Алкандар және олардың қасиеттерін алу

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 05:33

Органикалық химия курстарында оқытылатын ең қарапайым қосылыстар қаныққан көмірсутектер немесе парафиндер, оларды алкандар деп те атайды. Олардың сапалық құрамы тек екі элементтің атомдарымен ұсынылған: көміртегі мен сутегі. Қосылыстардың молекулаларында химиялық байланыстың тек бір түрі бар - жалғыз немесе қарапайым. Біздің мақалада біз алкандардың құрылымын, сондай-ақ алу әдістері мен қасиеттерін зерттейтін боламыз.

Серия өкілдері және олардың есімдері

Парафин класының бірінші қосылысы – метан. Оның молекулалық формуласы CH₄, ол заттардың жалпы формуласына сәйкес келеді, ол келесідей: C H₂ +2_{. Алғашқы төрт алканның жеке атаулары бар, мысалы, метан, этан. Бесінші құрамнан бастап номенклатура грек цифрларының көмегімен құрастырылады. Мысалы, C}5_H12 _{молекуласында бес көміртегі атомы бар зат пентан (грек тілінен «penta» - бес) деп аталады. Рационалды номенклатура бойынша алкандар,Біз зерттеп отырған химиялық қасиеттері мен өндірісін заттар түрінде – метан туындылары түрінде көрсетуге болады. Оның молекуласында бір немесе бірнеше сутегі атомдары көмірсутек радикалдарымен ауыстырылады. Жүйелі номенклатура бойынша радикалдар жақынырақ болатын соңынан бастап нөмірленетін көміртегі атомдарының ең ұзын тізбегін таңдау керек. Содан кейін радикалды бөлшекпен сигма байланысымен байланыстырылған көміртек атомының саны анықталады, ал радикал оған алканның атын қосу арқылы тазартылады, мысалы, 3-метилбутан.}

Алкандар өндірісі

Парафин өндірудің негізгі және кең тараған көзі минералдар: табиғи газ және мұнай. Метанның іздерін сутегі мен азотпен бірге батпақ газынан табуға болады. Молекулада көп мөлшерде көміртек атомдары бар қатты алкандар озокеритте болады. Бұл, мысалы, Батыс Украинада кен орындары игеріліп жатқан бірегей қасиеттері бар тау балауызы. Сондай-ақ қаныққан көмірсутектерді, атап айтқанда, қалпына келтіру реакциясы арқылы алудың бірқатар синтетикалық әдістері бар. Өнеркәсіпте тотығу-тотықсыздану реакциялары арқылы алкандарды алудың бірнеше әдістерін ажыратуға болады, мысалы, галоалкилдер мен йодид сутегі немесе натрий амальгамы арасында. Алкендердің, алкиндердің немесе алкадиендердің никель катализаторының қатысуымен сутегімен тотықсыздануы қарапайымырақ. Реакция өнімі сәйкес парафин болады. Процесті келесі теңдеу арқылы өрнектеуге боладыреакциялар:

CH₂ =CH₂ + H₂=H ₃C-CH₃ (этан)

Карбон қышқылдарының тұздарының сілтілі балқуы

Натрий тұзын CH₃COONa немесе белсенді металл атомдары бар осы сыныптағы басқа заттарды натрий гидроксиді немесе сода әкімен қыздырсаңыз, қаныққан көмірсутектерді алуға болады. Реакцияның бірінші түрі зертханада жиі қолданылады, екіншісі тұздың құрамына кіретін карбон қышқылының құрылымын дәл талдау үшін қолданылады. Алкандарды алудың бұл әдісі реагенттің көміртегі тізбегінің бөлінуін және ондағы көміртек атомдары санының азаюын байқауға мүмкіндік береді.

Вюрц реакциясы

Сутегі атомдары хлор, бром немесе йод бөлшектерімен ауыстырылған парафиндердің туындылары болып табылатын заттар майда дисперсті металл натриймен әрекеттесе алады. Жалпы реакция теңдеуі келесідей болады:

2RHal + 2Na → R-R + 2NaHal, Бұл процесті 1870 жылы француз химигі Ф. Вюрц ашқан. Кейінірек П. П. Шарыгин оның алканды өндіруге әкелетін механизмін түсіндірді. Галоген атомын алдымен метал алмастыратыны белгілі болды. Содан кейін алынған натрий органикалық зат басқа галогеналкан молекуласымен әрекеттеседі. Бұл реакция жоғары парафиндерді синтездеу технологиясында қолданылды.

Қаныққан көмірсутектердің қасиеттері

Органикалық қосылыстардың әрбір класының физикалық сипаттамасы анықталадытабиғи түрде өзгеретін және заттардың молекулаларының құрылымына тәуелді қасиеттер. Сонымен, біз реакцияларын бұрын қарастырған алкандардың алғашқы төрт гомологтары газдар болып табылады. Құрамында 5-тен 14-ке дейін көміртегі атомдары бар парафиндер сұйық фазада болады, ал қалған алкандар қатты қосылыстар болып табылады. Газ тәрізді және қатты заттар иіссіз, сұйық парафиндер керосин немесе бензин сияқты иіс береді. Заттардың ең маңызды химиялық қасиеттеріне, мысалы, қатты тотығу – жану жатады, нәтижесінде көп мөлшерде жылу бөлінеді:

CH₄ + 2O₂=CO₂ + 2H ₂O

Еске салайық, метан негізгі отынның – табиғи газдың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады.

Ауыстыру реакциялары

Алкандардың тағы бір ерекшелігі бос радикалдық механизммен жүретін галогендеу. Ол алмастыру реакцияларына жатады және қосылыстардың – парафиндердің галогендік туындыларының түзілуіне әкеледі:

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

Нитрлеу – 1889 жылы Н. М. Коновалов ашқан алкандардың сұйытылған нитрат қышқылымен катализатор қатысында және қысымда әрекеттесуі. Парафинді нитроқосылыстар ракета отынын, жарылғыш заттарды өндіруге, сондай-ақ карбон қышқылдары мен аминдерді алу үшін шикізат ретінде қолдану аясының кең ауқымына ие.

Алкандардың гомологтық қатарының жоғары мүшелерінің катализатор қатысында тотығуы спирттер мен карбоксилдердің түзілуіне әкеледі.пластмасса және жуғыш заттар өндірісінде қолданылатын пластификаторларды синтездеу үшін қолданылатын қышқылдар.

Біз өз мақаламызда қаныққан көмірсутектердің қасиеттерін зерттеп, оларды алу жолдарын зерттедік.