De enkleste organiske forbindelsene er mettede og umettede hydrokarboner. Disse inkluderer stoffer fra klassen alkaner, alkyner, alkener.
Formlene deres inkluderer hydrogen- og karbonatomer i en viss rekkefølge og mengde. De finnes ofte i naturen.
Bestemmelse av alkener
Deres andre navn er olefiner eller etylenhydrokarboner. Det er hva denne klassen av forbindelser ble k alt på 1700-tallet da en oljeaktig væske, etylenklorid, ble oppdaget.
Alkener er stoffer som består av hydrogen og karbonelementer. De tilhører asykliske hydrokarboner. Molekylet deres inneholder en enkelt dobbelt (umettet) binding som forbinder to karbonatomer til hverandre.
Alkene-formler
Hver klasse av forbindelser har sin egen kjemiske betegnelse. I dem indikerer symbolene til elementene i det periodiske systemet sammensetningen og strukturen til bindingene til hvert stoff.
Den generelle formelen for alkener er angitt som følger: CH2n, hvor tallet n er større enn eller lik 2. Ved avkoding kan man se at det er to hydrogenatomer for hvert karbonatom.
Molekylære formler for alkener fra den homologe serien er representert av følgende strukturer: C2H4, C3 H6, C4H8, C 5H10, C6H12, C 7H14, C8H16, C 9 H18, C10H20. Det kan sees at hvert påfølgende hydrokarbon inneholder ett karbon til og 2 mer hydrogen.
Det er en grafisk betegnelse på plasseringen og rekkefølgen av kjemiske forbindelser mellom atomer i et molekyl, som viser strukturformelen til alkener. Ved hjelp av valenslinjer indikeres bindingen av karbon med hydrogener
Strukturformelen til alkener kan vises i utvidet form når alle kjemiske elementer og bindinger vises. Med et mer kortfattet uttrykk for olefiner vises ikke kombinasjonen av karbon og hydrogen ved hjelp av valensstreker.
Skjelettformelen angir den enkleste strukturen. En stiplet linje viser bunnen av et molekyl, der karbonatomer er representert ved topper og ender, og hydrogen er indikert med lenker.
Hvordan olefinnavn dannes
Basert på den systematiske nomenklaturen, er formlene til alkener og deres navn bygd opp av strukturen til alkaner relatert til mettede hydrokarboner. For å gjøre dette, i navnet til sistnevnte, erstattes suffikset -an med -ilen eller -en. Et eksempel er dannelsen av butylen frabutan, og penten fra pentan.
For å angi posisjonen til dobbeltbindingen i forhold til karbonatomer, angi det arabiske tallet på slutten av navnet.
Alkener er oppk alt etter hydrokarbonet med den lengste kjeden som inneholder en dobbeltbinding. For begynnelsen av nummereringen av kjeden velges vanligvis enden, som er nærmest den umettede forbindelsen av karbonatomer.
Hvis strukturformelen til alkener har forgreninger, er navnene på radikalene og deres antall indikert, og de innledes med tall som tilsvarer stedet i karbonkjeden. Deretter følger navnet på selve hydrokarbonet. Tallene blir vanligvis etterfulgt av en bindestrek.
Det finnes ubegrensede radikale grener. Navnene deres kan være trivielle eller dannet i henhold til reglene for systematisk nomenklatur.
HHC=CH- kalles for eksempel etenyl eller vinyl.
Isomers
Molekylære formler for alkener kan ikke indikere isomerisme. For denne klassen av stoffer, med unntak av etylenmolekylet, er romlig modifikasjon imidlertid iboende.
Isomerer av etylenhydrokarboner kan være etter karbonskjelett, etter posisjonen til den umettede bindingen, interklasse eller romlig.
Den generelle formelen for alkener bestemmer antall karbon- og hydrogenatomer i kjeden, men den viser ikke tilstedeværelsen og plasseringen av dobbeltbindingen. Et eksempel er cyklopropan som en interklasse-isomer av C3H6 (propylen). Andre typer isomerisme vises i C4H8 ellerbuten.
Ulike posisjoner av den umettede bindingen er observert i buten-1 eller buten-2, i det første tilfellet er dobbeltforbindelsen lokalisert nær det første karbonatomet, og i det andre - i midten av kjeden. Isomerisme i karbonskjelettet kan vurderes ved å bruke eksemplet med metylpropen) og isobutylen ((CH3)2C=CH2).
Rolig modifikasjon er iboende i buten-2 i trans- og cis-posisjon. I det første tilfellet er sideradikalene plassert over og under hovedkarbonkjeden med en dobbeltbinding, i den andre isomeren er substituentene på samme side.
Olefinkarakterisering
Den generelle formelen for alkener bestemmer den fysiske tilstanden til alle representanter for denne klassen. Fra og med etylen og slutter med butylen (fra C2 til C4), finnes stoffer i gassform. Så fargeløs eten har en søt lukt, lav løselighet i vann, molekylvekten er mindre enn luftens.
I flytende form presenteres hydrokarboner av det homologe området fra C5 til C17. Med utgangspunkt i alkenet, som har 18 karbonatomer i hovedkjeden, skjer overgangen fra den fysiske tilstanden til den faste formen.
Alle olefiner anses å ha dårlig løselighet i et vandig medium, men god løselighet i organiske løsemidler, som benzen eller bensin. Deres molekylvekt er mindre enn vann. En økning i karbonkjeden fører til en økning i temperaturindikatorer under smelting og koking av disse forbindelsene.
Egenskaper til olefiner
Strukturformel for alkenerviser tilstedeværelsen i skjelettet av en dobbeltbinding av π- og σ-forbindelse av to karbonatomer. Denne strukturen til molekylet bestemmer dets kjemiske egenskaper. π-bindingen anses som lite sterk, noe som gjør det mulig å ødelegge den med dannelsen av to nye σ-bindinger, som oppnås som et resultat av tilsetning av et par atomer. Umettede hydrokarboner er elektrondonorer. De deltar i elektrofile addisjonsprosesser.
En viktig kjemisk egenskap for alle alkener er prosessen med halogenering med frigjøring av forbindelser som ligner på dihalogenderivater. Halogenatomer er i stand til å feste seg til karbon via en dobbeltbinding. Et eksempel er bromering av propylen med dannelse av 1,2-dibrompropan:
H2C=CH–CH3 + Br2 → BrCH 2–CHBr–CH3.
Denne prosessen med fargenøytralisering i bromvann med alkener anses som et kvalitativt bevis på tilstedeværelsen av en dobbeltbinding.
Viktige reaksjoner inkluderer hydrogenering av olifiner med tilsetning av et hydrogenmolekyl under påvirkning av katalytiske metaller som platina, palladium eller nikkel. Resultatet er hydrokarboner med en mettet binding. Formlene for alkaner, alkener er gitt nedenfor i butenhydrogeneringsreaksjonen:
CH3–CH2–CH=CH2 + H 2 Ni→ CH3–CH2–CH 2–CH3.
Prosessen med å tilsette et hydrogenhalogenidmolekyl til olefinerkalles
hydrohalogenering, og fortsetter i henhold til regelen oppdaget av Markovnikov. Et eksempel er hydrobromering av propylen for å danne 2-brompropan. I den kombineres hydrogen ved en dobbeltbinding med karbon, som regnes som det mest hydrogenerte:
CH3–CH=CH2 + HBr → CH3–BrCH– CH3.
Reaksjonen ved tilsetning av vann med alkener under påvirkning av syrer kalles hydrering. Resultatet er et molekyl av alkohol propanol-2:
CH3–HC=CH2 + H2O → CH 3–OHCH–CH3.
Når de utsettes for alkener med svovelsyre, skjer sulfoneringsprosessen:
CH3–HC=CH2 + HO−OSO−OH → CH3 –CH3CH–O−SO2−OH.
Reaksjonen fortsetter med dannelse av syreestere, for eksempel isopropylsvovelsyre.
Alkener er utsatt for oksidasjon under deres forbrenning under påvirkning av oksygen for å danne vann og karbondioksidgass:
2CH3–HC=CH2 + 9O2 → 6CO 2 + 6H2O.
Samspillet mellom olefiniske forbindelser og fortynnet kaliumpermanganat i form av en løsning fører til dannelse av glykoler eller toverdige alkoholer. Denne reaksjonen er også oksidativ, produserer etylenglykol og misfarger løsningen:
3H2C=CH2 + 4H2O+ 2KMnO 4 → 3OHCH–CHOH+ 2MnO2 +2KOH.
Alkenmolekyler kan være involvert i polymeriseringsprosessen med et fritt radikaleller kation-anion-mekanisme. I det første tilfellet, under påvirkning av peroksider, oppnås en polymer som polyetylen.
I henhold til den andre mekanismen fungerer syrer som kationiske katalysatorer, og organometalliske stoffer er anioniske katalysatorer med frigjøring av en stereoselektiv polymer.
Hva er alkaner
De kalles også parafiner eller mettede acykliske hydrokarboner. De har en lineær eller forgrenet struktur, som bare inneholder mettede enkle bindinger. Alle representanter for den homologiske serien i denne klassen har den generelle formelen C H2n+2.
De inneholder bare karbon- og hydrogenatomer. Den generelle formelen for alkener er dannet fra betegnelsen mettede hydrokarboner.
Navn på alkaner og deres egenskaper
Den enkleste representanten for denne klassen er metan. Det etterfølges av stoffer som etan, propan og butan. Navnet deres er basert på roten til tallet på gresk, som suffikset -an er lagt til. Navnene på alkaner er oppført i IUPAC-nomenklaturen.
Den generelle formelen for alkener, alkyner, alkaner inkluderer bare to typer atomer. Disse inkluderer grunnstoffene karbon og hydrogen. Antallet karbonatomer i alle tre klassene er det samme, forskjellen observeres bare i antall hydrogen, som kan sp altes av eller legges til. Umettede forbindelser oppnås fra mettede hydrokarboner. Representanter for parafiner i molekylet inneholder 2 flere hydrogenatomer enn olefiner, noe som bekreftergenerell formel for alkaner, alkener. Alkenstrukturen anses som umettet på grunn av tilstedeværelsen av en dobbeltbinding.
Hvis vi korrelerer antall hydrogen- og karbonatomer i alkaner, vil verdien være maksimal sammenlignet med andre klasser av hydrokarboner.
Fra metan til butan (fra C1 til C4), stoffer finnes i gassform.
I flytende form presenteres hydrokarboner av det homologe området fra C5 til C16. Med utgangspunkt i alkanen, som har 17 karbonatomer i hovedkjeden, skjer overgangen av fysisk tilstand til fast form.
De er preget av isomerisme i karbonskjelettet og optiske modifikasjoner av molekylet.
I parafiner anses karbonvalenser å være fullstendig okkupert av nabokarboner eller hydrogener med dannelse av en σ-type binding. Fra et kjemisk synspunkt forårsaker dette deres svake egenskaper, og det er derfor alkaner kalles mettede eller mettede hydrokarboner, uten affinitet.
De inngår substitusjonsreaksjoner assosiert med radikal halogenering, sulfoklorering eller nitrering av molekylet.
Paraffiner gjennomgår en prosess med oksidasjon, forbrenning eller nedbrytning ved høye temperaturer. Under påvirkning av reaksjonsakseleratorer skjer eliminering av hydrogenatomer eller dehydrogenering av alkaner.
Hva er alkyner
De kalles også acetyleniske hydrokarboner, som har en trippelbinding i karbonkjeden. Strukturen til alkyner er beskrevet av det generelleformel C H2n–2. Den viser at, i motsetning til alkaner, mangler acetyleniske hydrokarboner fire hydrogenatomer. De erstattes av en trippelbinding dannet av to π-forbindelser.
En slik struktur bestemmer de kjemiske egenskapene til denne klassen. Strukturformelen til alkener og alkyner viser tydelig umettetheten til molekylene deres, så vel som tilstedeværelsen av en dobbel (H2C꞊CH2) og en trippel (HC≡CH) uavgjort.
Navn på alkyner og deres egenskaper
Den enkleste representanten er acetylen eller HC≡CH. Det kalles også ethin. Det kommer fra navnet på et mettet hydrokarbon, der suffikset -an er fjernet og -in er lagt til. I navnene på lange alkyner angir tallet plasseringen av trippelbindingen.
Når du kjenner strukturen til mettede og umettede hydrokarboner, er det mulig å bestemme under hvilken bokstav den generelle formelen for alkyner er angitt: a) CnH2n; c) CnH2n+2; c) CnH2n-2; d) CnH2n-6. Riktig svar er det tredje alternativet.
Fra acetylen til butan (fra C2 til C4), stoffer er gassformige i naturen.
I flytende form er det hydrokarboner med det homologe intervallet fra C5 til C17. Med utgangspunkt i alkynen, som har 18 karbonatomer i hovedkjeden, skjer overgangen fra den fysiske tilstanden til den faste formen.
De er preget av isomerisme i karbonskjelettet, i posisjonen til trippelbindingen, samt interklassemodifikasjoner av molekylet.
Pokjemiske egenskaper til acetyleniske hydrokarboner ligner på alkener.
Hvis alkyner har en terminal trippelbinding, fungerer de som en syre med dannelse av alkynids alter, for eksempel NaC≡CNa. Tilstedeværelsen av to π-bindinger gjør natriumacetyledin-molekylet til en sterk nukleofil som går inn i substitusjonsreaksjoner.
Acetylen gjennomgår klorering i nærvær av kobberklorid for å oppnå dikloracetylen, kondensasjon under påvirkning av haloalkyner med frigjøring av diacetylenmolekyler.
Alkyner deltar i elektrofile addisjonsreaksjoner, hvis prinsipp ligger til grunn for halogenering, hydrohalogenering, hydrering og karbonylering. Imidlertid forløper slike prosesser svakere enn i alkener med en dobbeltbinding.
For acetyleniske hydrokarboner er addisjonsreaksjoner av den nukleofile typen av molekylet alkohol, primært amin eller hydrogensulfid mulig.
