Реакция углеводородов на взаимодействие с водой и их свойства

Одним из основных классов органических соединений, которые взаимодействуют с водой, являются углеводороды. Углеводороды — это соединения, состоящие только из атомов углерода и водорода. Главной особенностью углеводородов является то, что их молекулы содержат только одну или несколько связей только между атомами углерода.

Одной из самых простых и известных групп углеводородов являются алканы. В алканах углеродные атомы соединены только одиночными σ-связями. Например, метан — самый простой алкан, его формула CH₄. Составление гомологического ряда алканов выполняется путем копирования однократной связи между атомами углерода и добавления одного атома углерода и двух атомов водорода к каждому следующему члену ряда.

Другой класс углеводородов, которые взаимодействуют с водой, включает в себя алкены, или двойные углеводороды. У молекул алкенов есть по крайней мере одна двойная π-связь между атомами углерода. Примером алкена является этилен (этилен, ацетилен), его формула C₂H₄. Дважды связанный алкен может аддироваться к водороду, образуя алкан обратным процессом.

Наиболее интересным классом углеводородов, которые взаимодействуют с водой, являются алкины, или тройные углеводороды. Здесь на один атом углерода приходится две тройные π-связи. Например, ацетилен (этилен) имеет формулу C₂H₂. Тройная связь сильнее двойной связи, и поэтому алкины могут быть получены из алкенов с помощью различных способов — синтеза или карбида алюминия.

Алканы

Синтез алканов возможен различными способами. Один из них — синтез из алкенов. Например, пропан (CH3-CH=CH-CH3) может образоваться путем кракинга пентана (C5H12), при этом образуется пропен (C3H6), который затем может быть гидрирован до пропана.

Получение алканов также возможно путем присоединения воды к алкенам при помощи кислородного катализа, приводящего к образованию алканов. Например, гидратация этилена (C2H4) может привести к получению этана (C2H6).

Самым распространенным методом получения алканов является синтез из галогеналканов, при котором галогениды присоединяются к алкалам в реакции замещения атома водорода. Например, хлорэтан (C2H5Cl) может дать этан (C2H6) при взаимодействии с водой.

Структура алканов обусловлена их гибридизацией — углеродные атомы в алканах образуют четырех точных связей и имеют угол 109,5 градусов между ними. Кроме того, алканы могут быть с цепью от трех до пяти углеродных атомов.

Алканы являются веществами с низкой химической активностью и малой реакционной способностью. Они не реагируют с водой, кислородом, окислительными и восстанавливающими агентами. Однако, алканы могут гореть и реагировать с силовыми кислотами.

Алкины

Формула алкинов обозначается как C_nH_2n-2, где n — число атомов углерода в молекуле. Алкины обладают высокими энергетическими свойствами, особенно в сравнении с алканами и алкенами.

Алкины образуются путем синтеза из других органических веществ или посредством реакций тройной связи. Наиболее распространенными способами получения алкинов являются реакции Гриньяра и реакции галогена. При реакции Гриньяра к алдегидам или кетонам присоединяется гравийный водород, который содержит тройную связь, закрепляя его в молекуле алканов.

Синтез алкинов

Синтез алкинов может осуществляться различными способами. Например, алкины можно получить путем крекинга углеводородов, таких как метан и пропан. Крекинг — это химический процесс, при котором большие молекулы разрушаются на более маленькие. При этом образуются алкины, а также другие углеводороды, которые могут быть использованы в нефтеперерабатывающей промышленности.

Также алкины могут быть получены путем реакции алюминия с карбидом кальция. Данная реакция называется способом Беллевича. В результате такой реакции тройные связи карбида превращаются в тройные связи алкинов.

Взаимодействие алкинов с водой

Алкины взаимодействуют с водой посредством гидратации. Гидратация — это реакция, при которой к алкину присоединяется одна молекула воды. В результате этой реакции образуется алкан. Процесс гидратации алкинов осуществляется по механизму хидроактивации, при котором электрофильным атомом является атом кислорода воды.

Алкины могут также гореть в присутствии кислорода, образуя углекислый газ и воду. Реакция горения алкинов осуществляется посредством частичного окисления метана, при котором тройная связь превращается только в две σ-связи.

Видео:

10 класс. Химия. Непредельные углеводороды

10 класс. Химия. Непредельные углеводороды by ТВ школа Ставрополья #времявыбралонас 659 views 3 years ago 14 minutes, 56 seconds