Ацетилен та його гомологи
ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ
Частина III. ОРГАНІЧНА ХІМІЯ
Розділ 16. ВУГЛЕВОДНІ
§ 16.8. Ацетилен та його гомологи
Властивості. Ацетилен – перший член гомологічного ряду ацетиленових вуглеводнів – безбарвний газ, легший за повітря, малорозчинний у воді. Як вже зазначалося, його атоми карбону, сполучені потрійним зв’язком, перебувають у стані sp-гібридизації (див. §3.2 та рис. 8.6). Молекула ацетилену має лінійну будову, а атоми карбону в ній сполучені одним σ- і двома Π – зв’язками, причомуΠ
За хімічними властивостями ацетилен багато в чому аналогічний етилену. Для нього характерні реакції приєднання, окиснення та полімеризації.
Реакції приєднання відбуваються аналогічно відповідним реакціям олефінів. Вони відбуваються у дві стадії: спочатку йде приєднання за місцем розриву одного Π – зв’язку з утворенням похідних олефінів, далі – за місцем другого Π – зв’язку з утворенням похідних алканів.
1. Приєднання водню відбувається при нагріванні і наявності нікелевого каталізатора. Реакція проходить у
Ni, нагрівання
СН≡СН + Н2 –” СН2=СН2;
Ni, нагрівання
СН2=СН2 + Н2 ” СН3-СН3.
2. Приєднання галогенів відбувається дуже легко (також у дві стадії):
СН=СН + Вr2 -> СНВr=СНВ;
СНВr=СНВr + Вr2 −> СНВr2-СНВr2.
Бромна вода при цьому знебарвлюється. Знебарвлення бромної води є якісною реакцією на ацетилен, як і на всі ненасичені вуглеводні.
3. Приєднання галогеноводнів. Важливе значення має реакція приєднання хлороводню:
СН≡СН + НСl −> СН2=СНСl.
Добутий продукт – хлористий вініл (або вінілхлорид) – подібно до етилену легко полімеризується, а тому широко застосовується у виробництві полівінілхлоридних смол.
Приєднання галогеноводнів до гомологів ацетилену відбувається за правилом Марковникова:
4. Приєднання води відбувається за наявності солей меркурію(ІІ) – HgSO4, Hg(NO3)2 – з утворенням оцтового альдегіду (за звичайних умов ацетилен з водою не взаємодіє):
Як видно з рівняння, проміжним продуктом є ненасичений спирт. Спирти, в яких група ОН міститься біля карбону з подвійним зв’язком, нестійкі, гідроген гідроксильної групи переходить до сусіднього атома карбону (позначено стрілкою), внаслідок ізомеризації (мимовільної зміни будови) утворюється стійка сполука – альдегід. Ця реакція дістала назву реакції Кучерова на честь російського вченого М. Г. Кучерова, який відкрив її у 1881 р. За цією реакцією у промисловості з ацетилену добувають оцтовий альдегід, а з нього при відновленні – етиловий спирт (а), при окисненні – оцтову кислоту (б):
Ацетилен дуже чутливий до окисників. Під час пропускання крізь розчин перманганату калію він легко окиснюється, а розчин КМnO4 знебарвлюється:
+4
H-C≡С-H————–> HOOC-COOH.
Оксалатна кислота
Знебарвлення перманганату калію можна використати як якісну реакцію на потрійний зв’язок. .
Під впливом потрійного зв’язку гідроген у молекулі ацетилену стає дуже рухливим і здатний заміщуватися металами. Так, якщо пропускати ацетилен крізь розчини солей аргентуму або купруму (l), то утворюються ацетиленіди – металічні похідні ацетилену:
HC≡CH + 2АgОН −> АgС≡САg + 2Н2О;
Ацетиленід аргентуму
НС≡СН + 2CuOH −> CuC≡CCu + 2Н2О.
Ацетиленід купруму(l)
Ацетиленіди аргентуму і купруму у сухому вигляді вибухають від удару. Однак карбід кальцію, який також є ацетиленідом, досить стійкий до удару. Його широко використовують для добування ацетилену.
Ацетилен горить на повітрі сильно кіптявим полум’ям, а у кисні – сліпучо-білим з виділенням великої кількості теплової енергії. При згорянні ацетилену в суміші з киснем температура досягає 3 500 °С. Суміші ацетилену з повітрям і киснем дуже вибухонебезпечні (вибухають від іскри). Добування. У промисловості і в лабораторії ацетилен добувають з карбіду кальцію при взаємодії останнього з водою:
СаС2 + 2Н2О -> Са(ОН)2 + С2Н2.
У великих кількостях його добувають з метану:
2СН4 -> СH≡СH + ЗН2.
Застосування. Ацетилен застосовується як вихідна сировина для багатьох промислових хімічних синтезів.
З нього добувають оцтову кислоту, синтетичний каучук, полівінілхлоридні смоли. Тетрахлоретан СНСl2-СНСl2 – продукт приєднання хлору до ацетилену – добрий розчинник жирів і багатьох органічних сполук і, що дуже важливо, він безпечний у пожежному відношенні. Ацетилен використовують для автогенного зварювання металів.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...