Nasycone węglowodory: właściwości i zastosowania
Po pierwsze, rozważamy marginalne węglowodory, zwłaszcza ich strukturę, właściwości, zastosowania.
Ogólne informacje o alkanach
Klasa ta obejmuje związki, które spełniają ogólny wzór CnH2n + 2. Ich cząsteczki są liniowe, a jedynie proste wiązanie jest charakterystyczne dla nich.
Graniczne węglowodory są reprezentowane przez homologiczną serię metanu. Między atomami węgla w ich cząsteczkach hybrydyzacja sp3, która charakteryzuje się kątem 109 stopni.
Będąc w naturze
Ograniczone ilości węglowodorów są szeroko rozpowszechnione. Na przykład metan, głowa tej klasy ShNu, powstaje w wyniku rozkładu organizmów zwierzęcych i roślinnych na bagnistych obszarach (bez dostępu do powietrza).
Ponadto związek ten występuje w kopalniach węgla, co często prowadzi do poważnych eksplozji i śmierci górników.
Limit węglowodorów w dużych ilościach występuje w postaci stałej, ciekłej, a także w postaci gazowej w oleju. Oprócz metanu, olej zawiera propan, etan, butan i pentan.
Właściwości fizyczne alkanów
Substancje te są słabo rozpuszczalne w wodzie. Najniższymi członkami serii są gazy. Wraz ze wzrostem względnej masy cząsteczkowej związków obserwuje się wzrost temperatury wrzenia i temperatury topnienia, przejście od stanu gazowego do cieczy, ciał stałych.
Właściwości chemiczne
Rozważ podstawowe właściwości chemiczne nasyconych węglowodorów. Ze względu na niską polarność wiązania C-C są to chemicznie nieaktywne związki.
Wśród charakterystycznych właściwości przedstawicieli tej klasy, zwracamy uwagę na rodnikową chlorowcację. W wyniku interakcji w pierwszym etapie powstaje monohalogeno-związek, jak również halogenowodór. Biorąc pod uwagę, że reakcja ma mechanizm łańcuchowy, podstawienie trwa aż do pojawienia się atomów fluorowców zamiast wodorów.
Oprócz halogenowania, nasycone węglowodory wchodzą w interakcje kwas azotowy. Nitracja prowadzi do tworzenia nitroalkanów.
Siarka wiąże się z zastąpieniem atomu wodoru grupą sulfo, a wśród produktów reakcji będzie kwas alkanosulfonowy i woda. Proces prowadzi się przy nieznacznym ogrzaniu mieszaniny reakcyjnej, kwas siarkowy podjęte w skoncentrowanej formie.
W normalnych warunkach alkany wykazują odporność na tak silne czynniki utleniające, jak nadmanganian potasu, dichromian potasu.
Gdy temperatura wzrasta, obserwuje się ich utlenianie za pomocą tlenu z powietrza tlenek węgla (4) i para wodna.
Niekompletne (katalityczne) utlenianie prowadzi do tworzenia ketonów, aldehydów, kwasów karboksylowych.
Kiedy pękają wiązania C - C powstaje pękanie, w wyniku którego powstają związki o mniejszej liczbie atomów węgla z długiego łańcucha węglowego.
Spośród produktów odwodornienia nienasyconych węglowodorów i cząsteczek wodoru reakcja zachodzi w wysokich temperaturach.
Podczas dehydroklizacji powstają węglowodory aromatyczne, które mają praktyczne zastosowanie.
Nienasycony ShNu
Węgle brzeżne i nienasycone mogą mieć strukturę cykliczną lub alifatyczną. Na przykład, alkeny o ogólnym wzorze CnH2n są rozróżniane przez obecność podwójnych wiązań pomiędzy atomami węgla.
Dlatego dla przedstawicieli serii charakterystycznych dla etylenu reakcji dodawania do podwójnego wiązania. Hydrohalogenację i hydratację przeprowadza się dla asymetrycznych alkenów zgodnie z zasadą Markowa. Jego istotą jest to, że przy połączeniu podwójnym wiązaniem halogenowodoru lub wody atomy halogenu lub grupy hydroksylowe są przyłączone do węgla o mniejszej liczbie H, a wodór do pierwszego atomu C.
Ponadto dla przedstawicieli tej klasy związki organiczne charakterystyczna reakcja polimeryzacji. Znalazło szerokie zastosowanie w nowoczesnym przemyśle chemicznym. Na przykład, do produkcji polietylenu, który jest pożądany w rolnictwie, medycynie, etylen jest brany jako początkowy monomer. Podczas procesu polimeryzacji katalitycznej podwójne wiązanie rozpada się, tworząc ostatecznie związek polimeryczny.
Jakościowa reakcja nieokreśloność (obecność podwójnych i potrójnych wiązań w cząsteczkach) to wybielanie wody bromowej (jodowej), a także bielenie roztworu nadmanganianu potasu.
Wśród cyklicznych węglowodorów, które są obecnie szeroko stosowane, należy wymienić benzen i toluen. Te ShNu są typowymi przedstawicielami szeregu węglowodorów aromatycznych, które mają ogólny wzór CnH2n-6.
Benzen, w którym gęstość elektronów jest równomiernie rozłożony, jest uważany za związek o niskiej aktywności. Toluen stosowany do przemysłowej produkcji kwasu benzoesowego, który jest doskonałym środkiem konserwującym, ma większą reaktywność.
Wniosek
W chemii organicznej rozróżnia się kilka klas węglowodorów, różniących się rozmieszczeniem atomów węgla i obecnością pojedynczych i podwójnych (potrójnych) wiązań. Pomimo znacznych różnic w strukturze, właściwościach fizycznych i chemicznych, wszystkie są popytem w różnych branżach. Wśród nasyconych węglowodorów szczególnie interesujący jest metan i jego najbliższe homologi.
Spośród związków dienowych głównymi wskaźnikami w produkcji materiałów polimerowych są 1,3-butadien i 2-metylobutadien-1,3. Szczególnie interesujące są węglowodory aromatyczne. Są podstawą do produkcji organicznych barwników, konserwantów.