|
|
|
Главная --> Справочник терминов Предельными углеводородами Единицы валентности атомов углерода в предельных соединениях жирного ряда, не принимающие участия в образовании цепи, насыщаются другими атомами, а в предельных углеводородах — водородом. Для взаимной связи и углеродных атомов требуется, как легко видеть, 2п — 2 валентностей. Так как атомы углерода в общем обладают 4п единицами валентности, то для связи с атомами водорода в насыщенном углеводороде остаются еще 4п—(2п — 2) или 2п-(-2 валентностей. Поэтому предельные углеводороды отвечают формуле С„Н2п+г- Не все атомы углерода в предельных углеводородах равноценны между собой; они могут быть соединены с различным числом атомов водорода (ср., например, формулы изомерных пентанов). Атом углерода, непосредственно связанный лишь с одним другим углеродным атомом, называется первичным. Если он связан с двумя другими углеродными атомами, то его называют вторичны м, если с тремя — третичным; если же все четыре его валентности связаны с другими углеродными атомами, то такой атом углерода называют четвертичным. Как и в этиленовых соединениях, электроны, расположенные на негибридизованных орбиталях, находятся на больших, чем в предельных углеводородах, расстояниях от ядер атомов углерода, а электроны, находящиеся на гибридизованных sp-орбиталях, в которых вклад s-состояния значительно выше, чем у 5/?3-гибридизованных орбиталей предельных соединений, находятся ближе к ядрам атомов углерода. Вследствие этого в ацетилене длины связей С—С и С—Н меньше, чем в этане и этилене: Многие метиленовые компоненты, используемые в реакции Кнёвенагеля, можно рассматривать как замещенные уксусные кислоты с общей формулой Х-<-СН2СООН, где группа X имеет —/- или —Af-эффект (например, NO2, CN, COR, COOH и даже СН = СН2). Под влиянием этой группы уменьшается прочность связей С—Н метиленовой группы, а также связи С—С между метиленовой и карбоксильной группами (энергии связей С—Н и С—С в предельных углеводородах соответственно рав-'ны 426 и 330 кДж/моль). Вследствие этого кислоты рассматриваемого типа термически неустойчивы и при нагревании легко теряют СО2. Чем больше —.М-эффект группы X, тем при более низкой температуре происходит декарбоксилирование, Темпе- Особый характер углерод-углеродной связи в циклопропане подтверждается тем, что в этом соединении длина связи С—С меньше, чем в предельных углеводородах, и составляет 0,1526 нм (в алканах 0,154 нм). Напряжение, обусловленное отталкиванием диагональных атомов углерода, наблюдается только в циклобутане. Установлено, что длина углерод-углеродной связи в циклобутане несколько больше (0,157 нм), чем в предельных углеводородах (0,154 нм). На этом основании и было предположено, что несущие одноименные частичные отрицательные заряды диагональные атомы С-1 и С-3 и соответственно С-2 и С-4. находясь на небольшом расстоянии (0,220 нм) друг ог друга, должны испытывать взаимное отталкивание. высокой реакционной способностью и способны внедряться по связям С—Н в предельных углеводородах. В предельных углеводородах внедрение карбена по связям С — Н происходит неизбирательно. Связь между атомами, осуществляемая одной парой электронов, называется простой (одинарной) или а (сигма)-связью. Такая связь образуется перекрыванием двух орбиталей s-электронов (а-электронов) или перекрыванием орбиталей s-электрона (например, атома водорода) с 5р3-гибридными орбиталями атома углерода (при образовании, например, молекулы метана), или за счет перекрывания двух $р3-гибридных орбиталей атомов углерода (в предельных углеводородах): .Кап известно, атом углерода в предельных углеводородах находится в первом валентном состоянии ($р3-гибридизация). Это значит, что углеродные атомы в парафинах полностью насыщены водородом, т. е. все их единицы валентности, не затраченные на связь с другими атомами углерода, соединены с атомами водорода. Рис. 12. Общий вид цепи в предельных углеводородах Насыщенные углеводороды вследствие их низкой химической реакционной способности называются также парафинами *, или предельными углеводородами, так как в них достигнут предел насыщения водородом. из буровых скважин (Так называемые попутные нефтяные газы) содержат меньшие количества метана (39—85%), но значительно более богаты другими предельными углеводородами — этаном, пропаном, бутанами и пентанами. Попутные газы поэтому особенно интересны как химическое сырье, — Прим, редактора}. Бромирование протекает значительно медленнее, чем хлорирование. Иод с предельными углеводородами не реагирует. Оба процесса экзотермические, причем тепловой эффект при хлорировании около -108 кДж/моль, а при бромировании — около •••-40 кДж/моль. Бромирование протекает медленнее, чем хлорирование, но значительно более селективно, чем хлорирование. Иод с предельными углеводородами не реагирует. Выделение изоамиленов из пентан-амиленовых фракций нефтеперерабатывающих заводов. При каталитическом и термическом крекинге нефти образуется достаточное количество углеводородов С5, пока не находящих применения. В этой фракции углеводородов содержится до 16 % изоамиленов и 20 % н-амиленов, являющихся потенциальным источником сырья для синтеза изопрена. Концентрированием содержание изоамиленов можно довести до 44 %. В США фирма «Синклер» разработала технологию извлечения изоамиленов путем экстракции их 65 %-ной серной кислотой при О—10 °С с последующим разложением изоамилсерной кислоты предельными углеводородами при 80—120 °С. Технология процесса близка к сернокислотному извлечению изобутилена, но исключается стадия упарки и концентрирования серной кислоты. Стадия разрушения изоамилсерной кислоты протекает без заметной полимеризации, смесь предельного углеводорода и изоамиленов разде- четыре атома углерода образуют неразветвленную цепь, во втором (б) имеется цепь из трех углеродных атомов, а один углерод (метальная группа) образует боковое ответвление (боковую цепь). Оба соединения являются предельными углеводородами, атомы углерода в них четырехвалентны, и все их валентные связи насыщены. Однако эти вещества отличаются по физическим свойствам: оба они газы, но углеводород с неразветвленной цепью кипит при —0,5°С, а углеводород с разветвленной цепью — при —11,7°С. Взаимодействие с галогенами. В обычных условиях хлор и бром реагируют с предельными углеводородами, но лишь очень медленно. Если встряхивать жидкий предельный углеводород с бромной водой, то после расслаивания жидкостей углеводородный слой оказывается окрашенным в желтый или коричневый цвет, так как бром лучше растворим в углеводороде и переходит в него из водного слоя; однако окраска брома не исчезает, так как он практически не вступает в реакцию. Взаимодействие предельных углеводородов с хлором или бромом ускоряется при нагревании и особенно при действии света. В результате атомы галогена постепенно замещают в углеводородных молекулах атомы водорода. При этом образуются смеси галогенпроизводньи углеводородов (стр. 91); реакция сопровождается выделением галогеноводорода. Например, при действии хлора на метан происходит постепенное замещение всех атомов водорода и образуется смесь хлорпроизводных Нефть и ее переработка. Нефть — природное ископаемое, представляющее собой сложную смесь органических веществ, главным образом углеводородов. Она является ценнейшим продуктом, с использованием ее связаны самые разнообразные отрасли народного хозяйства. Состав нефти неодинаков в различных месторождениях. Так, в СССР предельные углеводороды ряда метана преобладают, например, в ромашкинской (Татарская АССР), долинской (Украинская ССР), жетыбайской (Казахская ССР) нефтях. Нефть, добываемая в Азербайджане и на о. Сахалин, богата преимущественно циклическими предельными углеводородами — циклопарафинами (стр. 307). Некоторые нефти (например, павловская, Пермская обл.) содержат значительные количества ароматических углеводородов (стр. 325). Непредельными, или ненасыщенными, углеводородами называют такие углеводороды, элементарный состав которых характеризуется меньшим содержанием водорода по сравнению с соответствующими по числу углеродных атомов предельными углеводородами. Таким образом, усложнение изомерии непредельных углеводородов обусловлено тем, что, наряду с изомерией углеродной цепи, для них еще 'характерна изомерия положения двойной связи. Для высших гомологов этиленовых углеводородов различие в числе изомеров по сравнению с предельными углеводородами с тем же числом углеродных атомов еще больше. Нефть является основным источником предельных углеводородов. Количество предельных углеводородов, содержащихся в разных сортах нефти, сильно колеблется. В Советском Союзе наиболее богата предельными углеводородами грозненская нефть.  Практически невозможно Практически одинаковой Переработки пластмасс Получения термостойких Практически сохраняется Практической деятельности Переработки полимеров Практического применения Практическую значимость |
- |
Навигация