Alkanları ve özelliklerini elde etme

2024 Yazar: Angel Austin | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 05:44

Organik kimya derslerinde çalışılan en basit bileşikler, alkanlar olarak da adlandırılan doymuş hidrokarbonlar veya parafinlerdir. Niteliksel bileşimleri, yalnızca iki elementin atomlarıyla temsil edilir: karbon ve hidrojen. Bileşik molekülleri yalnızca bir tür kimyasal bağ içerir - tek veya basit. Yazımızda alkanların yapısını, elde edilme yöntemlerini ve özelliklerini inceleyeceğiz.

Dizilerin temsilcileri ve isimleri

Parafin sınıfının ilk bileşiği metandır. Moleküler formülü CH₄'dir, maddelerin genel formülüne karşılık gelir, bu aşağıdaki gibidir: C H₂ +2_{. İlk dört alkanın metan, etan gibi ayrı isimleri vardır. Beşinci bileşikten başlayarak, terminoloji Yunan rakamları kullanılarak oluşturulmuştur. Örneğin, C}5_H12 _{molekülünde beş karbon atomlu bir maddeye pentan denir (Yunanca "penta" - beş kelimesinden). Rasyonel isimlendirmeye göre, alkanlar,üzerinde çalıştığımız kimyasal özellikler ve üretim, maddeler - metan türevleri şeklinde temsil edilebilir. Molekülünde, bir veya daha fazla hidrojen atomu, hidrokarbon radikalleri ile değiştirilir. Sistematik isimlendirmeye göre, radikallerin daha yakın olduğu uçtan numaralandırılmış en uzun karbon atomu zincirini seçmelisiniz. Daha sonra radikal partiküle bir sigma bağıyla bağlanan karbon atomunun sayısı belirlenir ve radikal, alkanın kendisinin adı, örneğin 3-metilbütan eklenerek rafine edilir.}

Alkan üretimi

Parafin üretiminin ana ve en yaygın kaynağı minerallerdir: doğal gaz ve petrol. Bataklık gazında hidrojen ve nitrojen ile birlikte metan izleri bulunabilir. Molekülünde çok sayıda karbon atomu içeren katı alkanlar ozoseritte bulunur. Bu, tortuları örneğin Batı Ukrayna'da geliştirilmekte olan bir dizi benzersiz özelliğe sahip bir dağ mumudur. Doymuş hidrokarbonların, özellikle indirgeme reaksiyonuyla ekstraksiyonu için bir dizi sentetik yöntem de vardır. Endüstride, örneğin haloalkiller ve hidrojen iyodür veya sodyum amalgam arasında redoks reaksiyonları kullanılarak alkanların üretimi için çeşitli yöntemler ayırt edilebilir. Daha basit olanı, bir nikel katalizörü varlığında alkenlerin, alkinlerin veya alkadienlerin hidrojen ile indirgenmesidir. Reaksiyon ürünü karşılık gelen parafin olacaktır. Süreç aşağıdaki denklemle ifade edilebilirreaksiyonlar:

CH₂ =CH₂ + H₂=H ₃C-CH₃ (etan)

Karboksilik asitlerin tuzlarının alkali eritilmesi

Sodyum tuzu CH₃COONa veya aktif metal atomları içeren bu sınıftaki diğer maddeleri sodyum hidroksit veya sodalime ile ısıtırsanız, doymuş hidrokarbonlar elde edebilirsiniz. İlk reaksiyon türü laboratuvarda daha sık kullanılır, ikincisi ise tuzun bir parçası olan karboksilik asidin yapısını doğru bir şekilde analiz etmek için kullanılır. Alkan elde etmenin bu yöntemi, reaktifin karbon zincirinin bölünmesini ve içindeki karbon atomu sayısındaki azalmayı gözlemlemenizi sağlar.

Wurtz reaksiyonu

Hidrojen atomlarının yerini klor, brom veya iyot parçacıklarının aldığı parafin türevleri olan maddeler, ince dağılmış metalik sodyum ile etkileşime girebilir. Genel reaksiyon denklemi şöyle olacaktır:

2RHal + 2Na → R-R + 2NaHal, Bu süreç 1870 yılında Fransız kimyager F. Würz tarafından keşfedildi. Daha sonra, P. P. Sharygin, bir alkan üretimine yol açan mekanizmasını açıkladı. Halojen atomunun ilk önce bir metal ile değiştirildiği ortaya çıktı. Daha sonra ortaya çıkan organosodyum maddesi başka bir haloalkan molekülü ile etkileşime girer. Bu reaksiyon, daha yüksek parafinlerin sentezi teknolojisinde uygulama bulmuştur.

Doymuş hidrokarbonların özellikleri

Her bir organik bileşik sınıfının fiziksel özelliği belirlenirdoğal olarak değişen ve maddelerin moleküllerinin yapısına bağlı olan özellikler. Dolayısıyla, reaksiyonları daha önce ele aldığımız alkanların ilk dört homologu gazlardır. Sıvı fazda bileşimlerinde 5 ila 14 karbon atomu içeren parafinler bulunurken, kalan alkanlar katı bileşiklerdir. Gaz ve katı maddeler kokusuzdur, sıvı parafinler gazyağı veya benzin gibi kokar. Maddelerin en önemli kimyasal özellikleri, örneğin, büyük miktarda ısının serbest bırakılmasının bir sonucu olarak sert oksidasyon - yanma içerir:

CH₄ + 2O₂=CO₂ + 2H ₂O

Metan'ın ana yakıt olan doğal gazın ana bileşeni olduğunu hatırlayın.

İkame reaksiyonları

Serbest radikal mekanizması ile ilerleyen halojenasyon, alkanların bir başka özelliğidir. Yer değiştirme reaksiyonlarını ifade eder ve bileşiklerin oluşumuna yol açar - parafinlerin halojen türevleri:

C₅H₁₂+Cl₂=HCl + C₅ H₁₁Cl (kloropentan).

Nitrasyon, 1889'da N. M. Konovalov tarafından keşfedilen, bir katalizör varlığında ve basınç altında seyreltik nitrat asidi ile alkanların etkileşimidir. Parafin nitro bileşikleri, roket yakıtı, patlayıcı üretimi ve ayrıca karboksilik asitler ve aminlerin ekstraksiyonu için hammadde olarak geniş bir uygulama alanına sahiptir.

Homolog alkan serisinin daha yüksek üyelerinin bir katalizör varlığında oksidasyonu, alkollerin ve karboksiliklerin üretimine yol açar.plastik ve deterjan üretiminde kullanılan plastikleştiricileri sentezlemek için kullanılan asitler.

Makalemizde doymuş hidrokarbonların özelliklerini inceledik ve nasıl elde edileceğini inceledik.