Презентация по химии на тему Алкины

АЛКИНЫ

АЦЕТИЛЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ Ацетиленовыми углеводородами (алкинами) называются непредельные (ненасыщенные) углеводороды, содержащие в молекуле одну тройную связь и имеющие общую формулу CnH2n-2. Родоначальником гомологического ряда этих углеводородов является ацетилен HCCH.

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

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 CH3 – C ≡ C – CH(CH3) – CH34-метилпентин-2

ИЗОМЕРИЯ 1) изомерия углеродного скелета (начиная с C5H8) CH≡C-CH2-CH2-CH3 CH≡C- CH(CH3)- CH3 пентин-1 3-метилбутин-1 2) изомерия положения тройной связи (начиная с C4H6) CH≡C-CH2-CH2-CH3 CH3-C≡C-CH2-CH3 пентин-1 пентин-2 3) межклассовая изомерия (алкадиены). CH≡C-CH2-CH2-CH3 CH2=CH-CH=CH-CH3 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 С2–С3 – газы, С4–С16 – 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. 1500ºС 2CH4  →   HC≡CH + 3H2 2) Дегидрирование алканов CH3 – CH3 – Ni, t↔ 2H2 + CH  CH 3) Ацетилен получают карбидным способом при разложении карбида кальция водой. CaC2 + 2H2O → 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. СH3–CH(Br)–CH2(Br) + 2 KOH→CH3–C≡CH + + 2KBr + 2H2O спирт. р-р CH3–C(Br2)–CH2–CH3+2KOH→CH3–C≡C–CH3+ + 2KBr + 2H2O  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. CH3–C≡CH + H2  ––t°,Pd→ CH3–CH=CH2    CH3–CH=CH2 + H2 ––t°,Pd→  CH3–CH2–CH3

2) Галогенирование. Алкины обесцвечивают бромную воду (качественная реакция на тройную связь). Реакция галогенирования алкинов протекает медленнее, чем алкенов. HC≡CH + Br2 → CHBr=CHBr CHBr=CHBr + Br2 → CHBr2–CHBr2 3) Гидрогалогенирование. Образующиеся продукты определяются правилом Марковникова. CH3–C≡CH + HBr → CH3–CBr=CH2   CH3–CBr=CH2 + HBr → CH3–CBr2–CH3

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 C2H5–C≡CH + H2O  →  C2H5 – C – CH3 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 + H2O  ––HgSO4→  CH3 – 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  →CH2=CH–C≡CH   kat CH2=CH–C≡CH + HC≡CH →CH2=CH–C≡C–CH=CH2 б) Тримеризация (для ацетилена) Cакт.,t 3СH≡CH → С6Н6 (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 + H2 Ацетилениды серебра и меди получают взаимодействием с аммиачными растворами соответственно оксида серебра и хлорида меди. HC≡CH + Ag2O → AgC≡CAg↓+ H2O (аммиачный р-р) HC≡CH + CuCl2 → CuC≡CCu↓+ 2HCl (аммиачный р-р)