Alkyenien kemialliset ominaisuudet. Rakenne, saaminen, sovellus

2024 Kirjoittaja: Angel Austin | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 05:25

Alkaanit, alkeenit, alkyynit ovat orgaanisia kemikaaleja. Kaikki ne on rakennettu sellaisista kemiallisista alkuaineista kuin hiiltä ja vetyä. Alkaanit, alkeenit, alkyynit ovat kemiallisia yhdisteitä, jotka kuuluvat hiilivetyjen ryhmään.

Tässä artikkelissa tarkastellaan alkyynejä.

Mikä tämä on?

Näitä aineita kutsutaan myös asetyleenisiksi hiilivedyiksi. Alkyenien rakenne mahdollistaa hiili- ja vetyatomien läsnäolon niiden molekyyleissä. Asetyleenisten hiilivetyjen yleinen kaava on: C H_2n-2. Yksinkertaisin yksinkertainen alkyyni on etyyni (asetyleeni). Sillä on seuraava kemiallinen kaava - С₂Н₂. Alkyyneihin kuuluu myös propyyni, jonka kaava on C₃H₄. Lisäksi butiini (C₄H₆), pentiini (C₅ H₈), heksiini (C₆H₁₀), heptiini (C ₇Н 12_{), oktiini (С}8_Н14_{), ei yksikään (С}9 Н₁₆), Decin (С₁₀Н_{18) jne. Kaikenlaiset alkyyneillä on samanlaiset ominaisuudet. Katsotaanpa niitä tarkemmin.}

Alkyenien fysikaaliset ominaisuudet

Fyysisten ominaisuuksiensa perusteella asetyleenihiilivedyt muistuttavat alkeeneja.

Normaaleissa olosuhteissa alkyyneillä, joiden molekyylit sisältävät kahdesta neljään hiiliatomia, on kaasumainen aggregaatiotila. Ne, joiden molekyyleissä on viidestä 16 hiiliatomiin normaaleissa nesteolosuhteissa. Ne, joiden molekyylit sisältävät vähintään 17 tämän kemiallisen alkuaineen atomia, ovat kiinteitä aineita.

Alkyynit sulavat ja kiehuvat korkeammassa lämpötilassa kuin alkaanit ja alkeenit.

Liukoisuus veteen on mitätön, mutta hieman korkeampi kuin alkeenien ja alkaanien.

Liukoisuus orgaanisiin liuottimiin on korkea.

Laajimmin käytetyllä alkyynillä, asetyleenillä, on seuraavat fysikaaliset ominaisuudet:

ei väriä;
ei hajua;
on normaaleissa olosuhteissa kaasumaisessa aggregaattitilassa;
on vähemmän tiheä kuin ilma;
kiehumispiste - miinus 83,6 celsiusastetta;

Alkyenien kemialliset ominaisuudet

Näissä aineissa atomit on yhdistetty kolmoissidoksella, mikä selittää niiden tärkeimmät ominaisuudet. Alkyynit osallistuvat tämän tyyppisiin reaktioihin:

hydraus;
hydrohalogenointi;
halogenointi;
hydraatio;
palava.

Katsotaan niitä yksitellen.

Hydraus

Alkyenien kemialliset ominaisuudet mahdollistavat niiden osallistumisen tämäntyyppisiin reaktioihin. Tämä on eräänlainen kemiallinen vuorovaikutus, jossa aineen molekyyli kiinnittää itseensä lisää vetyatomeja. Tässä on esimerkki tällaisesta kemiallisesta reaktiosta propeenin tapauksessa:

2H₂ + C₃H₄=C_3N8

Tämä reaktio tapahtuu kahdessa vaiheessa. Ensimmäiseen propyynimolekyyliin kiinnittyy kaksi vetyatomia ja toisessa sama määrä.

Halogenointi

Tämä on toinen reaktio, joka on osa alkyynien kemiallisia ominaisuuksia. Tämän seurauksena asetyleeninen hiilivetymolekyyli kiinnittää halogeeniatomeja. Viimeksi mainitut sisältävät alkuaineita, kuten klooria, bromia, jodia jne.

Tässä on esimerkki tällaisesta reaktiosta etiinin tapauksessa:

С₂Н₂ + 2СІ₂=С₂ N₂SI₄

Sama prosessi on mahdollista muiden asetyleenisten hiilivetyjen kanssa.

Hydrohalogenointi

Tämä on myös yksi tärkeimmistä alkyynien kemiallisiin ominaisuuksiin vaikuttavista reaktioista. Se johtuu siitä, että aine on vuorovaikutuksessa sellaisten yhdisteiden kuin HCI, HI, HBr jne. kanssa. Tämä kemiallinen vuorovaikutus tapahtuu kahdessa vaiheessa. Tarkastellaan tämän tyyppistä reaktiota käyttämällä etiiniä esimerkkinä:

С₂Н₂ + NSI=С₂Н ₃СІ

С₂Н₂СІ + NSI=С₂Н ₄SI₂

Nesteytys

Tämä on kemiallinen reaktio, joka sisältää vuorovaikutuksen veden kanssa. Se tapahtuu myös kahdessa vaiheessa. Katsotaanpa sitä ethinin kanssa esimerkkinä:

H₂O + C₂H₂=C ₂ H₃OH

Aine, joka muodostuu ensimmäisen vaiheen jälkeenreaktiota kutsutaan vinyylialkoholiksi.

Koska Eltekov-säännön mukaan OH-funktionaalinen ryhmä ei voi sijaita kaksoissidoksen vieressä, tapahtuu atomien uudelleenjärjestelyä, jonka seurauksena vinyylialkoholista muodostuu asetaldehydiä.

Alkyynien hydrataatioprosessia kutsutaan myös Kucherovin reaktioksi.

Alkyenien kemialliset ominaisuudet -taulukko

Polto

Tämä on alkyynien vuorovaikutus hapen kanssa korkeassa lämpötilassa. Harkitse tämän ryhmän aineiden palamista käyttämällä esimerkkinä asetyleeniä:

2C₂N₂ +2O₂=2N₂ O + 3C + CO₂

Ylimäärällä happea asetyleeni ja muut alkyynit palavat ilman hiilen muodostumista. Tässä tapauksessa vapautuu vain hiilioksidia ja vettä. Tässä on yhtälö tällaiselle reaktiolle käyttämällä esimerkkinä propeenia:

4O₂ + C₃N₄=2N₂O + 3CO₂

Muiden asetyleenisten hiilivetyjen palaminen tapahtuu myös samalla tavalla. Tuloksena on vettä ja hiilidioksidia.

Muut reaktiot

Asetyleenit pystyvät myös reagoimaan metallisuolojen, kuten hopean, kuparin ja kalsiumin, kanssa. Tässä tapauksessa vety korvataan metalliatomeilla. Harkitse tämäntyyppistä reaktiota asetyleenin ja hopeanitraatin esimerkillä:

С₂Н₂ + 2AgNO3=Ag₂C₂ + 2NH₄EI₃ + 2H₂O

Toinen mielenkiintoinen prosessi, johon liittyy alkyynit, on Zelinsky-reaktio. Tämä on bentseenin muodostumista asetyleenistä, kun se kuumennetaan 600 celsiusasteeseen.aktiivihiilen läsnä ollessa. Tämän reaktion yhtälö voidaan ilmaista seuraavasti:

3S₂N₂=S₆N₆

Alkyynipolymerointi on myös mahdollista - prosessi, jossa yhdistetään useita aineen molekyylejä yhdeksi polymeeriksi.

Vastaanota

Alkyenejä, reaktioita, joista keskustelimme edellä, saadaan laboratoriossa useilla menetelmillä.

Ensimmäinen on dehydrohalogenointi. Reaktioyhtälö näyttää tältä:

C₂H₄Br₂ + 2KON=С₂ N₂ + 2N₂O + 2KBr

Tällaisen prosessin suorittamiseksi on tarpeen lämmittää reagenssit sekä lisätä etanolia katalyyttinä.

Alkyenejä on mahdollista saada myös epäorgaanisista yhdisteistä. Tässä on esimerkki:

CaC₂ + H₂O=C₂H ₂ + 2Ca(OH)₂

Seuraava menetelmä alkyynien saamiseksi on dehydraus. Tässä on esimerkki tällaisesta reaktiosta:

2CH₄=3H₂ + C₂H₂

Tämäntyyppinen reaktio voi tuottaa eteenin lisäksi myös muita asetyleenihiilivetyjä.

Alkyenien käyttö

Yksinkertaisin alkyyni, etyyni, on teollisuudessa laajimmin käytetty. Sitä käytetään laaj alti kemianteollisuudessa.

Tarvitset asetyleeniä ja muita alkyynejä muuttaaksesi ne muiksi orgaanisiksi yhdisteiksi, kuten ketoneiksi, aldehydeiksi, liuottimille jamuut
Alkyeneistä on myös mahdollista saada aineita, joita käytetään kumien, polyvinyylikloridin jne. valmistuksessa.
Asetoni voidaan saada propyynistä Kucherovin reaktion seurauksena.
Lisäksi asetyleeniä käytetään kemikaalien, kuten etikkahapon, aromaattisten hiilivetyjen, etyylialkoholin, valmistuksessa.
Asetyleeniä käytetään myös polttoaineena, jolla on erittäin korkea palamislämpö.
Etiinin palamisreaktiota käytetään myös metallien hitsaukseen.
Lisäksi teknistä hiiltä voidaan saada käyttämällä asetyleeniä.
Tätä ainetta käytetään myös itsenäisissä valaisimissa.
Asetyleeniä ja monia muita tämän ryhmän hiilivetyjä käytetään rakettipolttoaineena niiden korkean palamislämmön vuoksi.

Tämä lopettaa alkyynien käytön.

Johtopäätös

Tässä on lopuksi lyhyt taulukko asetyleenisten hiilivetyjen ominaisuuksista ja niiden tuotannosta.

Alkyenien kemialliset ominaisuudet: taulukko

Reaktion nimi	Selitykset	Esimerkkiyhtälö
Halogenointi	Halogeeniatomien (bromi, jodi, kloori jne.) lisäysreaktio asetyleenisen hiilivetymolekyylin vaikutuksesta	C₄H₆ + 2I₂=С₄ N₆I₂
Hydraus	Vetyatomien lisäysreaktio alkyynimolekyylillä. Tapahtuu kahdessa vaiheessa.	C₃H₄ +N₂=S₃N₆ C₃H₆ + H₂=C_3N8
Hydrohalogenointi	Halogeenien (HI, HCI, HBr) lisäyksen reaktio asetyleenisen hiilivetymolekyylin vaikutuksesta. Tapahtuu kahdessa vaiheessa.	C₂H₂ + HI=C₂H₃I C₂H₃I + HI=C₂H ₄ I₂
Nesteytys	Reaktio perustuu vuorovaikutukseen veden kanssa. Tapahtuu kahdessa vaiheessa.	C₂N₂ + H₂O=C ₂ H₃OH C₂H₃OH=CH₃-CHO
Täydellinen hapetus (palaminen)	Asetyleenin hiilivedyn vuorovaikutus hapen kanssa korotetussa lämpötilassa. Tuloksena on hiilioksidia ja vettä.	2C₂H₅ + 5O₂=2H₂ O + 4CO₂ 2C₂N₂ + 2O₂=N₂ O + CO₂ + 3C
Reaktiot metallisuolojen kanssa	Kohtuu siitä tosiasiasta, että metalliatomit korvaavat vetyatomit asetyleenihiilivetyjen molekyyleissä.	С₂Н₂ + AgNO3=C₂Ag₂ + 2NH₄EI₃ + 2H₂O