Ni athari kawaida kwa alkanes nini

Kila darasa la kemikali misombo inaweza kuonyesha tabia kutokana na muundo wao elektroniki. Kwa alkanes kawaida badala mmenyuko, Nembo au oxidation molekuli. michakato yote kemikali na hasa wao kati yake, ambayo itakuwa zaidi kujadiliwa.

alkanes ni

Hii ulijaa hydrocarbon misombo, ambayo hujulikana kama mafuta ya taa. molekuli hizi huundwa tu kaboni na hidrojeni atomi, ni linear au matawi acyclic mlolongo ambapo kuna tu kiwanja kimoja. Kutokana tabia ya darasa, unaweza mahesabu ya nini majibu tabia ya alkanes. Wao kutii formula kwa ajili ya darasa zima: H _{2n + 2} C _n.

muundo wa kemikali

Mafuta ya taa molekuli inajumuisha carbon atomi kuonyesha sp ³ kuchanganywa. Wote Valence orbitals nne na moja sura, nishati na mwelekeo katika nafasi. ukubwa wa angle kati ya ngazi nishati ya 109 ° na 28 '.

kuwepo kwa dhamana moja katika molekuli huamua nini athari ni tabia ya alkanes. Wao vyenye σ-kiwanja. Mawasiliano kati ya carbon ni nonpolar na weakly polarizable, ni kidogo zaidi ya C-H. Pia, wiani elektroni ya kuhama na kaboni chembe ni electronegative zaidi. kiwanja kusababisha ni sifa ya C-H low polarity.

badala majibu

mafuta ya nyonyo nyenzo ya darasa na shughuli za kemikali. Hii inaweza kuelezwa kwa nguvu ya vifungo kati ya C-C na C-H, ambayo ni vigumu kwa kuvunja kwa sababu ya mashirika yasiyo ya polarity. msingi wa uharibifu wao ni homolytic utaratibu, ambapo bure radical aina zinazohusika. Hii ndiyo sababu alkanes ni sifa kwa badala majibu. vitu kama wana uwezo wa kiutendaji na molekuli ya maji au ions ya malipo flygbolag.

Wao cheo bure radical badala ambao atomi ya hidrojeni ni kubadilishwa na mambo halogen au nyingine kundi kazi. Athari hizi ni pamoja na taratibu kuhusiana na halogenation, sulfochlorination na nitration. Hizi kusababisha maandalizi ya derivat alikeni. badala athari ya msingi kupitia bure radical utaratibu ni aina kuu ya hatua tatu:

1. Mchakato unaanza kwa nucleation kufundwa au mnyororo, ambapo itikadi kali ya bure ni sumu. vichocheo ni vyanzo ya mwanga ultraviolet na joto.
2. Kisha yanaendelea mlolongo ambao mfululizo chembe hai pili mwingiliano na molekyuli inaktiv. Ni ubadilishaji yao ndani ya molekuli na itikadi kali, mtawalia.
3. hatua ya mwisho kuvunja minyororo. Kuna uchanganyishaji au upotevu wa chembe hai. Hivyo terminated maendeleo ya mmenyuko mnyororo.

mchakato wa halogenation

Ni kutokana na utaratibu wa aina radical. Alikeni halogenation majibu unafanyika na umeme na mwanga ultraviolet na joto ya mchanganyiko wa hidrokaboni halojeni na.

hatua zote za mchakato ni chini ya utawala kwamba alisema Markovnikov. Inasema kuwa hupitia badala na halogen, hasa hidrojeni, ambayo ni mali ya carbon HYDROGENATED. Halogenation unafanyika katika mlolongo zifuatazo: kutoka msingi kwa elimu ya juu kaboni chembe.

mchakato unafanyika vizuri katika molekuli alikeni na muda kuu hydrocarbon mnyororo. Hii ni kutokana na upungufu wa ionizing nishati katika mwelekeo huu, dutu rahisi chanuka elektroni.

Mfano ni kutibu kwa molekuli methane. hatua ya mionzi ultraviolet husababisha splitting klorini radical spishi kufanya mashambulizi ya alikeni. Kujitenga hutokea na malezi ya atomiki hidrojeni H ₃ C · au methyl radical. Kama chembe, kwa upande wake, kushambulia klorini Masi, na kusababisha uharibifu wa muundo wake na malezi ya kemikali mpya.

Katika kila hatua ya mchakato badala unafanywa moja tu chembe hidrojeni. halogenation hisia za alkanes inaongoza kwa malezi taratibu hlormetanovoy, DICHLOROMETHANE, na trihlormetanovoy tetrahlormetanovoy molekuli.

Schematically, utaratibu ni kama ifuatavyo:

H ₄ C + Cl: Cl → H ₃ CCl + HCl,

H ₃ CCl + Cl: Cl → H ₂ CCl ₂ + HCl,

H ₂ CCl ₂ + Cl: Cl → HCCl ₃ + HCl,

HCCl ₃ + Cl: Cl → CCl ₄ + HCl.

Tofauti na chlorine methane molekuli kufanya mchakato hayo kwa alkanes nyingine sifa ya kupata vitu kuwa badala ya hidrojeni si moja carbon chembe, na katika wachache. uwiano yao upimaji kuhusishwa na viashiria joto. Katika hali ya baridi, kupungua kwa kiwango cha malezi ya derivat na elimu ya juu, sekondari na msingi muundo.

Katika kuongezeka kwa joto Lengo kasi ya malezi ya misombo kama hayo leveled. Katika mchakato halogenation kuna ushawishi wa sababu tuli ambayo inaonyesha uwezekano tofauti ya mgongano wa radical na dioksidi chembe.

Mchakato halogenation na madini hautokei katika hali ya kawaida. Ni muhimu kwa kujenga mazingira maalum. Iwapo kuna methane hutokea kwa mujibu halogen iodidi tukio hidrojeni. Ina athari methyl iodidi kutokana kusimama nje reactants awali methane na madini. Majibu hayo ni inachukuliwa kuwa kubadilishwa.

Wurtz hisia za alkanes

Ni njia kwa ajili ya kupata hidrokaboni na ulijaa muundo chaguzi. Kama reactants hutumika chuma sodiamu, alkili bromides au kloridi alkili. Na mwingiliano tayari sodium halidi yao na kuongeza hydrocarbon mnyororo ambayo ni jumla ya mbili radicals hydrocarbon. Schematically, awali ni kama ifuatavyo: R-Cl + Cl-R + 2na → R-R + 2NaCl.

Wurtz hisia za alkanes inawezekana tu kama halojeni katika molekuli yao ni katika carbon chembe ya msingi. Mfano, CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ Br.

Kama wakati wa mchezo wa galogenuglevodorododnaya mchanganyiko wa misombo mbili, katika condensation ya minyororo tatu tofauti sumu bidhaa. Mfano wa athari hizi inaweza kutumika kama sodium alikeni mwingiliano na chloromethanes na hloretanom. pato ni mchanganyiko inahusu butane, propane na ethane.

Mbali na hilo sodiamu, inawezekana kutumia vyuma nyingine alkali, ambayo ni pamoja lithiamu au potassium.

mchakato sulfochlorination

Pia inaitwa Reed majibu. Inatumika kwenye kanuni ya bure uingizwaji. Aina hii ya majibu ni kawaida ya alkanes na hatua ya mchanganyiko wa dioksidi sulfuri na klorini Masi mbele ya mionzi ultraviolet.

mchakato huanza na kuanza kwa utaratibu mlolongo, ambapo klorini zilizopatikana kutoka radicals mbili. Moja ya mashambulizi alikeni hiyo husababisha chembe alkili na molekuli ya kloridi hidrojeni. By hydrocarbon radical masharti ya kuunda dioksidi sulfuri chembe tata. Kwa utulivu kukamata hutokea moja klorini chembe kutoka molekuli nyingine. nyenzo ya mwisho ni alikeni sulfonyl kloridi, ni kutumika katika awali ya misombo ya uso-hai.

Schematically, utaratibu inaonekana kama hii:

CLCL → ^hv ∙ Cl + ∙ Cl,

HR + ∙ Cl → R ∙ + HCl,

R ∙ + OSO → ∙ RSO _2,

∙ RSO ₂ + ClCl → RSO ₂ Cl + ∙ Cl.

taratibu zinazohusiana na nitration

Alkanes kuguswa na asidi nitriki katika ufumbuzi 10% na kwa oxide tetravalent nitrojeni katika hali ya gesi. Masharti ya tukio hilo ni maadili ya juu ya joto (karibu 140 ° C) na maadili ya chini shinikizo. Wakati matokeo ya zinazozalishwa nitroalkanes.

mchakato wa free-radical aina jina lake baada ya mwanasayansi Konovalov, alifungua nitration awali: CH ₄ + HNO ₃ → CH ₃ NO ₂ + H ₂ O.

utaratibu wa mpasuko

Kwa mfano alikeni dehydrogenation na ngozi. Methane molekuli hupitia kamili mafuta mtengano.

utaratibu wa msingi wa athari juu ni mpasuko chembe kutoka alkanes.

mchakato dehydrogenation

Wakati kutenganisha chembe hidrojeni katika carbon mifupa ya mafuta ya nyonyo, ila methane ni kupatikana misombo isokefu. Kama athari za kemikali ya alkanes majaribio katika joto la juu (400 kwa 600 ° C) na chini ya accelerators hatua kama platinum, nickel, oksidi chromium na alumini.

Kama kushiriki katika hisia za ethane au propane molekuli, basi bidhaa zake itakuwa ethene au propene kwa dhamana moja mara mbili.

dehydrogenation ya nne au tano carbon mifupa kupatikana diene kiwanja. Kutoka sumu butani-1,3 butadiene na 1,2-butadiene.

Kama sasa katika vitu majibu na 6 au zaidi carbon chembe, benzini inaundwa. Ina pete kunukia na vifungo tatu mara mbili.

mchakato kuhusishwa na kuoza

Chini ya joto la juu ya mapambano ya alkanes unaweza kupita kwa pengo dhamana kaboni na malezi ya aina ya kazi ya aina radical. taratibu hizo ni inajulikana kama ngozi au pyrolysis.

Inapokanzwa reactants kwa joto usiozidi 500 ° C, matokeo katika mtengano wa molekuli ambazo hutengenezwa mchanganyiko tata wa itikadi kali alkili-aina.

Kufanya chini ya joto kali la pyrolysis ya alkanes na dioksidi mlolongo urefu kutokana na kupata misombo ulijaa na isokefu. Hiyo inaitwa mafuta ngozi. Utaratibu huu ni kutumika mpaka katikati ya karne ya 20.

drawback ilikuwa kupata hidrokaboni na chini octane idadi (chini ya 65), hivyo ni nafasi yake kuchukuliwa ngozi kichocheo. mchakato unafanyika katika joto kwamba ni chini ya 440 ° C, na shinikizo la chini ya 15 atmospheres, mbele ya aluminosilicate accelerator vya alkanes kuwa na muundo matawi. Mfano ni pyrolysis ya methane: 2ch ₄ → ^{t °} C ₂ H ₂ + 3H _2. sumu asetilini na Masi hidrojeni wakati majibu.

molekuli inaweza kuwa wanakabiliwa na methane kubadilika. Kwa majibu hii inahitaji maji na nikeli kichocheo. pato ni mchanganyiko wa monoksidi kaboni na hidrojeni.

michakato oxidation

athari za kemikali ambazo ni kawaida alikeni kuhusishwa na athari elektroni.

Kuna auto-oxidation ya mafuta ya nyonyo. Inahusisha bure radical utaratibu wa oxidation ya hidrokaboni ulijaa. Wakati wa mmenyuko, kioevu awamu alikeni HYDROPEROXIDE kupatikana. Awali mafuta ya taa molekuli humenyuka na oksijeni katika zilizotengwa radicals kazi. Kisha, alkili chembe kuingiliana mwingine molekuli O _2, kupatikana ∙ Roo. Tangu peroxy radical wa asidi za mafuta hutumiwa ujumbe alikeni molekuli, na kisha kutolewa HYDROPEROXIDE. Mfano ni autooxidation ya ethane:

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.

Kwa alikeni sifa ya hisia za mwako kwamba ni hasa kemikali mali, katika kuamua muundo wa mafuta. Wao ni uoksidishaji katika desturi yao chafu ya joto: 2C ₂ H ₆ + 7o ₂ → 4CO ₂ + 6H ₂ O.

Kama mchakato ni kuzingatiwa katika kiasi kidogo cha oksijeni, mwisho wa bidhaa inaweza kuwa divalent carbon au kaboni monoksidi, ambayo ni kuamua na mkusanyiko wa O _2.

Katika oxidation ya alkanes chini ya ushawishi wa vitu kichocheo na moto na 200 ° C ni kupatikana pombe molekuli, alidehaidi au asidi ya kaboksili.

MFANO ethane:

C ₂ H ₆ + O ₂ → C ₂ H ₅ OH (ethanol),

C ₂ H ₆ + O ₂ → CH ₃ CHO + H ₂ O (ethanal na maji)

2C ₂ H ₆ + 3O ₂ → 2ch ₃ COOH + 2H ₂ O (ethanoic asidi na maji).

Alkanes inaweza iliyooksidishwa chini ya hatua ya peroksidi mzunguko trinomial. Hizi ni pamoja na dimethyl dioxirane. Matokeo yake ni oxidation ya molekuli mafuta ya nyonyo pombe.

Wawakilishi mafuta ya nyonyo usijibu KMnO ₄ au pamanganeti potassium, pamoja na maji bromini.

isomerization

On alkanes sifa badala ya aina majibu na mfumo electrophilic. Hii ni inajulikana isomerization wa mnyororo kaboni. Huchochea ya mchakato huu kloridi alumini, ambayo ni ilijibu kwa mafuta ya taa ulijaa. Mfano ni isomerization ya butani molekuli, ambayo ni 2-methylpropane: C ₄ H ₁₀ → C ₃ H ₇ CH _3.

mchakato harufu

Ulijaa vitu ambayo kuu mnyororo wa kaboni ina sita au zaidi atomi kaboni, wenye uwezo wa kufanya dehydrocyclization. Kwa molekuli short ni si tabia ya majibu haya. Matokeo yake ni daima pete sita membered kama cyclohexane na derivat yake.

Mbele ya accelerators mmenyuko, na hupita dehydrogenation zaidi ya kubadilika katika imara zaidi benzini pete. Hutokea kuwabadili hidrokaboni acyclic kwa aromatics au uwanja. Mfano ni dehydrocyclization ya hexane:

H ₃ C-CH ₂ - CH ₂ - CH ₂ - CH ₂ -CH ₃ → C ₆ H ₁₂ (cyclohexane)

C ₆ H ₁₂ → C ₆ H ₆ + 3H ₂ (benzini).