Formazzjoni, Edukazzjoni sekondarja u l-iskejjel
Liema huma reazzjonijiet tipiċi għall alkani
Kull klassi ta 'komposti kimiċi jistgħu juru proprjetajiet minħabba l-istruttura elettronika tagħhom. Għal alkani reazzjoni sostituzzjoni tipiċi, qsim jew ossidazzjoni molekulari. proċessi kimiċi kollha għandhom fluss partikolari tagħhom, li se jiġu diskussi ulterjorment.
X'inhu alkani
Dan komposti idrokarburi saturati, li huma magħrufa bħala paraffin. Dawn il-molekuli jikkonsistu biss atomi tal-karbonju u l-idroġenu, huma katina aċikliċi lineari jew ramifikata li fihom hemm biss kompost wieħed. Minħabba l-karatteristiċi tal-klassi, inti tista 'tikkalkula dak l-karatteristika reazzjoni ta' alkanes. Huma jobdu l-formula għall-klassi intiera: H 2n + 2 C n.
istruttura kimika
molekula paraffin jinkludi atomi tal-karbonju li juru sp 3 ibridizzazzjoni. Huma erba orbitals kollha valenza għandhom l-istess forma, l-enerġija u d-direzzjoni fl-ispazju. Id-daqs tal-angolu bejn il-livelli ta 'enerġija ta' 109 ° u 28 '.
Il-preżenza ta 'bonds uniku fil molekuli tiddetermina liema reazzjonijiet huma karatteristiċi ta alkani. Huma fihom σ-kompost. Komunikazzjoni bejn karbonji hija nonpolar u dgħajjef polarizable, huwa kemmxejn itwal minn C-H. Ukoll, id-densità elettroni ta 'bidla ma' atomu tal-karbonju huwa l-aktar electronegative. Il-kompost li tirriżulta hija kkaratterizzata minn C-H polarità baxx.
reazzjoni sostituzzjoni
paraffini Sustanzi klassi jkollha attività kimika baxx. Dan jista 'jiġi spjegat mill-qawwa ta' rabtiet bejn C-C u C-H, li huwa diffiċli li jiksru minħabba n-nuqqas ta polarità. Il-bażi tal-qerda tagħhom hija mekkaniżmu homolytic, fejn it-tip radikali ħielsa involut. Dan huwa għaliex alkani huma kkaratterizzati minn reazzjoni sostituzzjoni. Sustanzi bħal dawn huma kapaċi jinteraġixxu mal-molekuli ilma jew joni tat-trasportaturi ħlas.
Huma rank sostituzzjoni radikali ħielsa li fiha l-atomi tal-idroġenu għandhom jiġu sostitwiti b'dan elementi aloġenu jew grupp attiv ieħor. Dawn ir-reazzjonijiet jinkludu proċessi relatati mal Halogenation, sulfochlorination u nitrati. Dawn iwasslu għat-tħejjija ta 'derivattivi alkane.
- Proċess jibda bil-bidu nucleation jew katina, f'liema radikali ħielsa huma ffurmati. -Katalisti huma sorsi ta 'dawl ultravjola u t-tisħin.
- Imbagħad tiżviluppa katina li fiha partikoli attivi suċċessivi mwettqa interazzjoni ma molekuli inattivi. Huwa konverżjoni tagħhom molekuli u radikali, rispettivament.
- Il-pass finali għandha tinkiser il-katina. rikombinazzjoni hemmhekk jew għajbien tal-partikoli attivi. Temmitha-iżvilupp ta 'reazzjoni katina.
Il-proċess ta Halogenation
Hija bbażata fuq il-mekkaniżmu tat-tip radikali. Reazzjoni Halogenation alkane ssir bl irradjazzjoni b'dawl ultravjola u tisħin ta 'taħlita ta' aloġeni u idrokarburi.
istadji kollha tal-proċess huma suġġetti għar-regola li ddikjarat Markovnikov. Hija tindika li jgħaddi sostituzzjoni aloġenu, speċjalment idroġenu, li tappartjeni għall-karbonju idroġenizzat. Halogenation iseħħ fis-sekwenza li ġejja: minn primarja ma 'atomu tal-karbonju terzjarja.
Il-proċess iseħħ aħjar fil molekuli alkane mal-katina twila idrokarburi prinċipali. Dan huwa dovut għat-tnaqqis ta 'l-enerġija jonizzanti f'din id-direzzjoni, is-sustanza elettron mifruq aktar faċli.
Eżempju huwa l-klorinazzjoni ta 'molekuli metanu. L-azzjoni ta 'radjazzjoni ultravjola tikkawża klorin qsim speċi radikali li twettaq attakk minn fuq il alkane. Separazzjoni iseħħ u l-formazzjoni ta 'atomiku tal-idroġenu H 3 C · jew metil radikali. Tali partiċelli, imbagħad, attakk il-klorin molekulari, li jwassal għall-qerda tal-istruttura tagħha u l-formazzjoni ta 'kimika ġdida.
F'kull stadju tal-proċess ta 'sostituzzjoni jitwettaq biss atomu idroġenu wieħed. Ir-reazzjoni Halogenation ta alkanes twassal għall-formazzjoni gradwali ta hlormetanovoy, diklorometan, u molekula tetrahlormetanovoy trihlormetanovoy.
Skematikament, il-proċess huwa kif ġej:
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.
B'kuntrast mal-klorinazzjoni ta 'molekuli metanu jġorru tali proċess ma alkani oħra karatterizzati jiksbu sostanzi li jagħmel sostituzzjoni idroġenu mhuwiex atomu tal-karbonju, u fi ftit. proporzjon kwantitattiva tagħhom assoċjati ma 'indikaturi temperatura. F'kundizzjonijiet kesħin, tnaqqis fir-rata ta 'formazzjoni ta' derivattivi bi struttura terzjarja, sekondarja u primarja.
Bil-żieda veloċità mmirata temperatura tal-formazzjoni ta 'tali komposti tiġi livellata. Fil-proċess Halogenation hemm l-influwenza tal-fattur statiku li jindika probabbiltà differenti ta 'kolliżjoni tal-radikali bil-atomu tal-karbonju.
Proċess Halogenation bil-jodju ma sseħħx f'kundizzjonijiet normali. Huwa meħtieġ li jinħolqu kondizzjonijiet speċjali. Meta esposti għall-metanu iseħħ Skont aloġenu jodur idroġenu okkorrenza. Hija għandha effett fuq metil jodur bħala riżultat jispikkaw Reaġenti inizjali metanu u jodju. Reazzjoni bħal din hija meqjusa bħala riversibbli.
reazzjoni Wurtz tal alkani
Dan huwa metodu għall-ksib idrokarburi mal-istruttura simetriku saturat. Peress li l-reactants huma użati metall tas-sodju, bromuri alkyl jew kloruri alkyl. Bil-interazzjoni ppreparati alid sodju tagħhom u l-katina idrokarburi miżjuda li hija s-somma taż-żewġ radikali idrokarburi. Skematikament, is-sinteżi hija kif ġej: R-Cl + Cl-R + 2Na → R R + 2NaCl.
reazzjoni Wurtz tal alkani huwa possibbli biss jekk l-aloġeni fil molekuli tagħhom huma fil-atomu tal-karbonju primarja. Eż, CH 3 Ch 2 Ch 2 Br.
Jekk matul play ta 'taħlit galogenuglevodorododnaya ta' żewġ komposti, fil-kondensazzjoni ta 'tliet ktajjen differenti tal-prodott ffurmati. Eżempju ta 'din ir-reazzjoni tista' sservi bħala interazzjoni alkane sodju ma klorometani u hloretanom. Il-produzzjoni hija taħlita li tinkludi butan, propanu u etan.
Minbarra sodju, possibbli li jintużaw metalli alkali oħrajn, li jinkludu litju jew potassju.
proċess sulfochlorination
Huwa sejjaħ ukoll ir-reazzjoni Reed. Din timxi fuq il-prinċipju ta 'sostituzzjoni bla. Dan it-tip ta 'reazzjoni huwa tipiku ta' alkani għall-azzjoni ta 'taħlita ta' diossidu tal-kubrit u l-klorin molekulari fil-preżenza ta 'radjazzjoni ultravjola.
Il-proċess jibda bil-bidu tal-mekkaniżmu katina, fejn il-klorin miksuba miż-żewġ radikali. Wieħed alkane attakk li jagħti lok għal partiċelli alkil u molekoli tal-klorur idroġenu. Billi idrokarbonju radikali magħquda biex jifformaw partiċelli kumplessi diossidu tal-kubrit. Biex tistabilizza qbid iseħħ atomu klorin wieħed minn molekula ieħor. Il-materjal finali huwa sulfonil klorur alkane, huwa użat fis-sintesi ta 'komposti attivi fil-wiċċ.
Skematikament, il-proċess tidher bħal dan:
CLCL → hv ∙ Cl + ∙ Cl,
RGħ + ∙ Cl → R ∙ + HCl,
R ∙ + OSO → ∙ RSO 2,
∙ RSO 2 + ClCl → RSO 2 Cl + ∙ Cl.
Il-proċessi assoċjati ma 'nitrati
Alkani jirreaġixxu bl-aċidu nitriku f'soluzzjoni ta '10% u ma' l-ossidu tetravalenti nitroġenu fi stat gassuż. Kundizzjonijiet ta 'l-okkorrenza tagħha hija l-valuri għoljin ta' temperatura (madwar 140 ° C) u valuri ta 'pressjoni baxxa. Fl- nitroalkanes output prodotta.
Il-proċess tat-tip ħieles radikali imsemmija wara l-xjenzat Konovalov, miftuħa sintesi nitrati: CH 4 + HNO 3 → CH 3 NO 2 + H 2 O.
Il-mekkaniżmu ta 'qsim
Għal deidroġenazzjoni alkane tipiċi u qsim. molekula Metanu jgħaddi minn dekompożizzjoni termali komplet.
Il-mekkaniżmu bażiku tar-reazzjonijiet ta 'hawn fuq huwa l-qsim ta' atomi mill alkani.
proċess deidroġenazzjoni
Meta tissepara l-atomi tal-idroġenu fuq l-iskeletru karbonju ta 'paraffini, ħlief metanu huma miksuba komposti mhux saturati. Tali reazzjonijiet kimiċi ta alkani ttestjati f'temperatura għolja (400-600 ° C) u taħt l-aċċeleraturi azzjoni bħala platinu, nikil, ossidi kromju u l-aluminju.
Jekk jipparteċipaw fil-reazzjoni ta 'etan jew propan molekuli, allura prodotti tagħha se ethene jew propen b'rabta doppja wieħed.
Il-deidroġenazzjoni tal-iskeletru erba 'jew ħames karbonju miksub kompost diene. Mill iffurmati butadiene butan-1,3 u 1,2-butadiene.
Jekk preżenti fis-sustanzi reazzjoni ma '6 jew aktar atomi tal-karbonju, il-benżina hija ffurmata. Hija għandha ċirku aromatiku bi tliet bonds doppji.
Il-proċess assoċjat mad-dikompożizzjoni
Taħt temperatura għolja reazzjoni ta 'alkani jistgħu jgħaddu bil-bonds tal-karbonju vojt u l-formazzjoni ta' speċi attivi ta 'tip radikali. Proċessi bħal dawn huma msemmija bħala qsim jew pirolisi.
Tisħin-reactants għal temperaturi iżjed minn 500 ° C, riżultati fil-dekompożizzjoni tal-molekuli li fihom huma ffurmati taħlitiet kumplessi ta 'radikali tat-tip alkil.
Jassigura taħt tisħin qawwi tal-piroliżi ta alkani b'tul katina tal-karbonju minħabba li jiksbu komposti saturati u mhux saturati. Huwa sejjaħ qsim termali. Dan il-proċess huwa użat sakemm nofs is-seklu 20.
L-iżvantaġġ kien li jinkisbu idrokarbonji ma 'numru ottan baxx (inqas minn 65), u għalhekk ġiet sostitwita qsim katalizzatur. Il-proċess iseħħ f'temperaturi li huma taħt 440 ° C, u l-pressjonijiet ta 'inqas minn 15 atmosferi, fil-preżenza ta' alkani rilaxx aċċeleratur aluminosilikat li għandhom struttura bi frieghi. Eżempju huwa l-piroliżi tal-metanu: 2ch 4 → t ° Ċ 2 H 2 + 3H 2. Il idroġenu aċitilena u molekulari ffurmati matul ir-reazzjoni.
-Molekula jistgħu jkunu soġġetti għal konverżjoni metanu. Din ir-reazzjoni teħtieġ ilma u katalista nikil. Il-produzzjoni hija taħlita ta 'monossidu tal-karbonju u l-idroġenu.
proċessi ta 'ossidazzjoni
Ir-reazzjonijiet kimiċi li huma alkane tipiċi assoċjati b'impatt elettroni.
Hemm awto-ossidazzjoni ta 'paraffini. Dan jinvolvi mekkaniżmu radikali ħielsa ta 'ossidazzjoni ta' idrokarburi saturati. Matul ir-reazzjoni, il-fażi likwida Hydroperoxide alkane miksuba. Inizjalment molekula pitrolju jirreaġixxi bl-ossiġnu fl-radikali attivi allokati. Sussegwentement, partiċelli alkil jinteraġixxi ieħor molekula O 2, miksuba ∙ ROO. Peress li l-radikali peroxy ta 'aċidu xaħmi hija kkuntattjat molekula alkane, u wara ġie meħlus Hydroperoxide. Eżempju huwa l-autooxidation ta 'etan:
C 2 H 6 + O 2 → ∙ C 2 H 5 + HOO ∙,
∙ C 5 H 2 + O2 → ∙ OOC 2 H 5,
OOC ∙ 2 H 5 + C 2 H 6 → HOOC 2 H 5 + ∙ C 2 H 5.
Għal alkane kkaratterizzat mir-reazzjoni ta 'kombustjoni li huma prinċipalment proprjetajiet kimiċi, fid-determinazzjoni tal-kompożizzjoni ta' fjuwil. Huma ossidattivi natura mal-emissjoni ta 'sħana: 2C 2 H 6 + 7 ° 2 → 4CO 2 + 6H 2 O.
Jekk il-proċess huwa osservat fl-ammont żgħir ta 'ossiġnu, il-prodott aħħari jista' jkun karbonju bivalenti jew monossidu tal-karbonju, li huwa determinat mill-konċentrazzjoni ta 'O2.
Fil-ossidazzjoni tal alkani taħt l-influwenza ta 'sustanzi katalitiċi u msaħħan sa 200 ° C huma miksuba molekula alkoħol, aldehyde jew l-aċidu karbossiliku.
EŻEMPJU etan:
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 u l-ilma)
2C 2 H 6 + 3O 2 → 2ch 3 COOH + 2H 2 O (aċidu Ethanoic u ilma).
Alkani jistgħu jiġu ossidati taħt l-azzjoni ta 'perossidi ċikliċi trinomial. Dawn jinkludu dioxirane dimetil. Ir-riżultat huwa l-ossidazzjoni ta 'molekula paraffini alkoħol.
paraffini Rappreżentanti ma jirrispondux għal KMnO 4 jew permanganat tal-potassju, kif ukoll l-ilma bromin.
isomerizzazzjoni
Fuq alkani kkaratterizzat reazzjoni tip sostituzzjoni ma 'mekkaniżmu electrophilic. Dan huwa imsemmi isomerizzazzjoni tal-katina tal-karbonju. Jikkatalizza dan il-proċess il-klorur tal-aluminju, li hija reazzjoni ta 'paraffin saturati. Eżempju huwa l-isomerizzazzjoni ta 'molekula butan, li huwa 2-methylpropane: C 4 H 10 → C 3 H 7 CH 3.
proċess ħwawar
sustanzi saturati li fihom il-katina prinċipali karbonju fih sitt jew aktar atomi tal-karbonju, b'kapaċità ta 'twettiq dehydrocyclization. Għall-molekuli qasir mhumiex karatteristika ta 'din ir-reazzjoni. Ir-riżultat huwa dejjem ċirku sitt membri kif cyclohexane u derivattivi tagħhom.
Fil-preżenza ta aċċelerraturi ta 'reazzjoni, u tgħaddi l-deidroġenazzjoni ulterjuri ta' konverżjoni f'ċurkett benżina aktar stabbli. Dan iseħħ jikkonvertu idrokarboni aċikliċi għal aromatiċi jew arena. Eżempju huwa l-dehydrocyclization ta '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 (benżina).
Similar articles
Trending Now