Алкануудын бүтэц

Алканууд нь молекулууд дахь атомууд нь нэг холбоогоор холбогдсон, ерөнхий томъёонд тохирсон нүүрсустөрөгч юм. C n H 2n+2. Алкан молекулуудад бүх нүүрстөрөгчийн атомууд төлөв байдалд байна sp 3 - эрлийзжилт.

Энэ нь нүүрстөрөгчийн атомын бүх дөрвөн эрлийз орбитал нь хэлбэр, энергийн хувьд ижил бөгөөд тэгш талт гурвалжин пирамидын булан руу чиглэнэ гэсэн үг юм. тетраэдр. Орбиталуудын хоорондох өнцөг нь 109 ° 28' байна. Нэг нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн бондын эргэн тойронд бараг чөлөөтэй эргэлт хийх боломжтой бөгөөд алкан молекулууд нь тетраэдралтай (109° 28′), жишээлбэл, n-пентан молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомын өнцөгтэй олон янзын хэлбэртэй байж болно.

Ялангуяа алканы молекул дахь холбоог эргэн санах нь зүйтэй. Ханасан нүүрсустөрөгчийн молекул дахь бүх холбоо нь нэг юм. Давхардал нь атомын цөмийг холбосон тэнхлэгийн дагуу явагддаг, өөрөөр хэлбэл σ бонд. Нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн холбоо нь туйлшралгүй, туйлшрах чадвар муутай байдаг. Алкан дахь С-С бондын урт нь 0.154 нм (1.54 10 10 м). C-H бонд нь арай богино байдаг. Электрон нягт нь илүү электрон сөрөг нүүрстөрөгчийн атом руу бага зэрэг шилждэг, өөрөөр хэлбэл C-H холбоо нь сул туйлтай.

Метаны гомолог цуврал

Гомологууд- бүтэц, шинж чанараараа ижил төстэй, ялгаатай бодисууд нэг буюу хэд хэдэн CH бүлэг 2 .

Ханасан нүүрсустөрөгчидМетаны гомолог цувралыг бүрдүүлнэ.

Алкануудын изомеризм ба нэршил

Алканууд гэж нэрлэгддэг онцлог шинж чанартай байдаг бүтцийн изомеризм. Бүтцийн изомерууд нь нүүрстөрөгчийн араг ясны бүтцээр бие биенээсээ ялгаатай байдаг. Бүтцийн изомероор тодорхойлогддог хамгийн энгийн алкан бол бутан юм.

Алкануудын үндсэн нэр томъёог илүү нарийвчлан авч үзье IUPAC.

1. Үндсэн хэлхээний сонголт. Нүүрс устөрөгчийн нэр үүсэх нь үндсэн гинжийг тодорхойлохоос эхэлдэг - молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомын хамгийн урт гинж нь түүний үндэс болсон юм.

2. Гол хэлхээний атомуудын дугаарлалт. Үндсэн гинжин хэлхээний атомуудад дугаар өгөгдсөн. Үндсэн гинжин хэлхээний атомуудын дугаарлалт нь орлуулагч хамгийн ойр байгаа төгсгөлөөс эхэлдэг (А, В бүтэц). Хэрэв орлуулагчид гинжин хэлхээний төгсгөлөөс ижил зайд байрладаг бол дугаарлалт нь тэдгээрийн олон байгаа төгсгөлөөс эхэлнэ (Б бүтэц). Хэрэв өөр өөр орлуулагчид гинжин хэлхээний төгсгөлөөс ижил зайд байрладаг бол дугаарлалт нь хамгийн ойрхон байгаа төгсгөлөөс эхэлнэ (бүтэц D). Нүүрсустөрөгчийн орлуулагчдын насыг цагаан толгойн үсгээр нэр нь эхэлсэн үсгийн дарааллаар тодорхойлно: метил (-CH 3), дараа нь пропил (-CH 2 -CH 2 -CH 3), этил (-CH 2). -CH 3) гэх мэт.

Орлуулагчийн нэр нь харгалзах алканы нэрэнд -ane дагаварыг -yl дагавараар сольсноор үүсдэг болохыг анхаарна уу.

3. Нэр үүсэх. Нэрийн эхэнд тоонууд - орлуулагчид байрладаг нүүрстөрөгчийн атомуудын тоог зааж өгсөн болно. Хэрэв өгөгдсөн атом дээр хэд хэдэн орлуулагч байгаа бол нэр дээрх харгалзах тоог хоёр удаа таслалаар (2,2-) тусгаарлана. Тооны дараа зураас нь орлуулагчийн тоо (ди - хоёр, гурав - гурав, тетра - дөрөв, пента - тав) болон орлуулагчийн нэрийг (метил, этил, пропил) заана. Дараа нь хоосон зай, зураасгүйгээр үндсэн хэлхээний нэр. Гол гинжийг нүүрсустөрөгч гэж нэрлэдэг - метан (метан, этан, пропан гэх мэт) гомологийн цувралын гишүүн.

Бүтцийн томьёо нь дээр дурдсан бодисуудын нэрс дараах байдалтай байна.

А бүтэц: 2-метилпропан;

Б бүтэц: 3-этилгексан;

Б бүтэц: 2,2,4-триметилпентан;

D бүтэц: 2-метил 4-этилгексан.

Молекул дахь ханасан нүүрсустөрөгчийн дутагдал туйлын холбоотэдэнд хүргэдэг усанд муу уусдаг, цэнэглэгдсэн тоосонцортой (ион) харьцдаггүй. Алкануудын хувьд хамгийн онцлог шинж чанартай урвалууд нь оролцдог чөлөөт радикалууд.

Алкануудын физик шинж чанар

Метан гомологийн цувралын эхний дөрвөн төлөөлөгч нь хий. Тэдгээрийн хамгийн энгийн нь метан - өнгөгүй, амтгүй, үнэргүй хий ("хийн үнэр" -ийг үнэрлэх үед та 04 руу залгах хэрэгтэй. Меркаптануудын үнэрээр тодорхойлогддог - ашигласан метанд тусгайлан нэмсэн хүхэр агуулсан нэгдлүүд. гэр ахуйн болон үйлдвэрлэлийн хийн хэрэгсэлд, ингэснээр тэдний хажууд байгаа хүмүүс үнэрээр гоожиж байгааг илрүүлэх боломжтой).

-аас бүрдэх нүүрсустөрөгч ХАМТ 5 Н 12 өмнө ХАМТ 15 Н 32 - шингэн; хүнд нүүрсустөрөгч нь хатуу бодис юм. Нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээний урт нэмэгдэх тусам алкануудын буцлах болон хайлах цэгүүд аажмаар нэмэгддэг. Бүх нүүрсустөрөгч нь усанд муу уусдаг; шингэн нүүрсустөрөгч нь нийтлэг органик уусгагч юм.

Алкануудын химийн шинж чанар

Орлуулах урвалууд.

Алкануудын хувьд хамгийн онцлог урвалууд чөлөөт радикалыг орлуулах, энэ үед устөрөгчийн атом нь галоген атом эсвэл зарим бүлгээр солигдоно.

Онцлог тэгшитгэлүүдийг танилцуулъя галогенжих урвалууд:

Галоген илүүдэлтэй тохиолдолд хлоржуулалтыг үргэлжлүүлж болно. устөрөгчийн бүх атомыг хлороор бүрэн солих хүртэл:

Үүссэн бодисыг уусгагч, органик синтезийн эхлэл болгон өргөн ашигладаг.

Усгүйжүүлэх урвал(устөрөгчийн шингээлт).

Алкануудыг катализатороор (Pt, Ni, Al 2 O 3, Cr 2 O 3) өндөр температурт (400-600 ° C) дамжуулахад устөрөгчийн молекул ялгардаг. алкен:

Нүүрстөрөгчийн гинжийг устгах дагалддаг урвалууд. Бүх ханасан нүүрсустөрөгчид шатаж байнанүүрстөрөгчийн давхар исэл ба ус үүсэхтэй хамт. Тодорхой хувь хэмжээгээр агаартай холилдсон хийн нүүрсустөрөгч нь дэлбэрч болно.

1. Ханасан нүүрсустөрөгчийн шаталтАлканыг түлш болгон ашиглахад маш чухал ач холбогдолтой чөлөөт радикал экзотермик урвал юм.

Ерөнхийдөө алкануудын шаталтын урвалыг дараах байдлаар бичиж болно.

2. Нүүрс устөрөгчийн дулааны хуваагдал.

Үйл явц нь дагуу явагдана чөлөөт радикал механизм. Температурын өсөлт нь нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн бондын гомолитик хуваагдал, чөлөөт радикалууд үүсэхэд хүргэдэг.

Эдгээр радикалууд бие биетэйгээ харилцан үйлчилж, устөрөгчийн атомыг сольж, молекул үүсгэдэг алкан ба алкены молекул:

Аж үйлдвэрийн процессын үндэс нь дулааны задралын урвал юм. нүүрсустөрөгчийн хагарал. Энэ процесс нь газрын тос боловсруулах хамгийн чухал үе шат юм.

3. Пиролиз. Метаныг 1000 хэм хүртэл халаахад метан пиролиз- энгийн бодисуудад задрах:

1500 ° C-ийн температурт халаахад үүсэх ацетилен:

4. Изомержилт. Шугаман нүүрсустөрөгчийг изомержих катализатороор (хөнгөн цагаан хлорид) халаахад салаалсан нүүрстөрөгчийн араг яс:

5. Үнэртлэх. Гинжин дэх 6 ба түүнээс дээш нүүрстөрөгчийн атом бүхий алканууд нь катализаторын оролцоотойгоор эргэлдэж, бензол болон түүний деривативуудыг үүсгэдэг.

Алканууд нь чөлөөт радикал механизмын дагуу явагддаг урвалд ордог, учир нь алканы молекул дахь бүх нүүрстөрөгчийн атомууд sp 3 эрлийзжих төлөвт байдаг. Эдгээр бодисын молекулууд нь ковалент туйлт бус C-C (нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгч) бонд ба сул туйлт C-H (нүүрстөрөгч-устөрөгч) холбоог ашиглан бүтээгдсэн. Эдгээр нь электрон нягтрал ихэссэн эсвэл буурсан хэсгүүдийг агуулдаггүй, эсвэл амархан туйлшрах боломжтой холбоог агуулдаггүй, өөрөөр хэлбэл электрон нягтрал нь гадны хүчин зүйлийн нөлөөн дор (ионуудын электростатик талбар) шилжиж болох ийм холбоог агуулдаггүй. Үүний үр дүнд алканууд нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдтэй урвалд орохгүй, учир нь алканы молекул дахь холбоо нь гетеролитик механизмаар тасардаггүй.

Алкануудын бүтэц

Хамгийн энгийн алкануудын химийн бүтцийг (молекул дахь атомуудын холболтын дараалал) 2-р хэсэгт өгөгдсөн бүтцийн томьёогоор харуулав. алканууд:

S-S ба S-N.

C-C холбоо нь ковалент туйлшралгүй байдаг. C-H холбоо нь ковалент, сул туйлтай, учир нь нүүрстөрөгч ба устөрөгч нь электрон сөрөг чанараараа ойролцоо байдаг (нүүрстөрөгчийн хувьд 2.5, устөрөгчийн хувьд 2.1). Нүүрстөрөгч ба устөрөгчийн атомын электрон хосуудын улмаас алкан дахь ковалент холбоо үүсэхийг электрон томъёогоор харуулж болно.

Цахим болон бүтцийн томъёонууд нь химийн бүтцийг тусгасан боловч молекулуудын орон зайн бүтцийн талаархи ойлголтыг өгдөггүй бөгөөд энэ нь бодисын шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг.

Орон зайн бүтэц, өөрөөр хэлбэл. Орон зай дахь молекулын атомуудын харьцангуй байрлал нь эдгээр атомуудын атомын орбиталуудын (AO) чиглэлээс хамаарна. Нүүрс устөрөгчийн хувьд устөрөгчийн атомын бөмбөрцөг 1s-AO нь тодорхой чиг баримжаа байхгүй тул нүүрстөрөгчийн атомын орбиталуудын орон зайн чиг баримжаа нь гол үүрэг гүйцэтгэдэг.

Нүүрстөрөгчийн AO-ийн орон зайн байршил нь эргээд түүний эрлийзжүүлэлтийн төрлөөс хамаарна (I хэсэг, 4.3-р хэсэг). Алкан дахь ханасан нүүрстөрөгчийн атом нь бусад дөрвөн атомтай холбогддог. Тиймээс түүний төлөв нь sp3 эрлийзжилттэй тохирч байна (I хэсэг, 4.3.1-р хэсэг). Энэ тохиолдолд дөрвөн sp3-эрлийз нүүрстөрөгчийн AO тус бүр нь устөрөгчийн s-AO эсвэл өөр нүүрстөрөгчийн атомын sp3-AO-тай тэнхлэгийн (σ-) давхцахад оролцож, σ-CH эсвэл C-C холбоог үүсгэдэг.

Нүүрстөрөгчийн дөрвөн σ-бод нь 109°28" өнцгөөр орон зайд чиглэгддэг бөгөөд энэ нь электронуудын хамгийн бага түлхэлттэй тохирч байна. Иймээс алкануудын хамгийн энгийн төлөөлөгч болох метан CH4 молекул нь тетраэдр хэлбэртэй, Төв хэсэгт нь нүүрстөрөгчийн атом, орой дээр нь устөрөгчийн атомууд байдаг.

H-C-H холболтын өнцөг нь 109°28" байна. Метаны орон зайн бүтцийг эзэлхүүн (масштаб) болон бөмбөг ба зөөгч загвар ашиглан харуулж болно.

Бичлэг хийхийн тулд орон зайн (стереохимийн) томъёог ашиглах нь тохиромжтой.

Дараагийн гомологийн молекул болох этан C2H6, хоёр тетраэдр sp3 нүүрстөрөгчийн атом нь илүү төвөгтэй орон зайн бүтцийг бүрдүүлдэг.

2-оос дээш нүүрстөрөгчийн атом агуулсан алкан молекулууд муруй хэлбэртэй байдаг. Үүнийг n-бутан (VRML загвар) эсвэл n-пентаны жишээгээр харуулж болно:

Алкануудын изомеризм

Изомеризм гэдэг нь ижил найрлагатай (ижил молекулын томъёо), гэхдээ өөр өөр бүтэцтэй нэгдлүүдийн оршин тогтнох үзэгдэл юм. Ийм холболтыг нэрлэдэг изомерууд.

Молекул дахь атомуудыг нэгтгэх дарааллын зөрүү (өөрөөр хэлбэл химийн бүтэц) бүтцийн изомеризм. Бүтцийн изомеруудын бүтцийг бүтцийн томъёогоор тусгадаг. Алкануудын цувралд бүтцийн изомеризм нь гинжин хэлхээнд 4 ба түүнээс дээш нүүрстөрөгчийн атом агуулсан тохиолдолд илэрдэг. бутан C 4 H 10-аас эхэлнэ. Хэрэв ижил найрлагатай, ижил химийн бүтэцтэй молекулуудад атомуудын орон зайд харьцангуй өөр өөр байрлал байх боломжтой бол бид үүнийг ажиглана. орон зайн изомеризм (стереоизомеризм). Энэ тохиолдолд бүтцийн томъёог ашиглах нь хангалтгүй бөгөөд молекулын загвар эсвэл тусгай томъёо - стереохимийн (орон зайн) эсвэл проекцийг ашиглах нь зүйтэй.

Этан H 3 C–CH 3-аас эхлэн алканууд орон зайн янз бүрийн хэлбэрээр байдаг ( зохицол), C–C σ бондын дагуух молекулын эргэлтээс үүдэлтэй ба гэгдэх зүйлийг харуулна. эргэлтийн (конформацийн) изомеризм.

Нэмж дурдахад, хэрэв молекул нь 4 өөр орлуулагчтай холбогдсон нүүрстөрөгчийн атомыг агуулж байгаа бол хоёр стереоизомер бие биетэйгээ бие биетэйгээ холбоотой байх үед орон зайн изомеризм үүсэх боломжтой (зүүн гар баруун гартай хэрхэн харьцдагтай адил) . Молекулын бүтцийн ийм ялгааг нэрлэдэг оптик изомеризм.

. Алкануудын бүтцийн изомеризм

Бүтцийн изомерууд нь атомуудын холболтын дарааллаар ялгаатай ижил найрлагатай нэгдлүүд юм. молекулуудын химийн бүтэц.

Алкануудын цувралд бүтцийн изомеризм илрэх болсон шалтгаан нь нүүрстөрөгчийн атомууд өөр өөр бүтэцтэй гинж үүсгэх чадвартай байдаг.Ийм төрлийн бүтцийн изомеризмыг гэнэ. нүүрстөрөгчийн араг ясны изомеризм.

Жишээлбэл, C 4 H 10 найрлагатай алкан нь хэлбэрээр байж болно хоёрбүтцийн изомерууд:

ба алкан C 5 H 12 - хэлбэрээр гуравНүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээний бүтцээрээ ялгаатай бүтцийн изомерууд:

Молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр гинжин хэлхээний салбарлах боломж нэмэгддэг, өөрөөр хэлбэл. нүүрстөрөгчийн атомын тоогоор изомеруудын тоо нэмэгддэг.

Бүтцийн изомерууд нь физик шинж чанараараа ялгаатай байдаг. Салаалсан бүтэцтэй алканууд нь молекулуудын нягт баглаа боодол, үүний дагуу молекул хоорондын харилцан үйлчлэл багатай тул салаагүй изомеруудаас бага температурт буцалгана.

Изомеруудын бүтцийн томъёог бүтээх арга техник

Алканы жишээг харцгаая ХАМТ 6 Н 14 .

1. Эхлээд бид шугаман изомер молекулыг (түүний нүүрстөрөгчийн араг яс) дүрсэлдэг.

2. Дараа нь бид гинжийг 1 нүүрстөрөгчийн атомаар богиносгож, энэ атомыг гинжин хэлхээний аль ч нүүрстөрөгчийн атомд хэт туйлшралаас бусад салбар болгон холбоно.

(2) эсвэл (3)

Хэрэв та нүүрстөрөгчийн атомыг туйлын байрлалд хавсаргавал гинжин хэлхээний химийн бүтэц өөрчлөгдөхгүй.

Үүнээс гадна та давталт байхгүй эсэхийг шалгах хэрэгтэй. Тиймээс бүтэц нь бүтэцтэй ижил байна (2).

3. Үндсэн гинжин хэлхээний бүх байрлал дууссаны дараа бид гинжийг өөр нэг нүүрстөрөгчийн атомаар богиносгодог.

Одоо хажуугийн мөчрүүдэд 2 нүүрстөрөгчийн атом байх болно. Дараах атомын хослолууд энд боломжтой.

Хажуугийн орлуулагч нь цуваа холбогдсон 2 ба түүнээс дээш нүүрстөрөгчийн атомаас бүрдэж болох боловч гексаны хувьд ийм хажуугийн салаатай изомерууд байдаггүй бөгөөд бүтэц нь бүтэцтэй (3) ижил байдаг.

Хажуугийн орлуулагч - C-C нь зөвхөн 5-аас доошгүй нүүрстөрөгчийн атом агуулсан гинжин хэлхээнд байрлуулж, гинжний төгсгөлөөс зөвхөн 3-р ба цаашдын атом руу залгаж болно.

4. Изомерын нүүрстөрөгчийн араг ясыг байгуулсны дараа нүүрстөрөгч нь дөрвөн валенттай тул молекул дахь бүх нүүрстөрөгчийн атомыг устөрөгчийн холбоогоор дүүргэх шаардлагатай.

Тиймээс, найрлага ХАМТ 6 Н 14 5 изомертай тохирч байна: 1) 2) 3) 4) 5)

Реформ хийхдээ алканууд изомержилт, дегидроциклжилт, гидрокрекинг зэрэгт ордог.

Алкануудын изомержилт нь шинэчлэгдсэн нөхцөлд термодинамикийн хувьд хамгийн тогтвортой байдаг бага зэрэг салаалсан изомерууд үүсэх замаар карбокацийн механизмаар явагддаг. Изомержих хурд нь алканы молекулын жин нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

Дегидроциклизаци нь алканыг арен болгон хувиргахаас бүрддэг хамгийн чухал шинэчлэлтийн урвалуудын нэг юм.

Дегидроциклизаци нь дулаан шингээх үед (ойролцоогоор 250 кЖ / моль) явагддаг тул температур нэмэгдэх тусам урвалын тэнцвэрийн тогтмол хэмжээ нэмэгддэг. Даралт нь урвалын тэнцвэрийг зүүн тийш, өөрөөр хэлбэл ареныг устөрөгчжүүлэх рүү шилжүүлдэг. Гэсэн хэдий ч практик дээр катализатор дээрх коксын ордыг багасгахын тулд процессыг устөрөгчийн даралтын дор явуулдаг. 1.5-1.7 МПа устөрөгчийн даралтын дор 500 ° C-ийн температурт n-гептаныг толуол болгон хувиргах тэнцвэрийн түвшин 95% байна.

Алканыг үнэртүүлэх механизм бүрэн тодорхойгүй байна. Дараахь замууд боломжтой.

Платин дахь алканыг триен болгон усгүйжүүлж, дараа нь цагаан алт эсвэл хөнгөн цагаан исэлд циклизаци хийх:

Цикл шилжилтийн цогцолбороор дамжуулан цагаан алт дээрх C5 циклжилт

Алканыг цагаан алт дээрх алкен болгон усгүйжүүлж, хөнгөн цагаан исэл дээр алкеныг циклжүүлж, таван гишүүнтэй цагираг үүсгэдэг. Урвал нь хүчиллэг талбараар давхар бондын протонжуулалт, гинжин хэлхээний нүүрстөрөгчийн атомаас нэгэн зэрэг протоныг ялган авах зэрэг нэгдсэн механизмаар явагддаг.

Үүссэн таван гишүүнтэй цагиргууд нь хүчиллэг талбарт зургаан гишүүнтэй изомержиж, дараа нь метал дээр усгүйжүүлж арен үүсгэдэг.

Туршилтын өгөгдлөөс харахад үнэрт үнэртэх нь анхаарч үзсэн бүх чиглэлд явагддаг.

Хэрэв анхны алкан нь үндсэн гинжин хэлхээнд 6-аас бага нүүрстөрөгчийн атом агуулдаг бол анхилуун гинжин хэлхээний өргөтгөлөөр алканыг изомержуулахын өмнө ароматжуулалт явагдана. Алканы гинжин хэлхээний урт нэмэгдэхийн хэрээр үнэртүүлэх хурд нэмэгддэг. Арав ба түүнээс дээш нүүрстөрөгчийн атом агуулсан алканууд нь ууссан цагираг бүхий арен үүсгэдэг. Хангалттай урт хажуугийн гинж бүхий аренууд нэмэлт гогцоо хийж болно.

Алкануудын дегидроциклжилтийн үр дүнд цөм дэх метил орлуулагчдын хамгийн их агууламжтай бензол ба нафталины гомологууд үүсдэг бөгөөд үүнийг анхны алканы бүтцээр зөвшөөрдөг.

Алкануудын гидрокрекинг нь бага молекул жинтэй нэгдлүүд үүсэхэд хүргэдэг.

Шинэчлэлийн үйл явцад гидрокрекинг хийх үүрэг тодорхойгүй байна. Нэг талаас, алкануудын молекулын жин буурах нь октаны тоо нэмэгдэхэд хүргэдэг бөгөөд нөгөө талаас гидрокрекингийн үр дүнд их хэмжээний хийн бүтээгдэхүүн үүсдэг бөгөөд энэ нь бензиний гарцыг бууруулдаг. Тиймээс гидрокрекинг хийх үүрэг хязгаарлагдмал байх ёстой. 0.7 МПа температур ба 2 цаг-1 эзлэхүүний тэжээлийн хурдаас хамаарч n-гексаныг шинэчлэх үр дүнг доор харуулав.

4740С5000С5250Схувиргах зэрэг, %80,286,690,4 Хувирсан алканаас гарах гарц, % (мол.) Арен (бензол) 16,624,127,4 Изомержих бүтээгдэхүүн 58,036,923,4 Гидрокрекингийн бүтээгдэхүүн 209,

Гидрокрекинг хийх үүргийг багасгахын тулд процессыг аль болох бага даралтаар явуулахыг зөвлөж байна, энэ нь нэгэн зэрэг аренуудын тэнцвэрийн гарцыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. 510 ° C-ийн температур, 1.5 цаг-1 орон зайн хурд ба янз бүрийн даралт (анхны нонаны %-иар) н-нонаны шинэчлэлийн үр дүн:

0.7 МПа2.1 MPaC1-C410.521.5 Үнэргүй C5 ба түүнээс дээш19.020.0Арена: C6 C7 C8 C9 1.6 3.1 6.2 54.6 2.0 5.8 10.1 36.4

Циклоалкануудын хувиргалт

Шинэчлэлийн нөхцөлд циклоалканууд мөн изомержих, арен хүртэл усгүйжих, гидрокрекинг зэрэгт ордог.

Зургаан гишүүнтэй циклоалканууд карбокацийн механизмаар таван гишүүнтэй изомер болдог.

Циклогексаныг метилциклопентан ба бензол болгон хувиргах сонгомол байдал нь эцсийн эцэст урвалын хурдны харьцаагаар тодорхойлогддог бөгөөд катализаторын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн идэвхжилээс хамаарна. Изомержилт нь карбокацийн механизмын дагуу хүчиллэг газруудад явагддаг тул катализаторын хүчиллэг өндөр байх тусам метилциклопентаны гарц нэмэгдэх болно. Катализаторын металлын бүрэлдэхүүн хэсэг дээр усгүйжүүлэлт явагдах ба металлын идэвхжил нэмэгдэхийн хэрээр бензол үүсэх хурд нэмэгдэнэ. Зургаан гишүүнтэй циклоалканыг метал дээр шингээх нь зургаан C-H холбоог нэгэн зэрэг задлах эсвэл устөрөгчийн атомыг дараалан хурдан устгах замаар дагалдаж болно.

Урвал нь эндотермик байдаг тул температур нэмэгдэхийн хэрээр аренуудын тэнцвэрийн гарц нэмэгддэг.

Бициклик зургаан гишүүнтэй циклоалканууд нь моноцикл шиг амархан дегидрогенжиж, нафталины дериватив үүсгэдэг.

Зургаан гишүүнт циклоалкануудын гидрокрекинг нь алкануудад тодорхойлсон схемийн дагуу бага хэмжээгээр явагддаг. Шинэчлэлийн нөхцөлд зургаан гишүүн циклоалканыг арен болгон усгүйжүүлэх хурд нь бусад урвалын хурдаас (таван гишүүнт изомержих ба гидрокрекинг) хамаагүй өндөр байдаг. Тиймээс циклоалканыг арен болгон хувиргах сонгомол байдал бараг 100% байна.

Таван гишүүнт орлуулсан циклоалканууд нь шинэчлэлтийн нөхцөлд дараах урвалд ордог.

Орлуулагчдын байрлалаар изомержих (завсрын карбокатуудаар):

Дегидроизомержилт:

Эхний урвал нь катализаторын хүчиллэг хэсгүүдэд, хоёр дахь нь металлын хэсгүүдэд тохиолддог. Бензолын гарц нь температур нэмэгдэж, даралт буурах тусам нэмэгддэг. 500 ° C-ийн температурт даралт 3.6-аас 1.5 МПа хүртэл буурах нь бензолын гарц 45-аас 90% хүртэл өсөхөд хүргэдэг. Циклопентаныг циклопентен ба циклопентадиен болгон усгүйжүүлэх нь бараг тохиолддоггүй, учир нь энэ урвалын хурд нь дегидроизомержилтын хурдаас хамаагүй бага байдаг. Циклопентадиен нь метал дээр хүчтэй шингэж, катализаторыг хордуулдаг.

Бөгжний нээлт (гидрокрекинг):

Төрөл бүрийн С-С бондын гидрогенолизийн харьцангуй хурд нь эхлэлийн нүүрсустөрөгчийн бүтэц, катализаторын шинж чанар, урвалын нөхцлөөс хамаарна. Шинэхэн хөнгөн цагаан цагаан алтны катализатор дээр гидрогенолиз нь цагаан алт дээр явагддаг бөгөөд (1), (2) ба (3) урвалын бүтээгдэхүүний харьцаа 2.4: 2.1: 1 байна. Процессын нөхцөлд цагаан алтны хэсэгчилсэн идэвхгүй байдал үүсч, гидрогенолиз нь карбокацийн механизмын дагуу хүчиллэг хэсгүүдэд цааш үргэлжилдэг.

Урвалын гол бүтээгдэхүүн нь n-гексан юм.

Метилциклопентаныг дегидроизомержуулах урвалын хурд нь изомержилт ба гидрокрекингээс өндөр байдаг тул метилциклопентаныг шинэчлэх явцад бензолын гарц 60-70% хүрдэг.

Молекулууд дахь атомууд нь нэг холбоогоор холбогдсон, C n H 2 n +2 ерөнхий томьёотой тохирох нүүрсустөрөгчид.
Алканы молекулуудад бүх нүүрстөрөгчийн атомууд sp 3 эрлийзжих төлөвт байдаг. Энэ нь нүүрстөрөгчийн атомын бүх дөрвөн эрлийз орбитал нь хэлбэр, энергийн хувьд ижил бөгөөд тэгш талт гурвалжин пирамид - тетраэдр рүү чиглэсэн байдаг гэсэн үг юм. Орбиталуудын хоорондох өнцөг нь 109 ° 28' байна.

Нэг нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн бондын эргэн тойронд бараг чөлөөтэй эргэлт хийх боломжтой бөгөөд алкан молекулууд нь молекул дахь тетраэдралтай (109° 28′) ойролцоох нүүрстөрөгчийн атомуудын өнцөгтэй олон янзын хэлбэртэй байж болно. n- пентан.

Ялангуяа алканы молекул дахь холбоог эргэн санах нь зүйтэй. Ханасан нүүрсустөрөгчийн молекул дахь бүх холбоо нь нэг юм. Давхардал нь тэнхлэгийн дагуу үүсдэг.
атомын цөмүүдийг холбох, өөрөөр хэлбэл эдгээр нь σ холбоо юм. Нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн холбоо нь туйлшралгүй, туйлшрах чадвар муутай байдаг. Алкан дахь C-C бондын урт нь 0.154 нм (1.54 10 - 10 м). C-H бонд нь арай богино байдаг. Электрон нягтрал нь илүү электрон сөрөг нүүрстөрөгчийн атом руу бага зэрэг шилждэг, өөрөөр хэлбэл C-H холбоо нь сул туйлтай байдаг.

Ханасан нүүрсустөрөгчийн молекулуудад туйлын холбоо байхгүй байгаа нь тэдгээр нь усанд муу уусдаг бөгөөд цэнэглэгдсэн тоосонцортой (ионуудтай) харилцан үйлчлэлцдэггүй болоход хүргэдэг. Алкануудын хувьд хамгийн онцлог нь чөлөөт радикалуудтай холбоотой урвал юм.

Метаны гомолог цуврал

Гомологууд- бүтэц, шинж чанараараа ижил төстэй, нэг буюу хэд хэдэн CH 2 бүлгээр ялгаатай бодисууд.

Изомеризм ба нэршил

Алканууд нь бүтцийн изомеризм гэж нэрлэгддэг шинж чанартай байдаг. Бүтцийн изомерууд нь нүүрстөрөгчийн араг ясны бүтцээр бие биенээсээ ялгаатай байдаг. Бүтцийн изомероор тодорхойлогддог хамгийн энгийн алкан бол бутан юм.

Нэршлийн үндэс

1. Үндсэн хэлхээний сонголт.Нүүрс устөрөгчийн нэр үүсэх нь үндсэн гинжийг тодорхойлохоос эхэлдэг - молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомын хамгийн урт гинж нь түүний үндэс болсон юм.
2. Үндсэн хэлхээний атомуудын дугаарлалт.Үндсэн гинжин хэлхээний атомуудад дугаар өгөгдсөн. Үндсэн гинжин хэлхээний атомуудын дугаарлалт нь орлуулагч хамгийн ойр байгаа төгсгөлөөс эхэлдэг (А, В бүтэц). Хэрэв орлуулагчид гинжин хэлхээний төгсгөлөөс ижил зайд байрладаг бол дугаарлалт нь тэдгээрийн олон байгаа төгсгөлөөс эхэлнэ (Б бүтэц). Хэрэв өөр өөр орлуулагчид гинжин хэлхээний төгсгөлөөс ижил зайд байрладаг бол дугаарлалт нь хамгийн ойр байгаа төгсгөлөөс эхэлнэ (бүтэц D). Нүүрсустөрөгчийн орлуулагчдын насыг цагаан толгойн үсгээр нэр нь эхэлсэн үсгийн дарааллаар тодорхойлно: метил (-CH 3), дараа нь этил (-CH 2 -CH 3), пропил (-CH 2 -CH 2). -CH 3) гэх мэт.
Орлуулагчийн нэр нь -an дагаварыг - дагавраар сольсноор үүсдэг болохыг анхаарна уу. лагхаргалзах алканы нэрээр.
3. Нэр үүсэх. Нэрийн эхэнд тоонууд - орлуулагчид байрладаг нүүрстөрөгчийн атомуудын тоог зааж өгсөн болно. Хэрэв өгөгдсөн атом дээр хэд хэдэн орлуулагч байгаа бол нэр дээрх харгалзах тоог хоёр удаа таслалаар (2,2-) тусгаарлана. Тооны дараа орлуулагчдын тоог зураасаар тэмдэглэнэ ( ди- хоёр, гурав- гурав, тетра- дөрөв, пента- тав) ба орлуулагчийн нэр (метил, этил, пропил). Дараа нь хоосон зай, зураасгүйгээр үндсэн хэлхээний нэр. Гол гинжийг нүүрсустөрөгч гэж нэрлэдэг - метан гомологийн цувралын гишүүн ( метан CH 4, этан C 2 H 6, пропан C 3 H 8, C 4 H 10, пентан C 5 H 12, гексан C 6 H 14, гептан C 7 H 16, октан C 8 H 18, үгүй S 9 H 20, декан C 10 H 22).

Алкануудын физик шинж чанар

Метан гомологийн цувралын эхний дөрвөн төлөөлөгч нь хий юм. Тэдгээрийн хамгийн энгийн нь метан - өнгөгүй, амтгүй, үнэргүй хий ("хийн үнэр" -ийг үнэрлэх үед та 04 руу залгах хэрэгтэй. Меркаптануудын үнэрээр тодорхойлогддог - ашигласан метанд тусгайлан нэмсэн хүхэр агуулсан нэгдлүүд. гэр ахуйн болон үйлдвэрлэлийн хийн хэрэгсэлд, ингэснээр тэдний хажууд байгаа хүмүүс үнэрээр гоожиж байгааг илрүүлэх боломжтой).
C 4 H 12-аас C 15 H 32 хүртэлх найрлагатай нүүрсустөрөгч нь шингэн; хүнд нүүрсустөрөгч нь хатуу бодис юм. Нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээний урт нэмэгдэх тусам алкануудын буцлах болон хайлах цэгүүд аажмаар нэмэгддэг. Бүх нүүрсустөрөгч нь усанд муу уусдаг; шингэн нүүрсустөрөгч нь нийтлэг органик уусгагч юм.

Алкануудын химийн шинж чанар

Орлуулах урвалууд.
Алкануудын хувьд хамгийн онцлог урвал бол чөлөөт радикал орлуулах урвал бөгөөд энэ үед устөрөгчийн атомыг галоген атом эсвэл зарим бүлгээр сольдог. Онцлог урвалын тэгшитгэлийг танилцуулъя галогенжилт:

Галоген илүүдэлтэй тохиолдолд хлоржуулалт нь бүх устөрөгчийн атомыг хлороор бүрэн солих хүртэл явагдана.

Үүссэн бодисыг уусгагч, органик синтезийн эхлэл болгон өргөн ашигладаг.
Усгүйжүүлэх урвал(устөрөгчийн хийсвэр).
Алкануудыг катализатороор (Pt, Ni, Al 2 0 3, Cr 2 0 3) өндөр температурт (400-600 ° C) дамжуулахад устөрөгчийн молекул ялгарч, алкен үүснэ.

Нүүрстөрөгчийн гинжийг устгах дагалддаг урвалууд.
Бүх ханасан нүүрсустөрөгчид шатаж, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус үүсгэдэг. Тодорхой хувь хэмжээгээр агаартай холилдсон хийн нүүрсустөрөгч нь дэлбэрч болно.
1. Ханасан нүүрсустөрөгчийн шаталтАлканыг түлш болгон ашиглахад маш чухал ач холбогдолтой чөлөөт радикал экзотермик урвал юм.

Ерөнхийдөө алкануудын шаталтын урвалыг дараах байдлаар бичиж болно.

2. Нүүрс устөрөгчийн дулааны хуваагдал.

Уг процесс нь чөлөөт радикал механизмаар явагддаг. Температурын өсөлт нь нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн бондын гомолитик хуваагдал, чөлөөт радикалууд үүсэхэд хүргэдэг.

Эдгээр радикалууд бие биетэйгээ харилцан үйлчилж, устөрөгчийн атомыг сольж, алканы молекул ба алкены молекулыг үүсгэдэг.

Нүүрс устөрөгчийн хагарлын үйлдвэрлэлийн процессын үндэс нь дулааны задралын урвал юм. Энэ процесс нь газрын тос боловсруулах хамгийн чухал үе шат юм.

3. Пиролиз. Метаныг 1000 ° C хүртэл халаахад метан пиролиз эхэлдэг - энгийн бодисуудад задардаг.

1500 ° C хүртэл халаахад ацетилен үүсэх боломжтой.

4. Изомержилт. Шугаман нүүрсустөрөгчийг изомержих катализатороор (хөнгөн цагаан хлорид) халаахад салаалсан нүүрстөрөгчийн араг ястай бодисууд үүсдэг.

5. Үнэртлэх. Гинжин дэх 6 ба түүнээс дээш нүүрстөрөгчийн атом бүхий алканууд нь катализаторын оролцоотойгоор эргэлдэж, бензол болон түүний деривативуудыг үүсгэдэг.

Алкануудын химийн шинж чанар

Алканууд (парафин) нь молекул дахь бүх нүүрстөрөгчийн атомууд зөвхөн нэг холбоогоор холбогддог цикл бус нүүрсустөрөгчид юм. Өөрөөр хэлбэл, алкан молекулуудад олон давхар эсвэл гурвалсан холбоо байдаггүй. Үнэн хэрэгтээ алканууд нь хамгийн их устөрөгчийн атом агуулсан нүүрсустөрөгчид байдаг тул тэдгээрийг хязгаарлах (ханасан) гэж нэрлэдэг.

Ханалтаас болж алканууд нэмэлт урвалд орж чадахгүй.

Нүүрстөрөгч ба устөрөгчийн атомууд нь электрон сөрөг шинж чанартай байдаг тул тэдгээрийн молекул дахь C-H холбоо нь туйлын бага туйлттай байдаг. Үүнтэй холбогдуулан алкануудын хувьд S R тэмдгээр тэмдэглэгдсэн радикал орлуулалтын механизмаар явагддаг урвалууд илүү түгээмэл байдаг.

1. Орлуулах урвалууд

Энэ төрлийн урвалын үед нүүрстөрөгч-устөрөгчийн холбоо тасардаг

RH + XY → RX + HY

Галогенжилт

Хэт ягаан туяа эсвэл өндөр халуунд өртөх үед алканууд галоген (хлор ба бром) -тай урвалд ордог. Энэ тохиолдолд устөрөгчийн атомыг орлуулах янз бүрийн түвшний галоген деривативуудын холимог үүсдэг - моно-, дитри- гэх мэт. галогенээр орлуулсан алканууд.

Метаныг жишээ болгон ашиглавал дараах байдалтай байна.

Урвалын хольц дахь галоген/метаны харьцааг өөрчилснөөр бүтээгдэхүүний найрлагад метаны галогенийн өвөрмөц дериватив давамгайлж байгааг баталгаажуулах боломжтой.

Урвалын механизм

Метан ба хлорын харилцан үйлчлэлийн жишээн дээр чөлөөт радикалыг орлуулах урвалын механизмд дүн шинжилгээ хийцгээе. Энэ нь гурван үе шатаас бүрдэнэ:

эхлэл (эсвэл гинжин бөөм) нь гадны энергийн нөлөөн дор чөлөөт радикал үүсэх үйл явц юм - хэт ягаан туяаны цацраг эсвэл халаалт. Энэ үе шатанд хлорын молекул Cl-Cl бондын гомолитик задралд орж, чөлөөт радикалууд үүсдэг.

Дээрх зургаас харахад чөлөөт радикалууд нь нэг буюу хэд хэдэн хосгүй электрон (Cl, H, CH 3, CH 2 гэх мэт) бүхий атом эсвэл атомын бүлэг юм;

2. Гинжин хэлхээний хөгжил

Энэ үе шатанд идэвхтэй чөлөөт радикалууд идэвхгүй молекулуудтай харилцан үйлчлэлцдэг. Энэ тохиолдолд шинэ радикалууд үүсдэг. Ялангуяа хлорын радикалууд алкан молекулуудад үйлчлэхэд алкил радикал ба устөрөгчийн хлорид үүсдэг. Хариуд нь хлорын молекулуудтай мөргөлдсөн алкил радикал нь хлорын дериватив ба шинэ хлорын радикалыг үүсгэдэг.

3) Гинж тасрах (үхэл):

Хоёр радикалыг өөр хоорондоо идэвхгүй молекул болгон дахин нэгтгэсний үр дүнд үүсдэг.

2. Исэлдэлтийн урвалууд

Хэвийн нөхцөлд алканууд нь төвлөрсөн хүхрийн болон азотын хүчил, калийн перманганат, бихромат (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) зэрэг хүчтэй исэлдүүлэгч бодисуудад идэвхгүй байдаг.

Хүчилтөрөгч дэх шаталт

A) илүүдэл хүчилтөрөгчтэй бүрэн шаталт. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус үүсэхэд хүргэдэг:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

B) хүчилтөрөгчийн дутагдлаас болж дутуу шаталт:

2CH 4 + 3O 2 = 2CO + 4H 2 O

CH 4 + O 2 = C + 2H 2 O

Хүчилтөрөгчтэй каталитик исэлдэлт

Катализаторын оролцоотойгоор алкануудыг хүчилтөрөгчөөр (~ 200 ° C) халаасны үр дүнд тэднээс альдегид, кетон, спирт, карбоксилын хүчил зэрэг олон төрлийн органик бүтээгдэхүүнийг гаргаж авах боломжтой.

Жишээлбэл, метан нь катализаторын шинж чанараас хамааран метилийн спирт, формальдегид эсвэл шоргоолжны хүчил болж исэлддэг.

3. Алканы дулааны хувиргалт

Хагарах

Хагарах (англи хэлнээс хагарах - урах) нь өндөр температурт явагддаг химийн процесс бөгөөд үүний үр дүнд алканы молекулуудын нүүрстөрөгчийн араг яс задарч, анхны алкантай харьцуулахад бага молекул жинтэй алкен ба алкануудын молекулуудыг үүсгэдэг. Жишээлбэл:

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CH=CH 2

Хагарал нь дулааны болон каталитик байж болно. Катализаторын хагарлыг гүйцэтгэхийн тулд катализаторын ачаар дулааны хагаралтай харьцуулахад мэдэгдэхүйц бага температурыг ашигладаг.

Усгүйжүүлэх

Устөрөгчийг устгах нь C-H бондын задралын үр дүнд үүсдэг; өндөр температурт катализаторын оролцоотойгоор гүйцэтгэнэ. Метаныг усгүйжүүлэхэд ацетилен үүсдэг.

2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2

Метаныг 1200 хэм хүртэл халаах нь энгийн бодис болж задрахад хүргэдэг.

CH 4 → C + 2H 2

Үлдсэн алкануудыг усгүйжүүлэхэд алкенууд үүснэ.

C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2

Усгүйжүүлэх үед n-бутан, бутен-1 ба бутен-2 (сүүлийнх нь хэлбэрээр) үүсдэг cis-Тэгээд транс-изомерууд):

Дегидроциклизаци

Изомержилт

Циклоалкануудын химийн шинж чанар

Цагирагтаа дөрвөөс дээш нүүрстөрөгчийн атом агуулсан циклоалкануудын химийн шинж чанар нь ерөнхийдөө алкануудын шинж чанартай бараг ижил байдаг. Хачирхалтай нь циклопропан ба циклобутан нь нэмэлт урвалаар тодорхойлогддог. Энэ нь мөчлөгийн өндөр хурцадмал байдлаас үүдэлтэй бөгөөд энэ нь эдгээр мөчлөгүүд тасрах хандлагатай байдаг. Тиймээс циклопропан ба циклобутан нь бром, устөрөгч эсвэл устөрөгчийн хлоридыг амархан нэмдэг.

Алкены химийн шинж чанар

1. Нэмэх урвалууд

Алкены молекул дахь давхар холбоо нь нэг хүчтэй сигма, нэг сул пи бондоос бүрддэг тул тэдгээр нь нэмэлт урвалд амархан ордог нэлээд идэвхтэй нэгдлүүд юм. Алкенууд нь хүйтэн, усан уусмал, органик уусгагч зэрэг зөөлөн нөхцөлд ч гэсэн ийм урвалд ордог.

Алкенуудыг устөрөгчжүүлэх

Алкенууд нь катализаторын (цагаан алт, палладий, никель) дэргэд устөрөгч нэмэх чадвартай:

CH 3 -CH = CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3

Алкенуудын устөрөгчжилт нь хэвийн даралт, бага зэрэг халаалттай байсан ч амархан явагддаг. Сонирхолтой баримт бол ижил катализаторыг алканыг алкен болгон усгүйжүүлэхэд ашиглаж болох бөгөөд зөвхөн усгүйжүүлэх процесс нь өндөр температур, бага даралттай явагддаг.

Галогенжилт

Алкенууд нь усан уусмал болон органик уусгагчид аль алинд нь бромын нэмэлт урвалд амархан ордог. Харилцааны үр дүнд эхлээд шар бромын уусмалууд өнгөө алддаг, өөрөөр хэлбэл. өнгө алдагдах.

CH 2 =CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br

Гидрогалогенжилт

Эндээс харахад тэгш хэмт бус алкены молекулд галоген устөрөгч нэмэх нь онолын хувьд хоёр изомерын холимог үүсэх ёстой. Жишээлбэл, пропенд устөрөгчийн бромидыг нэмэхэд дараахь бүтээгдэхүүнийг авах шаардлагатай.

Гэсэн хэдий ч тодорхой нөхцөл байхгүй тохиолдолд (жишээлбэл, урвалын хольц дахь хэт исэл) устөрөгчийн галидын молекулыг нэмэх нь Марковниковын дүрмийн дагуу хатуу сонгомол байдлаар явагдана.

Алкенд устөрөгчийн галидыг нэмэх нь илүү олон тооны устөрөгчийн атомтай (илүү устөрөгчжүүлсэн) нүүрстөрөгчийн атомд устөрөгч нэмэгдэх ба цөөн тооны устөрөгчтэй нүүрстөрөгчийн атомд галоген нэмэгдэх байдлаар явагддаг. атомууд (бага устөрөгчжүүлсэн).

Чийгшүүлэх

Энэ урвал нь спирт үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд Марковниковын дүрмийн дагуу явагддаг.

Марковниковын дүрмийн дагуу алкены молекулд ус нэмэгдэх тул анхдагч спирт үүсэх нь зөвхөн этиленийг чийгшүүлэх үед л боломжтой гэдгийг та хялбархан таамаглаж болно.

CH 2 =CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

Энэ урвалаар этилийн спиртийн дийлэнх хэсгийг томоохон үйлдвэрлэлд явуулдаг.

Полимержилт

Нэмэлт урвалын тодорхой тохиолдол бол галогенжилт, гидрогалогенжилт, усжилтаас ялгаатай нь чөлөөт радикал механизмаар дамждаг полимержих урвал юм.

Исэлдэлтийн урвалууд

Бусад бүх нүүрсустөрөгчийн нэгэн адил алкенууд хүчилтөрөгчөөр амархан шатаж, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус үүсгэдэг. Илүүдэл хүчилтөрөгч дэх алкены шаталтын тэгшитгэл нь дараах хэлбэртэй байна.

C n H 2n + (3/2) nO 2 → nCO 2 + nH 2 O

Алкануудаас ялгаатай нь алкенууд амархан исэлддэг. Алкенууд KMnO 4-ийн усан уусмалд өртөхөд өнгө өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь органик бодисын молекул дахь давхар ба гурвалсан CC бондын чанарын урвал юм.

Алкенуудыг төвийг сахисан эсвэл сул шүлтлэг уусмалд калийн перманганатаар исэлдүүлэх нь диол (хоёр атомт спирт) үүсэхэд хүргэдэг.

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (хөргөх)

Хүчиллэг орчинд давхар холбоо бүрэн тасарч, давхар холбоог үүсгэсэн нүүрстөрөгчийн атомууд карбоксил бүлэгт хувирдаг.

5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O (халаалт)

Хэрэв давхар C=C холбоо нь алкены молекулын төгсгөлд байрласан бол давхар бонд дээр хамгийн гадна талын нүүрстөрөгчийн атомын исэлдэлтийн бүтээгдэхүүн болж нүүрстөрөгчийн давхар исэл үүсдэг. Энэ нь исэлдэлтийн завсрын бүтээгдэхүүн болох шоргоолжны хүчил нь исэлдүүлэгч бодисоор өөрийгөө амархан исэлдүүлдэгтэй холбоотой юм.

5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O (халаалт)

Давхар холбоонд байрлах С атом нь хоёр нүүрсустөрөгчийн орлуулагч агуулсан алкенуудын исэлдэлт нь кетон үүсгэдэг. Жишээлбэл, 2-метилбутин-2-ийн исэлдэлт нь ацетон ба цууны хүчил үүсгэдэг.

Нүүрстөрөгчийн араг ясыг давхар бондоор тасалдаг алкенуудын исэлдэлтийг тэдгээрийн бүтцийг тодорхойлоход ашигладаг.

Алкадиенүүдийн химийн шинж чанар

Нэмэлт урвалууд

Жишээлбэл, галоген нэмэх:

Бромын ус өнгөө алддаг.

Хэвийн нөхцөлд галоген атомын нэмэлт нь 1,3-бутадиен молекулын төгсгөлд явагддаг бол π-бод тасарч, хэт нүүрстөрөгчийн атомуудад бромын атомууд нэмэгдэж, чөлөөт валент нь шинэ π-бонд үүсгэдэг. . Тиймээс давхар бондын "хөдөлгөөн" үүсдэг. Хэрэв бромын илүүдэл байвал үүссэн давхар бондын хэсэгт өөр молекул нэмж болно.

Полимержих урвал

Алкины химийн шинж чанар

Алкинууд нь ханаагүй (ханаагүй) нүүрсустөрөгчид тул нэмэлт урвалд орох чадвартай. Алкины нэмэлт урвалын дотроос электрофил нэмэлт нь хамгийн түгээмэл байдаг.

Галогенжилт

Алкины молекулуудын гурвалсан холбоо нь нэг хүчтэй сигма бонд ба хоёр сул pi бондоос бүрддэг тул нэг эсвэл хоёр галоген молекулыг холбох чадвартай. Нэг алкины молекулаар хоёр галоген молекул нэмэх нь электрофилийн механизмаар хоёр үе шаттайгаар явагдана.

Гидрогалогенжилт

Галоген устөрөгчийн молекулуудын нэмэлт нь электрофил механизмаар хоёр үе шаттайгаар явагддаг. Хоёр үе шатанд элсэлт нь Марковниковын дүрмийн дагуу явагдана.

Чийгшүүлэх

Алкинд ус нэмэх нь хүчиллэг орчинд рути давс байгаа тохиолдолд явагддаг бөгөөд үүнийг Кучеровын урвал гэж нэрлэдэг.

Шингэний үр дүнд ацетиленд ус нэмснээр ацетальдегид (цууны альдегид) үүсдэг.

Ацетилен гомологуудын хувьд ус нэмэх нь кетон үүсэхэд хүргэдэг.

Алкиныг устөрөгчжүүлэх

Алкинууд устөрөгчтэй хоёр үе шаттайгаар урвалд ордог. Платин, палладий, никель зэрэг металуудыг катализатор болгон ашигладаг.

Алкины тримеризаци

Ацетиленийг идэвхжүүлсэн нүүрсээр өндөр температурт дамжуулах үед үүнээс янз бүрийн бүтээгдэхүүний хольц үүсдэг бөгөөд тэдгээрийн гол нь ацетилен тримеризацийн бүтээгдэхүүн болох бензол юм.

Алкины димеризаци

Ацетилен нь мөн димержих урвалд ордог. Энэ процесс нь зэсийн давсыг катализаторын оролцоотойгоор гүйцэтгэдэг.

Алкины исэлдэлт

Алкинууд хүчилтөрөгчөөр шатдаг:

C nH 2n-2 + (3n-1)/2 O 2 → nCO 2 + (n-1)H 2 O

Суурьтай алкины урвал

Молекулын төгсгөлд гурвалсан C≡C-тэй алкинууд нь бусад алкинуудаас ялгаатай нь гурвалсан холбоонд байгаа устөрөгчийн атомыг металлаар солих урвалд орох чадвартай байдаг. Жишээлбэл, ацетилен нь шингэн аммиак дахь натрийн амидтай урвалд ордог.

HC≡CH + 2NaNH 2 → NaC≡CNa + 2NH 3,

Мөн ацетиленид гэж нэрлэгддэг уусдаггүй давстай төстэй бодис үүсгэдэг аммиакийн оксидын уусмалаар:

Энэхүү урвалын ачаар төгсгөлийн гурвалсан холбоо бүхий алкиныг таних, түүнчлэн бусад алкинуудтай холилдсон алкиныг тусгаарлах боломжтой.

Бүх мөнгө, зэс ацетиленид нь тэсрэх бодис гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Ацетилонидууд нь гурвалсан холбоо бүхий илүү төвөгтэй органик нэгдлүүдийг нийлэгжүүлэхэд ашигладаг галоген деривативуудтай урвалд орох чадвартай.

CH 3 -C≡CH + NaNH 2 → CH 3 -C≡CNa + NH 3

CH 3 -C≡CNa + CH 3 Br → CH 3 -C≡C-CH 3 + NaBr

Үнэрт нүүрсустөрөгчийн химийн шинж чанар

Бондын үнэрт шинж чанар нь бензол болон бусад үнэрт нүүрсустөрөгчийн химийн шинж чанарт нөлөөлдөг.

Нэгдсэн 6pi электрон систем нь энгийн pi бондоос хамаагүй тогтвортой байдаг. Тиймээс анхилуун үнэрт нүүрсустөрөгчийн хувьд нэмэлт урвалаас илүү орлуулах урвал илүү түгээмэл байдаг. Аренууд электрофил механизмаар орлуулах урвалд ордог.

Орлуулах урвалууд

Галогенжилт

Нитратжуулалт

Нитратжуулалтын урвал нь цэвэр азотын хүчил биш, харин нитратлах хольц гэж нэрлэгддэг төвлөрсөн хүхрийн хүчилтэй хольцын нөлөөн дор хамгийн сайн явагддаг.

Алкилизаци

Үнэрт цагираг дахь устөрөгчийн атомуудын аль нэг нь нүүрсустөрөгчийн радикалаар солигдох урвал:

Галогенжүүлсэн алкануудын оронд алкенуудыг бас ашиглаж болно. Хөнгөн цагаан галоген, төмрийн галоген эсвэл органик бус хүчлийг катализатор болгон ашиглаж болно.<

Нэмэлт урвалууд

Устөрөгчжүүлэх

Хлор нэмэх

Хэт ягаан туяагаар хүчтэй цацраг туяагаар радикал механизмаар дамждаг.

Үүнтэй төстэй урвал нь зөвхөн хлортой байж болно.

Исэлдэлтийн урвалууд

Шатаах

2C 6 H 6 + 15O 2 = 12CO 2 + 6H 2 O + Q

Бүрэн бус исэлдэлт

Бензолын цагираг нь KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 зэрэг исэлдүүлэгч бодисуудад тэсвэртэй. Ямар ч хариу үйлдэл байхгүй.

Бензолын цагираг дээрх орлуулагчдыг хоёр төрөлд хуваадаг.

Толуолыг ашиглан бензолын гомологуудын химийн шинж чанарыг жишээ болгон авч үзье.

Толуолын химийн шинж чанар

Галогенжилт

Толуолын молекулыг бензол ба метан молекулуудын хэсгүүдээс бүрдсэн гэж үзэж болно. Тиймээс толуолын химийн шинж чанар нь тус тусад нь авсан эдгээр хоёр бодисын химийн шинж чанарыг тодорхой хэмжээгээр нэгтгэх ёстой гэж үзэх нь логик юм. Энэ нь ихэвчлэн галогенжих явцад ажиглагддаг. Бензол нь электрофил механизмаар хлорыг орлуулах урвалд ордог гэдгийг бид аль хэдийн мэддэг бөгөөд энэ урвалыг явуулахын тулд катализатор (хөнгөн цагаан эсвэл төмрийн галогенид) ашиглах шаардлагатай байдаг. Үүний зэрэгцээ метан нь хлортой урвалд орох чадвартай боловч чөлөөт радикал механизмаар дамждаг бөгөөд энэ нь анхны урвалын хольцыг хэт ягаан туяагаар цацруулахыг шаарддаг. Толуол нь хлоржуулалтад өртөж буй нөхцлөөс хамааран бензолын цагираг дахь устөрөгчийн атомыг орлуулах бүтээгдэхүүний аль нэгийг өгч чаддаг - үүний тулд та бензолыг хлоржуулахтай ижил нөхцөл эсвэл устөрөгчийг орлуулах бүтээгдэхүүнийг ашиглах хэрэгтэй. Метил радикал дахь атомууд, хэрвээ энэ бол хлор нь хэт ягаан туяаны нөлөөн дор метан дээр хэрхэн ажилладаг вэ?

Таны харж байгаагаар толуолыг хөнгөн цагаан хлоридын дэргэд хлоржуулах нь орто- ба пара-хлоротолуол гэсэн хоёр өөр бүтээгдэхүүнд хүргэсэн. Энэ нь метил радикал нь эхний төрлийн орлуулагчтай холбоотой юм.

Хэрэв толуолыг AlCl 3-ийн оролцоотойгоор хлоржуулах ажлыг хлорын хэмжээнээс хэтрүүлсэн тохиолдолд трихлороор орлуулсан толуол үүсэх боломжтой.

Үүний нэгэн адил, толуолыг илүү өндөр хлор/толуолын харьцаатай гэрэлд хлоржуулах үед дихлорметилбензол эсвэл трихлорметилбензолыг авч болно.

Нитратжуулалт

Төвлөрсөн азот ба хүхрийн хүчлийн холимогоор толуолыг нитратжуулах явцад устөрөгчийн атомыг нитро бүлэгт орлуулах нь метил радикалаас илүү үнэрт цагирагт орлуулах бүтээгдэхүүнийг бий болгодог.

Алкилизаци

Өмнө дурьдсанчлан, метил радикал нь эхний төрлийн чиглүүлэгч бодис тул Фридел-Крафтсын дагуу түүний алкилизаци нь орто ба пара байрлалд орлуулах бүтээгдэхүүнийг бий болгодог.

Нэмэлт урвалууд

Толуолыг метал катализатор (Pt, Pd, Ni) ашиглан метилциклогексан болгон устөрөгчжүүлж болно:

C 6 H 5 CH 3 + 9O 2 → 7CO 2 + 4H 2 O

Бүрэн бус исэлдэлт

Калийн перманганатын усан уусмал зэрэг исэлдүүлэгч бодист өртөхөд хажуугийн гинж нь исэлдэлтэнд ордог. Ийм нөхцөлд анхилуун үнэрт цөм исэлдэж чадахгүй. Энэ тохиолдолд уусмалын рН-ээс хамаарч карбоксилын хүчил эсвэл түүний давс үүснэ.