Opnåelse af alkaner og deres egenskaber

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 05:21

De enkleste forbindelser, der studeres i organisk kemikurser, er mættede kulbrinter eller paraffiner, også kaldet alkaner. Deres kvalitative sammensætning er repræsenteret af atomer af kun to elementer: kulstof og brint. Molekyler af forbindelser indeholder kun én type kemisk binding - enkelt eller simpelt. I vores artikel vil vi studere strukturen samt metoder til opnåelse og egenskaber af alkaner.

Repræsentanter for serien og deres navne

Den første forbindelse i paraffinklassen er methan. Dens molekylære formel er CH₄, den svarer til den generelle formel for stoffer, som er som følger: C H₂ +2_{. De første fire alkaner har individuelle navne, såsom metan, ethan. Startende fra den femte forbindelse er nomenklaturen bygget ved hjælp af græske tal. For eksempel kaldes et stof med fem kulstofatomer i molekylet C}5_H12 _{pentan (fra det græske ord "penta" - fem). Ifølge den rationelle nomenklatur, alkaner,de kemiske egenskaber og produktion, som vi studerer, kan repræsenteres i form af stoffer - derivater af metan. I dets molekyle er et eller flere brintatomer erstattet af kulbrinteradikaler. Ifølge den systematiske nomenklatur skal du vælge den længste kæde af kulstofatomer, som er nummereret fra den ende, som radikalerne er tættere på. Derefter bestemmes antallet af carbonatomet, der er forbundet med en sigmabinding til radikalpartiklen, og radikalet raffineres ved at tilføje navnet på selve alkanen, for eksempel 3-methylbutan.}

Produktion af alkaner

Den vigtigste og mest almindelige kilde til paraffinproduktion er mineraler: naturgas og olie. Spor af metan sammen med brint og nitrogen kan findes i sumpgas. Faste alkaner indeholdende et stort antal kulstofatomer i molekylet er til stede i ozocerit. Dette er en bjergvoks med en lang række unikke egenskaber, hvis aflejringer udvikles, for eksempel i det vestlige Ukraine. Der findes også en række syntetiske metoder til ekstraktion af mættede carbonhydrider, især ved reduktionsreaktionen. I industrien kan der skelnes mellem flere metoder til fremstilling af alkaner ved hjælp af redoxreaktioner, for eksempel mellem halogenalkyler og hydrogeniodid eller natriumamalgam. Mere enkelt er reduktionen af alkener, alkyner eller alkadiener med hydrogen i nærvær af en nikkelkatalysator. Reaktionsproduktet vil være den tilsvarende paraffin. Processen kan udtrykkes ved følgende ligningreaktioner:

CH₂ =CH₂ + H₂=H ₃C-CH₃ (ethan)

Alkalisk smeltning af s alte af carboxylsyrer

Hvis du opvarmer natriums alt CH₃COONa eller andre stoffer af denne klasse, som omfatter aktive metalatomer, med natriumhydroxid eller sodakalk, kan du få mættede kulbrinter. Den første type reaktion bruges oftere i laboratoriet, den anden bruges til nøjagtigt at analysere strukturen af den carboxylsyre, der er en del af s altet. Denne metode til at opnå alkaner giver dig mulighed for at observere sp altningen af reagensens carbonkæde og faldet i antallet af carbonatomer i det.

Wurtz-reaktion

Stoffer, der er derivater af paraffiner, hvor brintatomer er blevet erstattet af partikler af klor, brom eller jod, kan interagere med fint dispergeret metallisk natrium. Den generelle reaktionsligning vil være:

2RHal + 2Na → R-R + 2NaHal, Denne proces blev opdaget i 1870 af den franske kemiker F. Würz. Senere præciserede P. P. Sharygin sin mekanisme, der førte til produktionen af en alkan. Det viste sig, at halogenatomet først erstattes af et metal. Derefter interagerer det resulterende natriumorganiske stof med et andet haloalkanmolekyle. Denne reaktion har fundet anvendelse i teknologien til syntese af højere paraffiner.

Mættede kulbrinters egenskaber

De fysiske egenskaber for hver klasse af organiske forbindelser bestemmesegenskaber, der ændrer sig naturligt og afhænger af strukturen af stoffernes molekyler. Så de første fire homologer af alkaner, hvis reaktioner vi overvejede tidligere, er gasser. Paraffiner indeholdende i deres sammensætning fra 5 til 14 carbonatomer findes i væskefasen, mens de resterende alkaner er faste forbindelser. Gasformige og faste stoffer er lugtfri, flydende paraffiner lugter af petroleum eller benzin. Stoffers vigtigste kemiske egenskaber omfatter f.eks. hård oxidation - forbrænding, hvorved der frigives en stor mængde varme:

CH₄ + 2O₂=CO₂ + 2H ₂O

Husk, at metan er hovedkomponenten i hovedbrændstoffet - naturgas.

Udskiftningsreaktioner

Halogenering ved hjælp af frie radikaler er et andet træk ved alkaner. Det refererer til substitutionsreaktioner og fører til dannelsen af forbindelser - halogenderivater af paraffiner:

C₅H₁₂+Cl₂=HCl + C₅ H₁₁Cl (chlorpentan).

Nitrering er vekselvirkningen mellem alkaner og fortyndet nitratsyre i nærværelse af en katalysator og under tryk, opdaget i 1889 af N. M. Konovalov. Paraffinnitroforbindelser har en bred vifte af anvendelser som råmaterialer til produktion af raketbrændstof, sprængstoffer samt til udvinding af carboxylsyrer og aminer.

Oxidation af højere medlemmer af den homologe serie af alkaner i nærvær af en katalysator fører til produktion af alkoholer og carboxylsyresyrer, der bruges til at syntetisere blødgøringsmidler, der bruges til fremstilling af plast og rengøringsmidler.

I vores artikel undersøgte vi mættede kulbrinters egenskaber og undersøgte, hvordan man opnår dem.