alkāni, alkēni, alkīni, arēni - īpašības, pielietojums, reakcijas
1) Alkāni- tie ir piesātināti ogļūdeņraži, kuru molekulās visi atomi ir savienoti ar vienotām saitēm. To sastāvu atspoguļo viena vispārīga formula: C n H 2n + 2.
Fizikālās īpašības alkāni ir atkarīgi no to molekulu sastāva, t.i. uz relatīvo molekulmasu. Palielinoties alkānu relatīvajai molekulmasai, palielinās viršanas temperatūra un blīvums, mainās arī agregācijas stāvoklis: pirmie četri alkāni ir gāzveida vielas, nākamie vienpadsmit ir šķidrumi un, sākot no heksadekāna, cietas vielas.
Galvenā ķīmiskā īpašība piesātinātie ogļūdeņraži, kas nosaka alkānu izmantošanu kā degvielu, ir degšanas reakcija.
Alkāniem, tāpat kā piesātinātajiem ogļūdeņražiem, raksturīgākais aizstāšanas reakcijas. Tātad ūdeņraža atomus metāna molekulā var secīgi aizstāt ar halogēna atomiem.
Nitrēšana
Alkāni reaģē ar slāpekļskābi vai N 2 O 4 gāzes fāzē, veidojot nitroatvasinājumus. Visi pieejamie dati norāda uz brīvo radikāļu mehānismu. Reakcijas rezultātā veidojas produktu maisījumi.
Plakšķēšana
Karsējot virs 500°C, alkāni pirolītiski sadalās, veidojot kompleksu produktu maisījumu, kura sastāvs un attiecība ir atkarīga no reakcijas temperatūras un laika.
Kvīts
Galvenais alkānu avots ir nafta un dabasgāze, kas parasti rodas kopā.
Pieteikums
Gāzveida alkānus izmanto kā vērtīgu degvielu. Šķidrumi savukārt veido ievērojamu daļu motoru un raķešu degvielā.
2) alkēni- tie ir nepiesātinātie ogļūdeņraži, kas molekulā papildus atsevišķajām saitēm satur vienu dubulto oglekļa-oglekļa saiti. To sastāvu parāda pēc formulas: C n H 2n.
Fizikālās īpašības
Alkēnu kušanas un viršanas temperatūra palielinās līdz ar molekulmasu un galvenās oglekļa ķēdes garumu. Alkēni nešķīst ūdenī, bet viegli šķīst organiskajos šķīdinātājos.
Ķīmiskās īpašības
Alkēni ir ķīmiski aktīvi. To ķīmiskās īpašības lielā mērā nosaka dubultsaites klātbūtne. Alkāniem tipiskākās pievienošanas reakcijas ir:
1) ūdeņradis, 2) ūdens, 3) halogēni, 4) ūdeņraža halogenīdi.
Alkēni viegli iekļūst oksidācijas reakcijās, var notikt alkēnu oksidēšanās, atkarībā no oksidējošo reaģentu apstākļiem un veidiem, gan ar dubultsaites pārraušanu, gan ar oglekļa karkasa saglabāšanu.Alkēnu polimerizācija var noritēt gan ar brīvo radikāļu palīdzību. un katjonu-anjonu mehānisms.
Alkēnu iegūšanas metodes
Galvenā rūpnieciskā metode alkēnu iegūšanai ir ogļūdeņražu katalītiskā un augstas temperatūras krekinga eļļā un dabasgāzē. Zemāko alkēnu ražošanai izmanto arī atbilstošo spirtu dehidratācijas reakciju.
Laboratorijas praksē parasti tiek izmantota spirtu dehidratācijas metode spēcīgu minerālskābju klātbūtnē.Dabā acikliskie alkēni praktiski nav sastopami. Vienkāršākais šīs organisko savienojumu klases pārstāvis - etilēns (C 2 H 4) - ir augu hormons un tiek sintezēts tajos nelielos daudzumos.
Pieteikums
Alkēni ir vissvarīgākās ķīmiskās izejvielas. Alkēnus izmanto kā izejvielas polimēru materiālu (plastmasas, plēvju) un citu organisko vielu ražošanā. Augstākus spirtus izmanto augstākus alkēnus.
3) Alkīni- tie ir nepiesātinātie ogļūdeņraži, kuru molekulas papildus vienvietīgām saitēm satur vienu trīskāršo oglekļa-oglekļa saiti. Kompozīcija parāda formulu: C n H 2n-2.
Fizikālās īpašības
Alkīni pēc fizikālajām īpašībām ir līdzīgi attiecīgajiem alkēniem. Zemāks (līdz C 4) - gāzes bez krāsas un smaržas, ar augstāku viršanas temperatūru nekā to ekvivalentiem alkēnos. Alkīni slikti šķīst ūdenī, bet labāk organiskajos šķīdinātājos.Trīskāršās saites klātbūtne ķēdē palielina viršanas temperatūru, blīvumu un šķīdību ūdenī.
Ķīmiskās īpašības
Tāpat kā visi nepiesātinātie savienojumi, alkīni aktīvi iesaistās pievienošanās reakcijās: 1) halogēni, 2) ūdeņradis, 3) ūdeņraža halogenīdi, 4) ūdens. Tie iesaistās oksidācijas reakcijās. Trīskāršās saites klātbūtnes dēļ tie ir pakļauti polimerizācijas reakcijām, kas var noritēt vairākos virzienos:
a) Sarežģītu vara sāļu ietekmē notiek dimerizācija un lineāra
acetilēna trimerizācija.
b) Karsējot acetilēnu aktīvās ogles klātbūtnē (Zelinska reakcija), notiek cikliskā trimerizācija, veidojoties benzolam.
Iegūšanas metodes
Galvenā rūpnieciskā metode acetilēna iegūšanai ir metāna elektro- vai termiskā krekinga, dabasgāzes pirolīze un karbīda metode.Alkīnus var iegūt no dihalogenētiem parafīniem, atdalot ūdeņraža halogenīdu sārma spirta šķīduma iedarbībā.
Pieteikums
Nopietna rūpnieciskā vērtība ir tikai acetilēns, kas ir vissvarīgākā ķīmiskā izejviela. Dedzinot acetilēnu skābeklī, liesmas temperatūra sasniedz 3150 ° C, tāpēc acetilēnu izmanto metālu griešanai un metināšanai.
4) Arēnas- aromātiskie ogļūdeņraži, kas satur vienu vai vairākus benzola gredzenus.
Fizikālās īpašības
Parasti aromātiskie savienojumi ir cietas vai šķidras vielas. Tiem ir augsts refrakcijas un absorbcijas indekss, tie nešķīst ūdenī, bet labi šķīst daudzos organiskos šķidrumos. Uzliesmojošs, benzols ir toksisks.
Ķīmiskās īpašības
Aromātiskajiem savienojumiem ir raksturīgas ar ciklu saistītas ūdeņraža atomu aizvietošanas reakcijas. Ir iespējamas pievienošanas un oksidācijas reakcijas, taču tās ir sarežģītas, jo tās pārkāpj aromātiskumu.
Iegūšanas metodes
Galvenie aromātisko ogļūdeņražu dabiskie avoti ir
ogles un eļļa.Acetilēna un tā homologu trimerizācija virs aktivētās ogles 600 °C.Cikloheksāna un tā atvasinājumu katalītiskā dehidrogenēšana.
Pieteikums- Aromātiskie ogļūdeņraži, galvenokārt benzols, tiek plaši izmantoti rūpniecībā: kā piedeva benzīnam, šķīdinātāju, sprāgstvielu, anilīna krāsvielu, zāļu ražošanā.
10. Struktūra
halové deriváty, nitrosloučeniny, aminosloučeniny, alkoholy and fenoly, aldehydy and ketony, karboksilové sloučeniny – raksturojums, použití, reakce
10. Ogļūdeņražu atvasinājumu struktūra, īpašības un nozīme
haloalkāni, nitrosavienojumi, aminosavienojumi, spirti un fenoli, aldehīdi un ketoni, karbonskābes - raksturojums, pielietojums, reakcijas
1) Halogēnalkāni- organiskie savienojumi, kuru sastāvā ir oglekļa-halogēna saite. Sakarā ar to, ka halogēna atomi ir elektronnegatīvāki nekā oglekļa atoms, C-X saite ir polarizēta tā, ka halogēna atoms iegūst daļēju negatīvu lādiņu, bet oglekļa atoms iegūst daļēju pozitīvu lādiņu.Vairums halogēnaalkānu savā tīrā veidā forma ir bezkrāsaini savienojumi.Jo vairāk oglekļa atomu, jo augstāka kušanas un viršanas temperatūra. Ja viens oglekļa atoms satur 2 vai 3 halogēna atomus, tad šāda savienojuma kušanas un viršanas temperatūra, gluži pretēji, samazinās.Tipiskas reakcijas ir Vurca reakcija, nukleofīlā aizstāšana, eliminācija, mijiedarbība ar sārmu un sārmzemju metāliem. Halogēnalkānus iegūst, hlorējot alkānus gaismā, hidrohlorējot nepiesātinātos oglekli vai iegūstot no spirtiem.Halogēnalkānus izmanto: kā tauku un eļļu šķīdinātājus; teflons kā dzesēšanas šķidrums.
2) Nitro savienojumi- organiskie savienojumi, kas satur vienu vai vairākas nitrogrupas - NO 2 . Ar nitro savienojumiem parasti saprot C-nitro savienojumus, kuros nitrogrupa ir saistīta ar oglekļa atomu Nitro savienojumi ir bezkrāsaini, slikti šķīst ūdenī un labi šķīst organiskajos šķīdinātājos, šķidrumos ar raksturīgu mandeļu smaržu. Visi nitro savienojumi ir diezgan spēcīgi indes centrālajai nervu sistēmai.Lielās polaritātes dēļ nitro savienojumi var izšķīdināt vielas, kas nešķīst parastajos šķīdinātājos. Polinitro savienojumi parasti ir vāji krāsoti, sprādzienbīstami triecienā un detonācijā.
Saskaņā ar nitro savienojumu ķīmisko uzvedību tiem ir zināma līdzība ar slāpekļskābi. Šī līdzība izpaužas redoksreakcijās: nitro savienojumu reducēšanās (zinīna reakcija), kondensācijas reakcijas, nitro savienojumu tautomērija (reversās izomērijas parādība).
Nitro savienojumus plaši izmanto organiskajā sintēzē, lai iegūtu dažādas vielas, ko izmanto krāsvielu un zāļu ražošanā. Daži no nitro savienojumiem tiek izmantoti kā pretsēnīšu un pretmikrobu līdzekļi. Polinitro atvasinājumi - TNT, pikrīnskābe un tās sāļi - tiek izmantoti kā sprāgstvielas.
4) Amino savienojumi- tie ir organiskie savienojumi, kas ir amonjaka atvasinājumi, kuru molekulā viens, divi vai trīs ūdeņraža atomi ir aizstāti ar ogļūdeņraža radikāli. Amīnus klasificē pēc divām struktūras pazīmēm: 1) Pēc ar slāpekļa atomu saistīto radikāļu skaita izšķir primāros, sekundāros un terciāros amīnus. 2) Atbilstoši ogļūdeņraža radikāļa veidam amīnus iedala alifātiskajos, aromātiskajos un jauktos.
Metilamīns, dimetilamīns un trimetilamīns ir gāzes, alifātiskās sērijas vidējie dalībnieki ir šķidrumi, augstākie ir cietas vielas.Tāpat kā amonjaks, zemākie amīni lieliski šķīst ūdenī, veidojot sārmainus šķīdumus. Palielinoties molekulmasai, pasliktinās amīnu šķīdība ūdenī.Amīnu smarža atgādina amonjaka smaržu, augstākie amīni praktiski bez smaržas.Primāro amīnu viršanas temperatūras ir daudz zemākas nekā atbilstošajiem spirtiem.
Taukskābju amīni, tāpat kā amonjaks, spēj savienoties ar skābēm, pat tik vājām kā ogļskābe, un tādējādi veidojot atbilstošos aizvietoto amonija bāzu sāļus. Slāpekļskābes iedarbība uz amīniem ir tiem raksturīga reakcija, kas ļauj atšķirt primāros, sekundāros un terciāros amīnus.
Acilēšana. Karsējot ar karbonskābēm, to anhidrīdi, skābju hlorīdi vai esteri, primārie un sekundārie amīni acilējas, veidojot N-aizvietotus amīdus Amīni dabā ir plaši izplatīti, jo veidojas dzīvo organismu sabrukšanas laikā. zāļu, krāsvielu un organiskās sintēzes izejvielu sagatavošana.
5) Alkoholi- organiskie savienojumi, kas satur vienu vai vairākas hidroksilgrupas.Atbilstoši molekulā ietverto hidroksilgrupu skaitam spirtus iedala vienatomiskajos divvērtīgajos, trīsvērtīgajos un daudzvērtīgajos.Atkarībā no tā, uz kura oglekļa atoma atrodas hidroksilgrupa, primārajā, sekundārajā un terciārajā. izšķir spirtus .Spirta molekulas ir līdzīgas ūdens molekulai, bet spirtiem ir ievērojami augstāka kušanas un viršanas temperatūra. Šai savienojumu klasei raksturīgās īpašības ir saistītas ar hidroksilgrupas klātbūtni. Alkoholi mijiedarbojas ar: sārmu un sārmzemju metāliem, ar ūdeņraža halogenīdiem un
ar organiskām un neorganiskām skābēm, veidojot esterus. Ir arī spirtu starpmolekulārās dehidratācijas reakcijas, spirtu dehidrogenēšanas un oksidācijas reakcijas. Alkoholi dabā ir plaši izplatīti gan brīvā veidā, gan esteru sastāvā. Spirtus var iegūt no dažādām savienojumu klasēm, piemēram, ogļūdeņražiem, haloalkāniem, amīniem un karbonilsavienojumiem. Būtībā visas metodes tiek reducētas līdz oksidācijas, reducēšanas, pievienošanas un aizstāšanas reakcijām. Rūpniecībā spirtus iegūst, izmantojot ķīmiskās metodes vai bioķīmiskās ražošanas metodes. Spirtu izmantošanas jomas ir daudz un dažādas, īpaši ņemot vērā visplašāko šai klasei piederošo savienojumu klāstu. Spirtus izmanto kā šķīdinātājus un tīrīšanas līdzekļus, etilspirts ir alkoholisko produktu pamatā, kā arī plaši tiek izmantots parfimērijas rūpniecībā un daudzās citās jomās.
6) Fenoli- Tie ir organiski savienojumi, kuru molekulās fenilgrupa ir saistīta ar vienu vai vairākām hidroksilgrupām. Pēc OH grupu skaita izšķir vienatomiskos un daudzvērtīgos fenolus. Lielākā daļa vienvērtīgo fenolu normālos apstākļos ir bezkrāsainas kristāliskas vielas ar zemu kušanas temperatūru un raksturīgu smaržu. Fenoli slikti šķīst ūdenī, viegli šķīst organiskajos šķīdinātājos, toksiski un oksidēšanās rezultātā, uzglabājot gaisā, pakāpeniski kļūst tumšāki.Fenols ir izteiktas skābās īpašības. Tas ir saistīts ar faktu, ka fenolā esošais skābekļa brīvais elektronu pāris tiek piesaistīts kodolam. Fenols mijiedarbojoties ar sārmiem, veidojas sāļi - fenolāti. Hidroksilgrupas dēļ fenols mijiedarbosies ar sārmu metāliem.
Aizvietošanas un pievienošanas reakcijas notiek arī ar benzola gredzena piedalīšanos.
Fenoli ievērojamā daudzumā ir atrodami akmeņogļu darvā. Fenolu iegūst arī, sakausējot benzolsulfonskābes nātrija sāli ar kaustisko sodu.
Fenolu izmanto plastmasas, pikrīnskābes, krāsvielu, insekticīdu ražošanā. Visiem fenoliem ir baktericīda iedarbība, tāpēc tos izmanto kā dezinfekcijas līdzekļus medicīnā un veterinārmedicīnā.
Aldehīdi un ketoni
Aldehīdi- Tie ir organiski savienojumi, kuru molekulas satur karboksilgrupu, kas saistīta ar ūdeņraža atomu un ogļūdeņraža radikāli.
Ketoni- Tās ir organiskas vielas, kuru molekulas satur karbonilgrupu, kas savienota ar diviem ogļūdeņraža radikāļiem.
Tā kā aldehīdi un ketoni ir polāri savienojumi, tiem ir augstāka viršanas temperatūra nekā nepolāriem, bet zemāka nekā spirtiem, kas norāda uz molekulārās asociācijas trūkumu. Tie labi šķīst ūdenī, bet, palielinoties molekulu lielumam, šķīdība strauji samazinās. Augstākiem aldehīdiem un ketoniem ir patīkama smarža, vairāku aldehīdu vidējiem homologiem ir noturīga raksturīga smaka, zemākiem aldehīdiem ir asa nepatīkama smaka.Aldehīdiem un ketoniem raksturīgas dubultsaišu pievienošanas reakcijas. Papildus pievienošanas reakcijai karbonilgrupā aldehīdus raksturo arī reakcijas, kurās iesaistīti alfa ūdeņraža atomi, kas atrodas blakus karbonilgrupai. To reaktivitāte ir saistīta ar karbonilgrupas elektronu izvilkšanas efektu, kas izpaužas palielinātā saites polaritātē. Tas noved pie tā, ka aldehīdi, atšķirībā no ketoniem, viegli oksidējas. To mijiedarbība ar sudraba oksīda amonjaka šķīdumu ir kvalitatīva reakcija uz aldehīdiem. Izplatīta metode aldehīdu un ketonu iegūšanai ir spirtu oksidēšana uz vara katalizatora.Rūpniecībā aldehīdus un ketonus iegūst, dehidrogenējot spirtus. Rūpniecībā ketonus izmanto kā šķīdinātājus, farmaceitiskos preparātus, dažādu polimēru ražošanā, no visiem aldehīdiem visvairāk tiek ražots formaldehīds. To galvenokārt izmanto sveķu ražošanā. Tāpat no tā tiek sintezētas zāles un izmantotas kā konservants bioloģiskiem preparātiem.
8) Karbonskābes- tie ir organiskie savienojumi, kuru molekulas satur ar ogļūdeņraža radikāli saistītu karboksilgrupu -COOH.Karbonskābju viršanas un kušanas temperatūras ir daudz augstākas ne tikai kā atbilstošajiem ogļūdeņražiem, bet arī par spirtiem. Laba šķīdība ūdenī, bet pasliktinās, palielinoties ogļūdeņraža radikālim.Homologu sērijas apakšējie dalībnieki normālos apstākļos ir šķidrumi ar raksturīgu asu smaku. Šīs homologās sērijas vidējie pārstāvji ir viskozi šķidrumi; sākot no C 10 - cietas vielas.Karboksilgrupa ir sakārtota tā, ka molekula var viegli atdalīt ūdeņradi - uzrāda skābes īpašības. Karbonskābes reaģē ar metāliem un to savienojumiem, izspiež vājākās skābes no to sāļiem, mijiedarbojas ar bāziskajiem un amfoteriskajiem oksīdiem un hidroksīdiem, kā arī piedalās esterifikācijas reakcijā. Karbonskābes iegūst, oksidējot aldehīdus un spirtus un hidrolizējot esterus. Skudrskābi izmanto medicīnā, etiķskābi izmanto pārtikas rūpniecībā, kā arī izmanto kā šķīdinātāju.
11. Makromolekulární látky vznikající polymerací, polykondenzaci a polyadicí
stavebni a strukturni jednotka
vlastnosti makromolekularnych latek
polimērs, poliesteris, poliamīdijs, fenoplastika, aminoplastika, poliuretāns – příklady, použití
Limit ogļūdeņražu molekulās ir tikai zemas polaritātes un vāji polarizējošas saites, kas ir ļoti izturīgas, tāpēc normālos apstākļos tās ir vielas, kas ir nedaudz ķīmiski aktīvas attiecībā pret polārajiem reaģentiem: nesadarbojas ar koncentrētām skābēm, veselām, sārmu metāli, oksidētāji. Tas bija iemesls viņu vārdam - parafīni. Parumaffinus latīņu valodā nozīmē nesaistīts. To ķīmiskās pārvērtības galvenokārt notiek paaugstinātā temperatūrā un UV starojuma ietekmē.
Ir trīs galvenie piesātināto ogļūdeņražu reakciju veidi: aizstāšana, oksidēšana un eliminācija. Šīs reakcijas var notikt, vai nu pārraujot C-C saiti (enerģija 83,6 kcal), vai pārraujot C-H saiti (enerģija 98,8 kcal/mol). Reakcijas bieži notiek ar C-H saites pārtraukumu, tk. tas ir vairāk pieejams reaģenta darbībai, lai gan C-C saitei ir nepieciešams mazāk enerģijas šķelšanai. Šādu reakciju rezultātā starpposmā veidojas ļoti aktīvas sugas - alifātiskie ogļūdeņražu radikāļi.
Alifātisko radikāļu sagatavošana un īpašības
1. Brīvo radikāļu veidošanās C-C vai C-H saišu homolītiskās šķelšanās laikā notiek 300-700 ° C temperatūrā vai brīvo radikāļu reaģentu iedarbībā.
2. Brīvo radikāļu kalpošanas laiks (rezistence) palielinās no primārajiem uz sekundārajiem un terciārajiem radikāļiem:
b) Mijiedarbība ar nepiesātinātiem savienojumiem: pievienošanās notiek arī, veidojoties jaunam radikālim:
CH3. + CH2 \u003d CH2CH3-CH2-CH2.
c) -sabrukšana - radikāļi ar garu oglekļa ķēdi sadalās ar C-C saites pārrāvumu -pozīcijā pret oglekli ar nepāra elektronu.
CH3-CH2: CH2-CH2. CH3-CH2. + CH2 \u003d CH2
d) Disproporcija — ūdeņraža pārdale, kas saistīta ar sabrukšanu gar C-H saiti:
| + CH3-CH2. | + CH3-CH3 |
e) Rekombinācija – brīvo radikāļu savstarpēja kombinācija
CH 3 . + CH 3 . CH3-CH3
Zinot brīvo radikāļu uzvedības īpatnības, ir vieglāk izprast piesātināto ogļūdeņražu specifisko reakciju pamatlikumus.
Es rakstu. aizstāšanas reakcija
1. Halogenēšanas reakcijas. Enerģiskākais reaģents ir fluors. Tiešā fluorēšana izraisa sprādzienu. Reakcijas hlorēšana. Tie var turpināties hlora molekulu iedarbībā gaismā jau istabas temperatūrā. Reakcija notiek saskaņā ar brīvo radikāļu ķēdes mehānismu un ietver šādus galvenos posmus:
a) pirmais lēnais posms - ķēdes uzsākšana:
Cl:ClCl. +Cl.
R: H+. Cl HCl + R.
b) ķēdes attīstība - reakcijas produktu veidošanās ar vienlaicīgu brīvo radikāļu veidošanos, kas turpina ķēdes procesu:
R. + Cl: Cl RCl + Cl.
R:H+Cl. HCl+R.
c) atvērta ķēde:
Kopš CI. reaģents ir aktīvs, tas var uzbrukt jau iegūtā hlora atvasinājuma molekulai, kā rezultātā veidojas mono- un polihalogenētu savienojumu maisījums. Piemēram:
CH 4 + Cl 2 HCl + CH 3 Cl CH 2 Cl 2 CHCl 3 CCl 4
metilhlorīds –HCl –HCl –HCl
metilēnhlorīds hloroforms četri
oglekļa hlorīds
Bromēšanas reakcija norit daudz grūtāk, jo broms ir mazāk aktīvs nekā hlors un reaģē galvenokārt ar stabilāku terciāro vai sekundāro radikāļu veidošanos. Šajā gadījumā otrais broma atoms parasti nonāk pozīcijā, kas atrodas blakus pirmajam, galvenokārt pie sekundārā oglekļa.
jodēšanas reakcijas praktiski neizplūst, jo HI reducē iegūtos alkiljodīdus.
2. Nitrēšana- H atoma aizstāšana ar NO 2 grupu slāpekļskābes ietekmē. Tas nonāk atšķaidītas slāpekļskābes (12%) iedarbībā augstā temperatūrā 150 ° C zem spiediena (Konovalova reakcija). Izostruktūras parafīni reaģē vieglāk, tk. aizvietošana notiek vieglāk pie terciārā oglekļa atoma:
Nitrēšanas reakcijas mehānisms ir saistīts ar starpposma brīvo radikāļu veidošanos. Iniciāciju veicina daļēji notiekošs oksidācijas process:
RH + HONO 2 ROH + HONO
slāpekļskābe
HONO + HONO 2 HOH + 2 . NĒ 2
| + . NĒ 2 |
CH3-C-CH3+. NO 2 CH 3 -C-CH 3 + HNO 2
CH3-C-CH3+. NO2CH3-C-CH3
tie. ogļūdeņražu nitrēšanas radikālai reakcijai nav ķēdes rakstura.
II tips. Oksidācijas reakcijas
Parastos apstākļos parafīnus neoksidē ne skābeklis, ne spēcīgi oksidētāji (KMnO 4 , HNO 3 , K 2 Cr 2 O 7 u.c.).
Ievadot atklātu liesmu ogļūdeņraža maisījumā ar gaisu, notiek pilnīga ogļūdeņraža oksidēšanās (sadegšana) līdz CO 2 un H 2 O. Piesātināto ogļūdeņražu karsēšana maisījumā ar gaisu vai skābekli katalizatoru klātbūtnē oksidēšanai. MnO 2 un citi līdz 300 ° C temperatūrai noved pie to oksidēšanās, veidojot peroksīda savienojumus. Reakcija notiek ar ķēdes brīvo radikāļu mehānismu.
Un: R: H R . +H. ķēdes uzsākšana
R:R. + O: :O: R-O-O .
R-O-O. + R: H R-O-O-H + R .
alkāna hidroperoksīds
O:R-O-O. +R. R-O-O-R atvērta ķēde
alkāna peroksīds
Terciārās vienības ir visvieglāk oksidētas, sekundārās ir grūtāk, bet primārās ir vēl grūtāk. Iegūtie hidroperoksīdi sadalās.
Primārie hidroperoksīdi sadaloties, tie veido aldehīdus vai primāro spirtu, piemēram:
CH3-C-C-O: O-H CH3-C-O. + . OH CH 3 -C \u003d O + H 2 O
etāna hidroperoksīda acetaldehīds
CH3-CH3
pusē
CH3-CH2OH + CH3-CH2.
Sekundārie hidroperoksīdi sadaloties veido ketonus vai sekundāros spirtus, piemēram:
CH3-C-O:OH CH3-C-O. + . OH H 2 O + CH 3 -C \u003d O
CH 3 CH 3 CH 3
propāna hidroperoksīds
CH3-CH2-CH3
pusē
CH3-CH-OH + CH3-. CH-CH 3
izopropilspirts
Terciārie hidroperoksīdi veido ketonus, kā arī primāros un terciāros spirtus, piemēram:
CH 3 CH 3 CH 3
CH3-C-CH3CH3-C: CH3+. OH CH 3 OH + CH 3 -C \u003d O
izobutāna hidroperoksīds
CH3-CH-CH3
pusē
Izobutāns
CH3-C-CH3 + CH3-C-CH3
terc-butilspirts
Jebkurš hidroperoksīds var arī sadalīties, izdalot atomu skābekli: CH 3 -CH 2 -O-O-H CH 3 CH 2 -OH + [O],
kas nonāk tālākā oksidācijā:
CH3-C + [O]CH3-C-OH
Tāpēc papildus spirtiem, aldehīdiem un ketoniem veidojas karbonskābes.
Izvēloties reakcijas apstākļus, iespējams iegūt kādu no jebkura produkta. Piemēram: 2 CH 4 + O 2 2 CH 3 OH.
Ogļūdeņraži ir vienkāršākie organiskie savienojumi. Tie sastāv no oglekļa un ūdeņraža. Šo divu elementu savienojumus sauc par piesātinātajiem ogļūdeņražiem vai alkāniem. To sastāvu izsaka ar alkāniem kopīgu formulu CnH2n+2, kur n ir oglekļa atomu skaits.
Saskarsmē ar
Alkāni - šo savienojumu starptautiskais nosaukums. Šos savienojumus sauc arī par parafīniem un piesātinātajiem ogļūdeņražiem. Saite alkāna molekulās ir vienkārša (vai viena). Atlikušās valences ir piesātinātas ar ūdeņraža atomiem. Visi alkāni ir piesātināti ar ūdeņradi līdz robežai, tā atomi atrodas sp3 hibridizācijas stāvoklī.
Piesātināto ogļūdeņražu homologās sērijas
Pirmais homologajā piesātināto ogļūdeņražu sērijā ir metāns. Tās formula ir CH4. Beigas -an piesātināto ogļūdeņražu nosaukumā ir atšķirīga iezīme. Turklāt saskaņā ar iepriekš minēto formulu etāns - C2H6, propāns C3H8, butāns - C4H10 atrodas homologās sērijās.
No piektā alkāna homologajā sērijā savienojumu nosaukumus veido šādi: grieķu skaitlis, kas norāda ogļūdeņraža atomu skaitu molekulā + galotne -an. Tātad grieķu valodā cipars 5 ir attiecīgi pende, butānam seko pentāns - C5H12. Nākamais - heksāns C6H14. heptāns - C7H16, oktāns - C8H18, nonāns - C9H20, dekāns - C10H22 utt.
Alkānu fizikālās īpašības homologajās sērijās ievērojami mainās: palielinās kušanas temperatūra un viršanas temperatūra, un palielinās blīvums. Metāns, etāns, propāns, butāns normālos apstākļos, t.i., temperatūrā aptuveni 22 grādi pēc Celsija, ir gāzes, no pentāna līdz heksadekānam ieskaitot - šķidrumi, no heptadekāna - cietas vielas. Sākot ar butānu, alkāniem ir izomēri.
Ir tabulas, kas parāda izmaiņas alkānu homologajā sērijā, kas skaidri atspoguļo to fizikālās īpašības.
Piesātināto ogļūdeņražu nomenklatūra, to atvasinājumi
Ja no ogļūdeņraža molekulas atdalās ūdeņraža atoms, tad veidojas vienvērtīgas daļiņas, kuras sauc par radikāļiem (R). Radikāla nosaukumu dod ogļūdeņradis, no kura šis radikālis ir atvasināts, savukārt galotne -an mainās uz galotni -il. Piemēram, no metāna, atdalot ūdeņraža atomu, veidojas metilradikālis, no etāna - etil, no propāna - propil utt.
Radikāļi veidojas arī neorganiskajos savienojumos. Piemēram, slāpekļskābei atņemot hidroksilgrupu OH, var iegūt monovalento radikāli -NO2, ko sauc par nitrogrupu.
Kad atdalās no molekulas veidojas divu ūdeņraža atomu alkāns, divvērtīgie radikāļi, kuru nosaukumi arī veidojas no atbilstošo ogļūdeņražu nosaukumiem, bet galotne mainās uz:
- ilien gadījumā, ja ūdeņraža atomi tiek atdalīti no viena oglekļa atoma,
- ilene, ja divi ūdeņraža atomi tiek atrauts no diviem blakus esošajiem oglekļa atomiem.
Alkāni: ķīmiskās īpašības
Apsveriet alkāniem raksturīgās reakcijas. Visiem alkāniem ir kopīgas ķīmiskās īpašības. Šīs vielas ir neaktīvas.
Visas zināmās reakcijas, kurās iesaistīti ogļūdeņraži, ir sadalītas divos veidos:
- C-H saites pārraušana (piemērs ir aizvietošanas reakcija);
- C-C saites plīsums (plaisāšana, atsevišķu daļu veidošanās).
Ļoti aktīvs radikālas veidošanās laikā. Pašas par sevi tās pastāv sekundes daļu. Radikāļi viegli reaģē viens ar otru. Viņu nepāra elektroni veido jaunu kovalento saiti. Piemērs: CH3 + CH3 → C2H6
Radikāļi viegli reaģē ar organiskām molekulām. Tie vai nu pieķeras pie tiem, vai norauj no tiem atomu ar nepāra elektronu, kā rezultātā parādās jauni radikāļi, kas savukārt var reaģēt ar citām molekulām. Ar šādu ķēdes reakciju tiek iegūtas makromolekulas, kas pārstāj augt tikai tad, kad ķēde pārtrūkst (piemērs: divu radikāļu savienojums)
Brīvo radikāļu reakcijas izskaidro daudzus svarīgus ķīmiskos procesus, piemēram:
- sprādzieni;
- oksidēšana;
- Eļļas plaisāšana;
- Nepiesātināto savienojumu polimerizācija.
detalizēti var ņemt vērā ķīmiskās īpašības piesātinātie ogļūdeņraži, piemēram, metāns. Iepriekš mēs jau esam apsvēruši alkāna molekulas struktūru. Oglekļa atomi metāna molekulā atrodas sp3 hibridizācijas stāvoklī, un veidojas pietiekami spēcīga saite. Metāns ir smaržas un krāsu bāzes gāze. Tas ir vieglāks par gaisu. Tas nedaudz šķīst ūdenī.
Alkāni var sadedzināt. Metāns deg ar zilgani bālu liesmu. Šajā gadījumā reakcijas rezultāts būs oglekļa monoksīds un ūdens. Sajaucot ar gaisu, kā arī maisījumā ar skābekli, īpaši, ja tilpuma attiecība ir 1:2, šie ogļūdeņraži veido sprādzienbīstamus maisījumus, kādēļ ir ārkārtīgi bīstami lietošanai sadzīvē un raktuvēs. Ja metāns pilnībā nesadeg, veidojas sodrēji. Rūpniecībā to iegūst šādā veidā.
Formaldehīdu un metilspirtu iegūst no metāna, to oksidējot katalizatoru klātbūtnē. Ja metānu spēcīgi karsē, tas sadalās pēc formulas CH4 → C + 2H2
Metāna sabrukšana var veikt līdz starpproduktam speciāli aprīkotās krāsnīs. Starpprodukts ir acetilēns. Reakcijas formula 2CH4 → C2H2 + 3H2. Acetilēna atdalīšana no metāna samazina ražošanas izmaksas gandrīz uz pusi.
Ūdeņradi ražo arī no metāna, pārvēršot metānu ar tvaiku. Metānu raksturo aizvietošanas reakcijas. Tātad parastā temperatūrā gaismā halogēni (Cl, Br) pakāpeniski izspiež ūdeņradi no metāna molekulas. Tādā veidā veidojas vielas, ko sauc par halogēna atvasinājumiem. Hlora atomi, aizstājot ūdeņraža atomus ogļūdeņraža molekulā, veido dažādu savienojumu maisījumu.
Šāds maisījums satur hlormetānu (CH3Cl vai metilhlorīdu), dihlormetānu (CH2Cl2 vai metilēnhlorīdu), trihlormetānu (CHCl3 vai hloroformu), oglekļa tetrahlorīdu (CCl4 vai tetrahloroglekli).
Jebkuru no šiem savienojumiem var izolēt no maisījuma. Ražošanā liela nozīme ir hloroformam un tetrahlorogleklim, jo tie ir organisko savienojumu (tauku, sveķu, gumijas) šķīdinātāji. Metāna halogēnu atvasinājumus veido brīvo radikāļu ķēdes mehānisms.
Gaisma ietekmē hlora molekulas, izraisot to sabrukšanu par neorganiskiem radikāļiem, kas ar vienu elektronu abstrahē ūdeņraža atomu no metāna molekulas. Tas rada HCl un metilu. Metils reaģē ar hlora molekulu, kā rezultātā veidojas halogēna atvasinājums un hlora radikālis. Turklāt hlora radikālis turpina ķēdes reakciju.
Parastā temperatūrā metānam ir pietiekama izturība pret sārmiem, skābēm un daudziem oksidētājiem. Izņēmums ir slāpekļskābe. Reakcijā ar to veidojas nitrometāns un ūdens.
Pievienošanas reakcijas nav raksturīgas metānam, jo visas valences tā molekulā ir piesātinātas.
Reakcijas, kurās ir iesaistīti ogļūdeņraži, var notikt ne tikai ar C-H saites sadalīšanu, bet arī ar C-C saites pārrāvumu. Šīs pārvērtības notiek augstā temperatūrā. un katalizatori. Šīs reakcijas ietver dehidrogenēšanu un plaisāšanu.
Skābes iegūst no piesātinātajiem ogļūdeņražiem oksidējot - etiķskābi (no butāna), taukskābes (no parafīna).
Metāna iegūšana
Dabā metāns plaši izplatīts. Tā ir lielākā daļa uzliesmojošo dabisko un mākslīgo gāzu galvenā sastāvdaļa. Tas tiek atbrīvots no ogļu šuvēm raktuvēs, no purvu apakšas. Dabasgāzes (kas ir ļoti pamanāmas saistītajās naftas atradņu gāzēs) satur ne tikai metānu, bet arī citus alkānus. Šo vielu izmantošana ir dažāda. Tos izmanto kā degvielu dažādās nozarēs, medicīnā un tehnoloģijās.
Laboratorijas apstākļos šī gāze izdalās, karsējot nātrija acetāta + nātrija hidroksīda maisījumu, kā arī alumīnija karbīda un ūdens reakcijā. Metānu iegūst arī no vienkāršām vielām. Šim nolūkam ir nepieciešami priekšnoteikumi ir sildītājs un katalizators. Rūpnieciskā nozīme ir metāna ražošanai ar sintēzes palīdzību, pamatojoties uz tvaiku.
Metānu un tā homologus var iegūt, kalcinējot atbilstošo organisko skābju sāļus ar sārmiem. Vēl viens veids, kā iegūt alkānus, ir Wurtz reakcija, kurā monohalogēna atvasinājumus karsē ar nātrija metālu. lasiet mūsu vietnē.
Ogļūdeņraži, kuru molekulās atomi ir savienoti ar vienotām saitēm un kuri atbilst vispārīgajai formulai C n H 2 n +2.
Alkānu molekulās visi oglekļa atomi atrodas sp 3 hibridizācijas stāvoklī. Tas nozīmē, ka visas četras oglekļa atoma hibrīdorbitāles ir identiskas pēc formas, enerģijas un ir vērstas uz vienādmalu trīsstūrveida piramīdas – tetraedra – stūriem. Leņķi starp orbitālēm ir 109° 28'.
Ap vienu oglekļa-oglekļa saiti ir iespējama gandrīz brīva rotācija, un alkāna molekulas var iegūt ļoti dažādas formas ar leņķiem pie oglekļa atomiem, kas ir tuvu tetraedriskam (109 ° 28 ′), piemēram, molekulā. n-pentāns.
Īpaši vērts atgādināt par saitēm alkānu molekulās. Visas saites piesātināto ogļūdeņražu molekulās ir atsevišķas. Pārklāšanās notiek gar asi,
kas savieno atomu kodolus, t.i., tās ir σ-saites. Oglekļa-oglekļa saites ir nepolāras un slikti polarizējamas. C-C saites garums alkānos ir 0,154 nm (1,54 10 - 10 m). C-H saites ir nedaudz īsākas. Elektronu blīvums ir nedaudz nobīdīts uz elektronnegatīvāko oglekļa atomu, t.i., CH saite ir vāji polāra.
Polāro saišu trūkums piesātināto ogļūdeņražu molekulās noved pie tā, ka tie slikti šķīst ūdenī un nesadarbojas ar lādētām daļiņām (joniem). Alkāniem raksturīgākās ir reakcijas, kurās iesaistīti brīvie radikāļi.
Homoloģiskā metāna sērija
homologi- vielas, kas pēc struktūras un īpašībām ir līdzīgas un atšķiras ar vienu vai vairākām CH 2 grupām.
Izomērisms un nomenklatūra
Alkānus raksturo tā sauktā strukturālā izomērija. Strukturālie izomēri atšķiras viens no otra oglekļa skeleta struktūrā. Vienkāršākais alkāns, kam raksturīgi strukturāli izomēri, ir butāns. 
Nomenklatūras pamati
1. Galvenās ķēdes izvēle. Ogļūdeņraža nosaukuma veidošanās sākas ar galvenās ķēdes definīciju - garāko oglekļa atomu ķēdi molekulā, kas it kā ir tās pamatā.
2. Galvenās ķēdes atomu numerācija. Galvenās ķēdes atomiem tiek piešķirti numuri. Galvenās ķēdes atomu numerācija sākas no aizvietotājam tuvākā gala (struktūras A, B). Ja aizvietotāji atrodas vienādā attālumā no ķēdes gala, tad numerācija sākas no gala, kurā to ir vairāk (struktūra B). Ja dažādi aizvietotāji atrodas vienādā attālumā no ķēdes galiem, tad numerācija sākas no gala, kuram tuvāk atrodas vecākais (struktūra G). Ogļūdeņražu aizvietotāju vecums tiek noteikts pēc secības, ar kādu alfabētā seko burts, ar kuru sākas to nosaukums: metils (-CH 3), tad etils (-CH 2 -CH 3), propils (-CH 2 -CH 2 -CH3) utt.
Ņemiet vērā, ka aizstājēja nosaukums tiek veidots, aizstājot sufiksu -an ar sufiksu - dūņas atbilstošā alkāna vārdā.
3. Vārda veidošana. Cipari ir norādīti nosaukuma sākumā - oglekļa atomu skaits, pie kuriem atrodas aizvietotāji. Ja pie dotā atoma ir vairāki aizvietotāji, tad attiecīgais skaitlis nosaukumā atkārtojas divas reizes, atdalot to ar komatu (2,2-). Aiz skaitļa defise norāda aizvietotāju skaitu ( di- divi, trīs- trīs, tetra- četri, penta- pieci) un aizvietotāja nosaukums (metil, etil, propil). Tad bez atstarpēm un defisēm - galvenās ķēdes nosaukums. Galvenā ķēde tiek saukta par ogļūdeņradi - metāna homologās sērijas locekli ( metāns CH 4, etāns C 2 H 6, propāns C3H8, C4H10, pentāns C5H12, heksāns C6H14, heptāns C 7 H 16, oktānskaitlis C 8 H 18, nonan C 9 H 20, prāvests C10H22).
Alkānu fizikālās īpašības
Pirmie četri metāna homologās sērijas pārstāvji ir gāzes. Vienkāršākais no tiem ir metāns – bezkrāsaina, bez garšas un smaržas gāze ("gāzes" smaku, sajutusi, kas, jāzvana 04, nosaka merkaptānu smarža - sēru saturoši savienojumi, kas speciāli pievienoti metānam, ko izmanto sadzīves un rūpnieciskās gāzes iekārtas, lai tuvumā esošie cilvēki varētu sajust noplūdes smaku).
Ogļūdeņraži ar sastāvu no C 4 H 12 līdz C 15 H 32 - šķidrumi; smagāki ogļūdeņraži ir cietas vielas. Alkānu viršanas un kušanas temperatūra pakāpeniski palielinās, palielinoties oglekļa ķēdes garumam. Visi ogļūdeņraži slikti šķīst ūdenī; šķidrie ogļūdeņraži ir izplatīti organiskie šķīdinātāji.
Alkānu ķīmiskās īpašības
aizstāšanas reakcijas.
Alkāniem raksturīgākās ir brīvo radikāļu aizvietošanas reakcijas, kuru laikā ūdeņraža atoms tiek aizstāts ar halogēna atomu vai kādu grupu. Iesniegsim raksturīgo reakciju vienādojumus halogenēšana: 
Halogēna pārpalikuma gadījumā hlorēšana var notikt tālāk, līdz visu ūdeņraža atomu pilnīgai aizstāšanai ar hloru: 
Iegūtās vielas plaši izmanto kā šķīdinātājus un izejvielas organiskajā sintēzē.
Dehidrogenēšanas reakcija(ūdeņraža atdalīšana).
Alkāniem pārejot pāri katalizatoram (Pt, Ni, Al 2 0 3, Cr 2 0 3) augstā temperatūrā (400-600 ° C), tiek atdalīta ūdeņraža molekula un veidojas alkēns:
Reakcijas, ko pavada oglekļa ķēdes iznīcināšana.
Visi piesātinātie ogļūdeņraži sadedzina, veidojot oglekļa dioksīdu un ūdeni. Gāzveida ogļūdeņraži, kas noteiktās proporcijās sajaukti ar gaisu, var eksplodēt.
1. Piesātināto ogļūdeņražu sadedzināšana ir brīvo radikāļu eksotermiska reakcija, kas ir ļoti svarīga, izmantojot alkānus kā degvielu:
Kopumā alkānu sadegšanas reakciju var uzrakstīt šādi:
2. Ogļūdeņražu termiskā sadalīšana.
Process notiek saskaņā ar brīvo radikāļu mehānismu. Temperatūras paaugstināšanās izraisa oglekļa-oglekļa saites homolītisku pārrāvumu un brīvo radikāļu veidošanos.
Šie radikāļi mijiedarbojas viens ar otru, apmainoties ar ūdeņraža atomu, veidojot alkāna molekulu un alkēna molekulu:
Termiskās sadalīšanas reakcijas ir rūpnieciskā procesa – ogļūdeņražu krekinga – pamatā. Šis process ir vissvarīgākais naftas rafinēšanas posms.
3. Pirolīze. Kad metāns tiek uzkarsēts līdz 1000 ° C temperatūrai, sākas metāna pirolīze - sadalīšanās vienkāršās vielās: 
Sildot līdz 1500 ° C temperatūrai, ir iespējama acetilēna veidošanās:
4. Izomerizācija. Karsējot lineāros ogļūdeņražus ar izomerizācijas katalizatoru (alumīnija hlorīdu), veidojas vielas ar sazarotu oglekļa karkasu: 
5. Aromatizācija. Alkāni ar sešiem vai vairāk oglekļa atomiem ķēdē katalizatora klātbūtnē tiek ciklizēti, veidojot benzolu un tā atvasinājumus: 
Alkāni iesaistās reakcijās, kas notiek saskaņā ar brīvo radikāļu mehānismu, jo visi alkāna molekulu oglekļa atomi atrodas sp 3 hibridizācijas stāvoklī. Šo vielu molekulas ir veidotas, izmantojot kovalentās nepolārās C-C (oglekļa - oglekļa) saites un vāji polārās C-H (oglekļa - ūdeņraža) saites. Tajos nav apgabalu ar augstu un zemu elektronu blīvumu, viegli polarizējamām saitēm, t.i., tādām saitēm, kurās elektronu blīvums var tikt nobīdīts ārējo faktoru (jonu elektrostatisko lauku) ietekmē. Līdz ar to alkāni nereaģēs ar lādētām daļiņām, jo saites alkāna molekulās netiek pārrautas ar heterolītisku mehānismu. 
DIENE ogļūdeņraži (ALKADIENES)
Diēna ogļūdeņraži jeb alkadiēni ir nepiesātināti ogļūdeņraži, kas satur divas dubultās oglekļa-oglekļa saites. Alkadiēnu vispārīgā formula ir C n H 2 n -2.
Atkarībā no divkāršo saišu savstarpējās izkārtojuma diēnus iedala trīs veidos:
1) ogļūdeņraži ar kumulēti dubultās saites, t.i. blakus vienam oglekļa atomam. Piemēram, propadiēns vai alēns CH2=C=CH2;
2) ogļūdeņraži ar izolēts dubultās saites, t.i., atdalītas ar divām vai vairākām vienkāršām saitēm. Piemēram, pentadiēns -1,4 CH 2 \u003d CH–CH 2 -CH \u003d CH 2;
3) ogļūdeņraži ar konjugēts dubultās saites, t.i. atdalītas ar vienu saiti. Piemēram, butadiēns -1,3 vai divinilCH 2 \u003d CH–CH \u003d CH 2, 2-metilbutadiēns -1,3 vai izoprēns
2) etilspirta dehidrogenēšana un dehidratācija, laižot spirta tvaikus virs sakarsētiem katalizatoriem (akadēmiķa S. V. Ļebedeva metode)
2CH 3 CH 2 OH - - ~ 450 ° С; ZnO, Al2O3 ® CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2 + 2H 2 O + H 2
Fizikālās īpašības
Ķīmiskās īpašības
Oglekļa atomi 1,3-butadiēna molekulā atrodas sp 2 hibrīda stāvoklī, kas nozīmē, ka šie atomi atrodas vienā plaknē un katram no tiem ir viena p-orbitāle, kuru aizņem viens elektrons un kas atrodas perpendikulāri minētajai plaknei. .
| a) | b) |
| Didivinilmolekulu struktūras shematisks attēlojums (a) un modeļa skats no augšas (b). Elektronu mākoņu pārklāšanās starp C 1 - C 2 un C 3 - C 4 ir lielāka nekā starp C 2 - C 3 . |
|
Visu oglekļa atomu p-orbitāles pārklājas viena ar otru, t.i. ne tikai starp pirmo un otro, trešo un ceturto atomu, bet arī starp otro un trešo. Tas parāda, ka saite starp otro un trešo oglekļa atomu nav vienkārša s-saite, bet tai ir noteikts p-elektronu blīvums, t.i. vāja dubultā saite. Tas nozīmē, ka s-elektroni nepieder pie stingri noteiktiem oglekļa atomu pāriem. Molekulā nav vienkāršas un dubultās saites klasiskajā izpratnē, un tiek novērota p-elektronu delokalizācija, t.i. vienmērīgs p-elektronu blīvuma sadalījums visā molekulā, veidojoties vienam p-elektronu mākonim.
Divu vai vairāku blakus esošo p-saišu mijiedarbību ar viena p-elektronu mākoņa veidošanos, kā rezultātā notiek atomu mijiedarbības pārnešana šajā sistēmā, sauc. konjugācijas efekts.
Tādējādi -1,3 butadiēna molekulu raksturo konjugētu dubultsaišu sistēma.
Šī diēna ogļūdeņražu struktūras iezīme padara tos spējīgus pievienot dažādus reaģentus ne tikai blakus esošajiem oglekļa atomiem (1,2-pievienojums), bet arī abiem konjugētās sistēmas galiem (1,4-pievienojums), veidojot dubultsaite starp otro un trešo oglekļa atomu. Ņemiet vērā, ka 1,4 piedevas produkts ļoti bieži ir galvenais produkts.
Apsveriet konjugēto diēnu halogenēšanas un hidrohalogenēšanas reakcijas.
Diēnu savienojumu polimerizācija
Vienkāršotā veidā -1,3 butadiēna polimerizācijas reakciju saskaņā ar pievienošanas shēmu 1,4 var attēlot šādi:
| ––––® | . |
Polimerizācijā ir iesaistītas abas diēna dubultās saites. Reakcijas laikā tie saplīst, tiek atdalīti elektronu pāri, kas veido s-saites, pēc kā katrs nepāra elektrons piedalās jaunu saišu veidošanā: otrā un trešā oglekļa atoma elektroni vispārināšanas rezultātā dod a. dubultsaite un ķēdes galējo oglekļa atomu elektroni, vispārinot ar elektroniem, citas monomēra molekulas attiecīgie atomi savieno monomērus polimēra ķēdē.
Polibutadiēna elementārā šūna ir attēlota šādi:
.Kā redzams, iegūto polimēru raksturo transs- polimēra elementārās šūnas konfigurācija. Taču praktiski visvērtīgākos produktus iegūst stereoregulāri (citiem vārdiem sakot, telpiski sakārtotā) diēna ogļūdeņražu polimerizācijā pēc 1,4 pievienošanas shēmas ar veidošanos. cis- polimēru ķēdes konfigurācija. Piemēram, cis- polibutadiēns
.Dabīgās un sintētiskās gumijas
Dabīgo kaučuku iegūst no Hevea gumijas koka piena sulas (lateksa), kas aug Brazīlijas lietus mežos.
Sildot, nepiekļūstot gaisam, gumija sadalās, veidojot diēna ogļūdeņradi - 2-metilbutadiēnu-1,3 vai izoprēnu. Gumija ir stereoregulārs polimērs, kurā izoprēna molekulas ir savienotas viena ar otru 1,4 pievienošanas shēmā ar cis- polimēru ķēdes konfigurācija:
Dabiskā kaučuka molekulmasa svārstās no 7 . 10 4 līdz 2,5 . 10 6 .
transs- Izoprēna polimērs dabā sastopams arī gutaperčas formā.
Dabīgajam kaučukam ir unikāls īpašību kopums: augsta plūstamība, nodilumizturība, lipīgums, ūdens un gāzes necaurlaidība. Lai piešķirtu gumijai nepieciešamās fizikālās un mehāniskās īpašības: izturību, elastību, izturību pret šķīdinātājiem un agresīvu ķīmisko vidi, gumiju vulkanizē, karsējot līdz 130-140 ° C ar sēru. Vienkāršotā veidā gumijas vulkanizācijas procesu var attēlot šādi:
Dažu dubultsaišu pārraušanas vietā tiek piesaistīti sēra atomi un lineārās gumijas molekulas tiek "savienotas" lielākās trīsdimensiju molekulās - tiek iegūta gumija, kas ir daudz stiprāka par nevulkanizētu gumiju. Ar aktīvo ogli pildītas gumijas tiek izmantotas automašīnu riepu un citu gumijas izstrādājumu ražošanā.
1932. gadā S.V.Ļebedevs izstrādāja metodi sintētiskā kaučuka sintēzei, kuras pamatā ir no spirta iegūts butadiēns. Un tikai piecdesmitajos gados vietējie zinātnieki veica diēna ogļūdeņražu katalītisko stereopolimerizāciju un ieguva stereoregulāru gumiju, kas pēc īpašībām ir līdzīga dabiskajam kaučukam. Pašlaik gumiju ražo rūpniecībā,