1 (1125754), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Таблияз З.4 СНз(СНз)еСНз сн, сн, снзснснзсн снзснсн,снзсн Сн ( сн,сн-снсн, снз ( снзссн„сн ( сн, Уирпяс ивине 3-8, Исиользуи даиньее гибл. 3-3 и'3.4, определите температуры ки- нения тетрздекана, гептэдекана, 2-метилгексанв и 2,2-днметилпеитаиа. Упражнение 3-4. Имея в виду, что летучесть определяется величиной снл при- тяжения мектду молекучами, укажите возможнум нричину того, что неогексзн более летуч, чем гсксаа, рис. 3.3,'Инфракрасные спектры и-октава (а) н 2,2,4-трнметилветпзиа (б) (в вкде чистых зкндкостеи).
ГЛАЗА З 9! АЛКАНЫ 3-3. Спектральные свойства алканов В ИК-спектрах алканов четко проявляются частоты валентных колебаний связи С вЂ” Н в области 2850 — 3000 см '. Частоты валентных колебаний связи С вЂ” С перемеины и обычно являются мало инл г 2,0 ),о мл. Рис.
3-4. Спектры ядерного магнитного резонанса и октава (о) и з,о4-трвметнл- пеитана (Е) ири 60 д(Гц относительно ТМС в качестве стандарта. левая верляяя кривая не спектре (б! соответствует учестяу слгятрв ог ь»б до»ла я. д., елпяслиному пря повьнлсяноа чувстввтельностя, яля того чтобм понеевть детали поглоще. нвн, обусловленного -С вЂ” Н. ! тенсивными, Характеристические деформационные колебания связи С вЂ” Н в метильной (СНв) и мегиленовой (СН,) группах обычно ле. жат в интервале 1400 — 1470 см ', ио метильная группа обнаруживает в спектре слабую полосу при 1380 см ".
ИК-спектры двух образцов, иллюстрирующие зти особенности, приведены на рис. 3-3. Чистые алкины ие поглощают в ультрафиолетовой области выше 2000 Л (см. табл. 2-2) и но этой причине часто оказываются отличными растворителями для снятия УФ-спектров других соединений, Я)У(Р-спектры алканов обычно весьма характеристичны, но с трудом поддаются интерпретации, поскольку химические сдвиги для различных типов протонов в них невелики. Вопрос о том, разветвлек алкан или нег, может быть решен сравнительно легко при анализе отношения интеграла резонансного поглощения группы СН, при 0,0 м.
д. к интегралу поглощения СН, в районе 1,25 м. д. (рис. 3.4), й(асс-спектрометряя является отличным методом анализа смесей алканов и широко используется для этой цели. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ АЛКАНОВ 3-4. Г'орение алканов В целом класс алканов характеризуется необычайно малой реакционной способностью.
Применяемое для этих углеводородов название «насыщеиныев или «парафины» (последнее буквально означает «не обладающие достаточным сродством» от латинского «раг(шп)» — недостаточно и «а(ВпЬ» — сродство] обусловлено тем, что их химическое «сродство» по отношению к наиболее часто встречающимся реагентам может рассматриваться как «насыщенноещ Так, ни одна из связей С вЂ” Н и С вЂ” С в типичных насыщенных углеводородах, подобных этапу, не атакуется при обычных температурах кислотами (например, серной кислотой) и окислительвыми агентамн (каприз«ер, бромом в темноте, кислородом или перманганатом калия). Этан в обычных условиях такнге весьма устойчив к действию восстанавливающих агентов, например водорода, в присутствии таких катализаторов, как платина, палладий или никель.
Однако все насыщенные углеводороды при повышенных температурах реагируют с кислородом, а в присутствии избытка кислорода происходит полное сгорание до двуокиси углерода и воды. Огромное количество углеводородов нефти используется в качестве топлива для получения тепла и энергии при сгорании. Хотя состав нефтей различается в зависимости от месторождения, обычно при перегонке выделяются следующие фракции е; Газовая фракция (температура кипения до 40 "С), содержащая нормальные и разветвленные алканыС» — С,. Природный газ обычно е СиЯозип(Р.)л., «Нунгосагьоиз (и Ре(го(еипсв,,(СЬепг. Ес(ис., Зт, 554((900).
глава а длклны 93 состоит«главным образом из метана и этана, тогда как «баллонный» газ (сжиженный нефтяной газ) — в основном из пропана н бутана. С вЂ” С . Бензин (газолин) (т. кив. 40 — 180'С) содержит угле ит углеводороды . , — ,„. В бензине обнаружено более 100 индивидуальных пений, в ых соеди- н и, число которых входят нормальные и разветвленн а ы, циклоаяканы и алкилбензолы (арены).
Присутствие развет- '. вленных алканов более благоприятно сказывается на качестве бен- зина, чем, их изомеров с неразветвлеиной цепью, так как онн имеют гораздо более высокую антидетонационную характеристику. Керосин, (т, кип. 180-230'С) содержит углеводороды С„,.и Сьы е топлива для ре- Большие количества его используются в качестве то активных двигателей, а также «крекируются» в более простые ал- каны (и алкеиы). Легкий еазойль (легкое дизельное топливо, т. кип. 230 — 305'С), в состав которого входят углеводороды С„ — С,ы нспольз:ется как дизельное топливо н в больших масштабах «крекируется» в алканы (и алкены) с меньшей молекулярной массой.
305 — 405'С), См — С лжеггый еазойль и легкий дистиллят смазочного масла ( . л ла (т. кин. зз. Смазочные масла (т. кг)п. 405 — 515'С) ф— Сан из которых на- иболее известны парафин н вазелин. Остаток после перегонки обыч- но называют асфальтом„ 3-5. Определение гпеплагп сгорания. Энергии связей Горение полученных из нефти алканов служит основным источником тепла и энергии..Следовательно, представляет практический интерес возможность оценки количества тепла, выделяющегося при сгорании углеводородов различного типа. Это легко может быть сделано с помощью таблиц энергий связей; метод определения теплот сгорания очень важен, так 'как позволяет установить значения теплот многих других органических реакций. При обсуждении теплот реакций внимание будет сосредоточено на общем количестве тепла, выделяющегося или поглощаемого в тех случаях, когда реагенты, и продукты реакции находятся при одной и той же температуре, обычно при 25'С. В случае сгорания .углеводородов эта теплота может быть измерена путем сожжения смеси углеводорода с избытком кислорода в закрытом сосуде, (омещенном в баню с температурой до измерения 25'С, н определения количества тепла, которое нужно отвести от бани, чтобы ее температура.
вновь стала равной 25"С. Температура внутри сосуда в ходе сожжения может достигать 1000'С илн более, но это несущ поскольк то есущестзенно, с. у общее количество выделенного тепла останется тем ж мым, коль скоро начальное и конечное состояния системы одинзже козы. Так, очень медленноеокисленне при 25'С приведет к выделе- иню точно такого же количества тепла, как и быстрое горение (в предположении, что сгорание в обоих случаях полное). Количество тепла, выделяющееся или поглощающееся в ходе процесса, происходящего нри посглсянном объеме (подобно описанному здесь для случая сожжения углеводорода в закрытом сосуде), отличается от количества тепла, выделяющегося или поглощающегося в случае процесса, 'проходящего при асслюлнном давлении. Поскольку большинство органических реакций проводится прн постоянном давлении, теплота реакции ЬН обычно определяется как количество тепла, выделяющееся или поглощающееся прн постоянном давлении.
Принято употреблять ЛН с отрш!ательным знаком в том случае, когда теплота выделяется (зкзотермическая реакция), и с гюложг(тельныл! знаком, ею!и теплота поглощается (видотермнческая реакции). Экспериментально установлено, что при сожжении 1 моля метана при 25'С (в случае необходимости вносятпоправку дня перехода от постоянного объема к постоянному давлениго) экзотермнчность реакции составляет 212,8 ккзл. Зто может быть выражено в сокращенной форме следующим уравнением: СН,(газ)+20, (гаэ) — ь СО» (гвз)+2Н»0 (жидк ) оН= — 212 8 клал Обозначения (газ) и (жидк.) означают при этом, что для данного значении ЬН реагенты и продукты находятся в газообразном состоянии, за исключением воды, которая находится в жидком состоянии.
Если нужно получить ЬН для случая, когда продукт сгорания (Н„О) находится в газообразном состоянии, то следует внести поправку на теплоту испарсния воды (10,4 ккал!моль при 25'С). СН«(гзз)+20»(газ) — ~- СО, (газ)+2Н»О (жидк.) ан= — 212,8 ккзл 2Н»0 (жидк.) — ь 2Н„О (газ) бн=-+ 2Х!0,4 ккзл СН, (газ)+20„(гзз) — СО, (газ)+2Н,О (газ) ЬН=,— 192,0 ккзл Уиразжиенае З-Ю, Тезлота сгорания 1 поля жидкого н.двкаиа, приводяжзго к обрззованжо двуокиси углерода и жидкой воды, составляет!620,! ккал. Тзклота испарения н-декаиа при 28'С рзвиа 11,7 ккал. Вычислите теплоту сгорания в тоы злу ~аз,:если бы зсе соединения находились в газовой фазе. Унраэкнение З-б.
Что дасг болыиз тепла — озжжоиие 1 кг газообразного натана или ! кг жидкого н дзкзиз (обрззуегоя жидкая вода)? Для того чтобы определить теплоты сгорания из энергий связей, используют разницу между теплотами, которые, согласно расчету, требуются для разрыва связей в реагентах, и теплотами, требу!ощимнся для образования связей в продуктах, имея нрн этом в виду, что при разрыве связей тепло поглощается, а при образовании связей тепло выделяется. Необходимые для расчета энергии связей приведены в табл. 3-5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
