в реакцията вещества с 6 или повече въглеродни атома, се образува бензол. Той има ароматен пръстен с три двойни връзки.
Процесът, свързан с разлагане
При висока температура, реакцията от алкани може да премине с междина въглеродни връзки и образуване на активни видове радикал тип. Такива процеси са посочени като крекинг или пиролиза.
Нагряване на реагентите до температура над 500 ° С, води до разграждане на молекулите в които се формират сложни смеси от алкил-тип радикали.
Провеждане под силен отопление на пиролизата на алкани с дължина на въглеродната верига поради получат наситени и ненаситени съединения. Тя се нарича термичен крекинг. Този метод се използва до средата на 20 век.
Недостатъкът е да се получи въглеводороди с ниско октаново число (по-малко от 65), така че се замества крекинг катализатор. Процесът се провежда при температури, които са под 440 ° С и налягане от по-малко от 15 атмосфери, в присъствие на алкани алумосиликат освобождаване ускорител с разклонена структура. Един пример е пиролизата на метан: 2CH 4 → т ° С 2 Н 2 + 3H 2. Образуваната ацетилен и молекулярен водород по време на реакцията.
Молекулата може да бъде подложен на метан превръщане. Към тази реакционна изисква вода и никелов катализатор. Изходът е смес от въглероден окис и водород.
окислителните процеси
Химичните реакции, които са типични алкан, свързани с електронен удар.
Налице е авто-окисление на парафини. Тя включва свободен радикал механизъм на окисление на наситени въглеводороди. По време на реакцията, получен в течна фаза алкан хидропероксид. Първоначално парафин молекула реагира с кислород в разпределени активни радикали. Следваща, алкил частиците взаимодейства друга молекула O 2, получен ∙ Ру. Тъй като перокси радикал на мастна киселина се свързва алкан молекула и след това освободени хидропероксид. Пример за това е автоокисляване на етан:
C 2 H 6 + O 2 → ∙ С 2Н 5 + хоо ∙,
∙ С5 Н2 + O 2 → ∙ OOC 2 Н 5,
∙ OOC 2 H 5 + C 2 H 6 → НООС 2 H 5 + ∙ С 2Н 5.
За алкан характеризиращ се чрез взаимодействие на горене, които са главно химични свойства, при определяне на състава на гориво. Те са окислително по характер с излъчване на топлина: 2С 2Н 6 + 7o 2 → 4CO 2 + 6Н 2О
Ако процесът се наблюдава в малко количество кислород, крайният продукт може да бъде двувалентна въглеродна или въглероден окис, който се определя от концентрацията на О 2.
При окисляването на алкани под влиянието на каталитични вещества и се загрява до 200 ° С се получава алкохол молекула, алдехид или карбоксилна киселина.
Пример етан:
C 2 H 6 + O 2 → С 2Н 5 OH (етанол),
C 2 H 6 + O 2 → СН3СНО + Н 2О (етанал и вода)
2С 2Н 6 + 3O 2 → 2CH 3 COOH + 2Н 2О (етанолова киселина и вода).
Алкани могат да бъдат окислени под действието на циклични пероксиди трином. Те включват диметил диоксиран. Резултатът е окислението на алкохол парафини молекула.
Представители парафини не отговарят на КМПО4 или калиев перманганат, както и бром вода.
изомеризация
На алкани характеризиращ реакция тип заместване с електрофилен механизъм. Това се нарича изомеризация на въглеродна верига. Катализира процеса на алуминиев хлорид, който взаимодейства с наситен парафин. Пример за това е изомеризация на бутан молекула, което е 2-метилпропан: С 4Н 10 → С 3Н 7 СН3.
процес ароматизиращ
Наситени материали, в които основната въглеродната верига съдържа шест или повече въглеродни атоми, способни провеждане дехидроциклизация. За къси молекули не са характерни за тази реакция. Резултатът винаги е шест-членен пръстен, като циклохексан и техни производни.
В присъствието на реакционни ускорители, и преминава допълнително дехидрогенирането на превръщане в по-стабилна бензенов пръстен. Това се случва, превръщане ациклични въглеводороди до ароматни или арена. Пример за това е дехидроциклизация хексан:
Н, C-3 СН2 - СН2 - СН2 - СН2 СН 3 → С6 Н 12 (циклохексан)
C 6 H 12 → C 6 H 6 + 3H 2 (бензол).
Similar articles
Trending Now