Vorming, Sekondêre onderwys en skole
Wat is tipiese reaksies vir alkane
Elke klas van chemiese verbindings kan eienskappe toon as gevolg van hul elektroniese struktuur. Vir alkane tipiese substitusiereaksie, cleavage of molekulêre oksidasie. Alle chemiese prosesse het hul eie spesifieke vloei, wat verder sal bespreek word.
Wat is alkane
Dit versadigde koolwaterstof verbindings, wat bekend is as paraffien. Hierdie molekules bestaan uit net koolstof en waterstof atome, is lineêr of vertak asikliese ketting waarin daar is slegs 'n enkele verbinding. Gegewe die eienskappe van die klas, kan jy bereken wat die reaksie eienskap van alkane. Hulle gehoorsaam die formule vir die hele klas: H 2n + 2 C N.
chemiese struktuur
Paraffien molekule bestaan koolstofatome uitstal sp 3 verbastering. Hulle het almal vier valensie orbitale het dieselfde vorm, energie en rigting in die ruimte. Die grootte van die hoek tussen die energievlakke van 109 ° en 28.
Die teenwoordigheid van enkelbindings in molekules bepaal watter reaksies is kenmerkend van alkane. Hulle bevat σ-verbinding. Kommunikasie tussen koolstowwe is nie-polêre en swak polarizable, dit is 'n bietjie langer as C-H. Ook die elektrondigtheid van 'n verskuiwing na 'n koolstofatoom is die mees elektronegatiewe. Die gevolglike mengsel word gekenmerk deur C-H lae polariteit.
substitusiereaksie
Stowwe klas paraffines het 'n lae chemiese aktiwiteit. Dit kan verklaar word deur die krag van verbande tussen C-C en C-H, wat is moeilik om te breek as gevolg van die nie-polariteit. Die basis van hulle ondergang is homolytic meganisme waarmee die vrye radikale tipe betrokke. Dit is waarom alkane word gekenmerk deur 'n substitusiereaksie. Sulke stowwe in staat is om in wisselwerking met die water molekule of ione van die ladingdraers.
Hulle rang vrye radikale te vervang waarin die waterstofatome vervang deur halogeen elemente of ander aktiewe groep. Hierdie reaksies sluit in prosesse wat verband hou met halogenering, sulfochlorination en stikstoffiksering. Hierdie lei tot die voorbereiding van alkaan afgeleides.
- Proses begin met 'n kernvorming inisiasie of ketting, waarin vrye radikale gevorm word. Die katalisators is bronne van ultraviolet lig en verwarming.
- Dan ontwikkel ketting waarin opeenvolgende aktiewe deeltjies gedra interaksie met onaktiewe molekules. Is hul sukses in molekules en radikale, onderskeidelik.
- Die finale stap sal die ketting breek. Daar rekombinasie of verdwyning van die aktiewe deeltjies. So beëindig die ontwikkeling van 'n kettingreaksie.
Die proses van halogenering
Dit is gebaseer op die meganisme van radikale tipe. Alkaan halogenering reaksie vind plaas deur bestraling met ultraviolet lig en verwarming van 'n mengsel van halogene en koolwaterstowwe.
Alle stadiums van die proses is onderhewig aan die reël dat Markovnikov gesê. Dit bepaal dat ondergaan vervanging deur halogeen, veral waterstof, wat deel uitmaak van die gehidrogeneerde koolstof. Halogenering plaasvind in die volgende volgorde: van 'n primêre om 'n tersiêre koolstofatoom.
Die proses vind plaas beter in alkaan molekules met die lang belangrikste koolwaterstof ketting. Dit is te wyte aan die daling van ioniserende energie in hierdie rigting, die stof makliker kleef elektron.
'N Voorbeeld is die chlorinering van metaan molekules. Die optrede van ultraviolet bestraling veroorsaak dat 'n verdeling chloor radikale spesies wat 'n aanval op die alkaan uit te voer. Skeiding plaasvind en die vorming van atoom waterstof H 3 C · of 'n metiel radikale. So 'n deeltjie, op sy beurt, val die molekulêre chloor, wat lei tot die vernietiging van die struktuur en die vorming van 'n nuwe chemiese.
Op elke stadium die vervanging proses uitgevoer word slegs een waterstofatoom. Die halogenering reaksie van alkane lei tot die geleidelike vorming van hlormetanovoy, dichloormetaan, en trihlormetanovoy tetrahlormetanovoy molekule.
Skematies die proses is soos volg:
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.
In teenstelling met die chlorinering van metaan molekules wat so 'n proses met ander alkane gekenmerk verkry stowwe met waterstof vervanging is nie een koolstofatoom, en in 'n paar. Hulle kwantitatiewe verhouding wat verband hou met temperatuur aanwysers. In koue toestande, 'n afname in die koers van die vorming van afgeleide instrumente met tersiêre, sekondêre en primêre struktuur.
Met toename in temperatuur teiken spoed van die vorming van sulke verbindings is gelyk. In die halogenering proses is daar die invloed van die statiese faktor wat 'n ander moontlikheid van 'n botsing van die radikale met die koolstofatoom dui.
Proses halogenering met jodium nie plaasvind nie onder normale omstandighede. Dit is nodig om spesiale voorwaardes te skep. Wanneer blootgestel aan metaan geskied volgens halogeen voorkoms waterstofjodied. Dit het 'n uitwerking op metiel jodied as gevolg uitstaan aanvanklike reaktante metaan en jodium. So 'n reaksie word beskou as omkeerbare te wees.
Wurtz reaksie van alkane
Dit is 'n metode vir die verkryging van koolwaterstowwe met die versadigde simmetriese struktuur. As die reagense word gebruik natrium metaal, alkiel bromiede of alkielgroep chloriede. Met hul interaksie voorberei natriumhalied en verhoogde koolwaterstof ketting wat is die som van die twee koolwaterstof radikale. Skematies, die sintese is soos volg: R-Cl + Cl-R + 2Na → R-R + 2NaCl.
Wurtz reaksie van alkane is slegs moontlik indien die halogene in hul molekules is by die primêre koolstofatoom. Bv CH 3 -CH 2 -CH 2 Br.
As tydens die spel van galogenuglevodorododnaya mengsel van twee verbindings, in die kondensasie van drie verskillende kettings gevorm produk. 'N Voorbeeld van hierdie reaksie kan dien as natrium alkaan interaksie met chloromethanes en hloretanom. Die produksie is 'n mengsel bestaande uit butaan, propaan en etaan.
Behalwe natrium, moontlik om ander alkalie-metale, wat litium of kalium sluit gebruik.
proses sulfochlorination
Dit staan ook bekend as die Reed reaksie. Dit loop op die beginsel van vrye plaasvervanger. Hierdie tipe reaksie is tipies van alkane aan die optrede van 'n mengsel van swaeldioksied en molekulêre chloor in die teenwoordigheid van ultraviolet bestraling.
Die proses begin met die aanvang van die ketting meganisme waarmee die chloor verkry uit die twee radikale. Een aanval alkaan wat aanleiding gee tot 'n alkielgroep deeltjies en molekules van waterstofchloried. Deur koolwaterstof radikale verbonde aan swaweldioksied komplekse deeltjies te vorm. Om te stabiliseer vang plaasvind een chlooratoom van 'n ander molekuul. Die finale materiaal is 'n alkaan sulfonyl chloride, dit gebruik word in die sintese van oppervlak-aktiewe verbindings.
Skematies die proses lyk soos volg:
CLCL → HV ∙ Cl + ∙ Cl,
HR + ∙ Cl → R ∙ + HCl,
R ∙ + OSO → ∙ RSO 2,
∙ RSO 2 + ClCl → RSO 2 Cl + ∙ Cl.
Die prosesse wat verband hou met stikstoffiksering
Alkane reageer met salpetersuur in 'n oplossing van 10% en met die tetravalent stikstofoksied in 'n gastoestand. Voorwaardes van die voorkoms daarvan is hoog waardes van temperatuur (ongeveer 140 ° C) en lae druk waardes. By die uitset geproduseer nitroalkanes.
Die proses van vrye radikale tipe vernoem na die wetenskaplike Konovalov, geopen stikstoffiksering sintese: CH 4 + HNO 3 → CH 3 NO 2 + H 2 O.
Die meganisme van cleavage
Vir 'n tipiese alkaan dehydrogenatieproces en krake. Metaanmolekule ondergaan 'n volledige termiese ontbinding.
Die basiese meganisme van die bogenoemde reaksies is die klowing van atome van alkane.
dehydrogenatieproces proses
Wanneer die skeiding van die waterstofatome op die koolstofskelet van paraffines, behalwe metaan verkry onversadigde verbindings. Soos chemiese reaksies van getoets teen 'n hoë temperatuur (400-600 ° C) en onder die aksie versnellers as platinum, nikkel, alkane chroom oksiede en aluminium.
As deel te neem in die reaksie van etaan of propaan molekules, dan is sy produkte sal eteen of propeen met een dubbelbinding.
Die dehydrogenatieproces van die vier of vyf-koolstofskelet verkry dieen verbinding. Van gevorm butaan-1,3 butadieen en 1,2-butadieen.
Indien teenwoordig in die reaksie stowwe met 6 of meer koolstofatome, is die benseen gevorm. Dit het 'n aromatiese ring met drie dubbelbindings.
Die proses wat verband hou met ontbinding
Onder hoë temperatuur reaksie van alkane kan slaag met 'n gaping koolstof bindings en vorming van aktiewe spesies van radikale tipe. Sulke prosesse word verwys na as krake of pirolise.
Verhitting van die reaktante aan temperature van meer as 500 ° C, resultate in die ontbinding van die molekules in wat gevorm word komplekse mengsels van alkiel-tipe radikale.
Uitvoering van onder sterk verwarming van die pirolise van alkane met 'n koolstofketting lengte as gevolg van versadigde en onversadigde verbindings te verkry. Dit staan bekend as termiese kraking. Hierdie proses word gebruik totdat die middel van die 20ste eeu.
Die nadeel was om koolwaterstowwe met 'n lae oktaan getal (minder as 65) te verkry, so dit is vervang krake katalisator. Die proses vind plaas by temperature wat onder 440 ° C, en druk van minder as 15 atmosfere, in die teenwoordigheid van 'n aluminosilikaatstrukture alkane versneller release 'n vertakte struktuur. 'N Voorbeeld is die pirolise van metaan: 2ch 4 → t ° C 2 H 2 + 3H 2. Die gevorm asetileen en molekulêre waterstof tydens die reaksie.
Die molekule kan moontlik aan metaan omskakeling. Om hierdie reaksie vereis water en 'n nikkel katalisator. Die produksie is 'n mengsel van koolstofmonoksied en waterstof.
oksidasie prosesse
Die chemiese reaksies wat tipies alkaan wat verband hou met elektron impak.
Daar is outomaties oksidasie van paraffines. Dit behels 'n vrye radikale meganisme van oksidasie van versadigde koolwaterstowwe. Tydens die reaksie, verkry vloeistoffase alkaan hydro. Aanvanklik paraffien molekule reageer met suurstof in die toegekende aktiewe radikale. Volgende, alkiel deeltjie in wisselwerking ander molekule O 2, verkry ∙ ROO. Sedert die peroxy radikale van 'n vetsuur is gekontak alkaan molekule, en dan vrygestel hydro. 'N Voorbeeld is die autooxidation van etaan:
C 2 H 6 + O 2 → ∙ C 2 H 5 + HOO ∙,
∙ C 5 H 2 + O 2 → ∙ out of character 2 H 5,
∙ out of character 2 H 5 + C 2 H 6 → HOOC 2 H 5 + ∙ C 2 H 5.
Vir alkaan gekenmerk deur die reaksie van verbranding wat hoofsaaklik chemiese eienskappe, in die bepaling van die samestelling van 'n brandstof. Hulle is oksidatiewe in die natuur met die vrystelling van hitte: 2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O.
As die proses is waargeneem in 'n klein hoeveelheid suurstof, kan die eindproduk 'n divalente koolstof of koolstofmonoksied, wat bepaal word deur die konsentrasie van O 2 wees.
In die oksidasie van alkane onder die invloed van katalitiese stowwe en verhit tot 200 ° C verkry alkohol molekule, aldehied of karboksielsuur.
VOORBEELD etaan:
C 2 H 6 + O 2 → C 2 H 5 OH (etanol),
C 2 H 6 + O 2 → CH 3 CHO + H 2 O (etanal en water)
2C 2 H 6 + 3O 2 → 2ch 3 COOH + 2H 2 O (etanoësuur en water).
Alkane kan geoksideer onder die optrede van sikliese peroksiede drieterm. Dit sluit in dimetiel dioxirane. Die resultaat is die oksidasie van paraffines alkohol molekule.
Verteenwoordigers paraffines nie reageer op KMnO 4 of kaliumpermanganaat, sowel as broom water.
isomerisatie
Op alkane gekenmerk tipe substitusiereaksie met 'n elektrofiliese meganisme. Dit staan bekend isomerisatie van die koolstofketting. Kataliseer hierdie proses die aluminiumchloried, wat gereageer met 'n versadigde paraffien. 'N Voorbeeld is die isomerisatie van butaan molekule, wat is 2-methylpropane: C 4 H 10 → C 3 H 7 CH 3.
proses aroma
Versadig stowwe in wat die belangrikste koolstofketting bevat ses of meer koolstofatome, in staat om van die uitvoering van dehydrocyclization. Vir die kort molekules is nie kenmerkend van hierdie reaksie. Die resultaat is altyd 'n ses-lid ring as sikloheksaan en afgeleide daarvan.
In die teenwoordigheid van reaksie versnellers, en gaan die verdere dehydrogenatieproces van omskepping in 'n meer stabiele benseenring. Dit kom omskakeling asikliese koolwaterstowwe om aromaten of arena. 'N Voorbeeld is die dehydrocyclization van heksaan:
H 3 C-CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 -CH 3 → C 6 H 12 (sikloheksaan)
C 6 H 12 → C 6 H 6 + 3H 2 (benseen).
Similar articles
Trending Now