Các hợp chất đơn giản nhất được nghiên cứu trong các khóa học hóa hữu cơ là hydrocacbon no hoặc parafin, còn được gọi là ankan. Thành phần định tính của chúng được biểu thị bằng các nguyên tử chỉ gồm hai nguyên tố: cacbon và hydro. Phân tử của các hợp chất chỉ chứa một loại liên kết hóa học - đơn hoặc đơn giản. Trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi sẽ nghiên cứu cấu trúc, cũng như các phương pháp thu nhận và tính chất của ankan.
Đại diện của bộ truyện và tên của chúng
Hợp chất đầu tiên của lớp parafin là metan. Công thức phân tử của nó là CH4, ứng với công thức chung của các chất như sau: C H2 + 2. Bốn ankan đầu tiên có tên riêng là metan, etan. Bắt đầu từ hợp chất thứ năm, danh pháp được xây dựng bằng cách sử dụng các chữ số Hy Lạp. Ví dụ, một chất có năm nguyên tử cacbon trong phân tử C5H12được gọi là pentan (từ tiếng Hy Lạp "penta" - năm). Theo danh pháp hợp lý, ankan,các tính chất hóa học và quá trình sản xuất mà chúng ta đang nghiên cứu có thể được biểu diễn dưới dạng các chất - dẫn xuất của mêtan. Trong phân tử của nó, một hoặc nhiều nguyên tử hydro được thay thế bằng các gốc hydrocacbon. Theo danh pháp hệ thống, bạn nên chọn chuỗi nguyên tử cacbon dài nhất, được đánh số từ cuối mà các gốc gần nhau hơn. Sau đó, số nguyên tử cacbon được liên kết bằng liên kết sigma với hạt gốc được xác định và gốc được tinh chế bằng cách thêm tên của chính ankan vào nó, ví dụ, 3-metylbutan.
Sản xuất ankan
Nguồn chính và phổ biến nhất để sản xuất parafin là các khoáng chất: khí tự nhiên và dầu. Dấu vết của mêtan cùng với hydro và nitơ có thể được tìm thấy trong khí đầm lầy. Các ankan rắn có chứa số lượng lớn nguyên tử cacbon trong phân tử đều có trong ozocerit. Đây là một loại sáp núi với toàn bộ các đặc tính độc đáo, ví dụ như các mỏ đang được phát triển ở miền Tây Ukraine. Ngoài ra còn có một số phương pháp tổng hợp để chiết xuất các hydrocacbon no, cụ thể là bằng phản ứng khử. Trong công nghiệp, có thể phân biệt một số phương pháp để sản xuất ankan sử dụng phản ứng oxy hóa khử, ví dụ, giữa haloalkyls và hydro iodua hoặc hỗn hống natri. Đơn giản hơn là khử anken, anken hoặc ankadien bằng hydro với sự có mặt của chất xúc tác niken. Sản phẩm của phản ứng sẽ là parafin tương ứng. Quá trình này có thể được biểu diễn bằng phương trình sauphản ứng:
CH2=CH2+ H2=H3C-CH3(etan)
Tính kiềm nóng chảy của muối của axit cacboxylic
Nếu bạn đun nóng muối natri CH3COONa hoặc các chất khác thuộc nhóm này, bao gồm các nguyên tử kim loại hoạt động, với natri hiđroxit hoặc vôi tôi, bạn có thể thu được các hiđrocacbon no. Loại phản ứng đầu tiên thường được sử dụng hơn trong phòng thí nghiệm, loại phản ứng thứ hai được sử dụng để phân tích chính xác cấu trúc của axit cacboxylic là một phần của muối. Phương pháp thu nhận ankan này cho phép bạn quan sát sự phân tách mạch cacbon của thuốc thử và sự giảm số lượng nguyên tử cacbon trong đó.
Phản ứng Wurtz
Các chất là dẫn xuất của parafin, trong đó các nguyên tử hydro đã được thay thế bằng các phần tử của clo, brom hoặc iot, có thể tương tác với natri kim loại phân tán mịn. Phương trình phản ứng tổng quát sẽ là:
2RHal + 2Na → R-R + 2NaHal, Quá trình này được phát hiện vào năm 1870 bởi nhà hóa học người Pháp F. Würz. Sau đó, P. P. Sharygin đã làm rõ cơ chế của nó dẫn đến việc tạo ra một ankan. Hóa ra nguyên tử halogen đầu tiên được thay thế bằng kim loại. Sau đó, chất organosodium tạo thành tương tác với một phân tử haloalkan khác. Phản ứng này đã được ứng dụng trong công nghệ tổng hợp các parafin cao hơn.
Tính chất của hydrocacbon no
Đặc tính vật lý của từng loại hợp chất hữu cơ được xác địnhtính chất thay đổi tự nhiên và phụ thuộc vào cấu trúc của phân tử các chất. Vì vậy, bốn chất đồng đẳng đầu tiên của ankan, các phản ứng mà chúng ta đã xem xét trước đó, là chất khí. Parafin có chứa trong thành phần của chúng từ 5 đến 14 nguyên tử cacbon tồn tại ở pha lỏng, trong khi các ankan còn lại là hợp chất rắn. Các chất ở thể khí và rắn không mùi, parafin lỏng có mùi như dầu hỏa hoặc xăng. Các tính chất hóa học quan trọng nhất của các chất bao gồm, ví dụ, quá trình oxy hóa cứng - cháy, do đó một lượng lớn nhiệt được giải phóng:
CH4+ 2O2=CO2+ 2H2O
Nhắc lại rằng mêtan là thành phần chính của nhiên liệu chính - khí tự nhiên.
Phản ứng thay thế
Quá trình halogen hóa theo cơ chế gốc tự do là một đặc điểm khác của ankan. Nó đề cập đến các phản ứng thay thế và dẫn đến sự hình thành các hợp chất - dẫn xuất halogen của parafin:
C5H12+ Cl2=HCl + C5H11Cl (cloropentan).
Nitrat hóa là sự tương tác của ankan với axit nitrat loãng có mặt chất xúc tác và dưới áp suất, được phát hiện vào năm 1889 bởi N. M. Konovalov. Các hợp chất nitro parafin có một loạt các ứng dụng làm nguyên liệu sản xuất nhiên liệu tên lửa, chất nổ, cũng như để chiết xuất các axit cacboxylic và các amin.
Quá trình oxy hóa các thành viên cao hơn của dãy đồng đẳng của ankan với sự có mặt của chất xúc tác dẫn đến việc tạo ra rượu và cacboxylicaxit được sử dụng để tổng hợp chất hóa dẻo được sử dụng trong sản xuất nhựa và chất tẩy rửa.
Trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi đã xem xét các đặc tính của các hydrocacbon no và nghiên cứu cách thu được chúng.
