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Se pueden obtener alquenos in vitro de. Obteniendo alcanos, alquenos, alquinos. Los representantes más importantes. Aplicaciones industriales. Deshalogenación de dihaloalcanos vecinales

En química orgánica, puede encontrar sustancias de hidrocarburos con diferentes cantidades de carbono en la cadena y enlace C = C. Son homólogos y se llaman alquenos. Debido a su estructura, son químicamente más reactivos que los alcanos. Pero, ¿qué tipo de reacciones son típicas para ellos? Considere su distribución en la naturaleza, diferentes caminos recibo y solicitud.

¿Qué son?

Los alquenos, también llamados olefinas (oleosas), reciben su nombre del cloruro de eteno, un derivado del primer miembro de este grupo. Todos los alquenos tienen al menos un doble enlace C = C. C n H 2n es la fórmula de todas las olefinas, y el nombre se deriva de un alcano con el mismo número de carbonos en la molécula, solo el sufijo -ane cambia a -ene. El número arábigo al final del nombre, separado por un guión, indica el número de carbono a partir del cual comienza el doble enlace. Considere los principales alquenos, la tabla lo ayudará a recordarlos:

Si las moléculas tienen una estructura simple no ramificada, agregue el sufijo -ileno, esto también se refleja en la tabla.

¿Dónde los puedes encontrar?, ¿Dónde les puedes encontrar?

Dado que la reactividad de los alquenos es muy alta, sus representantes en la naturaleza son extremadamente raros. El principio de vida de la molécula de olefina es "seamos amigos". No hay otras sustancias alrededor, no importa, seremos amigos unos de otros, formando polímeros.

Pero existen, y un pequeño número de representantes están incluidos en el gas de petróleo que lo acompaña, y los más altos están en el petróleo producido en Canadá.

El primer representante de los alquenos, el eteno, es una hormona que estimula la maduración de los frutos, por lo que los representantes de la flora la sintetizan en pequeñas cantidades. Existe un alqueno cis-9-tricoseno, que desempeña el papel de atrayente sexual en las hembras de las moscas domésticas. También se le llama muscalur. (El atrayente es una sustancia de origen natural o sintético que provoca atracción hacia la fuente del olor en otro organismo). Desde el punto de vista de la química, este alqueno se ve así:

Dado que todos los alquenos son materias primas muy valiosas, los métodos para su producción artificial son muy diversos. Consideremos los más comunes.

¿Y si necesitas mucho?

En la industria, la clase de alquenos se obtiene principalmente por craqueo, es decir escisión de una molécula bajo la influencia de altas temperaturas, alcanos superiores. La reacción requiere calentamiento en el rango de 400 a 700 ° C. El alcano se divide de la forma que quiere, formando alquenos, los métodos de obtención que estamos considerando, con un gran número de opciones de estructura molecular:

C 7 H 16 -> CH 3 -CH = CH 2 + C 4 H 10.

Otro método común se llama deshidrogenación, en el que una molécula de hidrógeno se separa de un representante de la serie de alcanos en presencia de un catalizador.

En condiciones de laboratorio, los alquenos y los métodos de preparación son diferentes, se basan en reacciones de eliminación (la eliminación de un grupo de átomos sin su sustitución). Muy a menudo, los átomos de agua se eliminan de los alcoholes, halógenos, hidrógeno o haluro de hidrógeno. El método más común para producir alquenos es a partir de alcoholes en presencia de un ácido como catalizador. Es posible utilizar otros catalizadores

Todas las reacciones de eliminación están sujetas a la regla de Zaitsev, que establece:

El átomo de hidrógeno se separa del carbono adyacente al carbono que lleva el grupo -OH, que tiene menos hidrógenos.

Habiendo aplicado la regla, responda ¿qué producto de reacción prevalecerá? Más tarde sabrá si respondió correctamente.

Propiedades químicas

Los alquenos reaccionan activamente con sustancias, rompiendo su enlace pi (otro nombre para el enlace C = C). Después de todo, no es tan fuerte como un solo (enlace sigma). El hidrocarburo insaturado se convierte en saturado, sin formar otras sustancias después de la reacción (adición).

  • adición de hidrógeno (hidrogenación). Se requiere la presencia de un catalizador y calentamiento para su paso;
  • adición de moléculas de halógeno (halogenación). Es una de las reacciones cualitativas al enlace pi. De hecho, cuando los alquenos reaccionan con el agua de bromo, se vuelve transparente de marrón;
  • reacción con haluros de hidrógeno (hidrohalogenación);
  • adición de agua (hidratación). Las condiciones de reacción son calentamiento y presencia de un catalizador (ácido);

Las reacciones de olefinas asimétricas con haluros de hidrógeno y agua obedecen a la regla de Markovnikov. Esto significa que el hidrógeno se unirá al carbono del doble enlace carbono-carbono, que ya tiene más átomos de hidrógeno.

  • combustión;
  • oxidación catalítica incompleta. El producto son óxidos cíclicos;
  • Reacción de Wagner (oxidación con permanganato en medio neutro). Esta reacción de los alquenos es otro enlace C = C cualitativo. Cuando fluye, la solución rosada de permanganato de potasio se decolora. Si se lleva a cabo la misma reacción en un medio ácido combinado, los productos serán diferentes (ácidos carboxílicos, cetonas, dióxido de carbono);
  • isomerización. Todos los tipos son característicos: cis y trans, movimiento de doble enlace, ciclación, isomerización esquelética;
  • La polimerización es la principal propiedad de las olefinas para la industria.

Aplicación en medicina

Los productos de reacción de los alquenos son de gran importancia práctica. Muchos de ellos se utilizan en medicina. La glicerina se obtiene del propeno. Esta alcohol polihídrico es un excelente solvente, y si se usa en lugar de agua, las soluciones estarán más concentradas. Para fines médicos, se disuelven alcaloides, timol, yodo, bromo, etc. La glicerina también se usa en la preparación de ungüentos, pastas y cremas. Evita que se sequen. Por sí sola, la glicerina es un antiséptico.

En la reacción con cloruro de hidrógeno se obtienen derivados que se utilizan como anestesia local cuando se aplica sobre la piel, así como para anestesia de corta duración con intervenciones quirúrgicas menores, mediante inhalación.

Los alcadienos son alquenos con dos dobles enlaces en una molécula. Su principal aplicación es la producción de caucho sintético, que luego se utiliza para fabricar diversas almohadillas térmicas y jeringas, sondas y catéteres, guantes, tetinas y mucho más, que es simplemente insustituible en el cuidado de pacientes.

Aplicaciones industriales

Tipo de industria Que se usa ¿Cómo pueden usar
Agricultura ethen acelera la maduración de verduras y frutas, defoliación de plantas, películas para invernaderos
Laco-colorido eteno, buteno, propeno, etc. para la producción de disolventes, éteres, disolventes
Ingeniería Mecánica 2-metilpropeno, eteno producción de caucho sintético, aceites lubricantes, anticongelante
Industria de alimentos ethen

producción de teflón, alcohol etílico, ácido acético
Industria química eteno, polipropileno obtener alcoholes, polímeros (cloruro de polivinilo, polietileno, acetato de polivinilo, poliisobileno, acetaldehído
Minería ethen, etc. explosivos

Los alquenos y sus derivados han encontrado una aplicación más amplia en la industria. (Dónde y cómo se usan los alquenos, tabla anterior).

Esto es solo una pequeña parte del uso de alquenos y sus derivados. Cada año, la demanda de olefinas solo aumenta, lo que significa que la demanda para su producción también aumenta.

Los alquenos u olefinas (C n H 2n) son una clase de sustancias orgánicas que reaccionan activamente con otros compuestos. Por lo tanto, en la naturaleza, los alquenos en forma pura son raros. La química industrial se dedica a la obtención de alquenos. Hay varias formas de aislar olefinas de materias primas naturales.

Recepción

En la química moderna, los alquenos se obtienen mediante métodos industriales y de laboratorio. El petróleo, el gas, los alcanos y sus derivados son las materias primas para la extracción de olefinas. Los principales métodos para la obtención de alquenos se muestran en la tabla.

Tipo de recibo

Camino

Ejemplo

Industrial

Craqueo y pirólisis de productos petrolíferos, coquización de carbón - procesamiento de minerales a alta temperatura (400-700 ° C). Con la ayuda del craqueo y la pirólisis de los productos del petróleo, se obtienen los primeros cuatro alquenos de la serie homóloga: etileno, propileno, butileno y penteno. La coquización de carbón libera etileno y propileno

C n H 2n + 2 (alcanos) → C n H 2n (alquenos) + C n H 2n + 2:

C 8 H 18 → CH 2 = CH 2 -CH 2 -CH 2 + C 4 H 10;

C 7 H 16 → CH 3 -CH = CH 2 + C 4 H 10

Deshidrogenación de alcanos: la eliminación de átomos de hidrógeno debido a la ruptura. comunicación C-H... Ocurre a alta temperatura bajo la acción de un catalizador.

C n H 2n + 2 → C n H 2n + H 2:

CH _ {3} - CH _ {3} → CH _ {2} = CH _ {2} + H _ {2};

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH = CH-CH 3 + H 2

Hidrogenación de alquinos: adición de hidrógeno en presencia de un catalizador de baja actividad (Pb (CH 3 COO) 2). La duración de la reacción convierte los alquinos en alcanos.

C n H 2n-2 + H 2 → C n H 2n:

2HC ≡CH + 2H 2 → CH 3 -C (CH 3) = CH 2 (isobutileno)

Laboratorio

Deshidratación de alcoholes: eliminación de una molécula de agua bajo la influencia de temperaturas superiores a 150 ° C y en presencia de reactivos que pueden eliminar el agua. Por ejemplo, en presencia de ácido sulfúrico concentrado

R-CH 2 -CH 2 -OH → R-CH = CH 2 + H 2 O:

CH 3 -CH-H-CH 2 -OH → CH 3 -CH = CH 2 + H 2 O

Deshidrogenación de monohaloalcanos: eliminación de átomos de halógeno e hidrógeno bajo la acción de una solución alcalina alcohólica

CH 3 -CH 2 -CH 2 -Br + NaOH (solución de alcohol) → CH 3 -CH = CH 2 + NaBr + H 2 O

Deshalogenación de dihaloalcanos: la eliminación de átomos de halógeno por la acción de metales.

CH 2 -Br-CH-Br-CH 3 + Mg → CH 2 = CH-CH 3 + MgBr 2

Arroz. 1. Agrietamiento.

También existen otros métodos para sintetizar alquenos a partir de compuestos carbonílicos, aldehídos, cetonas, alcoholes, bases de amonio y otros compuestos.

Las reacciones de deshidratación y deshidrogenación en la producción de alquenos proceden de acuerdo con la regla de Alexander Zaitsev. En 1875, el químico Zaitsev determinó empíricamente que el hidrógeno se separa de un átomo de carbono menos hidrogenado.

Arroz. 2. Alexander Zaitsev.

Solicitud

Los alquenos se utilizan como materias primas industriales. Ellos producen:

  • teflón
  • plástica;
  • caucho;
  • polietileno;
  • etanol;
  • ácido acético;
  • aceites
  • disolventes.

Arroz. 3. Materiales que están hechos de alquenos.

El etileno se usa ampliamente, por lo que el mundo produce más de 100 millones de toneladas de etileno al año.

¿Qué hemos aprendido?

Los alquenos se sintetizan para necesidades químicas mediante métodos industriales y de laboratorio. En la industria, los productos del petróleo y el carbón se utilizan para la producción de alquenos. Los alquenos se liberan por calentamiento, deshidrogenación, hidrogenación de alcanos. En los laboratorios, los alquenos se obtienen por deshidratación de alcoholes, deshidrogenación de monohaloalcanos, deshalogenación de dihaloalcanos. Existen otros métodos para sintetizar olefinas. Los alquenos se utilizan para la fabricación de materiales duraderos, disolventes, aceites.

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ALCANOS (hidrocarburos saturados).

MÉTODOS PARA OBTENER ALCANOS.

REPRESENTANTES DE ALCANOS.

ALQUENOS (hidrocarburos de etileno).

MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE ALQUENOS.

REPRESENTANTES ALKEN.

ALCINAS (hidrocarburos acetilénicos).

MÉTODOS PARA OBTENER ALCINAS.

REPRESENTANTES DE ALKINS.

APLICACIÓN DE ALCANOS, ALQUENOS, ALCINOS.

1.1 LÍMITE DE HIDROCARBUROS (alcanos).

Los hidrocarburos saturados (alcanos) son compuestos que consisten en átomos de carbono e hidrógeno, conectados solo por enlaces Q y que no contienen ciclos. En los alcanos, los átomos de carbono están en el grado de hibridación sp3.

1.2 Métodos de obtención de alcanos.

La principal fuente natural de hidrocarburos saturados es el petróleo, y para los primeros miembros series homólogas- gas natural. Sin embargo, el aislamiento de compuestos individuales del aceite o sus productos de craqueo es una tarea muy laboriosa y, a menudo, imposible, por lo que hay que recurrir a métodos sintéticos de obtención.

1. Se forman alcanos bajo la acción del sodio metálico sobre derivados monohalogenados - Reacción de Wurtz:

HsC-CH2-Br + Br-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaBr

Si se toman diferentes derivados de halógeno, entonces se forma una mezcla de tres alcanos diferentes, ya que la probabilidad de encontrar moléculas iguales o diferentes en el complejo de reacción es igual y su reactividad es cercana:

3C2H5I + 3CH3CH2CH2IС4H10 + C5H12 + C6H14 + 6NaI

2. Se pueden obtener alcanos en la reducción de alquenos o alquinos con hidrógeno en presencia de catalizadores:

NsC-CH = CH-CHs NsC-CH2-CH2-CHs

3. Se puede obtener una amplia variedad de derivados de alcanos. reducido a alta temperatura con ácido yodhídrico:

CHBr + 2HI CH2 + HBr + I2

Sin embargo, en estos casos, a veces se observa una isomerización parcial del esqueleto carbónico: se forman alcanos más ramificados.

4. Se pueden obtener alcanos por fusión de sales ácidos carboxílicos con álcali. El alcano resultante contiene un átomo de carbono menos que el ácido carboxílico original:

CH3-C + NaOH CH4 + Na2C03

1.3 Representantes de alcanos

Según la teoría de la estructura de A.M. Butlerov, las propiedades físicas de las sustancias dependen de su composición y estructura. Consideremos, usando el ejemplo de los hidrocarburos saturados, el cambio propiedades físicas en la serie homóloga.

Los primeros cuatro miembros de la serie homóloga, comenzando con el metano, son sustancias gaseosas. Desde el pentano en adelante, los hidrocarburos normales son líquidos. El metano se condensa en un líquido solo a -162 ° C. Para los miembros posteriores de la serie, el punto de ebullición aumenta y, con la transición al siguiente homólogo, aumenta en aproximadamente 25 °.

La densidad de los hidrocarburos en el punto de ebullición para los miembros inferiores de la serie aumenta rápidamente al principio, y luego cada vez más lentamente: de 0,416 para el metano a un valor ligeramente superior a 0,78. El punto de fusión de los hidrocarburos normales en la serie homóloga aumenta despacio. Comenzando con el hidrocarburo С16Н34, los homólogos más altos a temperaturas ordinarias son sustancias sólidas.

El punto de ebullición de todos los alcanos ramificados es más bajo que el de los alcanos normales y, además, cuanto más bajo, más ramificada es la cadena de carbono de la molécula. Esto puede verse, por ejemplo, en una comparación de los puntos de ebullición de tres pentanos isoméricos. Por el contrario, el punto de fusión es más alto para los isómeros con la cadena de carbono más ramificada. Por tanto, de todos los octanos isoméricos, solo la hexametiletap (CH3) 3C-C (CH3) 3 es un sólido incluso a temperaturas ordinarias (pf 104 ° C). Estos patrones se explican por las siguientes razones.

La transformación de un líquido en un gas se ve impedida por las fuerzas de interacción de van der Waals entre los átomos de moléculas individuales. Por lo tanto, cuantos más átomos hay en una molécula, mayor es el punto de ebullición de la sustancia, por lo tanto, en la serie homóloga, el punto de ebullición debería crecer uniformemente. Si comparamos las fuerzas de interacción de moléculas norte-pentano y neopentano, es evidente que estas fuerzas son mayores para una molécula con una cadena normal de átomos de carbono que para las ramificadas, ya que en una molécula de neopentano el átomo central está completamente excluido de la interacción.

El factor principal que afecta el punto de fusión de una sustancia es la densidad de empaquetamiento de la molécula en red cristalina... Cuanto más simétrica es la molécula, más denso es su empaquetamiento en el cristal y mayor es el punto de fusión (y norte-pentano -132 ° C, para neopentano -20 ° C)

2.1 ALQUENOS (hidrocarburos de etileno, olefinas)

Hidrocarburos, en cuya molécula, además de los enlaces Q simples carbono - carbono y carbono - hidrógeno, hay carbono-carbono

Las conexiones se llaman insaturado. Dado que la formación de un enlace β es formalmente equivalente a la pérdida de dos átomos de hidrógeno por una molécula, los hidrocarburos insaturados contienen 2p hay menos átomos de yoduro que los limitantes, donde n es el número de enlaces

C6H14 C6H12C6H10C6H8C6H6

Una serie cuyos miembros difieren entre sí por (2H) n se llama serie isológica. Entonces, en el esquema anterior, los isólogos son hexano, hexenos, hexadienos, hexinas, hexatrienos y benceno.

Los hidrocarburos que contienen un enlace único (es decir, doble enlace) se denominan alquenos (olefinas) o, según el primer término de la serie - etileno, hidrocarburos de etileno. La fórmula general para su serie de homología es CnH2n

2.2 Métodos para la obtención de alquenos

Cuando las soluciones alcohólicas de álcalis cáusticos actúan sobre derivados de halógeno:

El haluro de hidrógeno se separa y se forma un doble enlace:

H3C-CH2-CH2BrH3C-CH = CH2 + NaBr + H2O

Propileno bromuro de propilo

Si en la posición α del átomo de carbono unido al halógeno hay átomos de hidrógeno terciario, secundario y primario, entonces el átomo de hidrógeno terciario se escinde predominantemente, en menor medida el secundario y especialmente el primario. (Regla de Zaitsev):

H3C-C-CI H3C-C + KCL + H2O

2,3-dimetil-3-cloropentano 2,3-dimetelpenteno-2

Esto se debe a la estabilidad termodinámica del alqueno resultante. Cuantos más sustituyentes tenga un alqueno en los átomos de carbono vinílico, mayor será su estabilidad.

2. El efecto de los agentes deshidratantes sobre los alcoholes:

a) al pasar alcoholes sobre óxido de aluminio a 300-400 ° C.

HsC-CH-CH2.-CHsNsC-CH = CH-CHs

Alcohol butílico

b) cuando actúa sobre alcoholes de ácido sulfúrico en condiciones suaves, la reacción procede a través de la formación intermedia de ésteres de ácido sulfúrico:

HsC-CH-CHs HsC-CH-CH3 H3C-CH = CH2

alcohol isopropnlop

Durante la deshidratación de alcoholes en condiciones severas en medios ácidos, se observa el mismo patrón en la eliminación de átomos de hidrógeno de diferentes tipos, como en la eliminación de haluro de hidrógeno.

La primera etapa de este proceso es la protonación del alcohol, después de lo cual se separa una molécula de agua y se forma un carbocatión:

CH3-CH2-CH-CH3 + H CH3-CH2-CH-CH3 CH3-CH-CH-

CH3CH3-CH-CH-CH3CH3-CH = CH-CH3

El carbocatión resultante se estabiliza mediante la expulsión de un protón desde una posición adyacente con la formación de un doble enlace (eliminación β). En este caso, también se forma el alqueno más ramificado (termodinámicamente más estable). En este proceso, a menudo se observan reordenamientos de carbocationes asociados con la isomerización del esqueleto carbónico:

CH3 C-CH - CH3 CH3 C-CH-CH3

3. Bajo la acción de Zn o Mg sobre derivados dihalogenados con dos

átomos de halógeno en átomos de carbono adyacentes:

H3C - C CH2CIH3C - C - CH2 + MgCI2

1,2-dicloro-2-metal-isobutileno

4. Hidrogenación de hidrocarburos acetilénicos sobre catalizadores

con actividad reducida (Fe o "envenenado", es decir, tratado con compuestos que contienen azufre para reducir la actividad catalítica, Pt y Pd):

HSS-CH (CHs) 2H2C = CH-CH (CHs) 2

2.3 Representantes de alquenos.

Como alkai, los homólogos inferiores de varios de los alquenos más simples en condiciones normales son los gases y, a partir de C5, los líquidos de bajo punto de ebullición (ver tabla).

Nombre

0.5660 (a -102 ° C)

Propileno

0,6090 (a -47 "C)

CH3CH3CH = CH2 CH3-CH = CH-CH3

(cis) buteno-1

0,6696 (a -5 ° C) 0,6352 (a O ° C)

CHz-CH = CH-CHz

(trans) -Butep-2

0,6361 (a 0 ° C)

(CH) 3C = CH2

Ieobutileno

0,6407 (a 0 ° C)

Todos los alquenos, como los alcanos, son prácticamente insolubles en agua y fácilmente solubles en otros disolventes orgánicos, con la excepción del alcohol metílico; todos tienen una densidad menor que el agua.

3.1 ALCINAS (hidrocarburos acetilénicos)

Las alcalinas son hidrocarburos que contienen, además de enlaces Q, dos

Enlaces (triple enlace) en un par de átomos de carbono. La fórmula general de la serie homóloga de hidrocarburos acetilénicos es СnН2n-2, la formación de un enlace es formalmente equivalente a la pérdida de dos átomos de hidrógeno.

Varios métodos físicos han demostrado que el acetileno C2H2 (I es el representante más simple de la serie homóloga de alquinos) tiene una molécula lineal en la que la longitud del triple enlace carbono-carbono es 1,20 A y la longitud de los enlaces carbono-hidrógeno es 1,06 A.

Los enlaces CH en acetileno se encuentran entre los enlaces Q formados al superponer el orbital s del hidrógeno con el hibridado sp- orbital de carbono; la molécula tiene un enlace a carbono-carbono (formado por la superposición de dos sp-orbi- carbono) y dos enlaces carbono-carbono - el resultado de la superposición de dos pares mutuamente perpendiculares de orbitales p "puros" (R y R)átomos de carbono adyacentes. Los ángulos de enlace en acetileno basados ​​en este modelo son 180 ° y la molécula tiene una conformación lineal, lo que lo hace imposible. cis-trans isomería de triple enlace.

3.2 Métodos de obtención de alquinos.

La forma más común de obtener hidrocarburos acetilénicos es la acción de una solución alcohólica de álcalis sobre hidrocarburos saturados dihalogenados con disposición vecina (a) o geminal (b) de átomos de halógeno.

b) CH3-CH2-CHCl2 -> CHz-CCH + 2ISl

CH3-CH2-CCl2-CH3 -> СНз-С С-СНз + 2НС1

Dado que los derivados de dihalógeno vecinales se obtienen normalmente mediante la adición de halógenos a hidrocarburos de etileno, la reacción (a) puede considerarse como una reacción para la conversión de hidrocarburos de etileno en acetilénicos.

Los derivados dihalogenados geminales (ambos átomos de halógeno en un átomo de carbono) son derivados de cetonas o aldehídos y, por lo tanto, usando las reacciones (b), puede hacer la transición de compuestos carbonílicos a alquinos. En la eliminación de haluros de hidrógeno, se aplica la regla de Zaitsev ya conocida, según la cual el hidrógeno se separa de un átomo de carbono que contiene menos átomos de hidrógeno.

El acetileno se puede obtener directamente por craqueo a alta temperatura (térmica o electrotérmica) del metano o de hidrocarburos más complejos:

2СН4Н-SS-Н + ЗН2

3.3 Representantes de alquinos.

Como ocurre con los alcanos y alquenos, los miembros inferiores de la serie homóloga de alquinos son, en condiciones normales, sustancias gaseosas. Datos de la tabla. 22 muestran que las principales características fisicoquímicas de los hidrocarburos de las clases consideradas difieren poco entre sí (ver tabla).

Nombre

Punto de ebullición, ° С

HCC- CH2CH3 СН3СССНз

Acetileno Propino

(sublime, -23) 9

0,6200 (a -84 ° C) 0,6785 (a -27 ° C) 0; 669b (a -10 ° C) 0,6880 (a 25 ° C)

4. APLICACIÓN DE ALCANOS, ALCINAS, ALCENOS

Los alquenos, junto con los alcanos, el acetileno y los hidrocarburos aromáticos, son una de las principales fuentes de materias primas para la industria de síntesis orgánica pesada (de gran tonelaje).

El etileno se usa en grandes cantidades para su procesamiento en polietileno y alcohol etílico, se procesa en etilenglicol y se usa en invernaderos para acelerar la maduración de las frutas.

El propileno se procesa en polipropileno, acetona, alcohol isopropílico.

El acetileno juega un papel extremadamente importante en la industria. Su producción mundial alcanza varios millones de toneladas. Se utiliza una gran cantidad de acetileno para soldar metales cuando se quema.

en oxígeno, la temperatura alcanza los 2800 ° C. Esta es una temperatura significativamente más alta que en la combustión de hidrógeno en oxígeno, sin mencionar la combustión de metano. La razón de esto es la capacidad calorífica significativamente menor del CO2 en comparación con el H2O, que se forma más durante la combustión de alcanos que de alquinos:

2СзН6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O

2C2 H2 + 5O2 -> 4СО2 + ЗН2О

El olor desagradable del acetileno obtenido del carburo se debe a las impurezas de PH3 y AsH3, el acetileno puro huele como todos los hidrocarburos inferiores (gasolina). El acetileno y sus mezclas con el aire son extremadamente explosivos; El acetileno se almacena y transporta en cilindros en forma de soluciones de acetona que impregnan materiales porosos.

ACEITE Y SU REFINADO

Composición del aceite.

La principal fuente natural de hidrocarburos saturados es el petróleo. La composición de los aceites difiere según el campo, sin embargo, todos los aceites durante la destilación simple generalmente se separan en las siguientes fracciones: fracción de gas, gasolina, combustible para aviones, queroseno, combustible diesel, parafina, alquitrán de petróleo.

Fracción de gas

(pb hasta 40 ° C) contiene alcanos normales y ramificados hasta C, principalmente propano y butanos. El gas natural de los campos de gas se compone principalmente de metano y etano.

Gasolina de aviación

(pe 40-180 ° C) contiene hidrocarburos C6 - C10 Se han encontrado más de 100 compuestos individuales en la gasolina, incluidos alcanos, cicloalcanos y alquilbencenos (arenos) normales y ramificados.

Combustible para aviones

(pe 150-280 ° C).

Queroseno para tractor

(bp 110-300 ° C) contiene hidrocarburos С7-С14.

Combustible diesel

(pb 200-330 ° С), que contiene hidrocarburos C13 - C18, se agrieta a gran escala, transformándose en alcanos (y alquenos) con menos peso molecular(vea abajo).

Aceites lubricantes

(pb. 340-400 ° C) contienen hidrocarburos C18 - C25.

Parafina de petróleo

(pb. 320-500 ° C), contiene hidrocarburos С26-С38, de los cuales se aísla vaselina. El residuo de la destilación se suele llamar asfalto o alquitrán.

Además de los hidrocarburos, la mayoría diferentes clases el aceite contiene sustancias que contienen oxígeno, azufre y nitrógeno; a veces su contenido total alcanza varios por ciento.

Actualmente, la teoría más reconocida es el origen orgánico del aceite como producto de la transformación de residuos vegetales y animales. Esto se ve confirmado por el hecho de que las muestras de aceite contenían residuos de porfirinas, esteroides de origen vegetal y animal y el llamado "quimofósil", una amplia variedad de fragmentos contenidos en el plancton.

Aunque generalmente se acepta que el petróleo es la fuente natural más valiosa de materias primas químicas, la mayor parte del petróleo y los productos derivados del petróleo todavía se queman en motores de combustión interna (gasolina), motores diesel y motores a reacción (queroseno).

Combustible de motor. Número de octano.

Las gasolinas de diferentes orígenes se comportan de manera diferente en los motores de combustión interna.

En un esfuerzo por maximizar la potencia del motor con pequeñas dimensiones y peso, intentan aumentar la relación de compresión mezcla combustible en el cilindro. Sin embargo, en motores de cuatro tiempos de alta velocidad que funcionan con encendido por chispa, a veces se produce un encendido prematuro de la mezcla: detonación. Esto reduce la potencia del motor y acelera el desgaste. Este fenómeno está asociado con la composición del combustible líquido, ya que los hidrocarburos de diferentes estructuras se comportan de manera diferente cuando se utilizan como combustible para motores. Los peores indicadores son para parafinas de estructura normal.

El heptano normal se adopta como estándar para un combustible altamente detonante. Cuanto más ramificada sea la cadena de carbono del hidrocarburo parafínico, mejor procede su combustión en el cilindro y mayor es el grado de compresión de la mezcla combustible. El 2, 2, 4-trimetilpentano (que generalmente se llama isooctano) con buenas propiedades antidetonantes se adopta como estándar para el combustible de motor. Al componer mezclas de este octanaje con n-heptap en varias proporciones, se compara su comportamiento en el motor con el comportamiento de la gasolina ensayada. Si una mezcla que contiene 70% de isooctano se comporta de la misma manera que la gasolina en estudio, entonces se dice que esta última tiene número de octano 70 (índice de octano del isooctano tomado como 100; índice de octano norte-heptano se toma como cero).

Una de las formas de aumentar la resistencia a la detonación de los combustibles para motores con encendido por chispa es el uso de agentes antidetonantes.

Los agentes antidetonantes son sustancias que se añaden a las gasolinas (no más del 0,5%) para mejorar las propiedades antidetonantes. Un agente antidetonante bastante eficaz es plomo tetraetilo(TPP) Pb (C2H5) 4

Sin embargo, la gasolina de las centrales térmicas y sus productos de combustión son muy tóxicos. En la actualidad se han encontrado nuevos agentes antidetonantes basados ​​en compuestos orgánicos de manganeso como el ciclopC5H5Mn (CO) 5: son menos tóxicos y tienen mejores propiedades antidetonantes. Agregar estos agentes antidetonante a buenas variedades La gasolina le permite obtener combustible con un octanaje de hasta 135.

Para los motores de cohetes y diesel, por el contrario, los combustibles más valiosos con una cadena normal de átomos de carbono, que tienen la temperatura de ignición más baja. Esta característica es aceptada

tasa en números de cetano. Un índice de cetano de 100 tiene un hidrocarburo n-Cs, Hd4, y un índice de cetano de 0 es 1-metilnaftaleno.

Síntesis de hidrocarburos

de CO + H2 Al pasar una mezcla de monóxido de carbono (II) e hidrógeno sobre níquel finamente triturado a 250 ° C, se puede obtener metano:

CO + 3H2CH4 + H2O

Si esta reacción se lleva a cabo a una presión de 100-200 atm y una temperatura de hasta 400 ° C, se obtiene una mezcla, constituida principalmente por productos que contienen oxígeno, entre los que predominan los alcoholes; esta mezcla se llamaba piso de cuña.

Cuando se utilizan catalizadores de hierro-cobalto y una temperatura de 200 ° CON se forma una mezcla de alcanos - synthin.

nСО + (2n + 1) Н2 СnН2n + 2 + H2О

Synthin y Synthol son productos de síntesis orgánica de gran tonelaje y se utilizan ampliamente como materias primas para muchas industrias químicas.

Clatratos.

Las fracciones de sintetizador y gasolina del petróleo consisten en mezclas de hidrocarburos con estructura normal y con cadenas ramificadas. Fue encontrado recientemente método efectivo separación de compuestos orgánicos con cadenas normales y ramificadas, generalmente llamado método de separación de clatrato. La urea se utilizó para separar hidrocarburos. Los cristales de urea están construidos de tal manera que hay canales hexagonales estrechos dentro de los cristales. El diámetro de estos canales es tal que sólo un hidrocarburo de estructura normal puede atravesarlos y permanecer en su interior debido a las fuerzas de adsorción. Por lo tanto, al procesar una mezcla de compuestos orgánicos con urea (o algunos otros compuestos), las sustancias con una cadena normal de átomos de carbono cristalizan junto con ella en forma de complejos. Este método tiene, por supuesto, un futuro muy brillante: cuándo se encontrará más formadores de clatrato eficaces.

Los hidrocarburos de diferentes clases (alcanos, alquenos, alquinos, alcadienos, arenos) se pueden obtener de varias formas.

Obteniendo alcanos

Craqueo de alcanos con inicialmente b O longitud de cadena más larga

El proceso utilizado en la industria se lleva a cabo en el rango de temperatura de 450-500 o C en presencia de un catalizador y a una temperatura de 500-700 o C en ausencia de un catalizador:

La importancia del proceso de craqueo industrial es que permite incrementar el rendimiento de gasolina a partir de fracciones de aceite pesado, que no tienen un valor significativo en sí mismas.

Hidrogenación de hidrocarburos insaturados

  • alquenos:
  • alquinos y alcadienos:

Gasificación de carbón

en presencia de un catalizador de níquel a temperatura y presión elevadas se puede utilizar para producir metano:

Proceso de Fischer-Tropsch

Vía este método Se pueden obtener hidrocarburos saturados de estructura normal, es decir alcanos. La síntesis de alcanos se realiza mediante gas de síntesis (una mezcla de monóxido de carbono CO e hidrógeno H 2), que se hace pasar por catalizadores a alta temperatura y presión:

Reacción de Würz

Con la ayuda de esta reacción, los hidrocarburos con b O un mayor número de átomos de carbono en la cadena que en los hidrocarburos de partida. Esta reacción tiene lugar con la acción de los haloalcanos metálicos de sodio:

Descarboxilación de sales de ácido carboxílico

La fusión de sales sólidas de ácidos carboxílicos con álcalis conduce a una reacción de descarboxilación, mientras se forma un hidrocarburo con menor número de átomos de carbono y un carbonato metálico (reacción de Dumas):

Hidrólisis de carburo de aluminio

La interacción del carburo de aluminio con el agua, así como los ácidos no oxidantes, conduce a la formación de metano:

Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4 Al (OH) 3 + 3CH 4

Al 4 C 3 + 12HCl = 4 AlCl 3 + 3CH 4

Producción de alquenos

Craqueo de alcanos

La reacción general ya se ha comentado anteriormente (obtención de alcanos). Un ejemplo de reacción de craqueo:

Deshidrohalogenación de haloalcanos

La deshidrohalogenación de los alcanos halogenados se produce cuando una solución alcalina alcohólica actúa sobre ellos:

Deshidratación de alcoholes

Este proceso se lleva a cabo en presencia de ácido sulfúrico concentrado y calentando a una temperatura superior a 140 ° C:

Nótese que tanto en el caso de la deshidratación como en el caso de la deshidrohalogenación, la eliminación de un producto de bajo peso molecular (agua o haluro de hidrógeno) ocurre según la regla de Zaitsev: el hidrógeno se elimina de un átomo de carbono menos hidrogenado.

Deshalogenación de dihaloalcanos vecinales

Los dihaloalcanos vecinales son aquellos derivados de hidrocarburos en los que los átomos de cloro están unidos a los átomos de carbono adyacentes.

La deshidrohalogenación de los haloalcanos vecinos se puede realizar con zinc o magnesio:

Deshidrogenación de alcanos

El paso de alcanos sobre un catalizador (Ni, Pt, Pd, Al 2 O 3 o Cr 2 O 3) a alta temperatura (400-600 ° C) conduce a la formación de los alquenos correspondientes:

Conseguir alcadienos

Deshidrogenación de butano y buteno-1

Por el momento, el método principal para la producción de butadieno-1,3 (divinilo) es la deshidrogenación catalítica del butano y el buteno-1 contenidos en los gases del refino secundario de petróleo. El proceso se lleva a cabo en presencia de un catalizador a base de óxido de cromo (III) a 500-650 ° C:

Por la acción de altas temperaturas en presencia de catalizadores sobre isopentano (2-metilbutano), se obtiene un producto de importancia industrial: el isopreno (el material de partida para obtener el llamado caucho "natural"):

El método de Lebedev

Anteriormente (en la Unión Soviética), el butadieno-1,3 se obtenía mediante el método de Lebedev a partir del etanol:

Deshidrohalogenación de alcanos dihalogenados

Se lleva a cabo por la acción sobre los derivados halógenos de una solución alcohólica de un álcali:

Obtener alquinos

Obtener acetileno

Pirólisis de metano

Cuando se calienta a una temperatura de 1200-1500 ° C, el metano sufre una reacción de deshidrogenación con una duplicación simultánea de la cadena de carbono: se forman acetileno e hidrógeno:

Hidrólisis de carburos de metales alcalinos y alcalinotérreos

El acetileno se obtiene por acción de agua o ácidos no oxidantes sobre carburos de metales alcalinos y alcalinotérreos en el laboratorio. El más barato y, en consecuencia, el más disponible para su uso es el carburo de calcio:

Deshidrohalogenación de dihaloalcanos

Obtención de homólogos de acetileno.

Deshidrohalogenación de dihaloalcanos:

Deshidrogenación de alcanos y alquenos:

Obtención de hidrocarburos aromáticos (arenos)

Descarboxilación de sales de ácidos carboxílicos aromáticos

Al fusionar sales de ácidos carboxílicos aromáticos con álcalis, es posible obtener hidrocarburos aromáticos con un número menor de átomos de carbono en la molécula en comparación con la sal original:

Trimerización de acetileno

Cuando el acetileno pasa a una temperatura de 400 ° C por encima Carbón activado El benceno se forma con buen rendimiento:

De manera similar, se pueden obtener bencenos simétricos sustituidos con trialquilo a partir de homólogos de acetileno. Por ejemplo:

Deshidrogenación de homólogos de ciclohexano

Cuando se actúa sobre cicloalcanos con 6 átomos de carbono en un ciclo de alta temperatura en presencia de platino, se produce la deshidrogenación con la formación del hidrocarburo aromático correspondiente:

Deshidrociclización

También es posible obtener hidrocarburos aromáticos a partir de hidrocarburos no cíclicos en presencia de una cadena de carbono con una longitud de 6 o más átomos de carbono (deshidrociclización). El proceso se realiza a altas temperaturas en presencia de platino o cualquier otro catalizador de hidrogenación-deshidrogenación (Pd, Ni):

Alquilación

Obtención de homólogos del benceno mediante alquilación de hidrocarburos aromáticos con alcanos, alquenos o alcoholes clorados.

Alquenos- hidrocarburos insaturados, que contienen un doble enlace. Ejemplos de alquenos:

Métodos de obtención de alquenos.

1. Craqueo de alcanos a 400-700 ° C. La reacción procede de acuerdo con un mecanismo de radicales libres:

2. Deshidrogenación de alcanos:

3. Reacción de eliminación (eliminación): 2 átomos o 2 grupos de átomos se separan de los átomos de carbono adyacentes y se forma un doble enlace. Estas reacciones incluyen:

A) Deshidratación de alcoholes (calentamiento por encima de 150 ° C, con participación de ácido sulfúrico como agente deshidratante):

B) Eliminación de haluros de hidrógeno cuando se exponen a una solución alcalina alcohólica:

El átomo de hidrógeno se separa predominantemente del átomo de carbono que está asociado con un número menor de átomos de hidrógeno (el átomo menos hidrogenado). La regla de Zaitsev.

C) Deshalogenación:

Propiedades químicas de los alquenos.

Las propiedades de los alquenos están determinadas por la presencia de un enlace múltiple, por lo tanto, los alquenos entran en reacciones de adición electrofílica, que procede en varias etapas (H-X es un reactivo):

1ra etapa:

2da etapa:

.

El ion hidrógeno en este tipo de reacción pertenece al átomo de carbono que tiene una carga más negativa. La distribución de densidad es la siguiente:

Si el sustituyente es un donante, que manifiesta el efecto + I-, entonces la densidad de electrones se desplaza hacia el átomo de carbono más hidrogenado, creando una carga parcialmente negativa en él. Siguen las reacciones la regla de Markovnikov: al unir moléculas polares como HX (HCl, HCN, HOH etc.) a los alquenos asimétricos, el hidrógeno se añade predominantemente al átomo de carbono más hidrogenado en el doble enlace.

A) Reacciones de apego:
1) Hidrohalogenación:

La reacción sigue la regla de Markovnikov. Pero si el peróxido está presente en la reacción, entonces la regla no se tiene en cuenta:

2) Hidratación. La reacción procede de acuerdo con la regla de Markovnikov en presencia de ácido fosfórico o sulfúrico:

3) Halogenación. Como resultado, se produce una decoloración. agua de bromo es una reacción cualitativa a un enlace múltiple:

4) Hidrogenación. La reacción tiene lugar en presencia de catalizadores.