Презентация на тему "Алкины"

Алкины

Содержание

• Ацетиленовые углеводороды
• Номенклатура
• Изомерия
• Физические свойства
• Получение
• Строение ацетилена
• Химические свойства (гидрирование, галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация, полимеризация , кислотные свойства, окисление)

Ацетиленовые углеводороды

Ацетиленовыми углеводородами ( алкинами ) называются непредельные (ненасыщенные) углеводороды, содержащие в молекуле одну тройную связь и имеющие общую формулу C n H 2n-2 .

Родоначальником гомологического ряда этих углеводородов является ацетилен HC  CH.

Номенклатура

Согласно международной номенклатуре названия ацетиленовых углеводородов производят от соответствующего алкана с заменой суффикса –ан на –ин .

Главную цепь нумеруют с того конца, к которому ближе расположена тройная связь.

Положение тройной связи обозначают номером того атома углерода, который ближе к началу цепи.

1 2 3 4 5

CH 3 – C ≡ C – CH(CH 3 ) – CH 3 4-метилпентин-2

Изомерия

1) изомерия углеродного скелета (начиная с C 5 H 8 )

CH ≡C-CH 2 -CH 2 -CH 3 CH≡C- CH(CH 3 )- CH 3

пентин-1 3-метилбутин-1

2) изомерия положения тройной связи (начиная с C 4 H 6 )

CH ≡C-CH 2 -CH 2 -CH 3 CH 3 - C≡C-CH 2 -CH 3

пентин-1 пентин-2

3) межклассовая изомерия (алкадиены). CH ≡C-CH 2 -CH 2 -CH 3 CH 2 =CH-CH=CH-CH 3

пентин-1 пентадиен-1,3

Физические свойства

По физическим свойствам алкины напоминают алкены и алканы. Температуры их плавления и кипения увеличиваются с ростом молекулярной массы.

В обычных условиях алкины С 2 –С 3 – газы, С 4 –С 16 – 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.

Получение

1) В промышленноси ацетилен получают

высокотемпературным пиролизом метана.

1500 ºС

2CH 4   →    HC ≡ CH + 3H 2

2) Дегидрирование алканов

CH 3 – CH 3 – Ni, t↔ 2H 2 + CH  CH

3) Ацетилен получают карбидным способом при разложении карбида кальция водой.

CaC 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + HC ≡ CH

4) Алкины можно получить

дегидрогалогенированием

дигалогенопроизводных парафинов Атомы

галогена при этом могут быть расположены как у

соседних атомов углерода, так и у одного

углеродного атома.

СH 3 –CH(Br)–CH 2 (Br) + 2 KOH → CH 3 –C ≡ CH +

+ 2KBr + 2H 2 O спирт. р-р

CH 3 –C(Br 2 )–CH 2 –CH 3 +2KOH → CH3–C ≡ C–CH 3 +

+ 2KBr + 2H 2 O  спирт. р-р

Строение ацетилена

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 σ -связей, взаимно перекрываются и образуют две π - связи. Таким образом, тройная связь характеризуется сочетанием одной σ - и двух π -связей. Для алкинов характерны все реакции присоединения , свойственные алкенам, однако у них после присоединения первой молекулы реагента остается еще одна π -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 ( ≡ С–Н).

Химические свойства

• Реакции присоединения

1) Гидрирование осуществляется при нагревании с теми же металлическими катализаторами (Ni, Pd или Pt), что и в случае алкенов, но с меньшей скоростью.

CH 3 –C ≡ CH + H 2  ––t°,Pd → CH 3 –CH=CH 2   

CH 3 –CH=CH 2 + H 2 ––t°,Pd →   CH 3 –CH 2 –CH 3

2) Галогенирование. Алкины обесцвечивают бромную воду ( качественная реакция на тройную связь ). Реакция галогенирования алкинов протекает медленнее, чем алкенов. HC ≡ CH + Br 2 →  CHBr=CHBr

CHBr=CHBr + Br 2 → CHBr 2 –CHBr 2

3) Гидрогалогенирование. Образующиеся продукты определяются правилом Марковникова. CH 3 –C ≡ CH + HBr → CH 3 –CBr=CH 2   

CH 3 –CBr=CH 2 + HBr → CH 3 –CBr 2 –CH 3

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. HgSO4

C 2 H 5 –C ≡ CH + H 2 O   →   C 2 H 5 – C – CH 3

H2SO4 ||

O

• Правило В.В.Марковникова:

водород присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода при двойной связи, то есть к атому углерода с наибольшим числом водородных атомов .

В случае гидратации собственно ацетилена конечным продуктом является уксусный альдегид. HC ≡ CH + H 2 O  ––HgSO 4 →   CH 3 – CH = O

5)  Полимеризация. Алкины ввиду наличия тройной связи склонны к реакциям полимеризации, которые могут протекать в нескольких направлениях:

a) Под воздействием комплексных солей меди происходит димеризация и линейная тримеризация ацетилена. kat HC ≡ CH + HC ≡ CH   → CH 2 =CH–C ≡ CH  

kat

CH 2 =CH–C ≡ CH + HC ≡ CH → CH 2 =CH–C ≡ C–CH=CH 2

б) Тримеризация (для ацетилена)

Cакт.,t

3СH ≡ CH → С 6 Н 6 ( бензол)

• Кислотные свойства .

6) Водородные атомы ацетилена способны замещаться металлами с образованием ацетиленидов. Так, при действии на ацетилен металлического натрия или амида натрия образуется ацетиленид натрия.

HC ≡ CH + 2Na →   NaC ≡ CNa + H 2

Ацетилениды серебра и меди получают взаимодействием с аммиачными растворами соответственно оксида серебра и хлорида меди. HC ≡ CH + Ag 2 O → AgC ≡ CAg ↓ + H 2 O

(аммиачный р-р)

HC ≡ CH + CuCl 2 → CuC ≡ CCu ↓ + 2HCl

(аммиачный р-р)

• Окисление

7) Горение

2СН  СН + 4O 2 →CO 2 + 2H 2 O + 3C↓ Так как много углерода в молекулах алкинов, они горят коптящим пламенем. При вдувании кислорода - светятся, t = 2500 ºC.

2C 2 H 2 + 5O 2 → 4CO 2 + 2H 2 O +Q

8) В присутствии перманганата калия ацетилен легко окисляется в до щавелевой кислоты (обесцвечивание раствора KMnO 4 является качественной реакцией на наличие тройной связи).

3C 2 H 2 + 8KMnO 4 + 4H 2 O → 3HOOC-COOH + +8MnO 2 + 8KOH

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.

Источники информации

1. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т.

Органическая химия. Учебник для вузов./ Под

ред. Петрова А.А. – М.: Высшая школа, 1981.

2. Хомченко Г.П. Пособие по химии для

поступающих в вузы. – М.: ООО «Издательство

Новая Волна», 2002.

3. Курмашева К.К. Химия в таблицах и схемах.

Серия «Школа в клеточку». – М.: «Лист», 1997.

4. Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и

свойства органических веществ. Пособие для

учащихся 10 кл. – М.: Просвещение, 1980.