Одиннадцатый класс → Углеводороды → Углеводороды ↓
Получение и свойства алкенов
Алканы являются основополагающим классом углеводородов, которые представляют собой органические соединения, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода. Их общая формула — C n H 2n+2, где n обозначает количество атомов углерода. Алканы также известны как парафины и являются насыщенными углеводородами, так как содержат только одинарные связи. В этом документе будут рассмотрены различные методы получения алканов и обсуждены их свойства с примерами для повышения понимания.
Получение алкенов
Существует множество способов получения алканов. Эти методы включают природные, химические процессы и лабораторные методы. Наиболее известные из них приведены ниже:
1. Гидрирование алкенов
Гидрирование включает добавление водорода к алкену для образования алкана. Например, рассмотрим превращение этилена в этан:
C 2 H 4 + H 2 → C 2 H 6
Для этой реакции обычно требуется катализатор, такой как платина, палладий или никель.
Визуальная схема:
2. Декарбоксилирование карбоновых кислот
Алканы также могут быть получены путем декарбоксилирования карбоновых кислот. В этом процессе алкан получается путем удаления молекулы углекислого газа из карбоновой кислоты.
RCOOH + NaOH → RH + NaCO 3
Декарбоксилирование осуществляется в присутствии соды-известки.
Пример реакции:
CH 3 COONa + NaOH + CaO → CH 4 + Na 2 CO 3
3. Реакция Вюрца
Реакция Вюрца — это реакция спаривания, в которой два алкилгалогениды реагируют в присутствии натрия для образования более высоких алкенов. Этот механизм, обычно осуществляемый в сухом эфире, включает радикальные частицы.
RX + 2Na + XR' → RR' + 2NaX
Пример:
2CH 3 Cl + 2Na → C 2 H 6 + 2NaCl
4. Электролиз по Кольбе
Алканы могут быть получены путем электролиза водного раствора натриевой или калиевой соли карбоновой кислоты. В процессе электролиза карбоксилат-ионы окисляются до образования радикалов, которые двукратно реагируют с образованием алкенов.
Пример:
2 CH 3 COOK → C 2 H 6 + 2 CO 2 + KOH
Свойства алкенов
Алканы характеризуются своим насыщенным строением, полностью состоящим из одинарных связей между атомами углерода. Их свойства можно обсуждать в разных контекстах, таких как физические, химические и структурные свойства.
Физические свойства
- Состояние: Нижние алканы (например, метан, этан) являются газами при комнатной температуре, а промежуточные алканы — жидкостями, и более высокие алканы (например, октадекан) — твердыми веществами.
- Температуры плавления и кипения: Алканы имеют относительно низкие температуры плавления и кипения, которые увеличиваются с увеличением молекулярной массы из-за увеличения сил Ван-дер-Ваальса.
- Растворимость: Алканы обычно неполярны и нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях, таких как гексан или бензол.
Химические свойства
Алканы менее реакционноспособны из-за их прочных одинарных связей углерод-углерод и углерод-водород. Однако они проходят некоторые специфические типы реакций:
Горение
Алканы легко горят в присутствии кислорода, образуя углекислый газ, воду и энергию.
C n H 2n+2 + (3n+1)/2 O 2 → nCO 2 + (n+1)H 2 O
Реакции замещения
Хотя алканы менее реакционноспособны, они могут проходить реакции, такие как галогенирование при определенных условиях, особенно под действием УФ-света.
Пример:
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
Структурные свойства
Алканы могут быть линейными (прямой цепи) или разветвленными. Их изомерия в основном конституционная, так как разветвленность увеличивается с увеличением количества углеродов.
Пример структурного различия:
Бутан ( C4H10 ):
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (н-бутан)
Изобутан ( C4H10 ) :
CH 3 -CH(CH 3 )-CH 3 (2-метилпропан)
Таким образом, алканы, хотя и просты, демонстрируют удивительное разнообразие методов получения и свойств. Понимание этих углеводородов требует баланса между рассмотрением их химического строения и их химического и физического поведения в различных средах. Эти знания служат основой для дальнейшего исследования более сложных органических соединений в химии.
Комментарии