,8-дәріс. Қанықпаған көмірсутектер

Ацетилен көмірсутектерінің гомологтық қатары. Жалпы формуласы. Изомериясы. Номенклатурасы.

Алкиндерде екі көміртегі атомдары арасында бір үш байланыс бар, ол жерде үш валенттілік (sр-гибридтелу) болады. Гомолог қатарының жалпы формуласы С_nH_2n-2 . Структуралық изомер С₄Н₆ көмірсутегіден басталады. Онда тек үш байланыс орнына қатысты изомер болады:

С₅Н₈ - бутиннен бастап, изомерия үш байланыс орнына және радикалдың орнына қатысты болады:

Алкиндер изомерлер саны бойынша алкан мен алкендер ортасында орналасады. Алкиндерде де көміртегі атомдарын нөмірлеу үш байланысқа жақын жерден басталады, үш байланыс бар тізбек негізгі болып саналады.

Алу жолдары. Физикалық қасиеттері
1. Ацетиленді алкилдеп не галогенсутектерді (галогендерді) полигалогентуындылардан үзіп алу арқылы алады (ацетиленді металорганикалық қосылысқа айналдырып):

а)

натрий амиді

б)

Геминальды дигалоген туындыны альдегидтерге және кетондарға РСІ₅ әсер етіп алады, ал винициальды галоген туындыны олефинге галоген қосу арқылы алады.

Ацетилен көмірсутектерінінің қайнау және балқу температуралары олефиндерге ұқсас. Ацетилен көмірсутектерінің тығыздығы олефиндер мен парафиндердің тығыздықтарынан жоғары.

Химиялық қасиеттері. Қолданылуы.

Алкиндерде үш байланыс тұрған жерде sр-гибридтелу болады, көміртек атомдары арасы 0,120 нм, үш байланыс тұрған жердегі сутегі иондары қышқылдық қасиет көрсетеді, алкен мен алканға қарағанда алкиндердің қышқылдығы жоғары: К_D, _С2Н2 = 10^-23, К_D, _С2Н4 =10^-40,

К_D, _С2Н6 =10^-40, себебі ацетиленде С – Н байланыс поляризациясы көбірек. Ацетилен көмірсутектеріне де қосылу реакциясы тән.

Реакцияның жүргізілу жағдайына байланысты алкиндерді гидрлегенде цис-және транс-алкендер алынуы мүмкін. Егер Рd –катализаторында аздаған қорғасын қосылысы болса, цис-алкен, ал аминдегі не аммиактағы литий металын катализатор ретінде алса, транс-алкен түзіледі.

винил спирті сірке альдегиді

ацетон
Осы реакция бойынша сірке альдегидінен сірке қышқылын өндірісте алады.

винил эфирі ацеталь

Алынған винил эфирі мономер ретінде қолданылады, одан винилбутил эфирінің полимерін алады, ол жараны емдеуге қоланылады (М.Ф.Шостаковский бальзамы).

5. Циан қышқылын қосу. Ацетиленге циан қышқылы мыс тұздары қатысында қосылып, акрилонитрил полимерінің мономерін түзеді:



6.Тотығу. Үш байланыс тұрған орын бойынша, алкиндер де алкендер сияқты тотығады. Тотығу процесінің нәтижесінде сәйкес карбон қышқылдары түзіледі. Тотықтырғыш ретінде КМnO₄, О₃ т.б. қолданылады.


Алкиндерді тотықтыру реакциялары негізінен олардың құрылысын анықтауға қолданылады.

Алкиндерді ауамен тотықтырғанда үш байланысқа қатысты β-орында тұрған С-Н-байланыста тотығу процесі жүреді, сонда сәйкесінше гидропероксидтер түзіледі.

НС≡СН + NaNH₂ → HC≡C-Na + NH₃

Ауыр металдардың (мыс, күміс) ацетиленидтері - жарылғыш заттар.

Ацетиленидтер де металорганикалық қосылыстар сияқты нуклеофильді алмасу реакцияларына не қосылу реакцияларына галогентуындылармен, альдегидтермен, кетондармен және СО₂ түседі - спирттер, қышқылдар түзеді.

8. Алкиндердегі сутегі атомдарының галогендермен алмасуы.

НС≡СН → НС≡ССl → ССl ≡ ССl

(бұл реакция NaClO қатысында жүреді), ауада өздігінен жанатын қосылыс түзіледі.

9. Полимерлену. Алкиндер бірнеше бағытта полимерленеді:

а) активтелген көмір қатысында қыздырғанда (Н.Д.Зелинский) не Ni(Cо)[C₆H₅]₃P]₂ қатысында (В. Реппе) ацетиленнен бензол түзіледі:

б) Мыс (І) тұздары қатысында ацетиленнің сызықты полимеризациясы жүреді; негізінен винилацетилен және дивинилацетилен түзіледі:

в) ацетиленге никельдің комплекс қосылыстары әсер еткенде циклооктатетраен және ацетиленнің басқа полимерлері түзіледі:

Сілтілердің спирттегі ерітінділері этиндердегі үш байланысты молекула соңынан ортаға көшіреді. Сол кезде аллен көмірсутектері (ортадағы өнімдер) түзіледі. (А.Е.Фаворский):

Кей катализаторлар қатысы арқылы алкиндер аллен көмірсутектер түзе отырып, диен көмірсутектеріне өтеді.

СН₃-СН₂-С≡СН  СН₃-СН=С=СН₂ → СН₂=СН-СН=СН₂

Алкиндердің ішінде өндірістік маңызы бар қосылыс ацетилен. Оны техникада кальций карбидіне су қосып не табиғи газдардың пиролизі арқылы алады: t⁰

СаО + 3С → СаС₂ + СО

СаС₂ + 2Н₂О → Са(ОН)₂ + С₂Н₂

Қысылып сақтайтын ацетилен өте жарылғыш. Ацетилен, этан, этилен элементтерге айырылғанда бөлінетін жылу, кДж/моль:

С₂Н₂ → 2С + Н₂ + 226,9 кДж

С₂Н₄ → 2С + 2Н₂ + 52,4 кДж

С₂Н₆ → 2С + 3Н₂ +84,6 кДж

Оттегіде ацетилен жанғанда өте үлкен температура (3000⁰С) пайда болады, сондықтан оны металдарды бір-біріне тіккенде (сварка) және металдарды кескенде қолданады, сонымен бірге ацетилен химия өндірісінде пластмасса, каучук, еріткіштер алғанда, ацетиленнің көп мөлшері винилацетилен алуға (винилацетиленнен хлорпрен каучугін алады) қолданылады.

Екі үш байланысы бар қосылыстар реакцияға түскіш, диацетилен (НС≡С-С≡СН) және полиацетилен қосылыстары табиғатта өсімдіктерде кездеседі.

1. Изомерия. Номенклатура. Мысалдар.

2. Алу тәсілдері, физикалық қасиеттері.

3. Химиялық қасиеттері. Қолданылуы.

4. IUPAC жүйесі бойынша мына қосылыстардың структуралық формуласын жазу керек: 3-метил-1-бутин; 2,5-диметил-3-гексин.

5. 6,4 г кальций карбидінен алынған ацителинді жағуға жұмсалатын оттегі көлемі ( қ.ж. ) және массасы. Жауабы: 5,6л., 8г.

6. Мына теңдеулер бойынша жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек: а. 3-гексин + Cl₂ → ; б. 2-пентин + HCl → ; в. Пропин + H₂O (H⁺, Hg²⁺) →.
№ 4 Зертханалық сабақтың тақырыбы

Көмірсутектерді (этиндерді) алу және химиялық қасиеттері

Жұмыстың мақсаты: ацетиленді тәжірибелік жолмен алу және ацетиленнің химиялық қасиеттерін зерттеу.

Реактивтер мен жабдықтар: кальций карбиді, калий перманганаты ерітіндісі, бром суы, фенолфталеиннің 1%-тік спирттегі ерітіндісі, шыны пробиркалар, газ жүретін түтікшелі тығын, 0,2н күміс нитраты ерітіндісі, мыс(І) хлоридінің аммиактағы ерітіндісі.

1- тәжірибе. Ацетилен алу және оның қасиеттері

Жұмыс барысы: Газ жүретін түтікшемен жабдықталған пробиркаға бір кесек кальций карбидін (СаС₂) салып, 3-4 тамшы су құйыңдар. Пробирка ішіндегі кальций карбиді сумен әрекеттесіп, ацетилен түзіледі.

СаС₂ + 2Н₂О → Са(ОН)₂ + НС ≡ СН

Газ түтігінен шығып жатқан ацетиленді түтік ұшында тұтатыңдар, ол ашық қызғылт түсті күйелі жалынмен жанады.

Содан кейін газ жүретін түтікшенің ұшын калий перманганатының ерітіндісі құйылған пробиркаға(күкірт қышқылымен қышқылданған ерітінді) батырыңдар. Дәл осындай тәжірибені бром суы ерітіндісімен, мыс(І) хлоридінің аммиактағы ерітіндісімен, күміс(І)диаммин гидроксиді ерітіндісімен жүргізіңдер. Күміс(І)диаммин гидроксиді ерітіндісін былай дайындайды:пробиркаға 2 тамшы күміс нитраты ерітіндісін құйып, бірнеше тамшы концентрлі аммиак ерітіндісін(түзілген күміс(І) оксидінің тұнбасы ерігенге дейін) қосады. Ацетиленнің бөлінуі аяқталған соң пробиркаға 1 тамшы фенолфталеиннің спирттегі ерітіндісін қосыңдар.

Ацетиленді алу реакциясының теңдеуін оның структуралық формуласын пайдаланып жазу керек.

Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:

1. Ацетиленнің жану реакциясының теңдеуін жазыңдар.

2. Ацетиленді калий перманганаты ерітіндісі арқылы өткізгенде, қандай өзгеріс болады? Реакция теңдеуін жазыңдар, электрондық баланс әдісін қолданыңдар (реакция нәтижесінде көмірқышқыл газы, марганец және калий сульфаттары, су бөлінеді).

3. Ацетиленді бром суы арқылы өткізгенде, қандай өзгеріс байқалады? Реакция теңдеуін жазыңдар.

4. Бастапқы пробиркаға фенолфталеин ерітіндісін қосқанда, ерітінді түсінің өзгеруін түсіндіріңдер.

5. Ацетиленнің мыс (І) хлоридінің аммиактағы ерітіндісімен реакциясының теңдеуін жазыңдар.

1.1. Құрамы а) С₅Н₈; б) С₄Н₆ алкиндердің барлық изомерлерін жазып, аттарын атау керек.

1.2. Мына көмірсутектердің структуралық формулаларын жазу керек: а) 4,4-диметил-2-пентин; б) 3-метил-1-пентин; в) 2,6-диметил-3-гептин; г) 2,2,5,5-тетраметил-3-гексин.

6. 
   Химиялық қасиеттері
   

2.2. Мына реакциялардың жүру жағдайларын көрсетіп:

а) 1- бутинге бромның әсерін; б) 2-бутинге хлор әсерін; в) бромның диизопропилацетиленге әсерін, түзілген қосылыстарды атау керек. Еселік байланысқа сапалық реакцияны көрсету керек.

2.3. Мына алғашқы заттарды а)ацетилен; б) 1-бутин; в) 4,4-диметил-1-пентин алып, алкиндердің гидратация және галоген сутек қосылу реакцияларын жазу керек. Алынған заттар органикалық заттардың қай кластарына жатады?

2.4. Ацетиленге мына заттардың а) күміс оксидінің аммиактағы ерітіндісінің; б) металл натрийдің; в) тетрааммин мыс (II) хлоридінің аммиактағы ерітіндісінің әсерінен ацетиленидтер түзілу реакцияларының теңдеулерін жазу керек.

2.5. Ацетиленді гидрлегенде 96 г эквимолярлы этан мен этеннің қоспасы түзілген болса, қанша масса ацетилен реакцияға түскен?

2.6. Күміс оксидінің аммиактағы ерітіндісі арқылы ацетиленді өткізгенде, сутегісі жоқ қопарылғыш зат түзілген болса, қосылыстың структуралық формуласы қандай? Егер өнім шығымы 80 % болса, 0,024 кг реакция өнімі түзілу үшін қанша көлем (қ.ж.) ацетилен керек?

2.7. 1 моль ацетиленді жаққанда 1350 кДж жылу бөлінген болса, 2м³ ацетиленді жаққанда қанша жылу бөлінеді?

2.8. 1 моль ацетиленді жаққанда 1350 кДж жылу бөлінеді. 9 т суды айыру үшін қажет жылу алу үшін қанша көлем қ.ж. ацетиленді жағу керек? Судың айрылу реакциясының жылу эффектісі 572 кДж/моль.

2.9. 4,3 мл тетрабромтуынды (ρ = 2,848 ^. 10³ кг/м³) алу үшін неше грамм бром және қанша литр ацетилен қажет?

2.10. Мына өзгерістерді жүзеге асыратын химиялық реакциялар теңдеулерін жазу керек:

а)

б)

3. Алу әдістері

3.1. Мына галогентуындыларға а)1,1-дибромбутанға; б) 4-метил-1,2-дихлорпентанға; в) 2,2-диметил-3,3-дибромпентанға; г) 3,4- дииодгексанға сілтінің спирттегі ерітіндісімен әрекет етіп, алкиндер алу теңдеулерін жазып, алынған заттарды атау керек.

3.2. Мына өзгерісті жүзеге асыру керек.

СН₃-СН = СН-СН₃ → СН₃-СНВr-СНВr-СН₃ → СН₃-С≡С-СН₃

Осы кестені пайдаланып, қай алкеннен а) 4-метил-2-пентен; б) 2-метил-2-пентен; в) 2-метил-1-гексен алкин алуға болатынын көрсету керек.

3.3. Мына металдар ацетиленидтерімен галогеналкилдер әсерлесуі нәтижесінде алкин алу реакциялар теңдеулерін жазу керек:

а) 2- бром пропан мен мононатрий ацетилениді НС ≡ СNa;

б) 3-метил-1-иодбутан мен СН₃-С ≡ СNa; в) 2-метил-1-бромпропан мен изопропил натрий ацетиленидімен.

3.4. 200 г техникалық карбидтен 67,2 л ацетилен алынса, карбидте қанша қоспа болғаны?

3.5. 1 м³ табиғи газда 97,6% метан болса, онда қанша литр қ.ж. ацетилен алынады?

Алкадиен көмірсутектерінің гомологтық қатары. Жалпы формуласы. Изомериясы. Номенклатурасы.

Молекуласында екі қос байланысы бар көмірсутектерді диен көмірсутектері дейді. Жалпы формуласы С_nH_2n-2 Диен көмірсутектерді жүйелік номенклатура бойынша атау үшін «диен» деген жалғау қосып, қос байланыстардың орны көрсетіледі.

Мысалы: СН₂ = СН – СН = СН₂ бутадиен-1,3

Диендер қос байланыстың орналасуына қарай үш топқа бөлінеді.

1. Егер екі байланыс бір көміртегі атомында орналасса, кумулирленген диен немесе аллендер деп аталады.

Мысалы: СН₂ = СН = СН₂ пропадиен немесе аллен

2. Егер екі қос байланыс бір жай байланыспен бөлінсе, онда қосарланған диендер деп аталады.

Мысалы: СН₂ = СН – СН = СН₂ бутадиен-1,3

3. Егер екі қос байланыс екі жай байланыспен бөлінсе, онда олар оқшауланған диендер деп аталады.

Мысалы: СН₂ = СН – СН₂ – СН = СН₂ пентадиен-1,4 Диендердің ішіндегі аса маңыздысы қосарланған түрі, олар өте тез полимерленеді, сондықтан синтетикалық каучук алуға пайдаланады. Диен көмірсутектерін диен деген сөз қосып, қос байланыс орнын цифрамен көрсетеді.
Дивинилді (бутадиен-1, 3) және изопренді алу.

Дивинилдерді алу көбінесе олефиндерді алу әдістерінен айырмашылығы жоқ, тек сәйкес реакцияларды екі рет жүргізу керек не қос байланысы бар қосылыстарды алу қажет.

бутандиол-1,3 дивинил

бутандиол-1,4

3-метилбутандиол – 1,3 изопрен

Лебедев С.В. реакциясында кротил спирті ортадағы өнім болады. Этил спиртін дегидратациялап, дегидрлеп дивинил алады

2С₂Н₅ОН → СН₂ ═ СН-СН ═ СН₂ + 2Н₂О + Н₂

Галогендердің қосылуы ионды және радикалды механизмдермен жүреді.

СН₂ ═ СН-СН═СН₂ +НОВr → СН₂Вr-СНОН-СН═СН₂

тетрагидробензой альдегиді

а) сызықты (1,4; 1,4 ); әртүрлі бағытта жүреді (1,2; 1,2), (1,2;1,4).

бутадиен -1,3	малеин ангидриді	1,2,3,6-тетрагидрофтал қышқылының ангидриді

Табиғи каучуктерді өсімдіктерден (гевея, гваюлла, көк-сағыз, тау-сағыз, бақбақ) алады. Өндірістік каучук қазіргі кезде тек гевей ағашынан алынады. Табиғи каучук құрамы және құрылысы бойынша изопреннің цис-полимері.

Қазіргі кездегі синтетикалық каучуктердің мономерлері: дивинил, изопрен, хлорпрен. Каучукке күкіртпен әсер етіп (вулкандау) резенке алады.

1. Изомерия. Номенклатура. Мысалдар.

2. Алу тәсілдері, физикалық қасиеттері.

3. Химиялық қасиеттері. Қолданылуы.

4. IUPAC жүйесі бойынша мына қосылыстардың структуралық формуласын жазу керек: 3-метил-1,3-пентадиен; 2,5-диметил-1,3-гексадиен.

Алкадиендер тақырыбына есептер мен жаттығулар.

1. Изомериясы және номенклатурасы (атауы)

1.1. С₅Н₈ диенкөмірсутектің барлық изомерлерін жазып , аттарын атау керек.

1.2. Мына көмірсутектердің формуласын жазу керек: а) пропадиен; б) 1,3-бутадиен; в) 2-метил-1,3-бутадиен; г) 2,4-гексадиен; е) 2,3-диметил-1,3-бутадиен. Қайсылары өзара изомер болады? Қай қосылыста кумурленген, қосарланған және оқшауланған қос байланыс бар? Қай қосылыс изопрен, дивинил, диаллил, аллен болады?

2. 
   Химиялық қасиеттері
   

2.2. а) изопренге; б) 2,3-диметил-1,3-бутадиенге бір молекула броммен әсер еткенде қандай дибромтуынды түзілуі мүмкін. Алынған қосылыстардың аттарын атау керек.

2.3. а) 1,3-пентадиенге; б) 2,4-гексадиенге; в) 2-метил-2,4-пентадиенге бромның бір молекуласының 1,4-қосылу типі бойынша жүрген реакция теңдеулерін жазып, қосылыстарды атау керек

2.4. а) изопренге б) 2,3-диметил-1,3-бутадиенге 1,4-байланыс типі бойынша полимерлену реакциясының кестесін жазу керек.

2. 
   Алу әдістері
   

3.2. а) 1,4-дихлорбутаннан; б) 4-метил-1,5-дибромгексанан сілтінің спирттегі ерітіндісімен әрекет ету арқылы диен көмірсутектерін алу реакция теңдеулерін жазу керек.

3.3. 0,24 м³ 96-процентті этил спиртін (ρ = 800 кг/м³) 90% - ті шығыммен дегидратациялап, дегидрлеп қанша масса бутадиен алуға болады?