Węglowodory i ich właściwości chemiczne, Chemia(2)


Węglowodory i ich właściwości chemiczne.

Węglowodory, związki węgla z  wodorem. W zależności od budowy cząsteczkowej rozróżnia się węglowodory:

  1. łańcuchowe, zwane również acyklicznymi lub alifatycznymi, które mogą być nasycone i nienasycone - zalicza się tu alkany, alkeny, alkiny, dieny, polieny,

  2. pierścieniowe, czyli cykliczne - należą do nich węglowodory cylkoalifatyczne i  aromatyczne.

Alkany, parafiny, nasycone węglowodory alifatyczne, o ogólnym wzorze CnH2n+2 (n - liczba naturalna). Mogą tworzyć łańcuchy proste i rozgałęzione. Pierwsze cztery alkany (mające w cząsteczce 1-4 atomów węgla) są gazami, następnych 11 cieczami, wyższe są ciałami stałymi. Ich cząsteczki są niepolarne. Alkany nie rozpuszczają się w wodzie.

W niższych temperaturach są obojętne chemicznie. W podwyższonej temperaturze (300-700οC) ulegają odwodornieniu, któremu towarzyszy skrócenie łańcuchów i utworzenie innych węglowodorów nasyconych, nienasyconych, aromatycznych (kraking). Reakcje alkanów mają na ogół mechanizm rodnikowy. Alkany otrzymuje się przez uwodornienie węglowodorów nienasyconych, redukcję chlorowcoalkanów wodorem lub jodowodorem, dekarboksylacje soli kwasów karboksylowych i (laboratoryjnie) prowadząc reakcje Wurtza. Duże ilości alkanów występują w  ropie naftowej.

Alkeny, olefiny, nienasycone węglowodory alifatyczne, o ogólnym wzorze CnH2n (n jest liczbą naturalną większą od 1). Pierwsze trzy alkeny (zawierające w cząsteczce 2-4 atomy węgla) są gazami, następnych 15 cieczami, wyższe alkeny są ciałami stałymi. Alkeny są nierozpuszczalne w wodzie. Otrzymywanie: eliminacja H2O z alkoholi, eliminacja HX z chlorowcoalkanów, eliminacja Hofmanna. Przemysłowe znaczenie mają: odwodornienie alkanów na katalizatorze CrO3, kraking oraz częściowe uwodornienie alkinów. Alkeny łatwo ulegają polimeryzacji łańcuchowej o mechanizmie wolnorodnikowym. Podwójne wiązanie między atomami węgla o hybrydyzacji sp2 (hybrydyzacja orbitaliatomowych) jest przyczyną występowania izomerii położeniowej i izomerii geometrycznej cis-trans w ich cząsteczkach. Niewielkie ilości alkenów znajdują się w niektórych ropach naftowych.

Alkiny, acetyleny, nienasycone węglowodory alifatyczne, o ogólnym wzorze CnH2n-2 (n jest liczbą naturalną większą od 1). Cząsteczka alkinów zawiera wiązanie potrójne między atomami węgla. Acetylen, metylo- i etyloacetyleny są gazami, średnie alkiny - cieczami, wyższe alkiny (od C16) - ciałami stałymi. Alkiny wchodzą łatwiej niż alkeny w reakcje przyłączania. Specyficzne dla alkinów są reakcje podstawienia, w których otrzymuje się acetylenki. Otrzymywanie homologów acetylenu: reakcja chlorowcoalkanów na acetylenki, odwodornienie alkenów.

Dieny, diolefiny, węglowodory nienasycone posiadające w cząsteczce dwa wiązania podwójne. Ich własności zbliżone są do alkenów.

Ze względu na wzajemne położenie wiązań podwójnych rozróżnia się wiązania: skumulowane (=C=), sprzężone (>C=C-C=C<) oraz izolowane (dwa lub więcej wiązań pojedynczych między wiązaniami podwójnymi).

Produktem polimeryzacji dienów zawierających wiązanie sprzężone są kauczuki syntetyczne. Do najważniejszych dienów należy butadien - 1,3 i  izopren.

Polieny, węglowodory łańcuchowe (lub ich pochodne), zawierające więcej niż dwa wiązania podwójne między atomami węgla. Rozróżnia się polieny: izolowane, sprzężone i skumulowane.

Węglowodory cykloalifatyczne, węglowodory alicykliczne, cykliczne węglowodory alifatyczne (węglowodory), zawierające niearomatyczny układ pierścieniowy lub kilka takich układów albo układy pierścieniowe skondensowane. Grupa obejmuje: cykloalkany, cykloalkeny, cykloalkadieny. Cząsteczki węglowodorów cykloalifatycznych o pierścieniach większych od pięcioczłonowych charakteryzują się silnym pofałdowaniem.

W temperaturze pokojowej węglowodory cykloalifatyczne są gazami, cieczami lub ciałami stałymi. Niższe z nich odznaczają się dużą reaktywnością i są nietrwałe. Wchodzą w wiele reakcji charakterystycznych dla węglowodorów łańcuchowych, ulegają ponadto reakcjom addycji powodującym rozerwanie pierścienia. Cyklopentan i cykloheksan noszą nazwę naftenów.

Na skalę przemysłową węglowodory cykloalifatyczne otrzymuje się przez wyodrębnienie ich z  ropy naftowej i  hydrogenację węglowodorów aromatycznych. Znajdują zastosowanie jako rozpuszczalniki i surowce w syntezie organicznej.

Węglowodory aromatyczne, areny, węglowodory zawierające w cząsteczce sześcioczłonowy pierścień aromatyczny (lub układ skondensowanych pierścieni aromatycznych), do którego mogą być przyłączone podstawniki alkilowe lub arylowe.

Ciecze lub ciała stałe, trudno rozpuszczalne w wodzie, rozpuszczają się w  eterze, benzynie, tetrachlorku węgla. Węglowodory aromatyczne otrzymuje się głównie z  ropy naftowej, smoły pogazowej, gazu ziemnego.

Stanowią składniki paliw, służą też jako surowce do otrzymywania innych związków organicznych: polimerów, barwników, leków, detergentów, materiałów wybuchowych i in.

Do najważniejszych węglowodorów aromatycznych należą: benzen, toluen, naftalen, antracen, fenantren, piren.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Węglowodory i ich właściwości chemiczne 2, Chemia(2)
Węglowodory i ich właściwości chemiczne 1, Chemia(2)
Węglowodory i ich właściwości chemiczne 2, Chemia(2)
Biłyk,chemia wody, Właściwości chemiczne wody
chemia, mydla, Grupa Funkcyjna - to atom, lub grupa atomów, decydująca o właściwościach chemicznych
Natóralne źródła węglowodorów i ich przeróbka chemia
Sprawozdanie 3 Właściwości chemiczne metali, Politechika Białostocka, budownictwo semestr I 2013-201
Związki nieorganiczne węgla i ich właściwości 1, Chemia(2)
właściwości chemiczne metali, Studia, Chemia, chemia7
Właściwości chemiczne żelaza, chemia nieorganiczna
Węglowodory własciwości chemiczne
fluorowcopochodne weglowodorow wlasciwosci, biologia, chemia organiczna
Wykład 7. Okresowosc wlasciwosci pierw. chemicznych, chemia, CHEMIA OGÓLNA -Walkowiak- (WPC 1002w) D
wlasciwosci chemiczne alkenow 1 ppt
Naturalne źródła węglowodorów i ich pochodne
Kolokwium nr 2 (2), Technologia chemiczna, Chemia fizyczna, 3 semestr, fizyczna paczi

więcej podobnych podstron