-->
|
|
|
Ãëàâà 5. Óãëåâîäîðîäû Àëêèíû. Ñâîéñòâà, ïðèìåíåíèå è ïîëó÷åíèå2. Ðåàêöèè çàìåùåíèÿ îòëè÷èå îò àëêåíîâ àëêèíû âñòóïàþò â ðåàêöèè çàìåùåíèÿ, ïðîÿâëÿÿ ñëàáûå êèñëîòíûå ñâîéñòâà. Àòîìû âîäîðîäà, ñòîÿùèå ó àòîìîâ óãëåðîäà, ñâÿçàííûõ òðîéíîé ñâÿçüþ, ñïîñîáíû çàìåùàòüñÿ íà ìåòàëë. 1 Àììèà÷íûé ðàñòâîð îêñèäà ñåðåáðà (ðåàêòèâ Òîëëåíñà) íà ñàìîì äåëå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ùåëî÷íîé ðàñòâîð êîìïëåêñíîãî ñîåäèíåíèÿ [Ag(NH3)2]OH.
 ñóõîì âèäå àöåòèëåíèäû òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ âçðûâîîïàñíû.
Àëêèíû ñ êîíöåâîé òðîéíîé ñâÿçüþ ïðîÿâëÿþò ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñî ùåëî÷àìè ñëàáûå êèñëîòíûå ñâîéñòâà è ñïîñîáíû îòùåïëÿòü ïðîòîí ïîä äåéñòâèåì ñèëüíûõ îñíîâàíèé. Ýòèì îíè îòëè÷àþòñÿ îò àëêàíîâ, àëêåíîâ è àëêèíîâ ñ òðîéíîé ñâÿçüþ â ñåðåäèíå óãëåðîäíîé öåïè. 3. Ãîðåíèå Àëêèíû ãîðÿò íà âîçäóõå ñèëüíî êîïòÿùèì ïëàìåíåì:
Çàäàíèå. Äàéòå îáúÿñíåíèå ýòîìó ÿâëåíèþ. Îïðåäåëèòå ìàññîâóþ äîëþ óãëåðîäà â ìîëåêóëå àöåòèëåíà. Ïðè ãîðåíèè àöåòèëåíà â êèñëîðîäå äîñòèãàåòñÿ î÷åíü âûñîêàÿ òåìïåðàòóðà (3150 °Ñ), ïîýòîìó àöåòèëåí èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ðåçêè è ñâàðêè ìåòàëëîâ, íà ÷òî ðàñõîäóåòñÿ äî 30 % âñåãî ïðîèçâîäÿùåãîñÿ ãàçà. Õðàíÿò àöåòèëåí â ðàñòâîð¸ííîì â àöåòîíå ñîñòîÿíèè è òðàíñïîðòèðóþò â áàëëîíàõ, çàïîëíåííûõ ïîðèñòûì íàïîëíèòåëåì. Ñæèæåííûé àöåòèëåí ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé áîëüøóþ îïàñíîñòü, òàê êàê ìîæåò ðàçëàãàòüñÿ ñî âçðûâîì. Ïðîáëåìà. Êàê ïðåäîòâðàòèòü âçðûâ àöåòèëåíà ïðè åãî õðàíåíèè è èñïîëüçîâàíèè? Ïîëó÷åíèå àöåòèëåíà.Ðàññìîòðèì èçâåñòíûå ñïîñîáû ïîëó÷åíèÿ àöåòèëåíà — êàðáèäíûé ñïîñîá è ïèðîëèç ìåòàíà. 1. Êàðáèäíûé ñïîñîá.  ëàáîðàòîðèè è â ïðîìûøëåííîñòè àöåòèëåí ìîæíî ïîëó÷àòü âçàèìîäåéñòâèåì âîäû ñ êàðáèäîì êàëüöèÿ: ÑàÑ2 + 2Í2O — Ñ2Í2 + Ñà(ÎÍ)2 Ãëàâíûìè íåäîñòàòêàìè êàðáèäíîãî ñïîñîáà ïîëó÷åíèÿ àöåòèëåíà ÿâëÿþòñÿ áîëüøàÿ çàòðàòà ýëåêòðîýíåðãèè íà ñòàäèè ïðîèçâîäñòâà êàðáèäà êàëüöèÿ, ìíîãîñòàäèéíîñòü ïðîöåññà è âûñîêèå êàïèòàëüíûå çàòðàòû.
2. Ïèðîëèç ìåòàíà. Íà÷èíàÿ ñ 1970-õ ãîäîâ áîëåå 50% àöåòèëåíà ïðîèçâîäèòñÿ ìåòîäîì ïèðîëèçà èç óãëåâîäîðîäíîãî ñûðüÿ:
Ðàâíîâåñèå õèìè÷åñêîé ðåàêöèè çàìåòíî ñìåùàåòñÿ óæå ïðè òåìïåðàòóðå 1000-1300 °Ñ è âûøå. Ïðè 1500 °Ñ ìåòàí ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ ïðåâðàùàåòñÿ â àöåòèëåí. Îäíàêî ïðè ýòîé òåìïåðàòóðå àöåòèëåí íà÷èíàåò ðàçëàãàòüñÿ íà ñàæó è âîäîðîä: Ñ2Í2 → 2Ñ + Í2 Òàêèì îáðàçîì, îáðàçîâàíèå àöåòèëåíà ïðîèñõîäèò â ïðîìåæóòî÷íîé ñòàäèè ðàçëîæåíèÿ ìåòàíà. ×òîáû îñóùåñòâèòü âûõîä àöåòèëåíà, íåîáõîäèìî ïðåäîòâðàòèòü åãî ðàñïàä. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî óìåíüøèòü âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ óãëåâîäîðîäà â çîíå ðåàêöèè, ñíèæàÿ äàâëåíèå è ïðèìåíÿÿ «çàêàëêó» ïðîäóêòîâ ðåàêöèè ïóò¸ì áûñòðîãî îõëàæäåíèÿ èõ äî òåìïåðàòóðû, ïðè êîòîðîé íå ïðîèñõîäèò ðåàêöèÿ ðàçëîæåíèÿ. Âûâîäû 1. Ê íåïðåäåëüíûì óãëåâîäîðîäàì îòíîñÿòñÿ àëêåíû, àëêàäèåíû, àëêèíû. 2. Àëêåíû — íåïðåäåëüíûå óãëåâîäîðîäû, â ìîëåêóëàõ êîòîðûõ èìååòñÿ îäíà äâîéíàÿ ñâÿçü. Àòîìû óãëåðîäà, ñîåäèí¸ííûå äâîéíîé ñâÿçüþ, íàõîäÿòñÿ â ñîñòîÿíèè sp2-ãèáðèäèçàöèè. Îáùàÿ ôîðìóëà — ÑnÍ2n.  íàçâàíèè àëêåíîâ èñïîëüçóåòñÿ ñóôôèêñ -åé. Äëÿ àëêåíîâ õàðàêòåðíû: èçîìåðèÿ óãëåðîäíîé öåïè, èçîìåðèÿ ïîëîæåíèÿ äâîéíîé ñâÿçè, ïðîñòðàíñòâåííàÿ (ãåîìåòðè÷åñêàÿ) èçîìåðèÿ è èçîìåðèÿ ìåæäó êëàññàìè. Àëêåíû îáëàäàþò áîëüøîé õèìè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ. Çà ñ÷¸ò íàëè÷èÿ 7Ã-ñâÿçè àëêåíû âñòóïàþò â ðåàêöèè ïðèñîåäèíåíèÿ è ïîëèìåðèçàöèè. 3. Àëêàäèåíû — íåïðåäåëüíûå óãëåâîäîðîäû, â ìîëåêóëàõ êîòîðûõ èìåþòñÿ äâå äâîéíûå ñâÿçè. Àòîìû óãëåðîäà, ñâÿçàííûå äâîéíûìè ñâÿçÿìè, íàõîäÿòñÿ â ñîñòîÿíèè sð2-ãèáðèäèçàöèè. Îáùàÿ ôîðìóëà àëêàäèåíîâ ÑnH2n-2  íàçâàíèè èñïîëüçóåòñÿ ñóôôèêñ -äèåí. Õàðàêòåðíà èçîìåðèÿ óãëåðîäíîé öåïè, ïîëîæåíèÿ äâîéíîé ñâÿçè, ïðîñòðàíñòâåííàÿ (ãåîìåòðè÷åñêàÿ) è èçîìåðèÿ ìåæäó êëàññàìè. Õàðàêòåðíûå ðåàêöèè — ïðèñîåäèíåíèÿ è ïîëèìåðèçàöèè. Ïðè ïîëèìåðèçàöèè äèåíîâûõ óãëåâîäîðîäîâ îáðàçóþòñÿ êàó÷óêè, ïðè âóëêàíèçàöèè êàó÷óêà — ðåçèíà. 4. Àëêèíû — íåïðåäåëüíûå óãëåâîäîðîäû, â ìîëåêóëàõ êîòîðûõ èìååòñÿ îäíà òðîéíàÿ ñâÿçü (îäíà σ-ñâÿçü è äâå π-ñâÿçè). Àòîìû óãëåðîäà, ñâÿçàííûå òðîéíîé ñâÿçüþ, íàõîäÿòñÿ â ñîñòîÿíèè sp-ãèáðèäèçàöèè. Îáùàÿ ôîðìóëà ÑnH2n-2.  íàçâàíèè èñïîëüçóåòñÿ ñóôôèêñ -èí. Õàðàêòåðíà èçîìåðèÿ óãëåðîäíîé öåïè, ïîëîæåíèÿ òðîéíîé ñâÿçè è èçîìåðèÿ ìåæäó êëàññàìè. Àòêèíû âñòóïàþò â ðåàêöèè ïðèñîåäèíåíèÿ è çàìåùåíèÿ. 5. Äëÿ íåïðåäåëüíûõ óãëåâîäîðîäîâ êà÷åñòâåííîé ðåàêöèåé ÿâëÿåòñÿ îáåñöâå÷èâàíèå ðàñòâîðà ïåðìàíãàíàòà êàëèÿ è áðîìíîé âîäû. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ Ðåàêöèè ïðèñîåäèíåíèÿ è çàìåùåíèÿ • Ãîðåíèå àëêèíîâ • Àöåòèëåíèäû • Ïèðîëèç ìåòàíà Âîïðîñû è çàäàíèÿ
à) ìåòàí è ýòàí
Ñ2Í2 → Ñ2Í4 → Ñ2Í6
|
|
|