Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Ноября 2013 в 17:11, реферат
Ацетиленовыми углеводородами (алкинами) называются непредельные (ненасыщенные) углеводороды, содержащие в молекуле одну тройную связь и имеющие общую формулу CnH2n-2. Родоначальником гомологического ряда этих углеводородов является ацетилен HCєCH.
Ацетиленовые углеводороды (Алкины)
Ацетиленовыми углеводородами
(алкинами) называются непредельные (ненасыщенные)
углеводороды, содержащие в молекуле одну
тройную связь и имеющие общую формулу
CnH2n-2. Родоначальником
гомологического ряда этих углеводородов
является ацетилен HCєCH.Изомерия
Алкинам свойственна изомерия углеродного
скелета (начиная с C5H8), изомерия положения
тройной связи (начиная с C4H6) и межклассовая изомерия
с алкадиенами.Получение
1) В промышленном масштабе для технических целей ацетилен получают высокотемпературным пиролизом метана.
2CH4 --1500°C® HCєCH + 3H2
2) Алкины можно получить из дигалогенопроизводных парафинов отщеплением галогеноводорода при действии спиртового раствора щелочи. Атомы галогена при этом могут быть расположены как у соседних атомов углерода, так и у одного углеродного атома.
СH3-CH-CH2 +
2 KOH --этанол® CH3-CєCH + 2KBr + 2H2O |
Br |
3) Ацетилен получают также из ацетиленида (карбида) кальция при разложении его водой.
CaC2 + 2H2O ® Ca(OH)2 + HCєCH
Физические свойства
По физическим свойствам алкины напоминают
алкены и алканы. Температуры их плавления
и кипения увеличиваются с ростом молекулярной
массы. В обычных условиях алкины С2-С3 - газы, С4-С16 - жидкости, высшие
алкины - твердые вещества. Наличие тройной
связи в цепи приводит к повышению температуры
кипения, плотности и растворимости их
в воде по сравнению с олефинами и парафинами.
Физические свойства некоторых алкинов
сведены в таблице.Таблица. Физические
свойства некоторых алкинов
Название |
Формула |
t°пл., |
t°кип., |
d420 |
Ацетилен |
HCєCH |
-80,8 |
-83,6 |
0,565 1 |
Метилацетилен |
CH3-CєCH |
-102,7 |
-23,3 |
0,670 1 |
Бутин-1 |
C2H5-CєCH |
-122,5 |
8,5 |
0,678 2 |
Бутин-2 |
CH3-CєC-CH3 |
-32,3 |
27,0 |
0,691 |
Пентин-1 |
CH3-CH2-CH2-CєCH |
-98,0 |
39,7 |
0,691 |
Пентин-2 |
CH3-CH2-CєC-CH3 |
-101,0 |
56,1 |
0,710 |
3-Метилбутин-1 |
CH3-CH-CєCH |
- |
28,0 |
0,665 |
1 При температуре
кипения. |
Химические свойства
Углеродные атомы в молекуле ацетилена
находятся в состоянии sp-гибридизации.
Это означает, что каждый атом углерода
обладает двумя гибридными sp- орбиталями,
оси которых расположены на одной линии
под углом 180° друг к другу, а две p- орбитали
остаются негибридными.
sp- Гибридные орбитали двух атомов углерода
в состоянии,
предшествующем образованию тройной связи
и связей C-H
По одной из двух гибридных орбиталей
каждого атома углерода взаимно перекрываются,
приводя к образованию s- связи между атомами
углерода. Каждая оставшаяся гибридная
орбиталь перекрывается с s- орбиталью
атома водорода, образуя s- связь С-Н.
Схематическое изображение строения молекулы
ацетилена (ядра атомов углерода и водорода
на одной прямой,
две p- связи между атомами углерода находятся
в двух взаимно перпендикулярных плоскостях)
Две негибридные p- орбитали каждого атома
углерода, расположенные перпендикулярно
друг другу и перпендикулярно направлению
s- связей, взаимно перекрываются и образуют
две p- связи. Таким образом, тройная связь
характеризуется сочетанием одной s- и
двух p- связей.
Для алкинов характерны все реакции присоединения,
свойственные алкенам, однако у них после
присоединения первой молекулы реагента
остается еще одна p- связь (алкин превращается
в алкен), которая вновь может вступать
в реакцию присоединения со второй молекулой
реагента. Кроме того, "незамещенные"
алкины проявляют кислотные свойства,
связанные с отщеплением протона от атома
углерода, составляющего тройную связь
(єС-Н).
I. Реакции присоединения
1) Гидрирование. Гидрирование алкинов осуществляется при нагревании с теми же металлическими катализаторами (Ni, Pd или Pt), что и в случае алкенов, но с меньшей скоростью.
CH3-CєCH(пропин) --t°,Pd;H2•®
2) Галогенирование. Алкины обесцвечивают бромную воду (качественная реакция на тройную связь). Реакция галогенирования алкинов протекает медленнее, чем алкенов.
HCєCH --Br2® CHBr=CHBr(1,2- дибромэтен) --Br2® CHBr2-
3) Гидрогалогенирование. Образующиеся продукты определяются правилом Марковникова.
CH3-CєCH --HBr® CH3-CBr=CH2(
4) Гидратация (реакция
Кучерова). Присоединение воды осуществляется
в присутствии сульфата ртути. Эту реакцию
открыл и исследовал в 1881 году М.Г.Кучеров.
Присоединение воды идет по правилу Марковникова,
образующийся при этом неустойчивый спирт
с гидроксильной группой при двойной связи
(так называемый, енол) изомеризуется в
более стабильное карбонильное соединение
- кетон.
C2H5-CєCH + H2O --HgSO4® [C2H5- |
C=CH2](енол) ® C2H5- |
C-CH3(метилэтилкетон) |
В случае гидратации собственно ацетилена
конечным продуктом является альдегид.
O | ||
HCєCH + H2O --HgSO4® [CH2= |
CH](енол) ® CH3- |
C(уксусный альдегид) |
H |
O |
H |
a) Под воздействием комплексных солей меди происходит димеризация и линейная тримеризация ацетилена.
5) Полимеризация. Ацетиленовые углеводороды ввиду наличия тройной связи склонны к реакциям полимеризации, которые могут протекать в нескольких направлениях:
HCєCH --kat.HCєCH® CH2=CH-
b) При нагревании ацетилена в присутствии активированного угля (реакция Зелинского) осуществляется циклическая тримеризация с образованием бензола.
|
+ |
|
--600°C,C® |
|
II. Кислотные свойства
Водородные атомы ацетилена способны
замещаться металлами с образованием
ацетиленидов. Так, при действии на ацетилен
металлического натрия или амида натрия
образуется ацетиленид натрия.HCєCH --NaNH2® HCєCNa + NH3
Ацетилениды серебра и меди получают взаимодействием
с аммиачными растворами соответственно
оксида серебра и хлорида меди.HCєCH + 2[Ag(NH3)2]OH ® AgCєCAg + 4NH3 + 2H2O
Ацетилениды серебра, меди обладают исключительной
взрывчатостью. Они легко разлагаются
при действии соляной кислоты.AgCєCAg + 2HCl
® HCєCH + 2AgClЇ
Данным свойством ацетиленидов пользуются
при выделении ацетиленовых углеводородов
из смесей с другими газами.
Применение
При горении ацетилена в кислороде температура
пламени достигает 3150°C, поэтому ацетилен
используют для резки и сварки металлов.
Кроме того, ацетилен широко используется
в органическом синтезе разнообразных
веществ - например, уксусной кислоты,
1,1,2,2- тетрахлорэтана и др. Он является
одним из исходных веществ при производстве
синтетических каучуков, поливинилхлорида
и других полимеров.