Дәріс конспектілері (тезистері) уе-10-18 фр 03

П а р а ф и н д е р д і ң и з о м е р с а н ы

жүктеу 17,49 Mb.

бет	7/36
Дата	13.02.2022
өлшемі	17,49 Mb.
	#35851
түрі	Конспект

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 36

KS letsia

1.1. НОМЕНКЛАТУРА
1.2. СТРУКТУРАЛЫҚ ИЗОМЕРИЯ

П а р а ф и н д е р д і ң и з о м е р с а н ы.

Заттардың формулалары	Изомерлердің саны		Заттардың формулалары	Изомерлердің саны
Заттардың формулалары	мүмкін болатыны	табылған- дары	Заттардың формулалары	мүмкін болатыны	табылған- дары
С₃Н₈	1	1	С₁₁Н₂₄	159	27
С₄Н₁₀	2	2	С₁₂Н₂₆	355	41
С₅Н₁₂	3	3	С₁₃Н₂₈	802	32
С₆Н₁₄	5	5	С₁₄Н₃₀	1858	29
С₇Н₁₆	9	9	С₁₅Н₃₂	4347	28
С₈Н₁₈	18	18	. . .	. . .	. . .
С₉Н₂₀	35	35	С₂₀Н₄₂	366319	23
С₁₀Н₂₂	75	71	С₇₀Н₁₄₂	5 * 10²⁶	1

Мүмкін болатын изомерлердің сандарын есептеп шығару үшін математикалық формулалар қолданылады. 7 – таблицадағы және одан кейін келетін таблицалардағы сандар сол формулалардың көмегімен табылған. Мысалы С₁₄Н₃₀ парафині үшін екі мыңға жуық изомерлі құрылыс формулалары бар екені есептеп шығарылған.

Алайда, бүгінде белгілі болып отырған изомерлердің саны, теориялық түрде мүмкін болатын изомерлер санынан мүлдем аз. Әдетте гомологтық қатардағы С₄ – С₉ аралығындағы заттардың ғана изомерлері біршама барлығы табылды деуге болады.

Бұл изомерлердің барлығы тек көміртегі қаңқасының молекулалардағы өзгерістері арқылы ғана түзілген изомерлер. Басқа гомологтық қатарларда изомерлердің саны тіпті жылдам өседі; себебі бұларда көміртегі қаңқасының изомерлерімен қатар құрылымдық изомерлердің басқа түрлері де келіп қосылады. Оны 8 – таблицада келтірілген спирттердің изомерлерінің мүмкін болатын сандарынан жақсы байқауға болады.

Егер құрылымдық изомериясынан басқа кеңістіктік изомериясын да еске алсақ, онда қай кластың болмасын гомологтық қатарындағы изомерлердің саны әлденеше есе артады. Мысалы, С₂₀Н₄₂ құрамы қаныққан көмірсутегінің құрылымдық және кеңістіктік изомерлердің жалпы саны 3 395 694 болып шығады.

8 – т а б л и ц а

Қаныққан біратомды спирттердің гомологтық қатардағы изомерлер саны.

Спирттің формуласы	Изомерлердің саны		Құрамында дәл сондай көміртегі бар парафиндердің изомерінің саны
Спирттің формуласы	теория бойынша мүмкін болатыны	табылғандары
СН₃ОН	1	1	-
С₂Н₅ОН	1	1	1
С₃Н₇ОН	2	2	1
С₄Н₉ОН	4	4	2
С₅Н₁₁ОН	8	8	3
С₆Н₁₃ОН	17	17	5
С₇Н₁₅ОН	43	37	9
С₈Н₁₇ОН	93	57	18
С₉Н₁₉ОН	225	67	35
С₁₀Н₂₁ОН	543	70	75

Бақылау сұрақтары:

1. Органикалық қосылыстардың қандай сыныптарын білесіз?

2. Изомерия дегеніміз не?

3. Гомология дегеніміз не?

2 – дәріс. Алкандар (Қаныққан көмірсутектер)

Дәрістің жоспары:

1. 1. Номенклатура

1. 2. Структуралық изомерия

1. 3. Алу тәсілдері

1. 4. Химиялық қасиеттері

- Радикалдық орынбасу реакцияларының механизмдері – S_R

Дәрістің мақсаты: қаныққан көмірсутектердің алыну әдістерін, химиялық қасиеттерін қарастыру

Дәрістің мазмұны:

А л к а н д а р деп – жалпы формуласы С_ПН_2П+2 барлық көміртегі атомдары Sр³ – гибридтелген күйінде, өзара σ – сигма байланыстармен жалғасқан қаныққан көмірсутектерді айтамыз.

1.1. НОМЕНКЛАТУРА

Алкандардың гомологтық қатарын бастап тұрған - СН₄ – метан.

Тармақталмаған алкандардың аталуы ескі қалыптасқан, тривиалды атаулар: метан, этан, пропан, бутан. Ал С₅Н₁₂ – ден бастап латын сандарына сәйкес: С₅Н₁₂ – пентан (бес), С₆Н₁₄ – гексан (алты)…………….. С₁₀Н₂₂ – декан (он).

Тармақталмаған (нормалды – Н - ) алкандардың аталуы.

№	Құрылыс формуласы	Көміртегі атомдарының саны	Аталуы
1	СН₄	1	метан
2	СН₃СН₃	2	этан
3	СН₃СН₂СН₃	3	пропан
4	СН₃(СН₂)₂СН₃	4	бутан
5	СН₃(СН₂)₃СН₃	5	пентан
6	СН₃(СН₂)₄СН₃	6	гексан
7	СН₃(СН₂)₅СН₃	7	гептан
8	СН₃(СН₂)₆СН₃	8	октан
9	СН₃(СН₂)₇СН₃	9	нонан
10	СН₃(СН₂)₈СН₃	10	декан

Рационалды номенклатура бойынша алкандарды бір немесе бірнеше (екі, үш, төрт) сутегі атомдары алкил топтарына алмасқан метанның туындысы деп қарастырады.

метилэтилизопропилметан

Жүйелік (ИЮПАК) – номенклатурасы бойынша алкандардың атауы келесі схема бойынша құрастырылады:

+ +

Орны санмен көрсетілген алкил тобының аталуы

Басты көміртегі тізбегі – ең ұзын көміртегі тізбегі

2 – метилпентан 3 - метилгептан

Орынбасарлар екі немесе одан көп болғанда басты көміртегі тізбегін орынбасарлар жақын жағынан бастап нөмірлейді.

СН₃

_{8 7 6 5 4 3 2 1}

СН₃― СН₂― СН₂― СН ― СН₂― С ― СН₂― СН₃

СН₃ СН₂
СН₃

3,5 – диметил – 3 этилоктан

Егер бірдей бірнеше орынбасарлар бар болса: ди, три, тетра….. көбейткіш қосымшалар жалғанады.

_{1 2 3 4 5}

С Н₃― СН ― СН ― СН ― СН₃

СН₃ СН₃СН₃

2, 3, 4 – триметилпентан

1.2. СТРУКТУРАЛЫҚ ИЗОМЕРИЯ

Структуралық изомерия органикалық қосылыстардың барлық кластарына тән изомерия, көміртегі қаңқасының (тізбегінің) өзгеруі арқылы түзіледі.

Алкандардың структуралық изомериясы бутаннан басталады.

СН₃ СН₂СН₂ СН₃ СН₃ ― СН ― СН₃

СН₃

бутан 2- метилпропан (изобутан)

Т_Қ ═ - 0,5⁰С Т_Қ ═ - 12⁰С

СН₃

СН₃―СН₂―СН₂―СН₃ СН₃―СН―СН₂―СН₃ СН₃―С― СН₃
СН₃ СН₃

пентан 2 – метилбутан 2,2 - Диметилпропан

(изопентан) (неопентан)

Т_Қ ═ -36⁰С Т_Қ ═ - 28⁰С Т_Қ ═ - 9,5⁰С

Алкандардың структуралық изомерлері

Көміртек атомдарының саны	Изомерлер саны	Көміртек атомдарының саны	Изомерлер саны
1	1	8	18
2	1	9	35
3	1	10	75
4	2	15	4 347
5	3	20	336 319
6	5	25	36 797588
7	9	30	4 111 846763

1.3. АЛУ ӘДІСТЕРІ

1. Табиғи көздері

Алкандарды табиғи газдардан, мұнайдан және көмірден алуға болады.

2. Лабораториялық әдістер.

2.1 Қанықпаған көмірсутектерді сутектендіру
Pd; Pt; Ni

R – CH ═ CH₂ + H₂ R – CH₂– CH₃

2.2. Галогентуындылардан алу

- галогентуындыларды тотықсыздандыру

Pd

СН₃– СН₂ – СІ + Н₂ СН₃– СН₃+ НСІ

СН₃СН₂ – І + НІ СН₃– СН₃+ І₂
- Вюрц реакциясы
СН₃І + 2Na + I – СН₃ СН₃– СН₃+ 2 NaI
Вюрц реакциясының бірінші сатысында натрийалкилдер түзіледі:
СН₃І + 2Na СН₃Na + 2NaI

метилнатрий

Екінші сатыда натрийалкил галогеналкилдермен әрекеттеседі.
СН₃Na + СН₃І СН₃ – СН₃+ NaI
Вюрц синтезінде әртүрлі галогеналкилдер пайдаланса, алкандардың үш түрлі қоспасы түзіледі.
СН₃ – СН₃+ 2 NaI

^этан

3 СН₃І + 6 Na + 3 СН₃СН₂І СН₃ – СН₂– СН₃+ 2 NaI

^пропан

СН₃СН₂– СН₂СН₃+ 2 NaI

^бутан

Мұндай қоспаны бөлу оңай емес, сондықтан Вюрц реакциясында бірдей галогеналкилдер қолданылады.
3. Магнийорганикалық қосылыстардан алу.

_эфир

CH₃CH₂I + Mg CH₃CH₂MgI

иодтыэтилмагний

C H₃CH₂MgІ + НОН CH₃CH₃ + MgIОН
4. Карбон қышқылдарының тұздарынан алу.

- электролиз әдісі – Кольбе реакциясы

CH₃CОО Na CH₃CОО ^- + Na⁺
СH₃CОО ^- – е^- CH₃CОО⁰
СH₃CОО ⁰ CО₂ + CH₃

_{0 0}

СH₃ + CH₃ CH₃ – CH₃

- карбон қышқылдарының тұздарын сілтілер қосып күйдіру.

Бақылау сұрақтары:

1. Көмірсутектер дегеніміз не?

2. Көмірсутектерді жіктеңіз?

3. Қаныққан көмірсутектерге сипаттама беріңіз?

3 – дәріс. Алкандардың химиялық қасиеттері

Дәрістің жоспары:

1. Химиялық қасиеттері

Дәрістің мақсаты: алкандардың химиялық қасиеттерін, оларға қандай реакциялар тән екендігін қарастыру

Дәрістің мазмұны:

Химиялық қасиеттері

Органикалық қосылыстардың химиялық қасиеттері олардың құрылысына тәуелді. Химиялық құрылыс теориясының қазіргі кездегі мәніне сәйкес – органикалық қосылыстардың физикалық химиялық қасиеттері – олардың құрамына сонымен бірге, химиялық, кеңістік және электрондық құрылысына байланысты.

Алкандардағы көміртек атомы SР³ – гибридтену күйінде болады. Мысалы, метандағы (СН₄) төрт жай коваленттік (σ- сигма) байланыстар көміртек атомының төрт тетраэдрлік (гибридтелген) орбиталарының (SР³ – валенттік күйдегі) сутек атомының 1S орбиталдарымен бүркесуімен құрылады. Байланыстардың арасындағы валенттік бұрышы 109⁰28¹ тең.

Қалыпты жағдайда алкандар көп реагенттермен әрекеттеспейді. Өте инертті. Орыс химигі М.И. Коновалов алкандарды «химиялық өліктер» деп атаған.

Н₂SO₄

HNO₃ (k)

С_ПН_2П+2 + NаOH әрекеттеспейді.

KMnO₄

K₂Cr₂O₇

Оның себебін алкандардың электрондық құрылысынан, яғни С – С; С – Н байланыстардың табиғатынан іздеу керек. С – С, С – Н - σ (сигма) байланыстары өте берік, полюстенбеген, полюстенгіштігі аз. (№ 7 таблица)

С – С; С – Н байланыстары иондық ыдырауға бейім емес, бос радикалдар түзу арқылы, гомологтық бөлшектенеді. Алкандар орынбасу, ыдырау, тотығу (жану) реакцияларына тек ерекше жағдайлар жасағанда түседі (жарық – (hv) -; температура, катализатор).

1. Радикалды орынбасу реакциялары (S_R)

Галогендеу.

С Н₄ + СІ₂ СН₃СІ + СІ₂ СН₂СІ₂ СНСІ₃ ССІ₄

^{- НСІ}_хлорлы^{- НСІ}_хлорлы^{- НСІ}_{хлороформ}_{төртхлорлы}

^{метил метилен көміртек}

Галогендеу реакциясының механизмін анықтаған академик Н.Н. Семенов. Бұл тізбекті реакция. Реакция басталуы үшін инициаторлар – жарық – керек. Жарықтың әсерінен хлордың молекуласы радикалға ыдырайды.

І. Тізбектің басталуы.

СІ₂ 2СІ˚

ІІ. Тізбектің өсуі.

СІ˚ - радикалы метан молекуласына шабуыл жасайды.

₀

С Н₃ – Н + СІ˚ СН₃ + НСІ

₀

СН₃ + СІ – СІ СН₃СІ + СІ˚

₀

СН₃СІ + СІ˚ СН₂СІ + НСІ

₀

СН₂СІ+ СІ – СІ СН₂СІ₂ + СІ˚

_{0 0}

СН₂СІ₂+ СІ СНСІ₂ + НСІ

₀

СНСІ₂+ СІ – СІ СНСІ₃ + СІ˚

_{0 0}

С НСІ₃+ СІ ССІ₃ + НСІ

₀

ССІ₃+ СІ – СІ ССІ₄ + СІ˚

ІІІ. Тізбектің үзілуі.

Реакция шексіз кете бермейді, екі радикал кездескенде тоқтайды.

_{0 0}

С Н₃ + СІ СН₃СІ

_{0 0}

СН₃СІ + СІ СН₂СІ₂ т.б…..

Біріншілік, екіншілік және үшіншілік көміртек атомдарындағы сутек атомдарының орынбасу реакциясына түсу жылдамдықтарының арақатысы:

Н СН₃

СН₃ – СН₂– Н < СН₃ – С – Н < Н₃С – С – Н

СН₃ СН₃

1 : 3.25 : 4.3
Оның себебі С – Н байланыстарының үзілу энергиясымен түсіндіріледі.
СН₃ СН₃

СН₃ – СН₂– Н СН₃ – СН – Н Н₃С – С – Н

СН₃

98 ккал/моль 94 ккал/моль 89 ккал/моль

Алкандар барлық галогендермен әрекеттеседі, бірақ реакцияның өту жағдайы әртрүлі: фтормен реакция қопарылыс береді, хлормен реакция жеңіл өтеді, иодпен реакция тепе – теңдікпен шектеледі.

2. Нитрлеу реакциясы.

Нитрлеу реакциясын 1888 ж. М.И. Коновалов жүргізген. («өліктерді» тірілту реакциясы).

Алкандар 12 – 15% - ті сұйытылған азот қышқылымен, 140 – 150⁰С температура арасында нитрленеді. Ал концентрлі азот қышқылымен қыздырғанда алкандар тотығады.

Нитрлеу реакциясының механизмі де радикалды (S_R)

₁₄₀⁰_С

С Н₃СН₂СН₃ + НNO₃ (15%) СН₃– СН– СН₃ + НOН

NО₂

₀

Бос радикал (NО₂) азот қышқылымен бірге қоспа ретінде жүретін азотты қышқыл әрекеттесенде түзіледі.

НNO₃ + НNO₂N₂О₄ + НОН

₀

N₂О₄ 2NО₂

_{0 0}

СН₃СН₂СН₃ + NО₂ СН₃– СН– СН₃ + Н NО₂

_{0 0}

СН₃– СН– СН₃ + NО₂ СН₃– СН– СН₃

NО₂

Нитрлеу реакциясында қосымша азотты қышқылдың эфирі де түзіледі:

О – NО

_{0 0}

СН₃– СН– СН₃ + NО₂ СН₃– СН– СН₃

3. Сульфирлеу реакциясы.

Қалыпты жағдайда алкандар концентрлі күкірт қышқылының әсеріне тұрақты, ал жоғары температурада тотығады.

Түтінделген күкірт қышқылымен әсер еткенде сульфирлеу реакциясы жүреді:

(SO₂)

СН₃ – СН₃ + H₂SO₄ СН₃СH₂SO₃H + HOH

T⁰C

4. Сульфохлорлау реакциясы.

С Н₃ – СН₃ + SO₂ + СІ₂ СН₃СH₂SO₂СІ + HСІ

Метансульфохлорид

Сульфохлорлау реакциясы тізбекті радикалды механизммен жүреді.

С І₂ 2СІ˚

R – H + CI˚ R˚ + HCI

R˚ + SO₂ RSO˚₂

RSO˚₂ + CI₂ RSO₂CI + CI

Алкандарды сульфохлорлау арқылы 1939 – 1940 жылдарда сабынның орнына синтетикалық жуғыш заттар алынған.

Сульфохлоридтерді былғары, тоқыма өндірісінде де қолданады.
R – SO₂CI + 2 NH₃ R – SO₂ – NH₂ + NH₄CI

сульфоамид

Сульфоамидтерді эмульгатор, ағартқыш заттар дайындауда пайдаланады.

ІІ. Алкандардың тотығу реакциялары.

Алкандарды тотықтыру арқылы: спирттер, альдегидтер, кетондар, карбон қышқылдарын алуға болады. Алкандардың тотығу реакциялары күрделі, көп сатылы процесс, радикалды, тізбекті механизммен жүреді.

[O] Кетон Карбон

Алкан Спирт қышқылдары

Альдегид

ІІІ. Ыдырау реакциялары.

Ы дырау реакциялары: С — Н байланыстарының үзілуімен (дегидрлеу),
н емесе С — С байланыстарының үзілуімен (крекинг) өтеді.

Дегидрлеу реакциясы.

Сч₂О₃

С ₃Н₈ С₃Н₆ + Н₂

460⁰С

Крекинг процессінде көміртегі тізбегі гомолитикалық ыдырауға түседі, сонымен қатар изомеризация, циклизация, дегидрогенизация реакциялары жүреді, қанықпаған көмірсутектер түзіледі.

Н – бутанды крекинглеу процессінде келесі өнімдер түзілуі мүмкін.

С Н₃ – СН₂ – СН ═ СН₂ + Н₂

СН₄ + СН₃СН ═ СН₂
СН₂ ═ СН – СН₂ – СН₃ + СН₃ – СН ═ СН – СН₂ + Н₂

С₄Н₁₀

СН₂ ═ СН – СН ═ СН₂ + 2Н₂
СН₃ – СН₃ + СН₄ + С
2СН ≡ СН + 3Н₂

Мұнайды крекинглеу бірнеше түрлерге бөлінеді.

жүктеу 17,49 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 36