-->
|
|
|
Ãëàâà 5. Óãëåâîäîðîäû § 12. Õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà àëêàíîâ è èõ ïðèìåíåíèå
ßâëåíèå ãîìîëîãèè â õèìèè èìååò âàæíîå çíà÷åíèå. Îíî ïîìîãàåò íàì èçó÷èòü ñâîéñòâà öåëîãî êëàññà ñîåäèíåíèé. Äîñòàòî÷íî çíàòü ñâîéñòâà îäíîãî ïðåäñòàâèòåëÿ ãîìîëîãè÷åñêîãî ðÿäà è çàêîíîìåðíîñòè èçìåíåíèÿ ñâîéñòâ ãîìîëîãîâ ïðè óâåëè÷åíèè èõ îòíîñèòåëüíîé ìîëåêóëÿðíîé ìàññû, ÷òîáû ñäåëàòü âûâîäû î ñâîéñòâàõ äðóãèõ ãîìîëîãîâ. Ðàññìîòðèì õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ïðåäåëüíûõ óãëåâîäîðîäîâ. Ïðîáëåìà. Ïðåäåëüíûå óãëåâîäîðîäû ÿâëÿþòñÿ ìàëîàêòèâíûìè è èìåþò åùå îäíî íàçâàíèå — ïàðàôèíû (îò ëàò. ðàãèò — «ìàëî»; ajfinis — «ðîäñòâî»).  õèìè÷åñêèå ðåàêöèè ïàðàôèíû âñòóïàþò ïðè ñèëüíîì íàãðåâàíèè èëè ïîä äåéñòâèåì ñâåòà, äàæå ñ ñàìûìè àêòèâíûìè âåùåñòâàìè. Ïî÷åìó? Äàâàéòå ïîïûòàåìñÿ îòâåòèòü íà ýòîò âîïðîñ. 1. Ðåàêöèè çàìåùåíèÿ. Àòîì óãëåðîäà â ïðåäåëüíûõ óãëåâîäîðîäàõ íàõîäèòñÿ â ñîñòîÿíèè sp3-ãèáðèäèçàöèè. Ýòî çíà÷èò, ÷òî õèìè÷åñêèå ðåàêöèè, â êîòîðûå îíè âñòóïàþò, ñâÿçàíû ñ ðàçðûâîì âåñüìà ïðî÷íûõ σ-ñâÿçåé(Ñ—Ñ è Ñ—Í). Êðîìå òîãî, ýòè ñâÿçè õàðàêòåðèçóþòñÿ î÷åíü íèçêîé ïîëÿðèçóåìîñòüþ. Ïîýòîìó ðàçðûâ ñâÿçè òðåáóåò áîëüøèõ çàòðàò. Äëÿ àëêàíîâ õàðàêòåðíû ðåàêöèè ðàäèêàëüíîãî çàìåùåíèÿ, â õîäå êîòîðûõ àòîì âîäîðîäà çàìåùàåòñÿ íà àòîì ãàëîãåíà èëè êàêóþ-íèáóäü ãðóïïó àòîìîâ. Ïðèìåðîì ìîæåò ñëóæèòü ðåàêöèÿ ñ õëîðîì, ïðè êîòîðîé ïðîèñõîäèò ïîñëåäîâàòåëüíîå çàìåùåíèå àòîìîâ âîäîðîäà íà àòîìû õëîðà ïîä äåéñòâèåì ñâåòà èëè íàãðåâàíèÿ.
Ïîäîáíûå ðåàêöèè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé öåïü ïîñëåäîâàòåëüíûõ ïðåâðàùåíèé, ò. å. îíè èìåþò öåïíîé õàðàêòåð (ïîäðîáíåå ñ ìåõàíèçìîì öåïíîé ðåàêöèè âû ïîçíàêîìèòåñü ïîçäíåå).  ðàçðàáîòêó òåîðèè öåïíûõ ðåàêöèé áîëüøîé âêëàä âíåñ îòå÷åñòâåííûé ôèçèê, àêàäåìèê, ëàóðåàò Íîáåëåâñêîé ïðåìèè Í.Í. Ñåìåíîâ.
 ýòîé ðåàêöèè îáðàçóåòñÿ ñìåñü õëîðïðîèçâîäíûõ. Ñîîòíîøåíèå ïåðâè÷íûõ, âòîðè÷íûõ è òðåòè÷íûõ ìîíîõëîðïðîèçâîäíûõ ñîñòàâëÿåò ïðèáëèçèòåëüíî 9:2:1.
Ïðè áîëåå íèçêîé òåìïåðàòóðå õëîðèðîâàíèå ïðîòåêàåò ñ áîëüøåé èçáèðàòåëüíîñòüþ. Ñîîòíîøåíèå ïðîäóêòîâ ðåàêöèè ñîãëàñóåòñÿ ñ îòíîñèòåëüíîé ðåàêöèîííîé ñïîñîáíîñòüþ ñâÿçåé Ñ—Í ó òðåòè÷íûõ, âòîðè÷íûõ è ïåðâè÷íûõ àòîìîâ óãëåðîäà. Áðîìèðîâàíèå àëêàíîâ ïðîòåêàåò â îòëè÷èå îò õëîðèðîâàíèÿ ñ âûñîêîé èçáèðàòåëüíîñòüþ. Ñíà÷àëà ïðîèñõîäèò îòðûâ àòîìà âîäîðîäà îò òðåòè÷íîãî àòîìà óãëåðîäà, çàòåì îò âòîðè÷íîãî è, íàêîíåö, îò ïåðâè÷íîãî:
Ñîîòíîøåíèå âòîðè÷íîãî è ïåðâè÷íîãî ìîíîáðîìèäîâ ñîñòàâëÿåò 50:1.
Ñ ôòîðîì àëêàíû ðåàãèðóþò ñî âçðûâîì, õëîðèðîâàíèå è áðîìèðîâàíèå òðåáóþò èíèöèèðîâàíèÿ. Âçàèìîäåéñòâèå ñ èîäîì îáðàòèìî, ïîýòîìó èîäèðîâàíèå ïðîâîäÿò â ïðèñóòñòâèè îêèñëèòåëÿ äëÿ óäàëåíèÿ èîäîâîäîðîäà. Ïðîáëåìà. Êàê îáúÿñíèòü òî, ÷òî â ðåàêöèÿõ ðàäèêàëüíîãî çàìåùåíèÿ (ãàëîãåíèðîâàíèÿ) àëêàíîâ ëåã÷å âñåãî çàìåùàþòñÿ àòîìû âîäîðîäà ó òðåòè÷íûõ, à çàòåì ó âòîðè÷íûõ è ïåðâè÷íûõ àòîìîâ óãëåðîäà? Ýòî ñâÿçàíî ñ óìåíüøåíèåì ýíåðãèè ñâÿçåé Ñ—Í â ïðîñòåéøèõ àëêàíàõ.  ýòàíå îíà ñîñòàâëÿåò 417 êÄæ/ìîëü, äëÿ çâåíà ÑÍ2 â ïðîïàíå — 396 êÄæ/ìîëü, â èçîáóòàíå äëÿ çâåíà ÑÍ — 376 êÄæ/ìîëü.
|
|
|