ለአልካኖች የተለመዱ ምላሾች

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

እያንዳንዱ የኬሚካል ውህዶች ክፍል በኤሌክትሮኒካዊ አወቃቀራቸው ምክንያት ባህሪያትን ማሳየት ይችላል። አልካኖች በሞለኪውሎች ምትክ ፣ ማጥፋት ወይም ኦክሳይድ ምላሽ ተለይተው ይታወቃሉ። ሁሉም ኬሚካላዊ ሂደቶች የራሳቸው የፍሰቱ ባህሪያት አሏቸው፣ ይህም በበለጠ ይብራራል።

አልካኖች ምንድን ናቸው

እነዚህ ፓራፊን የሚባሉ የሳቹሬትድ ሃይድሮካርቦን ውህዶች ናቸው። የእነሱ ሞለኪውሎች የካርቦን እና የሃይድሮጂን አተሞችን ብቻ ያቀፈ, ቀጥተኛ ወይም የተዘረጋ አሲሊክ ሰንሰለት አላቸው, በውስጡም ነጠላ ውህዶች ብቻ ናቸው. የክፍሉን ባህሪያት ግምት ውስጥ በማስገባት የትኞቹ ምላሾች የአልካኖች ባህሪያት እንደሆኑ ማስላት ይቻላል. የክፍል-አቀፍ ቀመርን ይታዘዛሉ፡ H_2n+2C።

የኬሚካል መዋቅር

የፓራፊን ሞለኪውል sp³-ማዳቀልን የሚያሳዩ የካርቦን አተሞችን ያካትታል። አራቱም የቫሌንስ ምህዋር ተመሳሳይ ቅርፅ፣ ጉልበት እና በህዋ ላይ አቅጣጫ አላቸው። በሃይል ደረጃዎች መካከል ያለው አንግል መጠን 109° እና 28' ነው።

በሞለኪውሎች ውስጥ ነጠላ ቦንዶች መኖራቸው የሚወስነው የትኛውን ምላሽ ነው።የአልካንስ ባህሪ. σ-ውህዶችን ይይዛሉ. በካርቦን መካከል ያለው ትስስር ፖላር ያልሆነ እና ደካማ ፖላራይዝዝ ነው፣ እና ከ C-H ትንሽ ረዘም ያለ ነው። በተጨማሪም በኤሌክትሮን ጥግግት ወደ ካርቦን አቶም በጣም ኤሌክትሮኔጌቲቭ እንደ. በውጤቱም፣ የC-H ውህድ በዝቅተኛ ፖላሪቲ ይገለጻል።

የመተኪያ ምላሽ

የፓራፊን ክፍል ንጥረ ነገሮች ደካማ ኬሚካላዊ እንቅስቃሴ አላቸው። ይህ በC–C እና C–H መካከል ባለው ትስስር ጥንካሬ ሊገለጽ ይችላል፣ ይህም በፖላሪዝም ምክንያት ለመላቀቅ አስቸጋሪ ነው። የእነሱ ጥፋት በሆሞሊቲክ ዘዴ ላይ የተመሰረተ ነው, እሱም የነጻ ዓይነት ራዲሎች ይሳተፋሉ. ለዚህም ነው አልካኖች በመተካት ምላሽ ተለይተው ይታወቃሉ. እንደነዚህ ያሉት ንጥረ ነገሮች ከውሃ ሞለኪውሎች ወይም ኃይል መሙያ ionዎች ጋር መገናኘት አይችሉም።

እነሱም ነፃ ራዲካል መተካትን ያጠቃልላሉ፣ በዚህ ውስጥ ሃይድሮጂን አተሞች በ halogen ንጥረ ነገሮች ወይም በሌሎች ንቁ ቡድኖች ይተካሉ። እነዚህ ምላሾች ከ halogenation, sulfochlorination እና ናይትሬሽን ጋር የተያያዙ ሂደቶችን ያካትታሉ. ውጤታቸውም የአልካን ተዋጽኦዎችን ማዘጋጀት ነው።

የነጻ ራዲካል መተኪያ ምላሾች ዘዴ በዋና ዋናዎቹ ሶስት ደረጃዎች ላይ የተመሰረተ ነው፡

ሂደቱ የሚጀምረው በሰንሰለት መነሳሳት ወይም መንኮራኩር ሲሆን በዚህም ምክንያት ነፃ radicals ይፈጠራሉ። ማበረታቻዎቹ የአልትራቫዮሌት ብርሃን ምንጮች እና ሙቀት ናቸው።
ከዚያ ሰንሰለት ይፈጠራል፣ይህም ተከታታይ የንቁ ቅንጣቶች ከቦዘኑ ሞለኪውሎች ጋር መስተጋብር ይፈፀማል።እንደ ቅደም ተከተላቸው ወደ ሞለኪውሎች እና ራዲካል ይለወጣሉ።
የመጨረሻው እርምጃ ሰንሰለቱን መስበር ነው። የንቁ ቅንጣቶችን እንደገና ማዋሃድ ወይም መጥፋት ይስተዋላል. ይህ የሰንሰለት ምላሽ እድገትን ያቆማል።

የሃሎጅን ሂደት

በአክራሪ ዓይነት ዘዴ ላይ የተመሰረተ ነው። የአልካኖች የ halogenation ምላሽ የሚከናወነው በአልትራቫዮሌት ጨረር በማሰራጨት እና የሃሎጅን እና የሃይድሮካርቦኖች ድብልቅን በማሞቅ ነው።

ሁሉም የሂደቱ ደረጃዎች በማርኮቭኒኮቭ በተገለጸው ደንብ ተገዢ ናቸው። በመጀመሪያ ደረጃ, በጣም ሃይድሮጂን ያለው ካርቦን የሆነው የሃይድሮጅን አቶም በ halogen መተካት እንዳለበት ይገልጻል. Halogenation በሚከተለው ቅደም ተከተል ይከናወናል፡ ከሶስተኛ ደረጃ አቶም ወደ ዋናው ካርቦን።

ሂደቱ ለአልካን ሞለኪውሎች ረጅም ዋና የካርበን ሰንሰለት የተሻለ ነው። ይህ የሆነበት ምክንያት በዚህ አቅጣጫ ionizing ኢነርጂ በመቀነሱ ምክንያት ኤሌክትሮን በቀላሉ ከንብረቱ ይከፈላል::

ለምሳሌ የሚቴን ሞለኪውል ክሎሪን መጨመር ነው። የአልትራቫዮሌት እርምጃ ክሎሪን ወደ አልካኔን የሚያጠቁ ራዲካል ቅንጣቶች ወደ መከፋፈል ይመራል. የአቶሚክ ሃይድሮጅን መለያየት እና ኤች₃C· ወይም ሜቲል ራዲካል መፈጠር አለ። እንዲህ ዓይነቱ ቅንጣት በተራው ደግሞ ሞለኪውላር ክሎሪንን በማጥቃት አወቃቀሩን ወድሟል እና አዲስ ኬሚካላዊ ሪአጀንት ይፈጥራል።

በእያንዳንዱ የሂደቱ ደረጃ አንድ ሃይድሮጂን አቶም ብቻ ይተካል። የአልካኖች የ halogenation ምላሽ ክሎሮሜታን፣ ዳይክሎረሜታን፣ ትሪክሎሮሜታን እና የካርቦን tetrachloride ሞለኪውሎች ቀስ በቀስ እንዲፈጠሩ ያደርጋል።

በመርሃግብር፣ ሂደቱ ይህን ይመስላል፡

H₄C + Cl:Cl → H₃CCl + HCl፣

H₃CCl +Cl:Cl → H₂CCl₂ + HCl፣

H₂CCl₂ + Cl:Cl → HCCl₃ + HCl፣

HCCl₃ + Cl:Cl → CCl₄ + HCl.

ከሚቴን ሞለኪውል ክሎሪን በተለየ መልኩ ይህን የመሰለ ሂደት ከሌሎች አልካኖች ጋር ማካሄድ የሚታወቀው የሃይድሮጅንን መተካት በአንድ የካርቦን አቶም ሳይሆን በብዙ ነገሮች የሚፈጠር ንጥረ ነገር በማግኘት ነው። የእነሱ የመጠን ጥምርታ ከሙቀት አመልካቾች ጋር የተያያዘ ነው. በቀዝቃዛ ሁኔታዎች ውስጥ፣ ከሶስተኛ ደረጃ፣ ሁለተኛ ደረጃ እና የመጀመሪያ ደረጃ መዋቅር ያላቸው ተዋጽኦዎች የመፈጠር ፍጥነት ይቀንሳል።

ከሙቀት መጨመር ጋር የእንደዚህ አይነት ውህዶች የመፈጠር ፍጥነት ይቀንሳል። የ halogenation ሂደት በስታቲክ ፋክተር ተጽዕኖ ይደረግበታል፣ይህም ራዲካል ከካርቦን አቶም ጋር የመጋጨት እድልን ያሳያል።

ከአዮዲን ጋር የ halogenation ሂደት በተለመደው ሁኔታ አይቀጥልም። ልዩ ሁኔታዎችን መፍጠር አስፈላጊ ነው. ሚቴን ለዚህ halogen ሲጋለጥ, ሃይድሮጂን አዮዳይድ ይፈጠራል. በሜቲል አዮዳይድ ተጎድቷል, በውጤቱም, የመጀመሪያዎቹ ሬጀንቶች ይለቀቃሉ-ሚቴን እና አዮዲን. እንዲህ ዓይነቱ ምላሽ ሊቀለበስ እንደሚችል ይቆጠራል።

Wurtz ምላሽ ለአልካኖች

የተመጣጠነ መዋቅር ያለው የሳቹሬትድ ሃይድሮካርቦን ለማግኘት ዘዴ ነው። ሶዲየም ብረታ, አልኪል ብሮሚድ ወይም አልኪል ክሎራይድ እንደ ማነቃቂያዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ. በየእነሱ መስተጋብር የሶዲየም ሃሎይድ እና የተዘረጋ የሃይድሮካርቦን ሰንሰለት ያመነጫል ይህም የሁለት ሃይድሮካርቦን ራዲካል ድምር ነው። በስርዓተ-ነገር፣ ውህደቱ እንደሚከተለው ነው፡- R-Cl + Cl−R + 2Na → R-R + 2NaCl።

የወርትዝ ምላሽ ለአልካኖች የሚቻለው በሞለኪውሎቻቸው ውስጥ ያሉት ሃሎጅንን በዋናው የካርቦን አቶም ላይ ከሆኑ ብቻ ነው። ለምሳሌ፣ CH₃-CH₂-CH₂ብር

በሂደቱ ውስጥ የሁለት ውህዶች የሃሎካርቦን ድብልቅ ከተሳተፈ ሶስት የተለያዩ ምርቶች በሰንሰለታቸው ጤዛ ወቅት ይፈጠራሉ። የዚህ ዓይነቱ የአልካንስ ምላሽ ምሳሌ የሶዲየም ከክሎሮሜቴን እና ክሎሮቴታን ጋር ያለው ግንኙነት ነው። ውጤቱ ቡቴን፣ ፕሮፔን እና ኤቴንን የያዘ ድብልቅ ነው።

ከሶዲየም በተጨማሪ ሌሎች የአልካላይን ብረቶች ሊቲየም ወይም ፖታሲየምን ሊያካትቱ ይችላሉ።

የሱልፎክሎሪኔሽን ሂደት

የሪድ ምላሽ ተብሎም ይጠራል። በነጻ ራዲካል መተካት መርህ መሰረት ይቀጥላል. ይህ የአልትራቫዮሌት ጨረሮች ባሉበት የሰልፈር ዳይኦክሳይድ እና ሞለኪውላር ክሎሪን ድብልቅ ተግባር የአልካኖች ምላሽ ባህሪ ነው።

ሂደቱ የሚጀምረው በሰንሰለት ዘዴ በመጀመር ሲሆን ይህም ሁለት ራዲሎች ከክሎሪን የተገኙ ናቸው. ከመካከላቸው አንዱ አልካኒን ያጠቃል, በዚህም ምክንያት የአልካላይን ዝርያ እና የሃይድሮጂን ክሎራይድ ሞለኪውል ይከሰታል. ሰልፈር ዳይኦክሳይድ ከሃይድሮካርቦን ራዲካል ጋር ተያይዟል ውስብስብ ቅንጣትን ይፈጥራል። ለማረጋጋት አንድ ክሎሪን አቶም ከሌላ ሞለኪውል ተይዟል። የመጨረሻው ንጥረ ነገር አልካኔን ሰልፎኒል ክሎራይድ ነው፣ እሱ ላዩን-አክቲቭ ውህዶች ለማዋሃድ ያገለግላል።

በመርሃግብር፣ ሂደቱ ይህን ይመስላል፡

ClCl → ^hv ∙Cl + ∙Cl፣

HR + ∙Cl → R∙ + HCl፣

R∙ + OSO → ∙RSO₂፣

∙RSO₂ + ClCl → RSO₂Cl + ∙Cl.

ከናይትሬሽን ጋር የተያያዙ ሂደቶች

አልካንስ ከኒትሪክ አሲድ ጋር በ10% መፍትሄ እንዲሁም በጋዝ ሁኔታ ውስጥ ከቴትራቫለንት ናይትሮጅን ኦክሳይድ ጋር ምላሽ ይሰጣል። የፍሰቱ ሁኔታ ከፍተኛ የሙቀት መጠን (140 ° ሴ ገደማ) እና ዝቅተኛ ግፊት አመልካቾች ናቸው። ናይትሮአልካኖች የሚመረቱት በውጤቱ ላይ ነው።

ይህ የነጻ ራዲካል ሂደት የተሰየመው በሳይንቲስት ኮኖቫሎቭ ሲሆን የናይትሬሽን ውህደት ባገኙት CH₄+HNO₃ → CH ₃NO₂ + H₂ኦ.

የማጽጃ ዘዴ

አልካኖች በድርቀት እና በሚሰነጠቅ ምላሽ ይታወቃሉ። የሚቴን ሞለኪውል ሙሉ በሙሉ የሙቀት መበስበስን ያጋጥመዋል።

ከላይ ያሉት ምላሾች ዋናው ዘዴ አተሞችን ከአልካኖች ማስወገድ ነው።

የድርቀት ሂደት

የሃይድሮጅን አተሞች ከፓራፊን የካርቦን አጽም ሲነጠሉ ከሚቴን በስተቀር ያልተሟሉ ውህዶች ይገኛሉ። እንዲህ ያሉት የአልካኖች ኬሚካላዊ ግብረመልሶች በከፍተኛ ሙቀት (ከ400 እስከ 600 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ) እና በፕላቲኒየም፣ ኒኬል፣ ክሮምሚየም እና አሉሚኒየም ኦክሳይድ መልክ በተጣደፉ አካላት ተጽዕኖ ይከሰታሉ።

በምላሹ ውስጥ ፕሮፔን ወይም ኤታነን ሞለኪውሎች ከተሳተፉ ምርቶቹ ፕሮፔን ወይም ኤቲን ከአንድ ድርብ ቦንድ ጋር ይሆናሉ።

አራት ወይም አምስት የካርቦን አጽም ሃይድሮጂን ሲያደርቁ ዳይን።ግንኙነቶች. ቡታኔ ከቡታዲያን-1፣ 3 እና ከቡታዲያን-1፣ 2.

በምላሹ ውስጥ 6 ወይም ከዚያ በላይ የካርቦን አቶሞች ያላቸው ንጥረ ነገሮች ከተገኙ ቤንዚን ይፈጠራል። ሶስት ድርብ ቦንድ ያለው ጥሩ መዓዛ ያለው ኮር አለው።

የመበስበስ ሂደት

ከፍተኛ ሙቀት ባለበት ሁኔታ፣ የካርቦን ቦንዶች መሰባበር እና የራዲካል አይነት ንቁ ቅንጣቶች ሲፈጠሩ የአልካኖች ምላሽ ሊከሰቱ ይችላሉ። እንደዚህ አይነት ሂደቶች ስንጥቅ ወይም ፒሮሊሲስ ይባላሉ።

ተለዋዋጮችን ከ500 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ በሆነ የሙቀት መጠን ማሞቅ ወደ ሞለኪውሎቻቸው መበስበስ ይመራቸዋል፣ በዚህ ጊዜ ውስብስብ የሆኑ የአልኪል አይነት ራዲካል ውህዶች ይፈጠራሉ።

ረጅም የካርበን ሰንሰለቶች ያሉት የአልካኖች ፒሮሊሲስ በጠንካራ ማሞቂያ ስር ማካሄድ የሳቹሬትድ እና ያልተሟሉ ውህዶችን ከማግኘት ጋር የተያያዘ ነው። የሙቀት ስንጥቅ ይባላል. ይህ ሂደት እስከ 20ኛው ክፍለ ዘመን አጋማሽ ድረስ ጥቅም ላይ ውሏል።

ጉዳቱ ዝቅተኛ octane ቁጥር ያለው (ከ65 የማይበልጥ) ሃይድሮካርቦኖች መመረቱ ነው፣ ስለዚህ በካታሊቲክ ስንጥቅ ተተክቷል። ሂደቱ የሚካሄደው ከ 440 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በታች ባለው የሙቀት መጠን እና ከ 15 ከባቢ አየር በታች በሆኑ ግፊቶች ውስጥ ነው, የአልካኒዝ ቅርጽ ያለው የቅርንጫዊ መዋቅር ያለው የአልካኒን መለቀቅ እና የአልሙኒየም አፋጣኝ ሲኖር. ለምሳሌ ሚቴን ፒሮሊሲስ፡ 2CH₄ →^t^°C₂ H₂+ 3H₂። በዚህ ምላሽ ጊዜ አሴቲሊን እና ሞለኪውላር ሃይድሮጂን ይፈጠራሉ።

ሚቴን ሞለኪውል ልወጣ ይችላል። ይህ ምላሽ ውሃ እና የኒኬል ማነቃቂያ ያስፈልገዋል. በላዩ ላይውጤቱም የካርቦን ሞኖክሳይድ እና የሃይድሮጅን ድብልቅ ነው።

የኦክሳይድ ሂደቶች

የአልካኖች ኬሚካላዊ ግብረመልሶች የኤሌክትሮኖች ልገሳን ያካትታል።

የፓራፊኖች ራስ-ኦክሳይድ አለ። የሳቹሬትድ ሃይድሮካርቦኖች ኦክሲዴሽን የነጻ ራዲካል ዘዴን ያካትታል። በምላሹ ወቅት, ሃይድሮፐሮክሳይድ ከአልካን ፈሳሽ ደረጃ ይወጣል. በመነሻ ደረጃ, የፓራፊን ሞለኪውል ከኦክሲጅን ጋር ይገናኛል, በዚህም ምክንያት, ንቁ አክራሪዎች ይለቀቃሉ. በተጨማሪ፣ ሌላ ሞለኪውል O₂ ከአልካሊል ቅንጣት ጋር ይገናኛል፣ይህም ∙ROOን ያስከትላል። የአልካን ሞለኪውል የሰባ አሲድ የፔሮክሳይድ ራዲካልን ያገናኛል, ከዚያ በኋላ ሃይድሮፐሮክሳይድ ይለቀቃል. ለምሳሌ የኤታነን ኦቶክሳይዴሽን ነው፡

C₂H₆ + ኦ₂ → ∙C₂ H₅ + ሆኦ∙፣

∙C₂H₅ + ኦ₂ → ∙OOC ₂H₅፣

∙OOC₂H₅ + C₂H₆→ HOOC₂H₅ + ∙C₂H₅.

አልካንስ በቃጠሎ ምላሾች ተለይተው ይታወቃሉ፣ እነዚህም በነዳጁ ስብጥር ውስጥ ሲወሰኑ ከዋና ኬሚካላዊ ባህሪያት መካከል ናቸው። ሙቀት መለቀቅ ያለው ኦክሲዳቲቭ ባህሪ አላቸው፡ 2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO2 _{+ 6H}2_O.

በሂደቱ ውስጥ አነስተኛ መጠን ያለው ኦክሲጅን ካለ የመጨረሻው ምርት የድንጋይ ከሰል ወይም የካርቦን ዳይቫልንት ኦክሳይድ ሊሆን ይችላል ይህም የሚወሰነው በ O₂ ነው።

አልካኖች በካታላይቲክ ንጥረነገሮች ተጽኖ ኦክሳይድ ሲደረግ እና እስከ 200 ° ሴ ሲሞቁ የአልኮሆል ሞለኪውሎች አልዲኢይድ ወይምካርቦቢሊክ አሲድ።

ኤታን ምሳሌ፡

C₂H₆ + ኦ₂ → C₂ H₅ኦኤች (ኢታኖል)፣

C₂H₆ + ኦ₂ → CH₃ CHO + H₂ኦ (ኤታናል እና ውሃ)፣

2C₂H₆ + 3O₂ → 2CH₃ COOH + 2H₂ኦ (ኢታኖይክ አሲድ እና ውሃ)።

አልካን ለሶስት-አባልነት ሳይክል ፐሮክሳይድ ሲጋለጥ ኦክሳይድ ሊደረግ ይችላል። እነዚህም dimethyldioxirane ያካትታሉ. የፓራፊን ኦክሳይድ ውጤት የአልኮሆል ሞለኪውል ነው።

የፓራፊን ተወካዮች ለKMnO₄ ወይም ለፖታስየም ፐርማንጋኔት እንዲሁም ለብሮሚን ውሃ ምላሽ አይሰጡም።

Isomerization

በአልካኖች ላይ፣ የምላሹ አይነት የሚታወቀው በኤሌክትሮፊል ዘዴ በመተካት ነው። ይህ የካርቦን ሰንሰለትን (isomerization) ያካትታል. ይህ ሂደት በአሉሚኒየም ክሎራይድ የሚዳሰስ ነው, እሱም ከተጣራ ፓራፊን ጋር ይገናኛል. ለምሳሌ የቡታን ሞለኪውል ኢሶሜራይዜሽን ሲሆን 2-ሜቲል ፕሮፔን ይሆናል፡ C₄H₁₀ → C₃ H 7_CH3.

የመዓዛ ሂደት

በዋናው የካርበን ሰንሰለት ውስጥ ያሉት ስድስት ወይም ከዚያ በላይ የካርቦን አቶሞች ያሉት የሳቹሬትስ ውሀ ድርቀትን የመከላከል አቅም አላቸው። እንዲህ ዓይነቱ ምላሽ ለአጭር ሞለኪውሎች የተለመደ አይደለም. ውጤቱ ሁል ጊዜ ባለ ስድስት አባላት ያለው ቀለበት በሳይክሎሄክሳኔ እና በተዋፅኦዎቹ መልክ ነው።