12613 (761354), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

углеводород с двойной предельный углеводород с тройной

связью углеводород связью

Таким образом, например, из этилена или ацетилена может быть получен этан.

Восстановление галогенпроизводных

При замещении атомов галогенов в молекулах насыщенных галогенпроизводных на водород образуются насыщенные углеводороды. Наиболее удобно действие водорода в момент выделения1² или иодистоводородной кислотой на иодпроизводные:

+2Н

R—I RH + HI

иодпроизводное углеводород

углеводорода

+HJ

R—I RH + I2

иодпроизводное углеодород

углеводорода

Например: CH3—CH2I + 2H CH3—CH3 + HI

иодистый этил этан

I

CH3—CH—CH2—CH3 + HI CH3—CH2—CH2—CH3 + I2

вторичный иодистый бутил

По этому способу получаются углеводороды с тем же числом углеродных атомов, какое было в исходном иодпроизводном.

Получение из органических кислот

Органические кислоты в различных условиях могут разлагаться с образованием предельного углеводорода по общей схеме

O

R—C RH + CO2

кислота OH углеводород

Реакцию удобно вести, если брать соли кислот и сплавлять их с твердыми щелочами. Например:

О t

CH3—C—ONa + Na—O—H CH4 + Na2CO3

уксуснокслый натрий

Этот метод приводит к образованию углеводородов с меньшим числом углеродных атомов, чем в исходном соединении

Синтез более сложных углеводородов из галогенпроизводных с меньшим числом атомов углерода (синтез Вюрца)

Данный метод заключается в получении углеводородов из галогенпроизводных при действии на них металлического натрия. Реакция протекает при нагревании по схеме: t

R—I + 2Na + I—R R—R + 2NaI

иодпроизводное иодпроизводное углеводород

В результате получается углеводород, содержащий большее число углеродных атомов, чем исходное галогенпроизводное.

Например: CH3—I + 2Na + I—CH3 CH3—CH3 + 2NaJ

иодистый метил иодистый метил этан

Таким образом, беря в качестве исходных веществ соответствующие галогенпроизводные, можно получить любой углеводород заданного строения и тем самым подтвердить это строение. Допустим требуется получить один из изомерных пентанов - 2-метилбутан: CH3—CH—CH2—CH3

CH3

Очевидно, что наиболее простым и удобным для синтеза этого углеводорода исходными галогенпроизводными будут 2-иодпропан (иодистый изопропил) и иодэтан (иодистый этил); действуя на их смесь металлическим натрием, получают заданный углеводород:

CH3 CH3

CH3—CH—J + 2Na + J—CH2—CH3 CH3—CH—CH2—CH3 + 2NaJ

иодистый изопропил иодистый этил 2-метилбутан

Однако нетрудно понять, что когда в реакцию вводят смесь двух галогенпроизводных, эта реакция будет протекать еще по двум направлениям, т.к. молекулы каждого из галогенпроизводных могут реагировать попарно друг с другом, а именно:

CH3 CH3 CH3 CH3

CH3—CH—J + 2Na + J—CH—CH3 CH3—CH—CH—CH3 + 2NaJ

иодистый пропил иодистый пропил 2,3-диметилбутан

CH3—CH2—J + 2Na + J—CH2—CH3 CH3—CH2—CH2—CH3 + 2NaJ

иодистый этил иодитый этил бутан

Таким образом, из смеси двух галогенпроизводных по реакции Вюрца образуется смесь трех углеводородов, которая может разделен на составляющие соединения (обычно при помощи дробной перегонки).

Синтез углеводородов из окиси углерода и водорода

При пропускании смеси окиси углерода (СО) и водорода (Н2) над нагретым до 2000С катализатором, содержащим восстановленное железо, образуются смеси преимущественно предельных углеводородов:

2nCO + (n+1)H2 CnH2n+2 + nCO2

Fe

Процесс имеет большое практическое значение, т.к. полученные смеси углеводородов представляют собой синтетически бензин. Исходным продуктом для синтеза могут служить получаемые различными методами смеси СО и Н2. Смесью этих газов является, например, синтез газ, получаемый из природных газов, содержащих метан, или водяной газ, образующийся при пропускании водяного пара на раскаленным углем.

Получение насыщенных углеводородов (алканов) из природных продуктов

Природными источниками предельных углеводородов служат разнообразные продукты, из которых наиболее важны природные горючие газы, нефть и горный воск.

Природные горючие газы представляют собой смеси газообразных углеводородов; они содержатся земной коре, образуя иногда огромные газовые месторождения. Кроме того, горючие газы сопутствуют нефти (природный нефтяной газ) и часто в больших количествах выделяются из скважин в процессе нефтедобычи (попутный нефтяной газ). Главная составная часть природных газов – метан. Нефтяной газ наряду с метаном содержит этан, пропан, бутан и изобутан. Содержание углеводородов неодинаково для газов различных месторождений. Иногда в нефтяном газе содержится и значительное количество паров низкокипящих углеводородов, входящих в состав бензинов; поэтому он может служить источником легких бензиновых фракций.

Природные газы – дешевое и эффективное топливо, используемо как в промышленности, так и в быту. Кроме того, они служат ценным химическим сырьем. Особенно перспективно в этом отношении использование попутного нефтяного газа: содержащиеся в нем углеводы являются исходными веществами для получения синтетического каучука, пластических масс и других синтетических материалов.

Нефть и ее переработка

Нефть – природное ископаемое, представляющее собой сложную смесь органических веществ, главным образом углеводородов. Она является ценнейшим продуктом, с использованием ее связаны самые разнообразные отрасли хозяйства. Состав нефти неодинаков в различных месторождениях. Некоторые нефти содержат значительные количества ароматических углеводородов.

Нефть содержит как жидкие, так и растворенные в ней твердые и в некотором количестве газообразные углеводороды. При большом содержании последних нефть иногда под давлением газов фонтанирует из буровых скважин.

Нефть – эффективное и дешевое топливо. Кроме того, она является наиболее ценным химическим сырьем, на основе которого получают синтетический каучук, пластмассы и т.д.

Путем перегонки из нефти получают продукты различного назначения. Главный способ переработки нефти – фракционирование (перегонка), при котором (после предварительного удаления газов) выделяют следующие основные нефтепродукты:

Бензин (сырой) (С5-С12), Ткип. 35-195 оС, плотность 0,700-0,780 г/см3

Лигроин (смесь углеводородов), Ткип. 120-235 оС, плотность 0,785-0,795 г/см3. Применяется как наполнитель жидкостных приборов, экстрагент.

Керосин (С9-С16), Ткип. 200-300 оС, плотность 0,790-0,846 г/см3.

Газойль (С15-С20), Ткип. 220-450 оС, плотность 0,820-0,919 г/см3.

Нефтяные остатки (мазут).

Бензиновая фракция содержит углеводороды с 5-12 атомами углерода. Повторными разгонками из нее выделяют петролейный или нефтяной эфир (Ткип. 40-70 оС), бензины различных назначений – авиационный, автомобильный (Ткип. 70-120 оС) и другие. Керосиновая фракция содержит углеводороды с 9-16 углеродными атомами, а нефтяные остатки (мазут) – смесь высших углеводородов.

Из мазута при температуре выше 300 оС отгоняется некоторое количество не разлагающихся при этой температуре продуктов, которые называют соляровыми маслами и применяют в качестве различных смазочных средств. Кроме того, из мазута путем очистки, перегонки под уменьшенным давлением или с водяным паром получают и такие ценные продукты, как вазелин и парафин (последний представляет собой смесь твердых углеводородов, которыми особенно богаты некоторые сорта нефти). Остаток после переработки мазута – так называемый гудрон – применяют для покрытия дорог. Мазут используют и непосредственно как топливо.

Наиболее ценными для современной техники продуктами переработки нефти являются бензины. Однако, при прямой перегонке из нефти получается лишь 20 % (в зависимости от сорта и месторождения нефти) бензиновой фракции. Выход ее может быть увеличен до 60-80 % при помощи крекинга высших нефтяных фракций. Первая установка по крекингу нефти была построена в 1891г. в России инженером В.Г. Шуховым.

В настоящее время различают следующие основные типы крекинга:

Жидкофазный, при котором сырье (мазут) подается в печи крекинга в жидком виде;

Парофазный, когда сырье подается в виде паров;

Каталитический, при котором сырье разлагается на специальных катализаторах.

В зависимости от типа крекинга получаются крекинг-бензины, отличающиеся по составу и имеющие различные назначения.

При крекинге наряду с жидкими бензиновыми углеводородами получаются более простые газообразные, главным образом непредельные углеводороды. Они образуют так называемые газы крекинга (до 25 % от крекируемого нефтепродукта). Последние являются ценным промышленным источником непредельных углеводородов.

Некоторое количество легкого бензина может быть получено путем сжатия из нефтяного газа, при этом содержащиеся в нем пары бензиновых углеводородов сгущаются, образуя так называемый газовый бензин.

Горный воск

Горный воск, или озокерит, представляет собой смесь твердых углеводородов. (Запасы его имеются на острове Челекен в Каспийском море), в Средней Азии, в Краснодарском крае, в Польше. Из озокерита выделяют твердое вещество церезин – заменитель воска.

Отдельные представители насыщенных углеводородов

Метан – бесцветный газ, не имеющий запаха. В природе образуется в результате различных процессов брожения. Так, он получается при гниении клетчатки растений под влиянием особых микроорганизмов:

(С6Н10О5)х + Н2О 3хСН4 + 3хСО2

клетчатка метан

Метан является главной составной частью выделяющегося со дна болот болотного газа. Газ, образующийся в каменноугольных пластах, также содержит до 90% метана; этот газ в больших количествах накапливается в некоторых угольных рудниках. Поэтому метан еще называют рудничным газом.

Метан может быть получен путем сплавления уксуснокислого натрия со щелочью (см. ранее). На воздухе метан горит бесцветным пламенем. Смесь одного объема метана с двумя объемами кислорода сгорает с сильным взрывом (гремучая смесь): СН4 + 2О2 СО2 + 2Н2О

Образование такого рода смеси является причиной взрывов рудничного газа, крайне опасных при разработке углей.

Метан – ценное химическое сырье; он является главной составной частью природных горючих газов и может быть использован для получения очень многих необходимых хозяйстве веществ. Огромные количества метана подвергают конверсии (превращению) в так называемый синтез-газ (смесь СО и Н2). Для этого метан с парами воды пропускают над никелевым катализатором при 700-800 оС (конверсия водяным паром) или же подвергают неполному окислению кислородом в печах при 1400-1500 оС (кислородная конверсия):

700-800 оС 1400-1500 оС

СН4 + Н2О СО + 3Н2; 2СН4 + О2 2СО + 4Н2.

кат-р кат-р

Синтез-газ используют для получения углеводородов, метанола, аммиака и др. Из метана при высокой температуре может быть получен ацетилен:

1500 оС

2СН4 СН СН + 3Н2.

Список литературы

Писаренко А.П., Хавин З.Я. Курс органической химии. М., Высшая школа,

1975. 510 с.

Нечаев А.П. Органическая химия. М., Высшая школа, 1976. 288 с.

Артеменко А.И. Органическая химия. М., Высшая школа, 2000. 536 с.

Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии. М., Высшая школа, 1999. 768 с.

Ким А.М. Органическая химия. Новосибирск, Сибирское университетское издательство, 2002. 972 с.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat.ru/

\

1 ¹ Энергия связи С—Н для С_трет.= 370 кДж/моль; для С_втор.= 390 кДж/моль; С_перв.= 414 кДж/моль.

2¹ Газообразный Н₂ в обычных условиях инертен. Весьма активен атомарный водород, выделяющийся в процессе реакции из какого-либо соединения, например:

2HCl + Zn 2H + ZnCl₂; C₂H₅OH + Na H + C₂H₅ONa.

^{спирт алкоголят натрия}

такой водород называют водородом в момент выделения.

Характеристики

Список файлов статьи