Sự hình thành, Giáo dục trung học và trường học
Phản ứng điển hình cho ankan là gì
Mỗi lớp của các hợp chất hóa học có thể biểu hiện tính chất do cấu trúc điện tử của họ. Đối với ankan phản ứng thế điển hình, phân chia hoặc quá trình oxy hóa phân tử. Tất cả các quá trình hóa học có lưu lượng đặc biệt của riêng mình, mà sẽ được thảo luận thêm.
ankan là gì
Đây hợp chất hydrocarbon bão hòa, được biết đến như parafin. Những phân tử chỉ gồm các nguyên tử carbon và hydro, là thẳng hoặc mạch nhánh chuỗi mạch hở trong đó có chỉ là một hợp chất duy nhất. Căn cứ vào đặc điểm của các lớp, bạn có thể tính toán những gì đặc trưng phản ứng của ankan. Họ tuân theo công thức cho toàn bộ lớp: H 2n + 2 C n.
cấu trúc hóa học
phân tử parafin bao gồm các nguyên tử carbon trưng bày sp 3 lai. Họ tất cả bốn quỹ đạo hóa trị có cùng hình dạng, năng lượng và hướng trong không gian. Kích thước của góc giữa các mức năng lượng của 109 ° và 28'.
Sự hiện diện của liên kết đơn trong phân tử xác định những gì phản ứng đặc trưng của ankan. Chúng chứa σ-hợp chất. Truyền thông giữa cacbon là không cực và yếu polarizable, nó là hơi dài hơn so với C-H. Ngoài ra, mật độ electron của một sự thay đổi đến một nguyên tử cacbon là âm điện nhất. Hợp chất này kết quả được đặc trưng bởi C-H phân cực thấp.
phản ứng thế
parafin chất lớp có một hoạt động hóa học thấp. Điều này có thể được giải thích bởi sức mạnh của liên kết giữa C-C và C-H, đó là khó khăn để phá vỡ vì không phân cực. Nền tảng của sự hủy diệt của họ là cơ chế homolytic, trong đó loại gốc tự do có liên quan. Đó là lý do tại sao alkan được đặc trưng bởi một phản ứng thế. chất đó có thể tương tác với các phân tử nước hoặc các ion của các hạt mang điện.
Họ xếp hạng thay gốc tự do, trong đó các nguyên tử hydro được thay thế bởi các yếu tố halogen hoặc nhóm hoạt động khác. Những phản ứng này bao gồm các quy trình liên quan đến halogen hóa, sulfochlorination và nitrat. Những dẫn đến việc chuẩn bị của các dẫn xuất ankan.
- Quá trình bắt đầu với một khởi mầm hoặc dây chuyền, trong đó các gốc tự do được hình thành. Các chất xúc tác là nguồn ánh sáng cực tím và sưởi ấm.
- Sau đó phát triển chuỗi trong đó các hạt tích cực liên tiếp thực hiện tương tác với các phân tử không hoạt động. Là chuyển đổi của họ vào các phân tử và các gốc tự, tương ứng.
- Bước cuối cùng sẽ phá vỡ chuỗi. tái tổ hợp có hoặc biến mất của các hạt tích cực. Do đó chấm dứt sự phát triển của một phản ứng dây chuyền.
Quá trình halogen hóa
Nó dựa trên cơ chế của loại hình triệt để. Phản ứng halogen hóa ankan xảy ra bởi chiếu xạ với ánh sáng cực tím và làm nóng một hỗn hợp của các halogen và hydrocarbon.
Tất cả các giai đoạn của quá trình này phải tuân thủ các nguyên tắc mà nói Markovnikov. Nó nói rằng trải qua thay bởi halogen, đặc biệt là hydro, mà thuộc về carbon hydro hóa. Halogen hóa diễn ra theo trình tự sau: từ tiểu học đến một nguyên tử cacbon bậc ba.
Quá trình này diễn ra tốt hơn trong phân tử ankan với chuỗi hydrocarbon chính dài. Điều này là do sự sụt giảm của năng lượng ion hóa theo hướng này, các chất dễ dàng hơn electron chẻ.
Một ví dụ là clo của các phân tử khí metan. Các hành động của bức xạ tia cực tím gây ra một loài triệt để tách clo mà thực hiện một cuộc tấn công vào ankan. Tách xảy ra và sự hình thành của nguyên tử hydro H 3 C · hay methyl triệt để. một hạt như vậy, đến lượt nó, tấn công các phân tử clo, dẫn đến phá hủy các cấu trúc và sự hình thành của một loại hóa chất mới của nó.
Ở mỗi giai đoạn quá trình thay thế được thực hiện chỉ có một nguyên tử hydro. Phản ứng halogen hóa của ankan dẫn đến sự hình thành dần hlormetanovoy, dichloromethane, và phân tử trihlormetanovoy tetrahlormetanovoy.
Sơ đồ, quá trình này như sau:
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.
Ngược lại với các clo của các phân tử mêtan mang theo một quá trình như vậy với alkan khác đặc trưng được các chất có thay hydro không phải là một nguyên tử cacbon, và trong một vài. tỷ lệ định lượng của mình gắn liền với các chỉ số nhiệt độ. Trong điều kiện lạnh, giảm tốc độ hình thành của các dẫn xuất với cấu trúc đại học, trung học và tiểu học.
Với sự gia tăng nhiệt độ tốc độ mục tiêu của sự hình thành của các hợp chất đó được san lấp. Trong quá trình halogen hóa có ảnh hưởng của các yếu tố tĩnh mà chỉ ra một khả năng khác nhau của va chạm của các gốc tự do với các nguyên tử carbon.
Quá trình halogen hóa với iốt không xảy ra trong điều kiện bình thường. Nó là cần thiết để tạo điều kiện đặc biệt. Khi tiếp xúc với khí metan xảy ra tùy theo halogen iodide xảy ra hydro. Nó có ảnh hưởng đến methyl iodide kết quả là nổi bật chất phản ứng ban đầu mêtan và iốt. một phản ứng như vậy được coi là đảo ngược.
Wurtz phản ứng của ankan
Nó là một phương pháp để đạt được các hydrocacbon với cấu trúc đối xứng bão hòa. Như các chất phản ứng được sử dụng kim loại natri, bromua alkyl hoặc clorua alkyl. Với sự tương tác chuẩn bị natri halogen của họ và tăng chuỗi hydrocarbon mà là tổng của hai gốc hydrocacbon. Sơ đồ, quá trình tổng hợp như sau: R-Cl + Cl-R + 2na → R-R + 2NaCl.
Wurtz phản ứng của ankan chỉ có thể nếu các halogen trong phân tử của họ đang ở nguyên tử cacbon chính. Ví dụ: CH 3 -CH 2 -CH 2 Br.
Nếu trong quá trình phát galogenuglevodorododnaya hỗn hợp của hai hợp chất, trong sự ngưng tụ của ba chuỗi khác nhau hình thành sản phẩm. Một ví dụ về phản ứng này có thể đóng vai trò tương tác ankan natri với chloromethanes và hloretanom. Đầu ra là một hỗn hợp gồm butan, propan và etan.
Bên cạnh natri, có thể sử dụng các kim loại kiềm khác, trong đó bao gồm lithium hoặc kali.
quá trình sulfochlorination
Nó cũng được gọi là phản ứng Reed. Nó chạy trên nguyên tắc thay thế miễn phí. Đây là loại phản ứng đặc trưng của ankan với hành động của một hỗn hợp của lưu huỳnh dioxit và clo phân tử trong sự hiện diện của bức xạ tia cực tím.
Quá trình này bắt đầu bằng việc bắt đầu các cơ chế chuỗi, trong đó clo thu được từ hai gốc. Một cuộc tấn công ankan đó làm phát sinh một hạt và các phân tử hydro clorua alkyl. Bằng gốc hydrocacbon gắn liền với hình thành các hạt phức tạp sulfur dioxide. Để ổn định chụp xảy ra một nguyên tử clo từ một phân tử khác. Vật liệu cuối cùng là một sulfonyl clorua ankan, nó được sử dụng trong quá trình tổng hợp các hợp chất hoạt động bề mặt.
Sơ đồ, quá trình này trông như thế này:
CLCL → hv ∙ Cl + ∙ Cl,
Nhân sự + ∙ Cl → R ∙ + HCl,
R ∙ + OSO → ∙ RSO 2,
∙ RSO 2 + ClCl → RSO 2 Cl + ∙ Cl.
Các quá trình liên quan đến nitrat hóa
Ankan phản ứng với axit nitric trong dung dịch 10% và với các oxit nitơ tetravalent ở trạng thái khí. Điều kiện xảy ra của nó là giá trị cao của nhiệt độ (khoảng 140 ° C) và các giá trị áp suất thấp. Tại đầu ra sản xuất nitroalkanes.
Quá trình tự do triệt để loại đặt theo tên của nhà khoa học Konovalov, mở tổng hợp nitrat hóa: CH 4 + HNO 3 → CH 3 NO 2 + H 2 O.
Cơ chế của sự phân cắt
Đối khử ankan điển hình và không bị nứt. phân tử mêtan trải qua một phân hủy nhiệt hoàn chỉnh.
Cơ chế cơ bản của các phản ứng trên là sự phân tách của các nguyên tử từ ankan.
quá trình khử
Khi tách các nguyên tử hydro trên bộ xương carbon của parafin, trừ metan thu được hợp chất không no. phản ứng hóa học như vậy của ankan thử nghiệm ở nhiệt độ cao (400-600 ° C) và dưới các máy gia tốc hành động như platin, niken, oxit crôm và nhôm.
Nếu tham gia vào phản ứng của phân tử etan hoặc propan, sau đó sản phẩm của mình sẽ ethene hoặc propylene với một liên kết đôi.
Các khử của bộ xương bốn hoặc năm carbon thu được hợp chất diene. Từ hình thành butadien butan-1,3 và 1,2-butadien.
Nếu có mặt trong các chất phản ứng với 6 hoặc nhiều nguyên tử carbon, benzen được hình thành. Nó có một vòng thơm với ba liên kết đôi.
Quá trình kết hợp với phân hủy
Dưới nhiệt độ cao phản ứng của ankan có thể vượt qua với một trái phiếu carbon khoảng cách và sự hình thành của các loài động của loại hình triệt để. các quá trình như vậy được gọi là bị gãy hay bị nhiệt phân.
Nóng các chất phản ứng với nhiệt độ vượt quá 500 ° C, kết quả trong quá trình phân hủy của các phân tử trong đó được hình thành hỗn hợp phức tạp của các gốc alkyl-type.
Thực hiện dưới nhiệt mạnh mẽ của quá trình nhiệt phân của ankan với chiều dài chuỗi carbon do để có được các hợp chất bão hòa và không bão hòa. Nó được gọi là cracking nhiệt. Quá trình này được sử dụng cho đến giữa thế kỷ 20.
Hạn chế là để có được hydrocarbon với một số octan thấp (dưới 65), vì vậy nó đã được thay thế nứt chất xúc tác. Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ mà dưới 440 ° C, và áp lực ít hơn 15 bầu khí quyển, trong sự hiện diện của một ankan tăng tốc phát hành aluminosilicate có một cấu trúc phân nhánh. Một ví dụ là nhiệt phân mêtan: 2CH 4 → t ° C 2 H 2 + 3H 2. Các hình thành hydro axetylen và phân tử trong phản ứng.
Các phân tử có thể phải chịu chuyển đổi mêtan. Để phản ứng này đòi hỏi phải có nước và một chất xúc tác niken. Đầu ra là một hỗn hợp của khí carbon monoxide và hydro.
quá trình oxy hóa
Các phản ứng hóa học mà là ankan điển hình liên quan đến tác động điện tử.
Có tính năng tự động quá trình oxy hóa của parafin. Nó bao gồm một cơ chế gốc tự do của quá trình oxy hóa của hydrocarbon bão hòa. Trong quá trình phản ứng, pha lỏng hydroperoxide ankan thu được. Ban đầu phân tử parafin phản ứng với oxy trong các gốc tự do hoạt động phân bổ. Tiếp theo, hạt alkyl tương tác phân tử khác O 2, thu được ∙ ROO. Kể từ khi triệt peroxy của một axit béo được tiếp xúc với phân tử ankan, và sau đó phát hành hydroperoxide. Một ví dụ là autooxidation của etan:
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.
Đối với ankan đặc trưng bởi sự phản ứng của cơ đốt mà chủ yếu là tính chất hóa học, trong việc xác định các thành phần của nhiên liệu. Họ là oxy hóa trong tự nhiên với sự phát xạ nhiệt: 2C 2 H 6 + 7o 2 → 4CO 2 + 6H 2 O.
Nếu quá trình này được quan sát thấy trong một lượng nhỏ oxy, sản phẩm cuối cùng có thể là một carbon hóa trị hai hoặc carbon monoxide, được xác định bởi nồng độ O 2.
Trong quá trình oxy hóa của ankan dưới ảnh hưởng của các chất xúc tác và đun nóng đến 200 ° C thu được phân tử rượu, aldehyde hoặc axit cacboxylic.
VÍ DỤ etan:
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 và nước)
2C 2 H 6 + 3o 2 → 2CH 3 COOH + 2H 2 O (axit ethanoic và nước).
Ankan thể bị oxy hóa dưới tác động của peroxit cyclic tam thức. Chúng bao gồm dimethyl dioxirane. Kết quả là quá trình oxy hóa của phân tử parafin rượu.
Đại diện parafin không đáp ứng với KMnO 4 hoặc kali permanganat, cũng như nước brom.
đồng phân hóa
Trên alkan đặc trưng phản ứng loại thay thế với một cơ chế electrophin. Điều này được gọi đồng phân hóa của chuỗi carbon. Xúc tác quá trình này clorua nhôm, được cho phản ứng với một parafin bão hòa. Một ví dụ là đồng phân của phân tử butan, đó là 2-metylpropan: C 4 H 10 → C 3 H 7 CH 3.
quá trình hương
chất bão hòa, trong đó chuỗi cacbon chính chứa sáu hoặc nhiều nguyên tử carbon, có khả năng tiến hành dehydrocyclization. Đối với các phân tử ngắn không phải là đặc trưng của phản ứng này. Kết quả luôn luôn là một vòng sáu thành viên như cyclohexan và dẫn xuất của chúng.
Trong sự hiện diện của các máy gia tốc phản ứng, và vượt qua khử tiếp tục chuyển đổi thành một vòng benzen ổn định hơn. Nó xảy ra chuyển hydrocarbon mạch hở thơm hoặc đấu trường. Một ví dụ là dehydrocyclization của 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 (benzen).
Similar articles
Trending Now