Alkanes ለ አይነተኛ ምላሽ ምንድን ናቸው

የኬሚካል ንጥረ እያንዳንዱ ክፍል ምክንያት የኤሌክትሮኒክስ መዋቅር ወደ ንብረቶች ላይ ማሳየት ይችላሉ. alkanes የተለመደ መተካት ምላሽ, cleavage ወይም የሞለኪውል oxidation ለ. ሁሉም ኬሚካላዊ ሂደቶች ተጨማሪ ውይይት ይደረጋል ይህም የራሳቸውን በተለይ ፍሰት አለን.

alkanes ምንድን ነው

paraffin በመባል ይታወቃሉ ይህ በተጠናወተው ቃርሚያና ውህዶች,. እነዚህ ሞለኪውሎች አንድ ነጠላ ውሁድ አለ ይህም ውስጥ ሊኒያር ወይም ቅርንጫፍ acyclic ሰንሰለት, ብቻ የካርቦን ሃይድሮጂን አቶሞች የያዘ ናቸው. በክፍሉ ባሕርይ ከተሰጠው, እናንተ alkanes ምን ምላሽ ባሕርይ ማስላት ይችላሉ. እነሱም መላውን ክፍል ለ ቀመር ታዘዙ: ሸ _{2n + 2} C _n.

ኬሚካዊ መዋቅር

Paraffin ሞለኪውል SP ³ hybridization ያሳዩ የካርቦን አተሞች ይይዛል. ሁሉም አራት valence orbitals ቦታ ላይ ተመሳሳይ ቅርፅ, ጉልበት እና አቅጣጫ አላቸው. 109 ° 28 'ያለውን የኃይል ደረጃዎች መካከል ያለው ማዕዘን መጠን.

ሞለኪውሎች ውስጥ ነጠላ እስራት ፊት ምላሽ alkanes ባሕርያት ምን እንደሆኑ ይወስናል. እነዚህ σ-ግቢ ይዘዋል. carbons መካከል የሐሳብ ልውውጥ ይህ ሲ-ሸ ይልቅ በትንሹ ከአሁን በኋላ ነው, nonpolar እና በደካማነት polarizable ነው. በተጨማሪም, አንድ የካርቦን አቶም አንድ ፈረቃ መካከል በኤሌክትሮን ጥግግት በጣም electronegative ነው. በ ምክንያት ውሁድ ሲ-ሸ ዝቅተኛ polarity ባሕርይ ነው.

መተካት ምላሽ

ንጥረ ክፍል paraffins አነስተኛ የኬሚካል እንቅስቃሴ አለን. ይህ ሲ-C እና ምክንያቱም ያልሆኑ polarity መካከል መላቀቅ አስቸጋሪ የሆነውን ሲ-ሸ መካከል ለእስራት ጥንካሬ ማብራሪያ ይቻላል. በጥፋታቸውም መሠረት ነፃ አክራሪ አይነት ይጨምራል በውስጧ homolytic ዘዴ ነው. alkanes ባሕርይ ናቸው ለዚህ ነው አንድ መተካት ምላሽ. እንዲህ ያሉ ነገሮች ከክፍያ አጓጓዦች ያለውን የውኃ ሞለኪውሎች ወይም አየኖች ጋር መስተጋብር መፍጠር አይችሉም ናቸው.

እነርሱ ሃይድሮጂን አቶሞች halogen ንጥረ ወይም ሌሎች ንቁ ቡድን ይተካል የትኛዎቹ ውስጥ ነጻ ነቀል መተካት ደረጃ. እነዚህ ምላሽ halogenation, sulfochlorination እና nitration ጋር የሚዛመዱ ሂደቶች ያካትታሉ. እነዚህ alkane ተዋጽኦዎች ያለውን ዝግጅት ይመራል. ነጻ አክራሪ ዘዴ በኩል ከስር የመተካት ምላሽ ሦስት ደረጃዎች ዋና ዓይነት ናቸው:

1. ሂደቱ ነፃ ምልክቶች ይፈጠራሉ ውስጥ አንድ nucleation ከመነሳሳት ወይም ሰንሰለት, ይጀምራል. የ የሚያነሳሷቸው በአልትራቫዮሌት ብርሃን እና ማሞቂያ ውስጥ ምንጮች ናቸው.
2. ከዚያም ተከታታይ ንቁ ቅንጣቶች የቀዘቀዙ ሞለኪውሎች ጋር መስተጋብር ተሸክመው ውስጥ ሰንሰለት ያዳብራል. በቅደም ሞለኪውሎች እና ምልክቶች, ወደ ያላቸውን ልወጣ ነው.
3. የመጨረሻው እርምጃ ሰንሰለት እሰብራለሁ. አለ የፍጡራን ወይም ንቁ ቅንጣቶች መጥፋቱ. በመሆኑም አንድ ሰንሰለት ምላሽ ልማት ተቋርጧል.

halogenation ሂደት

ይህ አክራሪ አይነት ያለውን ዘዴ ላይ የተመሠረተ ነው. Alkane halogenation ምላሽ በአልትራቫዮሌት ብርሃን እና halogens እና hydrocarbons ቅልቅል ውስጥ ማሞቂያ ጋር irradiation በ ቦታ ይወስዳል.

ሂደት ሁሉንም ደረጃዎች Markovnikov ብሏል መሆኑን ደንብ ተገዢ ናቸው. ይህ halogen, በተለይ በ የመተካት ቢያጠፋ ይገልጻል ሃይድሮጅን, ወደ hydrogenated ካርቦን ከሚመገቡት. Halogenation በሚከተለው ቅደም ተከተል ውስጥ ቦታ ይወስዳል: የመጀመሪያ ደረጃ ከ ለከፍተኛ ካርቦን አቶም ነው.

የ ሂደት ረጅም ዋና ቃርሚያና ሰንሰለት ጋር alkane ሞለኪውሎች ውስጥ የተሻለ ቦታ ይወስዳል. ይህ በዚህ አቅጣጫ ionizing ኃይል ያለውን መቀነስ, የ ንጥረ ቀላል ተባብረው በኤሌክትሮን ምክንያት ነው.

አንድ ምሳሌ ሚቴን ሞለኪውሎች chlorination ነው. አልትራቫዮሌት ጨረር ያለው እርምጃ alkane ላይ ጥቃት ለመፈጸም አንድ ስንጠቃ ክሎሪን አክራሪ ዝርያዎች ያስከትላል. መለያየት የሚከሰተው እና የአቶሚክ ሃይድሮጅን H ₃ C ምስረታ · ወይም methyl አክራሪ. እንዲህ ቅንጣት, በምላሹ, የራሱ መዋቅር እና አዲስ ኬሚካል ምስረታ ወደ ጥፋት እየመራ ወደ የሞለኪውል ክሎሪን ማጥቃት.

በእያንዳንዱ ደረጃ ላይ የመተካት ሂደት ብቻ አንድ ሃይድሮጂን አቶም እየታየ ነው. alkanes ያለው halogenation ምላሽ hlormetanovoy, dichloromethane, እና trihlormetanovoy tetrahlormetanovoy ሞለኪውል ቀስ በቀስ ምስረታ ይመራል.

እንደሚከተለው Schematically, ሂደት ነው;

H ₄ ሐ + CL: CL → ሸ ₃ እንዳጭበረበሩ + HCl,

እ ₃ እንዳጭበረበሩ + CL: CL → ሸ ₂ እንዳጭበረበሩ ₂ + HCl,

እ ₂ እንዳጭበረበሩ _2; + CL: CL → HCCl ₃ + HCl,

HCCl ₃ + CL: CL → እንዳጭበረበሩ ₄ + HCl.

ባሕርይ ሌሎች alkanes ጋር እንዲህ ያለ ሂደት ተሸክመው ሚቴን ሞለኪውሎች chlorination በተቃራኒ ውስጥ የሃይድሮጂን የመተካት ያላቸው ንጥረ ነገሮች አንድ የካርቦን አቶም አይደለም, እና ጥቂት ውስጥ ማግኘት. የእነሱ የመጠን ውድር የሙቀት ጠቋሚዎች ጋር ተያይዞ. ቀዝቃዛ ሁኔታዎች ውስጥ, ለከፍተኛ ሁለተኛ ደረጃ እና የመጀመሪያ ደረጃ መዋቅር ጋር ተዋጽኦዎች መካከል ምስረታ ፍጥነት መቀነስ.

እንዲህ ያሉ ንጥረ ነገሮች መካከል ምስረታ እየጨመረ ሙቀት ዒላማ ፍጥነት ጋር ትፈራርሳለች ነው. በ halogenation ሂደት ውስጥ የካርቦን አቶም ጋር አክራሪ መካከል ግጭት የተለየ ይሁንታ ያመለክታል ይህም የማይንቀሳቀሱ ምክንያት ተጽዕኖ አለ.

አዮዲን ጋር ሂደት halogenation በመደበኛ ሁኔታ ሥር አይከሰትም ነው. ይህ ልዩ ሁኔታ መፍጠር አስፈላጊ ነው. ሚቴን የተጋለጡ ጊዜ halogen ክስተት ሃይድሮጂን አዮዳይድ መሠረት የሚከሰተው. ይህ በዚህም የመጀመሪያ reactants ሚቴን እና አዮዲን እንዲወጣ methyl አዮዳይድ ላይ ተጽእኖ አለው. እንዲህ ዓይነቱ እርምጃ ሊቀለበስ ሆኖ ይቆጠራል.

alkanes መካከል Wurtz ምላሽ

ይህ በተጠናወተው የነጫጭ መዋቅር ጋር hydrocarbons የማግኛ ዘዴ ነው. የ reactants ሶዲየም ብረት, alkyl bromides ወይም alkyl chlorides ጥቅም ላይ ነው. ሁለት ቃርሚያና ምልክቶች ድምር ነው ያላቸውን መስተጋብር የተዘጋጀ ሶዲየም halide እና እየጨመረ ቃርሚያና ሰንሰለት ጋር. Schematically, ወደ ልምምድ እንደሚከተለው ነው: R-CL + CL-R + 2Na → R-R + 2NaCl.

በእነርሱ ሞለኪውሎች ውስጥ halogens ዋናው የካርቦን አቶም ላይ ናቸው ከሆነ alkanes መካከል Wurtz ምላሽ ብቻ የሚቻል ነው. ለምሳሌ, CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ አ.

ምርት የተቋቋመው ሦስት የተለያዩ ሰንሰለቶች መካከል የሚፈጠረው እርጥበት ውስጥ ሁለት ውህዶች መካከል galogenuglevodorododnaya ድብልቅ ስለ ጨዋታ, ወቅት ከሆነ. የዚህ ምላሽ ምሳሌ chloromethanes እና hloretanom ጋር ሶዲየም alkane መስተጋብር ሆኖ ማገልገል ይችላል. የውጽአት ቡቴን, ፕሮፔን እና ኤቴንና ሙስሉሞችን ውህድ ነው.

ሶዲየም በተጨማሪ, በተቻለ ሊቲየም ወይም የፖታስየም ጨምሮ ሌሎች አልካሊ ብረቶችን መጠቀም.

ሂደት sulfochlorination

በተጨማሪም ሪድ ምላሽ ይባላል. ነጻ ምትክ መርህ ላይ ይሰራል. ምላሽ ይህ አይነት አልትራቫዮሌት ጨረር ፊት ሰልፈር ዳይኦክሳይድ እና የሞለኪውላዊ ክሎሪን ቅልቅል ያለውን እርምጃ ወደ alkanes ዓይነተኛ ነው.

ሂደቱ በ ክሎሪን ሁለት ምልክቶች የተገኙ በውስጧ ያለውን ሰንሰለት ስልት ያለውን ከመነሳሳት, ይጀምራል. አንድ alkyl ቅንጣቶች እና ሃይድሮጂን ክሎራይድ ሞለኪውሎች ጋር መነሳት የሚሰጥ አንድ ጥቃት alkane. ቃርሚያና በ አክራሪ ሰልፈር ዳይኦክሳይድ ውስብስብ ቅንጣቶች ቅርጽ ጋር ተያይዟል. ቀረጻ ለማረጋጋት ሌላ ሞለኪውል አንዱን ክሎሪን አቶም የሚከሰተው. የመጨረሻው ቁሳዊ ነገር ወለል-ንቁ ውህዶች መካከል ልምምድ ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል, አንድ alkane sulfonyl ክሎራይድ ነው.

Schematically, ሂደት እንዲህ ይመስላል:

CLCL → ^HV ∙ CL + ∙ CL,

HR + ∙ cl → የተ ∙ + HCl,

R ∙ + OSO → ∙ RSO _2,

RSO _2; + ClCl → RSO ₂ cl + ∙ CL ∙.

nitration ጋር የተያያዘውን ሂደቶች

Alkanes መፍትሔ 10% ውስጥ እና gaseous ሁኔታ ውስጥ tetravalent የናይትሮጂን ኦክሳይድ ጋር እጅ ናይትሪክ አሲድ ጋር ምላሽ. በውስጡ ክስተት ሁኔታዎች ከፍተኛ ሙቀት እሴቶች (ገደማ 140 ° C) እና ዝቅተኛ ግፊት እሴቶች ነው. የውጽአት ምርት nitroalkanes ላይ.

Konovalov ወደ ሳይንቲስት በኋላ የሚባል ነጻ-ነቀል ዓይነት, ሂደት nitration ጥንቅር ተከፈተ: CH _4; + HNO ₃ → CH ₃ NO ₂ + h ₂ O.

cleavage ያለው ዘዴ

የተለመደ alkane dehydrogenation እና cracking ለ. ሚቴን ሞለኪውል የተሟላ አማቂ ውህድ ቢያጠፋ.

ከላይ ምላሽ መሠረታዊ ዘዴ alkanes ከ አቶሞች cleavage ነው.

dehydrogenation ሂደት

paraffins መካከል ካርቦን አጽም ላይ ሃይድሮጂን አተሞች በመለያየት ጊዜ ሚቴን በስተቀር unsaturated ውህዶች አገኙ ናቸው. ከፍተኛ ሙቀት (400 600 ° C) ላይ እና ፕላቲነም, ኒኬል, እንደ እርምጃ accelerators ስር የተፈተነ alkanes መካከል እንዲህ ኬሚካላዊ Chromium oxides እና አሉሚኒየም.

ኤቴንና ወይም ፕሮፔን ሞለኪውሎች ምላሽ ላይ ለመሳተፍ ከሆነ, ከዚያም በውስጡ ምርቶች ethene ወይም አንድ እጥፍ ቦንድ ጋር propene ይሆናል.

አራት ወይም አምስት-የካርቦን አጽም ያለው dehydrogenation diene ግቢ አገኘሁ. የተቋቋመው ቡቴን-1,3 butadiene እና 1,2-butadiene ጀምሮ.

6 ወይም ከዚያ በላይ ካርቦን አቶሞች ጋር ምላሽ ንጥረ ነገሮች ውስጥ በአሁኑ ከሆነ የቤንዚን ተቋቋመ ነው. ይህም ሦስት እጥፍ እስራት ጋር መዓዛ ቀለበት አለው.

ውህድ ጋር የተያያዘውን ሂደት

ከፍተኛ የሙቀት መጠን በታች alkanes ውስጥ ምላሽ ክፍተት ካርቦን እስራትና እና ጽንፈኛ ዓይነት ንቁ ዝርያዎች ምስረታ ጋር ማለፍ ይችላሉ. እንዲህ ያሉት ሂደቶች cracking ወይም pyrolysis ተብሎ ይጠራል.

500 ° ሴ በማይበልጥ ሙቀት ወደ reactants ማሞቂያ, ወደ ሞለኪውሎች ውህድ ውስጥ ውጤቶች ውስጥ alkyl-ዓይነት ምልክቶች መካከል ውስብስብ አትቀላቅል ይፈጠራሉ.

የረጋ እና unsaturated ውህዶች ለማግኘት ምክንያት ካርቦን ሰንሰለት ርዝመት ጋር alkanes መካከል pyrolysis መካከል ጠንካራ ማሞቂያ ስር ይፈጽማሉ. ይህ አማቂ cracking ይባላል. ይህ ሂደት አጋማሽ 20 ኛው መቶ ዘመን ድረስ ያገለግላል.

የ አገዳን ዝቅተኛ octane ቁጥር (ከ 65) ጋር hydrocarbons ለማግኘት ነበር, ስለዚህ ተተክቷል ሊባባስ ዘልቆ. ሂደቱ አንድ ቅርንጫፍ መዋቅር ያለው አንድ aluminosilicate በመጠምዘዝ መለቀቅ alkanes ፊት, 440 ° ሴ በታች የሆኑ የሙቀት, እና ከ 15 ሊከሰትባቸው መካከል ጫና ላይ ቦታ ይወስዳል. ₄ → ^{T °} C ₂ እ _2; + 3H ₂ 2CH: አንድ ምሳሌ ሚቴን ያለውን pyrolysis _ነው. ምላሽ ወቅት የተቋቋመው acetylene በሞለኪውል ሃይድሮጂን.

የ ሞለኪውል ሚቴን ልወጣ ላስገዛለት ይችላል. ይህን ምላሽ ወደ ውኃ እና ኒኬል ሊባባስ ይጠይቃል. የውጽአት ካርቦን ሞኖክሳይድ ሃይድሮጂን ቅልቅል ነው.

Oxidation ሂደቶች

በኤሌክትሮን ተጽዕኖ ጋር የተያያዙ ዓይነተኛ alkane ናቸው የሚለው ኬሚካላዊ.

paraffins በራስ-oxidation አለ. ይህም በተጠናወተው hydrocarbons መካከል oxidation ነጻ ነቀል ዘዴ ያካትታል. ምላሽ ወቅት, ፈሳሽ ዙር alkane hydroperoxide አገኘሁ. መጀመሪያ paraffin ሞለኪውል ወደ የተመደበ ንቁ ምልክቶች ውስጥ ኦክስጅን ጋር ምላሽ ይሰጣል. ቀጥሎም, alkyl ቅንጣት ሌላ ሞለኪውል ሆይ _2, ∙ ኲንታና አገኘሁ የሚገናኝ. አንድ የሰባ አሲድ peroxy አክራሪ በመሆኑ alkane ሞለኪውል አነጋግረዋል, ከዚያም hydroperoxide ከእስር ነው. አንድ ምሳሌ ኤቴንና ያለውን autooxidation ነው:

ሲ ₂ እ _6; + ሆይ ₂ → ∙ C ₂ እ _5; + ሰማን ∙,

∙ ሲ ₅ ሸ ₂ ሆይ, + ₂ OOC ₂ ∙ → H _5,

∙ OOC ₂ ሸ ₅ + C ₂ ሸ ₆ → HOOC ₂ ሸ _5; + ∙ C ₂ H _5.

አንድ የነዳጅ ስብጥር ለመወሰን, በዋነኝነት ኬሚካል ባህሪያት ናቸው ለቃጠሎ ያለውን ምላሽ ባሕርይ alkane ለ. 2C ₂ እ _6; + 7O ₂ 4CO → ₂ + 6H ₂ ኦ: እነርሱ ሙቀት ውስጥ መፍሰስ ጋር ተፈጥሮ ውስጥ oxidative ናቸው

ሂደት ኦክስጅን አነስተኛ መጠን ውስጥ ከታየ ከሆነ መጨረሻው ምርት ሆይ ₂ በማጎሪያ ይወሰናል ነው ይህም divalent ካርቦን ወይም ካርቦን ሞኖክሳይድ, ሊሆን _{ይችላል.}

የ ለምተው ንጥረ ነገሮች ተጽዕኖ እና የጦፈ ወደ 200 ° ሴ በታች alkanes መካከል oxidation ውስጥ የአልኮል ሞለኪውል, aldehyde ወይም carboxylic አሲድ አገኘሁ ናቸው.

ምሳሌ ኤቴንና:

ሲ ₂ እ _6; + ሆይ ₂ → C ₂ እ ₅ OH (ኤታኖል),

ሲ ₂ እ _6; + ሆይ ₂ → CH ₃ ኢያሪኮ + ሸ ₂ ሆይ (ethanal እና ውሃ)

2C ₂ እ _6; + 3O ₂ → 2CH ₃ COOH + 2H ₂ ሆይ (ethanoic አሲድ እና ውሃ).

Alkanes trinomial ተደጋጋሚ peroxides ያለውን እርምጃ ስር oxidized ይቻላል. እነዚህ dimethyl dioxirane ይገኙበታል. ውጤቱ paraffins የአልኮል ሞለኪውል oxidation ነው.

ተወካዮች paraffins እንዲሁም, KMnO ₄ ወይም የፖታስየም permanganate መልስ አንሰጥም ክሎሪንና ውሃ.

isomerization

alkanes ላይ electrophilic ዘዴ ጋር የመተካት አይነት ምላሽ ተለይቶ የሚታወቀው. ይህ የካርቦን ሰንሰለት ውስጥ isomerization ተጠቅሷል. ይህ ሂደት አንድ በተጠናወተው paraffin ጋር ማነጻጸሩ ጠቃሚ ነው ያለውን አሉሚኒየም ክሎራይድ, Catalyzes. ምሳሌ 2-methylpropane ነው ቡቴን ሞለኪውል, ያለውን isomerization ነው; C ₄ እ ₁₀ → ሐ ₃ እ ₇ CH _3.

ሂደት ጣዕም

dehydrocyclization የመምራት ብቃት ዋና የካርቦን ሰንሰለት ስድስት ወይም ከዚያ በላይ የካርቦን አተሞች የያዘውን ውስጥ በተጠናወተው ንጥረ,. አጭር ሞለኪውሎች ይህን ምላሽ ባሕርያት አይደሉም. ውጤቱም ሁልጊዜ ከእርሷ cyclohexane እና ተዋጽኦዎች እንደ ስድስት-membered ቀለበት ነው.

ምላሽ accelerators ፊት, እና ውስጥ ይበልጥ የተረጋጋ የቤንዚን ቀለበት ወደ ልወጣ ላይ ተጨማሪ dehydrogenation ያልፋል. ይህም aromatics ወይም Arena ወደ acyclic hydrocarbons ስለመቀየር የሚከሰተው. አንድ ምሳሌ hexane ያለውን dehydrocyclization ነው:

ሸ ₃ C-CH ₂ - CH ₂ - CH ₂ - CH ₂ -CH ₃ → ሐ ₆ ሸ ₁₂ (cyclohexane)

ሐ ₆ ሸ ₁₂ → ሲ ₆ ሸ ₆ + 3H ₂ (የቤንዚን).