АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. по дисциплине "Органическая химия"

Читайте также:
  1. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  2. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  3. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  4. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  5. I. Общие требования охраны труда
  6. II. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  7. II. Общие принципы исчисления размера вреда, причиненного водным объектам
  8. II. Общие указания по заполнению Извещения о ДТП
  9. II. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  10. III. Общие и специфические особенности детей с отклонениями в развитии.
  11. III. Общие методические указания по выполнению курсовой работы
  12. А. Общие сведения

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по дисциплине "Органическая химия"

 

по теме: «НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (АЛКЕНЫ, АЛКИНЫ)»

 

для бакалавров по направлениям

"Строительство", "Стандартизация и метрология", "Товароведение", "Технология художественной обработки материалов", "Техносферная безопасность", "Эксплуатация транспортно-технических машин и комплексов", "Технология транспортных процессов" всех профилей

 

Ростов-на-Дону


УДК 541.2

Методические указания по дисциплине "Органическая химия" по теме «Непредельные углеводороды» (алкены, алкины). – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2011. – 10 с.

Рассмотрены строение, номенклатура, изомерия, химические свойства алкенов и алкинов. Предназначена для бакалавров по направлениям "Строительство", "Стандартизация и метрология", "Товароведение", "Технология художественной обработки материалов", "Техносферная безопасность", "Эксплуатация транспортно-технических машин и комплексов", "Технология транспортных процессов" всех профилей.

Электронная версия находится в библиотеке, ауд. 224.

УДК 541.2

 

Составитель: доц. Л.М. Астахова

Рецензент: проф. В.Т. Мальцев

 

 

Редактор Н.Е. Гладких

Доп. план 2011 г., поз. 115

Подписано в печать 12.07.11. Формат 60х84/16. Бумага писчая. Ризограф.

Уч.-изд.л. 0,5. Тираж 100 экз. Заказ 319

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета

344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

 

© Ростовский государственный

строительный университет, 2011

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

Непредельные углеводороды содержат в своей молекуле меньшее чис-ло водородных атомов, чем соответствующие предельные углеводороды с тем же числом углеродных атомов, поэтому их и называют н е п р е д е л ь н ы м и.

А л к е н а м и называютсяуглеводороды, в молекулах которых между углеродными атомами имеется одна двойная связь.

Алкены образуют свой гомологический ряд с общей формулой СnH2n. Простейший представитель этого ряда э т и л е н С2Н4. По названию этого соединения алкены называют также этиленовыми.

А л к и н а м и называются углеводороды, в молекулах которых между углеродными атомами имеется одна тройная связь.

Алкины образуют свой гомологический ряд с общей формулой СnH2n-2. Простейший представитель этого ряда а ц е т и л е н С2Н2. По названию это-го соединения алкены называют также ацетиленовыми.

В молекуле этилена атомы углерода находятся во втором валент-ном состоянии (sp2- гибридизация).В этом случае из четырех орбиталей атома углерода гибридизованы только три - одна 2s- и две 2p-. Перекрываясь, они образуют обычные σ-связи (одну С-С и две С-Н –связи). Четвертая 2p-орби-таль, будучи негибридизованной, располагается в плоскости, которая перпен-дикулярна плоскости σ-связи. Эта орбиталь, перекрываясь с такой же орби-талью другого углеродного атома, образует качественно новую связь - π-связь. В молекуле этилена имеется пять σ-связей и одна π-связь.Таким образом, двойная связь между атомами углерода в молекулах алкенов является не прос-тым удвоением одинарной связи, а комбинацией одной σ- и одной π- связей.

В молекуле ацетилена атомы углерода, образующие тройную связь, нахо-дятся в третьем валентном состоянии (sp-гибридизация). В образовании этой связи принимают участие четыре орбитали – одна 2s- и три 2р-орбитали. Из них гибридизованы только две (2s- и 2p-). Гибридное облако углеродного атома образует σ-связи с другими атомами углерода и водорода. Две негибридизо-

ванные орбитали, перекрываясь с аналогичными орбиталями соседнего ато-ма углерода в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, образуют две π-связи. То есть тройная связь – комбинация одной σ- и двух π-связей.

Названия этиленовых углеводородов, согласно с и с т е м а т и ч е с к о й номенклатры производят из названий соответствующих алканов с заменой суффикса -ан на -ен. Например: бут ан - бут ен. Для углеводородов с трой-ной связью суффикс -ан меняется на -ин. Например: бут ан - бут ин. Полное название вещества производится, согласно некоторым правилам:

1. Находим главную цепь, которая обязательно содержит кратную связь. Нумерация этой цепи начинается с того конца, к которому ближе кратная связь. Цифру, обозначающую положение кратной связи, ставят после названия цепи;

2. Если в цепи есть заместители, то название углеводорода начинается с указания цифрой места расположения заместителя, затем называют этот ради-кал. Если в главной цепи содержится несколько одинаковых радикалов, то их число обозначается греческими числительными- (ди-, три-, тэтра- и т. д.), кото-рые ставят перед названием этих радикалов Кроме того, необходимо учиты-вать, что перечисляются заместители в алфавитном порядке. Например:

1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5

СН3―С═СН―СН2 ―СН―СН3; СН3―С═С―СН―СН3

│ │ │ │

СН3 С2Н5 СН3 СН3

2-метил-5этилгексен-2 2,4-диметилпентин-2.

 

Если молекула содержит одновременно двойную и тройную связи, то предпоч-тение отдается в нумерации двойной связи:

1 2 3 4 5

СН2═С― СН2 ―С═СН 2-метилпентен-1-ин-4.

‌│

СН3

 

Согласно р а ц и о н а л ь н о й номенклатуре, этиленовые углеводороды рассматриваются как замещенные этилена или ацетилена. Например:

 

СН3С═СН ―СН2 ―СН―СН3; СН3С═С ―СН―СН3

│ │ │ │

СН3 С2Н5 СН3 СН3

 

диметилизобутилэтилен диметилизопропилацетилен

 

Для алкенов и з о м е р и я становится более сложной по сравнению с алканами. Помимо изомерии, связанной со строением углеродного скелета, появляется изомерия зависящая от положения кратной связи в цепи.

Первые два члена гомологического ряда (этен и пропен) изомеров не имеют и их строение выражается только одной формулой. Для бутена возможны уже три изомера:

 

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3

СН2═СН―СН2―СН3; СН3―СН═СН―СН3 ; СН2═С―СН3

СН3

бутен-1 бутен-2 2-метилпропен-1

 

Для алкенов возможен еще один вид изомерии, характерный только для соединений с двойной связью. Это связано с тем, что наличие двойной связи препятствует свободному вращению атомов или группировок. Отсутствие сво-бодного вращения вокруг двойной связи приводит к возникновению г е о м е -т р и ч е с к и х изомеров (цис- и транс- изомерия).

Изомеры, у которых одинаковые заместители расположены по одну сто-рону от двойной связи, называются цис -изомерами, а по разную - транс -изо-мерами:

Н Н Н СН3

С═С С═С

СН3 СН3 СН3 Н

цис -бутен-2 транс -бутен-2 Изомерия ацетиленовых углеводородов определяется двумя факторами: строе-нием углеводородного скелета и положением тройной связи.

Химические свойства алкенов и алкинов определяет кратная углерод-углеродная связь. При действии на кратную связь реагентов в первую очередь разрывается та, которая образована π-электронами, как наименее прочная и наиболее реакционноспособная. Это объясняется тем, что образующие ее элек-троны более доступны для атакующего реагента. Освободившиеся электроны в результате разрыва валентности углеродного атома затрачиваются на при-соединение атомов или групп атомов. Таким образом, для непредельных угле-водородов характерны реакции присоединения:

1. Гидрирование (присоединение водорода) в присутствии катализаторов (Pt, Pd, t = 25 С)

СН═ СН + Н2 → СН2═ СН2 + Н2 → СН3─ СН3.

этин этен этан

 

2. Галогенирование (присоединение галогенов)

СН3─С═ СН + Br2 → СН3─СBr ═ СНBr + Br2 → СН3─СBr2 ―СНBr2.

пропин 1,2-дибромпропен 1,2-тетрабромпропан

 

Реакцию с бромной водой применяют для обнаружения непредельных углево-дородов (качественная реакция). С ацетиленом эта реакция протекает с мень-шей скоростью.

3. Гидрогалогенирование (присоединение галогеноводорода) протекает, согласно правилу Марковникова: в случае присоединения к несимметричным алкенам водород присоединяется по месту двойной связи к наиболее гидроге-низированному (связанному с большим числом водородных атомов) атому углерода, а галоген – к менее гидрогенизированному.

СН3─С═ СН + НBr → СН3─СBr ═ СН2 + НBr → СН3─НBr2 ―СН3.

пропин 2-бромпропен 2,2-дибромпропан

С позиций электронной теории это правило можно объяснить перераспределе-нием электронной плотности внутри молекулы несимметричного углеводорода, которое имеет место за счет различия в электроотрицательности атомов угле-

 

рода в sp3- и sp2- (sp3- и sp-) состояниях. Происходит сдвиг электронного облака π-связи в сторону крайнего непредельного углеродного атома:

 

Н

↓ σ+ σ- σ+ σ-

Н→С→СН═ СН2 Н ― Br.

Н

 

4. Гидратация (присоединение воды) алкенов протекает в присутствии катализатора (конц. H2SO4, ZnCl2 и др.), согласно правилу Марковникова:

σ+ σ- σ+ σ- H2SO4

СН3─СН═ СН2 + Н ― ОН ――→ СН3─ СНОН― СН3.

пропанол-2

Гидратация алкинов протекает в присутствии катализатора (HgSO4) c образо-ванием соответствующего альдегида:

СН ═ СН + НОН → СН3 ―СОН (уксусный альдегид).

5. Кроме того, алкены вступают в реакции алкилирования, изомеризации, полимеризации.

6. Алкины вступают в реакции полимеризации и конденсации с карбо-нильными соединениями.

7. Ацетилен вступает в реакции замещения с металлами (реакции метал-лирования) с образованием а ц е т и л е н и д о в металлов. Это происходит вследствие некоторой подвижности атомов водорода в молекуле ацетилена:

σ+ σ- σ- σ+

Н → С═С ← Н.

 

Такой поляризации достаточно, чтобы атомы водорода в ацетилене заместились на атомы металла в щелочной среде. Например, при действии на ацетиле амми-ачного раствора серебра образуется ацетеленид серебра:

СН ═ СН + 2 Ag(NH3) OH → Ag ― С═С ―Ag + 4 NH3 + Н2О.

Однако надо помнить, что ацетилен даже более слабая ”кислота”, чем вода (но более сильная, чем аммиак).

 

8. Окисление протекает довольно легко. Продукты, образованные при этом, зависят в основном, от природы углеводорода и условий проведения реакции.

Горение (полное окисление на воздухе) можно выразить уравнением:

СН2═ СН2 + 3О2 → 2СО2 + 2Н2О.

Неполное окисление алкенов возможно при их взаимодействии с сильными окислителями (KMnO4, HNO3, хромовая смесь). Например, действие водного раствора KMnO4 при нагревании:

СН2═ СН2 + 4KMnO4 → 2СО2 + 4КОН + 4MnO2

 

Или кислого раствора KMnO4: СН2═ СН2 + [О] → Н―СООН,

часто кислород из сильного окислителя обозначают [О].

Ацетиленовые углеводороды легко окисляются с полным или частичным разрывом молекулы по тройной связи.

2СН ═ СН + 5О2 → 4СО2 + 2Н2О (горение);

 

 

СН3 ─ С ═ СН + 3 O + Н2О → Н─СООН + СН3 ─ СООН.

(неполное окисление в нейтральной среде)

 


1 | 2 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.01 сек.)