Paprasčiausi junginiai, tiriami organinės chemijos kursuose, yra sotieji angliavandeniliai arba parafinai, dar vadinami alkanais. Jų kokybinę sudėtį sudaro tik dviejų elementų: anglies ir vandenilio atomai. Junginių molekulėse yra tik vieno tipo cheminis ryšys – viengubas arba paprastas. Mūsų straipsnyje mes išnagrinėsime alkanų struktūrą, gavimo būdus ir savybes.
Serialo atstovai ir jų vardai
Pirmasis parafino klasės junginys yra metanas. Jo molekulinė formulė yra CH4, ji atitinka bendrąją medžiagų formulę, kuri yra tokia: C H2 +2. Pirmieji keturi alkanai turi individualius pavadinimus, pavyzdžiui, metanas, etanas. Pradedant nuo penktojo junginio, nomenklatūra sudaroma naudojant graikiškus skaitmenis. Pavyzdžiui, medžiaga, kurios molekulėje C5H12 yra penki anglies atomai, vadinama pentanu (iš graikų kalbos žodžio „penta“– penki). Pagal racionalią nomenklatūrą alkanai,chemines savybes ir gamybą, kurių tiriame, galima pavaizduoti medžiagų – metano darinių – forma. Jo molekulėje vienas ar keli vandenilio atomai yra pakeisti angliavandenilių radikalais. Pagal sisteminę nomenklatūrą reikėtų pasirinkti ilgiausią anglies atomų grandinę, kuri sunumeruojama nuo to galo, prie kurio yra arčiau radikalų. Tada nustatomas sigma ryšiu su radikalo dalele susieto anglies atomo skaičius, o radikalas išgryninamas pridedant paties alkano pavadinimą, pavyzdžiui, 3-metilbutanas.
Alkanų gamyba
Pagrindinis ir labiausiai paplitęs parafino gamybos š altinis yra mineralai: gamtinės dujos ir nafta. Pelkės dujose galima rasti metano pėdsakų kartu su vandeniliu ir azotu. Ozocerite yra kietųjų alkanų, kurių molekulėje yra daug anglies atomų. Tai daugybę unikalių savybių turintis kalnų vaškas, kurio telkiniai kuriami, pavyzdžiui, Vakarų Ukrainoje. Taip pat yra keletas sintetinių metodų, skirtų sočiųjų angliavandenilių ekstrahavimui, ypač redukcijos reakcija. Pramonėje galima išskirti kelis alkanų gamybos būdus naudojant redokso reakcijas, pavyzdžiui, tarp halogenalkilų ir vandenilio jodido arba natrio amalgamos. Paprasčiau yra alkenų, alkinų ar alkadienų redukcija vandeniliu, esant nikelio katalizatoriui. Reakcijos produktas bus atitinkamas parafinas. Procesą galima išreikšti tokia lygtimireakcijos:
CH2 =CH2 + H2=H 3C-CH3 (etanas)
Karboksi rūgščių druskų lydymas šarminiu būdu
Jei natrio druską CH3COONa ar kitas šios klasės medžiagas, kuriose yra aktyvių metalų atomų, kaitinate natrio hidroksidu arba natrio kalkėmis, galite gauti sočiųjų angliavandenilių. Laboratorijoje dažniau taikomas pirmasis reakcijos tipas, antrasis – norint tiksliai išanalizuoti karboksirūgšties, kuri yra druskos dalis, struktūrą. Šis alkanų gavimo būdas leidžia stebėti reagento anglies grandinės suskaidymą ir anglies atomų skaičiaus joje mažėjimą.
Wurtz reakcija
Medžiagos, kurios yra parafinų dariniai, kuriuose vandenilio atomai pakeisti chloro, bromo arba jodo dalelėmis, gali sąveikauti su smulkiai dispersiniu metaliniu natriu. Bendroji reakcijos lygtis bus tokia:
2RHal + 2Na → R-R + 2NaHal, Šį procesą 1870 m. atrado prancūzų chemikas F. Würz. Vėliau P. P. Šaryginas išaiškino jo mechanizmą, vedantį į alkano gamybą. Paaiškėjo, kad halogeno atomas pirmiausia pakeičiamas metalu. Tada susidariusi natrio organinė medžiaga sąveikauja su kita halogenalkano molekule. Ši reakcija buvo pritaikyta aukštesnių parafinų sintezės technologijoje.
Sočiųjų angliavandenilių savybės
Nustatoma kiekvienos organinių junginių klasės fizinė charakteristikasavybės, kurios natūraliai kinta ir priklauso nuo medžiagų molekulių sandaros. Taigi, pirmieji keturi alkanų homologai, kurių reakcijas nagrinėjome anksčiau, yra dujos. Parafinai, kurių sudėtyje yra nuo 5 iki 14 anglies atomų, yra skystoje fazėje, o likę alkanai yra kieti junginiai. Dujinės ir kietos medžiagos yra bekvapės, skysti parafinai kvepia žibalu ar benzinu. Prie svarbiausių cheminių medžiagų savybių priskiriama, pavyzdžiui, kietoji oksidacija – degimas, dėl kurio išsiskiria didelis šilumos kiekis:
CH4 + 2O2=CO2 + 2H 2O
Prisiminkite, kad metanas yra pagrindinė pagrindinio kuro – gamtinių dujų – sudedamoji dalis.
Pakeitimo reakcijos
Halogeninimas, vykstantis laisvųjų radikalų mechanizmu, yra dar viena alkanų savybė. Tai reiškia pakeitimo reakcijas ir veda prie junginių susidarymo - parafinų halogenų darinių:
C5H12+Cl2=HCl + C5 H11Cl (chlorpentanas).
Nitravimas – tai alkanų sąveika su praskiesta nitrato rūgštimi, esant katalizatoriui ir esant slėgiui, 1889 m. atrado N. M. Konovalovas. Parafino nitro junginiai yra plačiai naudojami kaip žaliavos raketų kurui, sprogmenims gaminti, taip pat karboksirūgštims ir aminams ekstrahuoti.
Aukštesniųjų homologinės alkanų serijos narių oksidacija esant katalizatoriui sukelia alkoholių ir karboksilo gamybąrūgštys, naudojamos plastifikatoriams, naudojamiems plastikų ir ploviklių gamyboje, sintetinti.
Straipsnyje nagrinėjome sočiųjų angliavandenilių savybes ir ištyrėme, kaip jas gauti.
