Свойства непредельных углеводородов

Свойства  непредельных углеводородов

     Физические свойства. Низшие алкены (C₁—С₄) при обычных    условиях - газы. Алкены C₅—C₁₆—жидкости, более высоко­молекулярные алкены - твердые вещества.

     Некоторые свойства низких алкенов приведены в табл. 10.2. Из данных по критической температуре видно, что этилен мож­но превратить в жидкость только при низкой температуре под высоким давлением, другие алкены сжижаются под давлением уже при охлаждении водой.

     Таблица 10.2. Физические свойства газообразных алкенов

Таблица 10.3. Физические свойства жидких алкенов

В промышленных процессах нефтепереработки алкены по­лучаются в смеси с алканами. Их свойства заметно различаются, что используется при разделении смесей и выделении индивидуальных соединений. 1-Алкены нормального строения имеют более низкую температуру кипения и плавления, чем со­ответствующие алканы, но более высокую плотность и показа­тель преломления, как это видно на примере пентана и 1-пентена (табл. 10.3). Разветвленные алкены имеют значительно более высокие температуры кипения и плавления, а также бо­лее высокую плотность, чем остальные изомеры. цис-изомеры алкенов характеризуются более высокой температурой кипе­ния, чем транс-изомеры.

     Ацетилен— в обычных условиях газ; конденсируется при —83,8°С, 0,1 МПа; критическая температура 35,5°С; критиче­ское давление 6,2 МПа. Как и другие газообразные углеводо­роды, он дает с воздухом и с кислородом взрывоопасные смеси, причем концентрационные пределы распространения пламени очень широки—объемное соотношение воздух : С₂Н₂ от 1:2,0 до 1:81. Взрывоопасность ацетилена усугубляется его способ­ностью давать с некоторыми металлами (Си, Ag) взрывоопас­ные соединения—ацетилениды.

     Другим технически важным свойством ацетилена является его растворимость в воде и органических веществах, что имеет значение при его получении, хранении и особенно извлечении из разбавленных газовых смесей.

Химические свойства алкенов. Алкены представляют собой весьма реакционноспособные соединения. Важнейшие реакции, в которые они вступают:

1. Присоединение водорода.

     Водород присоединяется к алкенам при комнатной темпера­туре в присутствии тонкоизмельченной платины или палладия. Реакция имеет аналитическое значение. Арены в этих условиях не подвергаются гидрированию, и таким путем можно опреде­лить содержание алкенов, например, в крекинг - бензинах.

2. Аналитическое значение имеют также реакции алкенов с ацетатом ртути (II) и хлоридом серы (1).

     Эти реакции позволяют количественно выделить алке­ны из нефтепродуктов.

    3. Окисление и озонирование алкенов. Эти реакции позволяют установить положение двойной связи в олефине по составу образующихся продуктов, кроме того, они имеют практическое значение для получе­ния этиленоксида, ацетальдегида и акролеина.

     При окислении смеси пропилена с аммиаком (окисли-гельный аммонолиз) образуется акрилонитрил – важный мономер для синтетического каучука и химических волокон.

   4. Из промышленных процессов переработки алкенов можно отметить также полимеризацию, дегидрирование, хлорирование и гидрохлорирование, гидратацию, алкилирование, сульфатирование, оксосинтез.

Полимеризация алкенов до низкомолекулярных олигомеров (димеры, реновы, тетрамеры) представляет собой про­мышленный метод производства алкенов С₆—C₁₅, а также вы­сокооктанового компонента бензина.

Полимеризация алкенов до высокомолекулярных полимеров дает ценные полимерные материалы—полиэтилен, полипропилен и полиизобутилен.

5. При дегидрировании бутена и изоамиленов образуют­ся 1,3-бутадиен и изопрен—основные мономеры для синтеза каучука.

    6. Хлорирование и гидрохлорирование этилена и пропилена представляют собой важные способы получения не­которых растворителей и промежуточных продуктов.

7. Гидратация алкенов в присутствии кислых катализато­ров приводит к образованию спиртов.

8. Алкилирование алкенами разветвленных алканов дает высокооктановое моторное топливо.

  9. Алкилированием алкенами моноциклических ренов полу­чают алкилбензолы.

Алкилбензолы являются ценным сырьем промышленности основного органического синтеза.

     10. При присоединении серной кислоты к высшим алкенам (сульфатировании) образуются кислые эфиры серной кислоты—алкилсульфаты, применяемые для получения синте­тических моющих средств.

11. Реакция взаимодействия алкенов с оксидом углерода (II) и водородом в присутствии кобальтового катализатора (оксо-синтез) имеет большое значение для производства альдеги­дов.

    Дальнейшее восстановление альдегидов позволяет получать соответствующие первичные спирты.

      Химические свойства алкадиенов. Важнейшей особенностью соединений с сопряженными связями является их более высо­кая реакционная способность по сравнению с соединениями, имеющими изолированные двойные связи. Две сопряженные двойные связи в некоторых случаях ведут себя как единая не­насыщенная система; например, при хлорировании 1,4-бутадиена присоединение хлора к сопряженным связям обычно про­исходит в концевых положениях 1,4, при этом в положении 2—3 появляется новая двойная связь:

                                                       CI₂

СН₂ = СНСН=СН₂          Н₂ССICH= CHCH₂CI

     Лишь небольшая часть бутадиена реагирует подобно ал­кенам.

     Специфической реакцией алкадиенов с сопряженными свя­зями является диеновый синтез (реакция Дильса—Аль-дера). Считают, что он лежит в основе образования аренов при термической переработке алкенов.

Для количественного определения алкадиенов в нефтепродуктах используется реакция конденсации диенов с малеиновым ангидридом.

     Очень важной особенностью диенов с сопряженными двой­ными связями является крайняя легкость их полимериза­ции. При полимеризации некоторых диенов получаются очень длинные цепи:

n CH₂=CHCH=CH₂ → [-CH₂CH=CHCH₂-]_n

  Реакции этого типа лежат в основе получения синтетиче­ского каучука. Наибольшее промышленное значение имеют два алкадиена: 1,3-бутадиен и его гомолог 2-метил-1,3-бутадиен (изопрен).

Химические свойства алкинов. Алкины, благодаря высокой реакционной способности, вступают в многочисленные химиче­ские реакции — полимеризации, присоединения, конденсации и др.

Полимеризация ацетилена в зависимости от условий протекает различно. При пропускании ацетилена через раствор CuCl и NH C1 в соляной кислоте при 80 °С образуется винил-ацетилен:

2СН ≡ СН → СН₂ = СНС ≡ СН

     Эта реакция имеет большое практическое значение. Винил-ацетилен, легко присоединяя НС1, превращается в хлоропрен (мономер СК):

СН₂ = СНС ≡ СН+ НCI → CH₂=CHCI=CH₂

     Возможна полимеризация ацетилена с образованием цик­лических соединений (бензола, циклооктатетраена и др.).

     Присоединение галогенов к ацетилену использует­ся для синтеза ряда растворителей:

СН ≡ СН + 2 CI₂ → CI₂CHCHCI₂

     Гидрохлорированием ацетилена в промышленности получают винилхлорид—мономер, служащий сырьем для изго­товления пластических масс.

Рекомендация для Вас - 32.Условия почвообразования и почвы субтропиков..

     При гидратации ацетилена образуется ацетальдегид. Реакция протекает при каталитическом действии солей ртути (была открыта М. Г. Кучеровым и обычно называется его име­нем).

     Ацетальдегид является сырьем для производства уксусной кислоты, ее эфиров и других ценных продуктов.

Реакции винилхлорирования—присоединения к ацетилену соединений с подвижным атомом водорода—используют как способ получения виниловых эфиров, винилацетата, акрило-нитрила.

     Винильная группа в продуктах реакции придает им способ­ность к полимеризации, поэтому они используются как моно­меры для производства пластических масс. Наибольшее значе­ние имеют простые виниловые эфиры CH₂=CHOR, винилацетат СН₂  = СНОСОСНз, акрилонитрил СН₂  == СНСN.

     Конденсация с карбонильными соединениями приводит к образованию алкиновых спиртов и гликолей. Таким путем из ацетилена и формальдегида получают пропангиловый спирт и 1,4-бутиндиол.

Нитрование ацетилена азотной кислотой происходит с расщеплением тройной связи и дает тетранитрометан.