Реакция полимеризации алкенов, их значение

Особенности реакции полимеризации:

1) полимеризация – это последовательное соединение одинаковых молекул в более крупные;

2) реакции полимеризации особенно характерны для непредельных соединений: а) из этилена образуется высокомолекулярное вещество – полиэтилен; б) соединение молекул этилена происходит по месту разрыва двойной связи:

Сокращенно уравнение этой реакции записывается так: nСН2=СН2 → (-СН2-СН2-)n;

3) к концам таких молекул (макромолекул) присоединяются какие-нибудь свободные атомы или радикалы (например, атомы водорода из этилена);

4) продукт реакции полимеризации называется полимером (от греческого поли – много, мерос – часть);

5) исходное вещество, которое вступает в реакцию полимеризации, называется мономером.

Особенности полимера.

1. Полимер – это соединение с высокой молекулярной массой, молекула которого состоит из большого числа повторяющихся группировок, которые имеют одинаковое строение.

2. Эти группировки называются элементарными звеньями и структурными единицами.

Степень полимеризации (обозначается n)– это число элементарных звеньев, которые повторяются в макромолекуле.

В зависимости от степени полимеризации из одних и тех же мономеров можно получать вещества с различными свойствами. Особенности степени полимеризации:

а) полиэтилен с короткими цепями (n = 20) является жидкостью, обладающей смазочными свойствами;

б) полиэтилен с длиной цепи в 1500–2000 звеньев представляет собой твердый, но гибкий пластический материал, из которого можно получать пленки, изготовлять бутылки;

в) полиэтилен с длиной цепи 5–6 тыс. звеньев является твердым веществом, из которого можно готовить литые изделия, жесткие трубы, прочные нити.

Условия протекания реакций полимеризации весьма различны:

1) в некоторых случаях необходимы катализаторы и высокое давление;

2) главным фактором является строение молекулы мономера;

3) в реакцию полимеризации вступают непредельные (ненасыщенные) соединения за счет взрыва кратных связей.

В лабораторных условиях полиэтилен получают при нагревании этилового спирта с водоотнимающими веществами (концентрированной серной кислотой, оксидом фосфора (v) и другими): С2Н5ОН → СН2=СН2 +

22. Спирты многоатомные., органические соединения, содержащие гидроксильную группу OH у насыщенного атома углерода. Различают спирты одноатомные (например, метиловый и этиловый спирты), двухатомные (гликоли), трехатомные (глицерины) и многоатомные.

Многоатомные спирты(м.с.) —органические соединения содержащие в своём составе более одной гидроксильной группы ОН

М. с. — бесцветные кристаллические вещества сладкого вкуса, легко растворимые в воде; многие из них синтезируются растениями; для каждого спирта известно большое число стереоизомеров. М. с. обладают всеми свойствами одноатомных спиртов (они легко, например, этерифицируются и окисляются). Нитраты М. с. обладают взрывчатыми свойствами. М. с. в промышленности получают обычно восстановлением соответствующих альдоз и кетоз; применяют в производстве полимеров, взрывчатых веществ, используют в качестве заменителей сахара для больных диабетом (сорбит, ксилит), в косметической и фармацевтической промышленности

Химические свойства многоатомных спиртов:

1. Как вещества, которые содержат гидроксильные группы, многоатомные спирты имеют сходные свойства с одноатомными спиртами.

2. При действии галогеноводородных кислот на спирты происходит замещение гидроксильной группы:

СН2ОН-СН2ОН + Н СI → СН2ОН-СН2СI + Н2О.

3. Многие спирты обладают и особыми свойствами: многоатомные спирты проявляют более кислые свойства, чем одноатомные и легко образуют алкоголяты не только с металлами, но и с гидроксидами тяжелых металлов. В отличие от одноатомных спиртов, многоатомные спирты реагируют с гидроксидом меди, давая комплексы синего цвета (качественная реакция на многоатомные спирты).

Способы получения и применения многоатомных спиртов

1) подобно одноатомным спиртам, многоатомные спирты могут быть получены из соответствующих углеводородов через их галогенопроизводные; 2) наиболее употребительный многоатомный спирт – глицерин, он получается расщеплением жиров, а в настоящее время все больше синтетическим способом из пропилена, который образуется при крекинге нефтепродуктов.

Гомологи - это вещества, у которых сходный состав (отличаются на целое число групп СН2) , строение и химические свойства. Группа СН2 называется гомологической разностью. Совокупность гомологов составляет гомологический ряд.

Радикалы

Общее название углеводородных радикалов алканов – алкилы.

Алкилы - это одновалентные остатки, получающиеся при отнятий атома водорода от алканов.

Обозначение – R

Названия радикалов производят от названий соответствующих алканов с заменой окончания –ан на –ил.

СН3 – метил

С2Н 5– этил

СН3 – СН2 – СН2 – н – пропил

и. т. д.

Строение

1. Вид гибридизаций – sp3

2. Вид связей – только одинарные сигма-связи

3.Длина связи(С-С) – 0.154 нм

4. Валентный угол – 109028’

5. Форма молекулы: у метана тетраэдрическая, у этана – два тетраэдра соединенные вершинами, строение молекул остальных алканов можно представить как соединение большого числа тетраэдров.

Номенклатура

Химическая номенклатура – это система формул и названий химических веществ. Она включает правила составления формул и названий. Название органического соединения должно отражать не только состав, но и строение его молекулы. Для органической химии наиболее удобной является заместительная номенклатура, которая рекомендована ИЮПАК.

ервые четыре представителя ряда алканов имеют случайные тривиальные названия: метан, этан, пропан, бутан. Названия последующих членов ряда производятся от греческих числительных, указывающих число углеродных атомов в молекуле; к ним добавляется общее для всего гомологического ряда окончание ан.

Правила составления названия разветвленного углеводорода:

1. Главную цепь выбираем максимальной длины, нумерацию начинаем с того конца где ближе разветвления.

2. Если заместители находятся на равных расстояниях от конца цепи, то нумерацию начинают с более разветвленного конца.

3. Если разветвленность главной цепи одинакова, то нумерацию начинают с того конца, к которому ближе находится радикал, название которого стоит раньше в алфавитном порядке.

4. За основу (корень) названия разветвленного углеводорода берут название углеводорода, соответствующего главной (пронумерованной цепи).

5. Название разветвленного углеводорода строится в такой последовательности: сначала указывается цифра означающая номер атома углерода в главной цепи у которого имеется разветвление(боковая цепь), затем название радикала в боковой цепи, и название самой главной цепи(корень).

6. Если углеводород содержит несколько одинаковых радикалов, то в его названий перечисляются цифры указывающие его положение, а число этих радикалов отмечается числовой приставкой: ди-(два), три-(три), тетра-(четыре), пента-(пять), и т.д.

7. Различные по строению радикалы перечисляют в алфавитном порядке(по первой букве в их названий).

23.

Нитрование (реакция Коновалова). При действии разбавленной азотной кислоты на алканы при 140°С и небольшом давлении протекает радикальная реакция:

t °

CH3-CH3 + HNO3 → CH3-CH2-NO2 + H2O.

При радикальных реакциях (галогенирование, нитрование) в первую очередь замешаются атомы водорода у третичных, затем у вторичных и первичных атомов углерода. Это объясняется тем, что легче всего разрывается гомолитически связь третичного атома углерода с водородом (энергия связи 376 кДж/моль), затем — вторичного (390 кДж/моль) и только потом — первичного (415 кДж/моль)

29. Явление изомерии, примеры различных видов измерии, понятие о мезомериии метамерии( эфиры, кетоны, амины)Изомерия - это такое явление, при котором могут существовать несколько веществ, имеющих один и тот же состав, и одну и ту же молекулярную массу, но различающихся строением молекул и свойствами.

Изомеры – это вещества имеющие одинаковый молекулярный вес и состав, но разное строение молекулы и свойства.

Для алканов характерна структурная изомерия, которая обусловлена возможностью разветвления углеродной цепи молекулы. Углеводород с прямой, неразветвленной цепью называется нормальным изомером.

Первым членом гомологического ряда алканов который имеет изомеры, является бутан(2 изомера):

СН3 – СН2 – СН2 – СН3 н-бутан(tкип = -0.5 0С)

изобутан(или 2-метилпропан, tкип = -12 0С)

Число изомеров у алканов возрастает по мере увеличения числа атомов углерода в молекуле алкана.

У пентана 3 изомера, гексана – 5, гептана – 9, и т.д.

Атомы углерода могут быть соединены с разным числом других атомов углерода: одним, двумя, тремя, четырьмя. В зависимости от этого различают первичные, вторичные, третичные и четвертичные углеродные атомы.

В этом соединений атомы С1, С4 – первичные, С3 – вторичный, С2 - четвертичный.

Химические свойства

1. Реакций замещения:

а) Галогенирование. На свету алканы реагируют с хлором(а также с бромом). Реакция идет по цепному свободно-радикальному механизму:

СН4+Сl2 = CH3Cl+HCl

CH3Cl+Cl2 = CH2Cl2+HCl

CH2Cl2+Cl2 = CHCl3+HCl

CHCl3+Cl2 = CCl4+HCl

б) Нитрование. Реакция Коновалова (при t = 140 оС):

СН4+HNO3 = CH3NO2+H2O

C3H8+ HNO3 = C3H7NO2+H2O

2. Реакций дегидрирования:

2СН4 = С2Н2+3Н2↑ (при t = 1500 оС)

С2Н6 = С2Н4+Н2↑ (при t = 500 оС)

При очень высоких температурах молекулы алканов распадаются на элементы. Например при t = 1000 оС метан разлагается:

СН4 = С+2Н2↑

3. Крекинг – это процесс расщепления углеводородов, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле

С8Н18 = С4Н10+С4Н8(при ↑ температуре)

4. Реакций окисления:

а) Горение: Алканы сгорают на воздухе с выделением большого количества теплоты:

СН4+2О2 = СО2+2Н2О

2С2Н6+7О2 = 4СО2+6Н2О

б) Каталитическое окисление:

2СН4+302 = 2НСООН+2Н2О

2С4Н10+5О2 = 4СН3СООН+2Н2О ( под ↑ давлением)

5. Реакций изомеризаций – перестройка углеродного скелета (при высоких температурах, катализатор - AlCl3):