Nasycené uhlovodíky: vlastnosti a aplikace

Za prvé považujeme okrajové uhlovodíky, zejména jejich strukturu, vlastnosti, aplikace.

Obecné informace o alkánech

Tato třída zahrnuje sloučeniny, které splňují obecný vzorec CnH2n + 2. Jejich molekuly jsou lineární, pro ně je charakteristické pouze jednoduché pouto.

Limitní uhlovodíky představují homologní řadu methanu. Mezi atomy uhlíku v jejich molekulách sp3 hybridizace, která je charakterizována úhlem 109 stupňů.

Být v přírodě

Limitní uhlovodíky jsou v přírodě široce rozloženy. Například metan, hlava této třídy ShNu, je tvořen rozkladem živočišných a rostlinných organismů v bažinatých oblastech (bez přístupu k vzduchu).

Kromě toho je tato sloučenina přítomna v uhelných dolech, což často vede k vážným explozím a smrti horníků.

Omezené uhlovodíky ve velkém množství jsou obsaženy v pevném, kapalném i plynném stavu v oleji. Kromě methanu obsahuje olej i propan, ethan, butan a pentan.

Fyzikální vlastnosti alkanů

Tyto látky jsou slabě rozpustné ve vodě. Nejnižšími členy série jsou plyny. S nárůstem relativní molekulové hmotnosti sloučenin se pozoruje zvýšení bodů varu a teploty tání, přechod z plynného stavu na kapaliny, tuhé látky.

Chemické vlastnosti

Zvažte základní chemické vlastnosti nasycených uhlovodíků. Vzhledem k nízké polaritě vazby C - C jsou to chemicky neaktivní sloučeniny.

Mezi charakteristické vlastnosti zástupců této třídy je patrné radikální halogenace. Jako výsledek interakce v prvním stupni vzniká monohalogenová sloučenina a také halogenovodík. Vzhledem k tomu, že reakce má řetězový mechanismus, nahrazení pokračuje až do vzniku atomů halogenů namísto vodíků.

Kromě halogenace interagují nasycené uhlovodíky kyselina dusičná. Nitrace vede k tvorbě nitroalkanů.

Sulfurace je spojena se substitucí atomu vodíku sulfo skupinou, mezi produkty reakce bude kyselina alkansulfonová a voda. Způsob se provádí mírným zahřátím reakční směsi, kyselina sírová v koncentrované formě.

Za normálních podmínek vykazují alkány odolnost vůči tak silným oxidačním činidlům, jako je manganistan draselný, dichroman draselný.

Když teplota stoupá, je pozorována jejich oxidace vzdušným kyslíkem oxid uhelnatý (4) a vodní páry.

Nedokončená (katalytická) oxidace vede k tvorbě ketonů, aldehydů, karboxylových kyselin.

Když se vazby C-C zlomí, dochází k praskání, což vede k tomu, že sloučeniny s menším počtem atomů uhlíku jsou tvořeny z dlouhého uhlíkového řetězce.

Mezi produkty dehydrogenace nenasycených uhlovodíků a molekul vodíku se reakce objevuje při vysokých teplotách.

Během dehydrocyklizace se tvoří aromatické uhlovodíky, které mají praktickou aplikaci.

Nenasycený ShNu

Okrajové a nenasycené uhlovodíky mohou mít cyklickou nebo alifatickou strukturu. Například alkeny obecného vzorce CnH2n se vyznačují přítomností dvojných vazeb mezi atomy uhlíku.

To je důvod, proč představitelé řady ethylenových charakteristických reakcí přidávání k dvojné vazbě. Hydrohalogenace a hydratace se provádí pro asymetrické alkény podle Markovnikova pravidla. Podstata spočívá v tom, že při spojování dvojné vazby halogenovodíku nebo vody jsou atomy halogenů nebo hydroxylové skupiny připojeny k uhlíku, který má menší počet H a vodík přejde k prvnímu atomu C.

Kromě toho pro zástupce této třídy organických sloučenin charakteristická polymerizační reakce. Našla široká uplatnění v moderním chemickém průmyslu. Například pro výrobu polyethylenu, který je v poptávce v zemědělství, medicíně, je jako výchozí monomer považován ethylen. Během procesu katalytické polymerace se rozštěpí dvojná vazba a nakonec se vytvoří polymerní sloučenina.

Kvalitativní reakce neurčitost (přítomnost dvojných a trojných vazeb v molekulách) je bělení bromové (jodové) vody, stejně jako bělení roztoku manganistanu draselného.

Z cyklických uhlovodíků, které se dnes běžně používají, je třeba uvést benzen a toluen. Tyto ShNu jsou typickými zástupci řady aromatických uhlovodíků, které mají obecný vzorec CnH2n-6.

Benzen, ve kterém je elektronová hustota rovnoměrně rozložena, se považuje za nízko aktivní složku. Toluen používaný pro průmyslovou výrobu kyseliny benzoové, který je vynikajícím konzervačním činidlem, má větší reaktivitu.

Závěr

V organické chemii se rozlišují různé třídy uhlovodíků, které se liší uspořádáním atomů uhlíku a přítomností jednoduchých a dvojitých (trojitých) vazeb. Navzdory výrazným rozdílům ve struktuře, fyzikálních a chemických vlastnostech jsou všechny v poptávce v různých průmyslových odvětvích. Z nasycených uhlovodíků je zvláště zajímavý metan a jeho nejbližší homology.

Mezi dienovými sloučeninami jsou předními indikátory při výrobě polymerních materiálů 1,3-butadien a 2-methylbutadien-1,3. Zvláštní význam mají aromatické uhlovodíky. Jsou základem pro výrobu organických barviv, konzervačních látek.