Kas yra tipiškos reakcijos alkanų

Kiekvienas iš cheminių junginių klasė gali eksponuoti savybių dėl jų elektroninę struktūrą. Už alkanai tipiškas pakaitų reakcija, skilimo arba molekulinės oksidacijos. Visi cheminiai procesai turi savo ypatingą srautą, kuris bus toliau svarstomas.

Kas yra alkanai

Šis prisotintas angliavandenilio junginiai, kurie yra žinomi kaip parafino. Šios molekulės susideda tik iš anglies ir vandenilio atomų, yra linijinės arba šakotosios grandinės aciklinę grandinę, kurioje yra tik vienas junginys. Atsižvelgiant į klasės charakteristikos, galite apskaičiuoti, kiek reakcijos charakteristika alkanų. Jie paklus formulę visai klasei: H _{2n + 2} C _n.

cheminė struktūra

Parafino molekulė apima anglies atomus, kuriuose matomos ^sp3 hibridizacijos. Jie visi keturi Valence orbitalės turi tą pačią formą, energiją ir kryptį erdvėje. Iš tarp energijos lygių 109 ° ir 28 'kampu dydis.

Iš viengubos jungtys buvimas molekulių lemia, kas reakcijos yra būdinga alkanai. Juose yra σ-junginys. Komunikacijos tarp anglies atomų, yra nepolinis ir silpnai poliarizuojama, ji yra šiek tiek ilgesnis nei C-H. Taip pat, elektronų tankis perėjimo prie anglies atomo, yra labiausiai Elektroujemny. Gautas junginys yra būdinga, C-H mažo poliškumo.

Keitimas reakcija

Medžiagos klasės parafinai turi mažą cheminį aktyvumą. Tai gali būti paaiškinamas tuo, kad ryšių tarp C-C ir C-H, kuris yra sunku pertraukos dėl to, kad ne-poliškumo stiprumą. Jų sunaikinimo pagrindas yra homolytic mechanizmas, kuriame laisvųjų radikalų tipo. Štai kodėl alkanai pasižymi pakeitimo reakcijos. Tokios medžiagos gali sąveikauti su vandens molekulių arba jonų iš krūvininkų.

Jie rangas laisvųjų radikalų keičią, kurioje vandenilio atomai yra pakeičiami halogeno elementų ar kitu aktyviu grupės. Šios reakcijos yra procesus, susijusius su halogeni, sulfochlorination ir nitrinimo. Šie sukelti alkano darinių. Pagrindinės pakeitimo reakcijos per laisvųjų radikalų mechanizmas yra pagrindinis tipas iš trijų etapų:

1. Procesas prasideda su nukleaciją inicijavimą arba grandinės, kurioje yra suformuota laisvieji radikalai. Katalizatoriai yra šaltiniai ultravioletinės šviesos ir šildymo.
2. Tada vystosi grandinę, kurioje vienas po kito einančių aktyvūs dalelės atliktą sąveiką su neaktyvių molekulių. Yra jų pavertimas molekulių ir radikalų, atitinkamai.
3. Galutinis žingsnis bus pertrauka grandinę. Ten rekombinacijos arba išnykimo veikliųjų dalelių. Tokiu būdu nutrauktas, grandininė reakcija vystymąsi.

Iš halogeninant procesas

Jis remiasi radikalų tipo mechanizmą. Alkano halogeninimo reakcija vyksta apšvitinimo ultravioletinės šviesos šaltinis ir šildymo nuo halogenų ir angliavandenilių mišinio.

Visi proceso etapai yra taikoma taisyklė, kad nurodytam Markovnikov. Ji teigia, kad atliekos būtų keičią halogenu, ypač vandenilio, kuris priklauso hidrintą anglies. Halogeninimo vyksta tokia seka: nuo pirminės į tretinio anglies atomu,.

Procesas vyksta geriau alkano molekulių, turinčių ilgą pagrindinio angliavandenilio grandinės. Tai yra dėl to, jonizuojančiosios energijos sumažėjimą šia kryptimi, iš esmės lengviau prilipo elektronų.

Pavyzdys yra metano molekulių chloravimas. Ultravioletinių spindulių veiksmas sukelia padalijimas chloro radikalų rūšis, įvykdyti išpuolį į alkanu. Atskyrimas įvyksta ir atominis vandenilis H ₃ C formavimas · arba metilo radikalą. Tokį dalelės, savo ruožtu, pulti molekulinę chloro, todėl naikinimo jos struktūros ir sukuriant naują cheminės medžiagos.

Kiekviename etape keitimo procesas yra atliekamas tik vieną vandenilio atomą. Halogeninimo reakcijos alkanai veda prie laipsniško formavimo hlormetanovoy, dichlormetano, ir trihlormetanovoy tetrahlormetanovoy molekulės.

Schematiškai, procesas yra taip:

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 → _CCl4 + HCl.

Priešingai metano molekulių, vykdančių tokią procesą su kitais alkanų būdinga chlorinimo gauti medžiagos, turinčios vandenilio keičią yra ne vienas anglies atomas, ir keletas iš jų. Kiekybinė santykis, susijęs su temperatūros rodikliais. Šaltose sąlygoms, į dariniams su tretinio, antrinės ir pirminės struktūros rodiklio mažėjimas.

Kylant temperatūrai tikslinės greičiu formavimo tokių junginių išlyginamas. Į halogeninimo proceso yra statinės koeficientą, kuris rodo skirtingą tikimybę susidūrimo radikalas su anglies atomu, įtaka.

Procesas halogeninimo su jodo nepasireiškia normaliomis sąlygomis. Būtina sukurti specialias sąlygas. Kai jis yra veikiamas metano įvyksta pagal halogeno kuriuo atveju žymi vandenilį jodido. Ji turi apie metilo jodido poveikį, kaip rezultatas išsiskirti pradiniai reagentai, metano ir jodo. Tokia reakcija yra laikoma grįžtamas.

Wurtz reakcija alkanai

Tai yra gavimo būdas, angliavandenilių su prisotintu simetriškai struktūrą. Kaip reagentai yra naudojami natrio metalo, alkilo bromidai arba alkilas chloridų. Su jų sąveika paruošti natrio halogenidu ir padidėjusio angliavandenilio grandinę, kuri yra iš dviejų angliavandenilių radikalų suma. Schematiškai, sintezė yra taip: R-Cl + Cl-R + 2NA → R-R + 2NaCl.

Wurtz reakcija alkanai yra įmanoma tik tada, jei, esančiais jų molekulių halogenai yra į pirminio anglies atomo. Pvz, _{CH3 -CH2-CH2-Br.}

Jei žaisti su galogenuglevodorododnaya mišinio dviejų junginių, iš trijų skirtingų grandinių susidaro produkto kondensacijos metu. Šios reakcijos pavyzdys gali tarnauti kaip natrio alkano sąveikos su Chlormetanų ir hloretanom. Produkcija yra mišinys, apimantis butano, propano ir etaną.

Be to, natrio, galima naudoti ir kitus šarminių metalų, kurie apima ličio arba kalį.

procesas sulfochlorination

Jis taip pat paragino nendrių reakcija. Jis veikia ant laisvo pakeitimo principo. Šio tipo reakcija yra būdinga alkanai pabaigos iki sieros dioksido ir molekulinės chloro mišinio veiksmų ultravioletinių spindulių buvimą.

Procesas prasideda su grandinės mechanizmo inicijavimą, kuriame chloro, gautų iš dviejų radikalų. Viena ataka alkano, kad sukelia alkilo dalelių ir molekulių vandenilio chlorido. Pagal angliavandenilio radikalas, prijungti, kad sudarytų sieros dioksido sudėtingus daleles. Stabilizuoti surinkimo įvyksta vieną chloro atomą iš kitos molekulės. Galutinė žaliava yra alkano sulfonil chloridas, ji yra naudojama paviršinio aktyvumo junginių sintezėje.

Schematiškai, procesas atrodo taip:

CLCL → ^HV ∙ Cl + ∙ Cl,

HR + ∙ Cl → R ∙ + HCl,

R ∙ + OSO → ∙ _RSO2-,

∙ _RSO2- + CLCL → _RSO2- Cl + ∙ Cl.

Procesai, susiję su nitrinimo

Alkanai reaguoja su azoto rūgšties tirpalo ir 10% su keturvalenčio azoto oksidu dujinėje būsenoje. Sąlygos jos atsiradimo yra dideles reikšmes temperatūros (apie 140 ° C) ir žemo slėgio vertes. Tuo gaminama produkcija nitroalkanes.

Laisvos radikalų tipo pavadintas po mokslininko Konovalovas, procesas atidarytas nitrinimo: sintezės būdas, CH ₄ + HNO ₃ → _{CH3 NO2} + H ₂ O.

Iš skilimo mechanizmas

Tipinės alkanu dehidrogenaciją ir krekingo. Metanas molekulė patiria pilną terminio skilimo.

Svarbiausias mechanizmas, iš minėtų reakcijų yra atomų iš alkanų skaldymas.

dehidrogenacija procesas

Kai atskiriant vandenilio atomai anglies skeletu parafinų, išskyrus metaną, yra gaunamas neprisotinti junginiai. Tokie cheminės reakcijos, kurie buvo išbandyti aukštoje temperatūroje (400-600 ° C) ir pagal šiuos veiksmus greitintuvo kaip platina, nikelio, alkanų chromo oksidais ir aliuminio.

Jei dalyvauti etano ar propano molekulių reakcijos, tada jos produktai bus eteno arba propeno su vieną dvigubą jungtį.

Minėtų keturių arba penkių anglies skeletu dehidrinimas gauti junginį dieno. Iš suformuota butan-1,3 butadieno ir 1,2-butadienas.

Jei reikia, reakcijos medžiagų su 6 arba daugiau anglies atomų, benzeno yra suformuotas. Ji turi aromatinį žiedą, su trimis dvigubomis jungtimis.

Šis procesas susijęs su skilimo

Aukštoje temperatūroje reakcija alkanai gali praeiti su GAP anglis, ir formavimo aktyvių rūšių radikaliai tipo. Tokie procesai yra vadinami krekingo arba pirolizės.

Šildymas reaguojančias medžiagas, aukštesnėje nei 500 ° C, rezultatai in the molekulių skilimo, kurioje yra suformuota iš sudėtingo alkil-tipo radikalų.

Atlikti pagal stipri šildymą alkanų pirolizės su anglies grandinės ilgio dėl gauti sočiųjų riebalų rūgščių ir nesočiųjų junginių. Tai vadinama terminio krekingo. Šis procesas yra naudojamas iki vidurio 20-ojo amžiaus.

Trūkumas buvo gauti angliavandeniliai su mažu oktaninis skaičius (mažiau nei 65), todėl ji buvo pakeista krekingo katalizatorių. Procesas vyksta esant temperatūrai, kurie yra žemiau 440 ° C, ir spaudimo mažiau nei 15 atmosferų, į iš aliumosilikato greitintuvo atpalaidavimo alkanai, kurių vyraujantis šakoto struktūrą buvimą. Pavyzdys yra metano pirolizės: 2CH ₄ → ^{t °} C ₂ + H ₂ 3H _2. Suformuotas acetileno ir molekulinė vandenilis reakcijos metu.

Molekulė gali būti veikiamas metano konversija. Šios reakcijos, kad vandens ir nikelio katalizatorių. Išėjimo yra anglies monoksido ir vandenilio mišinys.

oksidacijos procesai

Cheminės reakcijos, kurios yra tipiškas alkanas susijęs su elektronų poveikį.

Yra automatinis oksidacija alkanų. Ji apima laisvųjų radikalų mechanizmą oksidacijos sočiųjų angliavandenilių. Reakcijos metu, gauti skysta fazė alkano hidroperoksidas. Iš pradžių parafino molekulės reaguoja su deguonimi ir skirtų aktyviųjų radikalų. Kitą, alkilas dalelių sąveikauja kitą molekulė O _2, gauti ∙ Roo. Nes peroksido radikalas, parinktas iš riebalų rūgščių kontaktuoja alkaną molekulę, ir vėliau paleidžiami hidroperoksidą. Pavyzdys yra etano autooxidation:

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 → formulės junginys _{2H 5} + ∙ C ₂ H _5.

Už-alkano būdinga tai, kad degimo reakcijos metu, yra daugiausia cheminės savybės, nustatant kuro sudėtį. Jie yra oksidacinis gamtoje su šilumos emisija: 2C ₂ H ₆ + 7 ° ₂ → 4CO ₂ + 6H ₂ O.

Jei procesas yra pastebėta, kad nedideliu kiekiu deguonies, galutinis produktas gali būti dvivalentis anglis arba anglies monoksido, kuris yra nustatomas pagal iš O _{2 koncentracija.}

Į alkanų oksidacijos pagal katalizinių medžiagų poveikiui ir kaitinamas iki 200 ° C yra gaunamas alkoholio molekulę, aldehido arba karboksirūgštį.

PAVYZDYS etano:

C ₂ H ₆ + O ₂ → C ₂ H ₅ OH (etanolis),

C ₂ H ₆ + O ₂ → _CH3 CHO + H ₂ O (etanaliui ir vandens)

2C ₂ H ₆ + 3O ₂ → 2CH ₃ COOH + 2H ₂ O (etano rūgšties ir vandens).

Alkanai gali būti oksiduotas pagal ciklinių peroksidų Trójmian veiksmų. Jie apima dimetil dioxirane. Rezultatas yra parafinai alkoholio molekulės oksidacijos.

Atstovai parafinai nereaguoja į _KMnO4 arba kalio permanganato, taip pat bromo vandens.

izomerizacija

Dėl alkanų pasižymi pakeisti tipo reakciją su elektrofiliniu mechanizmo. Tai vadinama izomerizaciją anglies grandinę. Katalizuoja šį procesą, aliuminio chlorido, kuris yra veikiamas su prisotinta parafino. Pavyzdys yra butanas molekulės, kuris yra 2-metilpropan izomerizacijos: C ₄ H ₁₀ → C ₃ H _{7 CH3.}

apdorota kvapioji medžiaga

Sočiųjų medžiagos, kurių pagrindinė anglies grandinė turi šešis ar daugiau anglies atomų, kurios yra pajėgios dehydrocyclization. Per trumpą molekulių yra nebūdingas šiai reakcijai. Rezultatas yra visada šešių-naris žiedas, kaip cikloheksano ir jų dariniai.

Junginio reakcijoje greitintuvo buvimą, ir eina toliau dehidrogenavimo konvertavimo į daugiau stabilios benzeno žiedu. Tai įvyksta konvertuoti alifatinių angliavandenilių, aromatinių angliavandenilių arba arenoje, kad. Pavyzdys yra heksano dehydrocyclization:

H _3-CH2-CH - _CH2 - _CH2 - _{CH2-CH 3} → C ₆ H ₁₂ (cikloheksanas)

C ₆ H ₁₂ → C ₆ H ₆ + 3H ₂ (benzenas).