Χημικές ιδιότητες των αλκυνίων. Δομή, απόκτηση, εφαρμογή

2024 Συγγραφέας: Angel Austin | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 05:22

Τα αλκάνια, τα αλκένια, τα αλκίνια είναι οργανικές χημικές ουσίες. Όλα είναι κατασκευασμένα από χημικά στοιχεία όπως ο άνθρακας και το υδρογόνο. Τα αλκάνια, τα αλκένια, τα αλκίνια είναι χημικές ενώσεις που ανήκουν στην ομάδα των υδρογονανθράκων.

Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε τα αλκίνια.

Τι είναι αυτό;

Αυτές οι ουσίες ονομάζονται επίσης ακετυλενικοί υδρογονάνθρακες. Η δομή των αλκυνίων προβλέπει την παρουσία ατόμων άνθρακα και υδρογόνου στα μόριά τους. Ο γενικός τύπος για τους ακετυλενικούς υδρογονάνθρακες είναι: C H_2n-2. Το απλούστερο απλό αλκύνιο είναι το αιθύλιο (ακετυλένιο). Έχει τον ακόλουθο χημικό τύπο - С₂Н₂. Τα αλκίνια περιλαμβάνουν επίσης προπίνη με τον τύπο C₃H₄. Επιπλέον, βουτίνη (C₄H₆), πεντίνη (C₅ H₈), εξίνη (C₆H₁₀), επτίνη (C ₇Н 12_{), οκτίνη (С}8_Н14_{), nonine (С}9 Н₁₆), Decin (С₁₀Н_{18), κ.λπ. Όλοι οι τύποι τα αλκίνια έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά. Ας τους ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά.}

Φυσικές ιδιότητες των αλκινίων

Όσον αφορά τα φυσικά τους χαρακτηριστικά, η ακετυλίνηοι υδρογονάνθρακες μοιάζουν με αλκένια.

Υπό κανονικές συνθήκες, τα αλκίνια, των οποίων τα μόρια περιέχουν από δύο έως τέσσερα άτομα άνθρακα, έχουν μια αέρια κατάσταση συσσωμάτωσης. Αυτά στα μόρια των οποίων υπάρχουν από πέντε έως 16 άτομα άνθρακα, υπό κανονικές συνθήκες υγρού. Εκείνα των οποίων τα μόρια περιέχουν 17 ή περισσότερα άτομα αυτού του χημικού στοιχείου είναι στερεά.

Τα αλκίνια λιώνουν και βράζουν σε υψηλότερη θερμοκρασία από τα αλκάνια και τα αλκένια.

Η διαλυτότητα στο νερό είναι αμελητέα, αλλά ελαφρώς υψηλότερη από αυτή των αλκενίων και των αλκανίων.

Η διαλυτότητα σε οργανικούς διαλύτες είναι υψηλή.

Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο αλκίνιο, το ακετυλένιο, έχει τις ακόλουθες φυσικές ιδιότητες:

• δεν έχει χρώμα;
• χωρίς μυρωδιά;
• υπό κανονικές συνθήκες βρίσκεται σε κατάσταση αέριου συσσωματώματος;

Το

• είναι λιγότερο πυκνό από τον αέρα;
• σημείο βρασμού - μείον 83,6 βαθμοί Κελσίου;

Χημικές ιδιότητες των αλκινίων

Σε αυτές τις ουσίες, τα άτομα συνδέονται με έναν τριπλό δεσμό, ο οποίος εξηγεί τις κύριες ιδιότητές τους. Τα αλκίνια εισέρχονται σε αντιδράσεις αυτού του τύπου:

• υδρογόνωση;
• υδροαλογόνωση;
• αλογόνωση;
• ενυδάτωση;
• καύση.

Ας τα δούμε ένα προς ένα.

Υδρογόνωση

Οι χημικές ιδιότητες των αλκυνίων τους επιτρέπουν να εισέλθουν σε αντιδράσεις αυτού του τύπου. Αυτός είναι ένας τύπος χημικής αλληλεπίδρασης κατά την οποία ένα μόριο μιας ουσίας συνδέει πρόσθετα άτομα υδρογόνου στον εαυτό του. Ακολουθεί ένα παράδειγμα τέτοιας χημικής αντίδρασης στην περίπτωση του προπυλίου:

2H₂ + C₃H₄=C_3N8

Αυτή η αντίδραση εμφανίζεται σε δύο στάδια. Στο πρώτο μόριο προπυλίου προσκολλώνται δύο άτομα υδρογόνου και στο δεύτερο - ο ίδιος αριθμός.

Αλογόνωση

Αυτή είναι μια άλλη αντίδραση που αποτελεί μέρος των χημικών ιδιοτήτων των αλκυνίων. Ως αποτέλεσμα, ένα μόριο ακετυλενικού υδρογονάνθρακα προσκολλά άτομα αλογόνου. Τα τελευταία περιλαμβάνουν στοιχεία όπως χλώριο, βρώμιο, ιώδιο κ.λπ.

Ακολουθεί ένα παράδειγμα τέτοιας αντίδρασης στην περίπτωση της αιθίνης:

С₂Н₂ + 2СІ₂=С₂ N₂SI₄

Η ίδια διαδικασία είναι δυνατή με άλλους ακετυλενικούς υδρογονάνθρακες.

Υδροαλογόνωση

Αυτή είναι επίσης μία από τις κύριες αντιδράσεις που εμπλέκονται στις χημικές ιδιότητες των αλκυνίων. Βρίσκεται στο γεγονός ότι η ουσία αλληλεπιδρά με ενώσεις όπως HCI, HI, HBr κ.λπ. Αυτή η χημική αλληλεπίδραση λαμβάνει χώρα σε δύο στάδια. Ας δούμε αυτόν τον τύπο αντίδρασης χρησιμοποιώντας αιθίνη ως παράδειγμα:

С₂Н₂ + NSI=С₂Н ₃СІ

С₂Н₂СІ + NSI=С₂Н ₄SI₂

Ενυδάτωση

Αυτή είναι μια χημική αντίδραση που περιλαμβάνει αλληλεπίδραση με το νερό. Γίνεται επίσης σε δύο στάδια. Ας το δούμε με αιθίνη ως παράδειγμα:

H₂O + C₂H₂=C ₂ H₃OH

Η ουσία που σχηματίζεται μετά το πρώτο στάδιοΗ αντίδραση ονομάζεται βινυλική αλκοόλη.

Λόγω του γεγονότος ότι, σύμφωνα με τον κανόνα Eltekov, η λειτουργική ομάδα ΟΗ δεν μπορεί να βρίσκεται δίπλα στον διπλό δεσμό, συμβαίνει μια αναδιάταξη των ατόμων, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται ακεταλδεΰδη από βινυλική αλκοόλη.

Η διαδικασία ενυδάτωσης των αλκυνίων ονομάζεται επίσης αντίδραση Kucherov.

Κύση

Αυτή είναι η διαδικασία αλληλεπίδρασης αλκυνίων με οξυγόνο σε υψηλή θερμοκρασία. Εξετάστε την καύση ουσιών αυτής της ομάδας χρησιμοποιώντας ακετυλένιο ως παράδειγμα:

2C₂N₂ +2O₂=2N₂ O + 3C + CO₂

Με περίσσεια οξυγόνου, το ακετυλένιο και άλλα αλκύνια καίγονται χωρίς σχηματισμό άνθρακα. Σε αυτή την περίπτωση, απελευθερώνεται μόνο οξείδιο του άνθρακα και νερό. Εδώ είναι η εξίσωση για μια τέτοια αντίδραση χρησιμοποιώντας το προπίνιο ως παράδειγμα:

4O₂ + C₃N₄=2N₂O + 3CO₂

Η καύση άλλων ακετυλενικών υδρογονανθράκων συμβαίνει επίσης με παρόμοιο τρόπο. Το αποτέλεσμα είναι νερό και διοξείδιο του άνθρακα.

Άλλες αντιδράσεις

Επίσης, τα ακετυλένια μπορούν να αντιδράσουν με άλατα μετάλλων όπως ο άργυρος, ο χαλκός, το ασβέστιο. Σε αυτή την περίπτωση, το υδρογόνο αντικαθίσταται από άτομα μετάλλου. Εξετάστε αυτόν τον τύπο αντίδρασης χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ακετυλενίου και νιτρικού αργύρου:

С₂Н₂ + 2AgNO3=Ag₂C₂ + 2NH₄NO₃ + 2H₂O

Μια άλλη ενδιαφέρουσα διαδικασία που περιλαμβάνει αλκύνια είναι η αντίδραση Zelinsky. Αυτός είναι ο σχηματισμός βενζολίου από ακετυλένιο όταν θερμαίνεται στους 600 βαθμούς Κελσίου.παρουσία ενεργού άνθρακα. Η εξίσωση αυτής της αντίδρασης μπορεί να εκφραστεί ως εξής:

3S₂N₂=S₆N₆

Πολυμερισμός αλκυνίου είναι επίσης δυνατός - η διαδικασία συνδυασμού πολλών μορίων μιας ουσίας σε ένα πολυμερές.

Λήψη

Τα αλκίνια, οι αντιδράσεις με τις οποίες συζητήσαμε παραπάνω, λαμβάνονται στο εργαστήριο με διάφορες μεθόδους.

Το πρώτο είναι η αφυδροαλογόνωση. Η εξίσωση αντίδρασης μοιάζει με αυτό:

C₂H₄Br₂ + 2KON=С₂ N₂ + 2N₂O + 2KBr

Για να πραγματοποιηθεί μια τέτοια διαδικασία, είναι απαραίτητο να θερμάνετε τα αντιδραστήρια, καθώς και να προσθέσετε αιθανόλη ως καταλύτη.

Είναι επίσης δυνατό να ληφθούν αλκύνια από ανόργανες ενώσεις. Ακολουθεί ένα παράδειγμα:

CaC₂ + H₂O=C₂H ₂ + 2Ca(OH)₂

Η επόμενη μέθοδος για τη λήψη αλκυνίων είναι η αφυδρογόνωση. Εδώ είναι ένα παράδειγμα τέτοιας αντίδρασης:

2CH₄=3H₂ + C₂H₂

Αυτός ο τύπος αντίδρασης μπορεί να παράγει όχι μόνο αιθίνιο, αλλά και άλλους υδρογονάνθρακες ακετυλενίου.

Χρήση αλκυνίων

Το απλούστερο αλκίνιο, το αιθίνιο, είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο στη βιομηχανία. Χρησιμοποιείται ευρέως στη χημική βιομηχανία.

• Χρειάζεστε ακετυλένιο και άλλα αλκύνια για να τα μετατρέψετε σε άλλες οργανικές ενώσεις όπως κετόνες, αλδεΰδες, διαλύτες καιάλλοι
• Είναι επίσης δυνατό να ληφθούν ουσίες από αλκύνια που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή καουτσούκ, χλωριούχου πολυβινυλίου κ.λπ.
• Η ακετόνη μπορεί να ληφθεί από το προπίνιο ως αποτέλεσμα της αντίδρασης Kucherov.
• Επιπλέον, το ακετυλένιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή χημικών ουσιών όπως το οξικό οξύ, οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες, η αιθυλική αλκοόλη.
• Το ασετυλένιο χρησιμοποιείται επίσης ως καύσιμο με πολύ υψηλή θερμότητα καύσης.
• Επίσης, η αντίδραση καύσης της αιθίνης χρησιμοποιείται για τη συγκόλληση μετάλλων.
• Επιπλέον, ο τεχνικός άνθρακας μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας ακετυλένιο.
• Επίσης, αυτή η ουσία χρησιμοποιείται σε αυτόνομα φωτιστικά.
• Ακετυλένιο και ορισμένοι άλλοι υδρογονάνθρακες αυτής της ομάδας χρησιμοποιούνται ως καύσιμο πυραύλων λόγω της υψηλής θερμότητας καύσης τους.

Αυτό τερματίζει τη χρήση αλκυνίων.

Συμπέρασμα

Σαν τελευταίο μέρος, ακολουθεί ένας σύντομος πίνακας σχετικά με τις ιδιότητες των ακετυλενικών υδρογονανθράκων και την παραγωγή τους.

Χημικές ιδιότητες των αλκινίων: πίνακας

Όνομα αντίδρασης	Επεξηγήσεις	Παράδειγμα εξίσωσης
Αλογόνωση	Αντίδραση προσθήκης ατόμων αλογόνου (βρωμίου, ιωδίου, χλωρίου κ.λπ.) από μόριο ακετυλενικού υδρογονάνθρακα	C4H6 + 2I2=С4 N6I2
Υδρογόνωση	Η αντίδραση της προσθήκης ατόμων υδρογόνου από ένα μόριο αλκυνίου. Εμφανίζεται σε δύο στάδια.	C3H4 +N2=S3N6 C3H6 + H2=C3N8
Υδροαλογόνωση	Αντίδραση προσθήκης υδραλογόνων (HI, HCI, HBr) από μόριο ακετυλενικού υδρογονάνθρακα. Εμφανίζεται σε δύο στάδια.	C2H2 + HI=C2H3I C2H3I + HI=C2H 4 I2
Ενυδάτωση	Αντίδραση βασισμένη στην αλληλεπίδραση με το νερό. Εμφανίζεται σε δύο στάδια.	C2N2 + H2O=C 2 H3OH C2H3OH=CH3-CHO
Πλήρης οξείδωση (καύση)	Αλληλεπίδραση υδρογονάνθρακα ακετυλενίου με οξυγόνο σε υψηλή θερμοκρασία. Το αποτέλεσμα είναι οξείδιο του άνθρακα και νερό.	2C2H5 + 5O2=2H2 O + 4CO2 2C2N2 + 2O2=N2 O + CO2 + 3C
Αντιδράσεις με μεταλλικά άλατα	Συνίσταται στο γεγονός ότι τα άτομα μετάλλων αντικαθιστούν τα άτομα υδρογόνου στα μόρια των υδρογονανθράκων ακετυλενίου.	С2Н2 + AgNO3=C2Ag2 + 2NH4NO3 + 2H2O

Τα αλκύνια μπορούν να ληφθούν στο εργαστήριο με τρεις τρόπους:

• από ανόργανες ενώσεις;
• με αφυδρογόνωση οργανικής ύλης;
• τρόποςαφυδροαλογόνωση οργανικών ουσιών.

Έχουμε λοιπόν εξετάσει όλα τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά των αλκυνίων, μεθόδους παραγωγής τους, εφαρμογές στη βιομηχανία.