Alkāni, alkēni, alkīni ir organiskas ķīmiskas vielas. Tie visi ir veidoti no tādiem ķīmiskiem elementiem kā ogleklis un ūdeņradis. Alkāni, alkēni, alkīni ir ķīmiski savienojumi, kas pieder ogļūdeņražu grupai.
Šajā rakstā mēs apskatīsim alkīnus.
Kas tas ir?
Šīs vielas sauc arī par acetilēnogļūdeņražiem. Alkīnu struktūra nodrošina oglekļa un ūdeņraža atomu klātbūtni to molekulās. Acetilēna ogļūdeņražu vispārīgā formula ir: C H2n-2. Vienkāršākais vienkāršais alkīns ir etīns (acetilēns). Tam ir šāda ķīmiskā formula - С2Н2. Alkīni ietver arī propīnu ar formulu C3H4. Turklāt butīns (C4H6), pentīns (C5 H8), heksīns (C6H10), heptīns (C 7Н 12), oktīns (С8Н14), neviens (С9 Н16), Decin (С10Н18) utt. Visu veidu alkīniem ir līdzīgas īpašības. Apskatīsim tos tuvāk.
Alkīnu fizikālās īpašības
Attiecībā uz fiziskām īpašībām acetilēnsogļūdeņraži atgādina alkēnus.
Normālos apstākļos alkīniem, kuru molekulas satur no diviem līdz četriem oglekļa atomiem, ir gāzveida agregācijas stāvoklis. Tie, kuru molekulās ir no pieciem līdz 16 oglekļa atomiem, normālos šķidruma apstākļos. Tās, kuru molekulās ir 17 vai vairāk šī ķīmiskā elementa atomu, ir cietas vielas.
Alkīni kūst un vārās augstākā temperatūrā nekā alkāni un alkēni.
Šīdība ūdenī ir niecīga, taču nedaudz augstāka nekā alkēniem un alkāniem.
Šķīdība organiskajos šķīdinātājos ir augsta.
Visplašāk izmantotajam alkīnam, acetilēnam, ir šādas fizikālās īpašības:
- nav krāsas;
- nav smakas;
- normālos apstākļos ir gāzveida agregāta stāvoklī;
- ir mazāk blīvs par gaisu;
- viršanas temperatūra - mīnus 83,6 grādi pēc Celsija;
Alkīnu ķīmiskās īpašības
Šajās vielās atomi ir savienoti ar trīskāršo saiti, kas izskaidro to galvenās īpašības. Alkīni iesaistās šāda veida reakcijās:
- hidrogenēšana;
- hidrohalogenēšana;
- halogenēšana;
- hidratācija;
- deg.
Apskatīsim tos pa vienam.
Hidrogenēšana
Alkīnu ķīmiskās īpašības ļauj tiem iesaistīties šāda veida reakcijās. Tas ir ķīmiskās mijiedarbības veids, kurā vielas molekula pievieno sev papildu ūdeņraža atomus. Šeit ir šādas ķīmiskas reakcijas piemērs propīna gadījumā:
2H2 + C3H4=C3N8
Šī reakcija notiek divos posmos. Pirmajā propīna molekulā ir pievienoti divi ūdeņraža atomi, bet otrajai - tikpat daudz.
Halogenēšana
Šī ir vēl viena reakcija, kas ir daļa no alkīnu ķīmiskajām īpašībām. Rezultātā acetilēna ogļūdeņraža molekula piesaista halogēna atomus. Pēdējie ietver tādus elementus kā hlors, broms, jods utt.
Šeit ir šādas reakcijas piemērs etīna gadījumā:
С2Н2 + 2СІ2=С2 N2SI4
Tas pats process ir iespējams ar citiem acetilēna ogļūdeņražiem.
Hidrohalogenēšana
Šī ir arī viena no galvenajām reakcijām, kas ietekmē alkīnu ķīmiskās īpašības. Tas ir saistīts ar faktu, ka viela mijiedarbojas ar tādiem savienojumiem kā HCl, HI, HBr utt. Šī ķīmiskā mijiedarbība notiek divos posmos. Apskatīsim šāda veida reakciju, kā piemēru izmantojot etīnu:
С2Н2 + NSI=С2Н 3СІ
С2Н2СІ + NSI=С2Н 4SI2
Hidrācija
Šī ir ķīmiska reakcija, kas ietver mijiedarbību ar ūdeni. Tas arī notiek divos posmos. Apskatīsim to ar etīnu kā piemēru:
H2O + C2H2=C 2 H3OH
Viela, kas veidojas pēc pirmā posmareakciju sauc par vinilspirtu.
Sakarā ar to, ka saskaņā ar Eltekova likumu OH funkcionālā grupa nevar atrasties blakus dubultsaitei, notiek atomu pārkārtošanās, kā rezultātā no vinilspirta veidojas acetaldehīds.
Alkīnu hidratācijas procesu sauc arī par Kučerova reakciju.
Sadegšana
Šis ir alkīnu mijiedarbības process ar skābekli augstā temperatūrā. Apsveriet šīs grupas vielu sadedzināšanu, piemēram, izmantojot acetilēnu:
2C2N2 +2O2=2N2 O + 3C + CO2
Ar skābekļa pārpalikumu acetilēns un citi alkīni deg bez oglekļa veidošanās. Šajā gadījumā izdalās tikai oglekļa oksīds un ūdens. Lūk, vienādojums šādai reakcijai, piemēram, izmantojot propīnu:
4O2 + C3N4=2N2O + 3CO2
Līdzīgi notiek arī citu acetilēna ogļūdeņražu sadegšana. Rezultāts ir ūdens un oglekļa dioksīds.
Citas reakcijas
Acetilēni spēj reaģēt arī ar tādu metālu sāļiem kā sudrabs, varš, kalcijs. Šajā gadījumā ūdeņradis tiek aizstāts ar metāla atomiem. Apsveriet šāda veida reakciju, izmantojot acetilēna un sudraba nitrāta piemēru:
С2Н2 + 2AgNO3=Ag2C2 + 2NH4NO3 + 2H2O
Cits interesants process, kurā iesaistīti alkīni, ir Zelinska reakcija. Tā ir benzola veidošanās no acetilēna, kad tas tiek uzkarsēts līdz 600 grādiem pēc Celsija.aktivētās ogles klātbūtnē. Šīs reakcijas vienādojumu var izteikt šādi:
3S2N2=S6N6
Iespējama arī alkīna polimerizācija - process, kurā vienā polimērā tiek apvienotas vairākas vielas molekulas.
Saņemt
Alkīnus, reakcijas, ar kurām mēs runājām iepriekš, laboratorijā iegūst ar vairākām metodēm.
Pirmā ir dehidrohalogenēšana. Reakcijas vienādojums izskatās šādi:
C2H4Br2 + 2KON=С2 N2 + 2N2O + 2KBr
Lai veiktu šādu procesu, nepieciešams uzsildīt reaģentus, kā arī pievienot etanolu kā katalizatoru.
Alkīnus iespējams iegūt arī no neorganiskiem savienojumiem. Šeit ir piemērs:
CaC2 + H2O=C2H 2 + 2Ca(OH)2
Nākamā metode alkīnu iegūšanai ir dehidrogenēšana. Šeit ir šādas reakcijas piemērs:
2CH4=3H2 + C2H2
Šāda veida reakcija var radīt ne tikai etīnu, bet arī citus acetilēna ogļūdeņražus.
Alkīnu izmantošana
Vienkāršākais alkīns, etīns, ir visplašāk izmantotais rūpniecībā. To plaši izmanto ķīmiskajā rūpniecībā.
- Nepieciešams acetilēns un citi alkīni, lai tos pārvērstu citos organiskos savienojumos, piemēram, ketonos, aldehīdos, šķīdinātājos unciti
- Ir iespējams iegūt vielas arī no alkīniem, ko izmanto gumijas, polivinilhlorīda u.c. ražošanā.
- Acetonu var iegūt no propīna Kučerova reakcijas rezultātā.
- Turklāt acetilēnu izmanto tādu ķīmisku vielu ražošanā kā etiķskābe, aromātiskie ogļūdeņraži, etilspirts.
- Acetilēnu izmanto arī kā degvielu ar ļoti augstu sadegšanas siltumu.
- Tāpat etīna sadegšanas reakciju izmanto metālu metināšanai.
- Turklāt tehnisko oglekli var iegūt, izmantojot acetilēnu.
- Šo vielu izmanto arī autonomos ķermeņos.
- Acetilēns un vairāki citi šīs grupas ogļūdeņraži tiek izmantoti kā raķešu degviela to augstā sadegšanas siltuma dēļ.
Tas izbeidz alkīnu izmantošanu.
Secinājums
Noslēgumā šeit ir īsa tabula par acetilēna ogļūdeņražu īpašībām un to ražošanu.
| Reakcijas nosaukums | Paskaidrojumi | Vienādojuma paraugs |
| Halogenēšana | Halogēna atomu (broma, joda, hlora utt.) pievienošanas reakcija ar acetilēna ogļūdeņraža molekulu | C4H6 + 2I2=С4 N6I2 |
| Hidrogenēšana | Ūdeņraža atomu pievienošanas reakcija ar alkīna molekulu. Notiek divos posmos. |
C3H4 +N2=S3N6 C3H6 + H2=C3N8 |
| Hidrohalogenēšana | Halogēnu (HI, HCI, HBr) pievienošanas reakcija ar acetilēna ogļūdeņraža molekulu. Notiek divos posmos. |
C2H2 + HI=C2H3I C2H3I + HI=C2H 4 I2 |
| Hidrācija | Reakcija, kuras pamatā ir mijiedarbība ar ūdeni. Notiek divos posmos. |
C2N2 + H2O=C 2 H3OH C2H3OH=CH3-CHO |
| Pilnīga oksidēšana (sadegšana) | Acetilēna ogļūdeņraža mijiedarbība ar skābekli paaugstinātā temperatūrā. Rezultāts ir oglekļa oksīds un ūdens. |
2C2H5 + 5O2=2H2 O + 4CO2 2C2N2 + 2O2=N2 O + CO2 + 3C |
| Reakcijas ar metālu sāļiem | Sastāv no tā, ka metālu atomi aizstāj ūdeņraža atomus acetilēna ogļūdeņražu molekulās. | С2Н2 + AgNO3=C2Ag2 + 2NH4NO3 + 2H2O |
Alkīnus var iegūt laboratorijā trīs veidos:
- no neorganiskiem savienojumiem;
- ar organisko vielu dehidrogenēšanu;
- ceļāorganisko vielu dehidrohalogenēšana.
Tātad mēs esam apsvēruši visas alkīnu fizikālās un ķīmiskās īpašības, to ražošanas metodes, pielietojumu rūpniecībā.
