Физические свойства алкинов

Алкины

Непредельные углеводороды нефти и нефтепродуктов, влияние на качество топлив, применение

Ранее считалось, что алкены либо не содержатся в нефтях, либо содержатся в незначительных количествах. В конце 80-х годов было показано, что в ряде нефтей Восточной Сибири, Татарии и других районов России содержание алкенов может доходить до 15-20% от массы нефти.

В небольших количествах они найдены и в канадской нефти. Из неё выделены углеводороды от С₆Н₁₂ до С₁₃Н₂₆. В небольших количествах непредельные углеводороды присутствуют в продуктах простой перегонки нефти. Значительное количество непредельных углеводородов содержится в газах термической и каталитической переработки нефтяных фракций (до 25 %). Большое количество газообразных алкенов содержится и в жидких продуктах крекинга - бензинах. В них присутствуют алкены нормального и изостроения, циклоалкены (циклопентен, циклогексен и их гомологи), арены с двойной связью в боковой цепи (стирол, инден и их гомологи).

Алкадиены содержатся в продуктах парофазного крекинга и пиролиза в количествах от 5 до 10% (масс.). В основном это 1,3-бутадиен, 1,3-пентадиен (пиперилен), циклопентадиен.

Непредельные углеводороды повышают октановое число топлив. Однако вследствие высокой реакционной способности они легко окисляются кислородом воздуха (особенно диены). В результате окисления образуются осадки и смолы, которые могут привести к нарушению работы двигателей. Поэтому для получения стабильных к окислению нефтепродуктов их либо подвергают очистке от непредельных углеводородов, либо добавляют антиокислители.

Непредельные углеводороды являются важнейшим сырьём для нефтехимической промышленности. На их основе производят большую часть всех нефтехимических продуктов.

Алкины - ненасыщенные углеводороды, содержащие в молекуле одну тройную связь. Простейшим представителем алкинов является ацетилен С₂Н₂, поэтому их часто называют ацетиленовыми углеводородами. Общая формула алкинов С₂Н_2n-2.

Номенклатура. Названия алкинов образуются заменой окончания -ан в названии соответствующего алкана на окончание -ин. При составлении названия выбор главной цепи и начало нумерации определяет тройная связь. Для первого члена гомологического ряда сохраняется тривиальное название “ацетилен”. Иногда эти соединения называют как производные ацетилена:

Образованные от алкинов отщеплением атома водорода радикалы получают окончание -инил:

Физические свойства. Физические свойства некоторых алкинов приведены в табл. 15

Таблица 15

Название	Температура кипения, ^0С	Температура плавления, ^0С
Ацетилен	-81,8	-83,6
Пропил	-102,7	-23,3
Бутин-1	-122,5	8,5
Бутин-2	-32,3
Пентин-1	-98,0	39,7
Пентин-2	-101,0	56,1
Гексил-1	-132,0	71,4

Низшие алкины С₂-С₄ - газы, С₅-С₆ - жидкости, высшие - твёрдые вещества. Температура кипения алкинов несколько выше, чем у соответствующих алкенов. Это связано с повышенным межмолекулярным взаимодействием в ряду алканов, поскольку они обладают некоторым дипольным моментом. По этой же причине растворимость низших алкинов в воде несколько выше, чем алкенов и алканов, однако она всё же очень мала.

Плотность и показатель преломления алкинов значительно выше, чем у алкенов и, тем более, алканов.

Химические свойства. Химические свойства алкинов обусловлены природой тройной связи, особенностями углеродных атомов, находящихся в состоянии sp-гибридизации. Типичными реакциями алкинов, так же как и для алкенов, являются реакции присоединения. Но они для алкинов протекают медленнее, чем для алкенов.

1. Гидрирование

В присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni) происходит присоединение водорода:

Тройная связь гидрируется легче, чем двойная. Реакцию можно остановить на стадии образования алкена.

2. Галогенирование

Реакция взаимодействия с галогенами протекает медленнее, чем для алкенов. Эта реакция используется для синтеза растворителей:

3. Гидрогалогенирование

Гидрохлорированием ацетилена в промышленности получают винилхлорид:

Из винилхлорида получают полимер – поливинилхлорид.

4. Гидратация

Непосредственная гидратация ацетилена приводит к образованию ацетальдегида (реакция открыта в 1881 г. Кучеровым М.Г.):

Ацетальдегид широко используется для получения ценных химических продуктов, как, например, уксусная кислота:

Уксусная кислота служит для получения химических волокон и пластмасс, растворителей и многих других продуктов. Она используется для кислотной обработки высокотемпературных скважин с целью увеличения нефтеотдачи пластов.

5. Присоединение синильной кислоты:

6. Присоединение органических кислот и спиртов:

Образующиеся виниловые эфиры используются как мономеры для производства полимеров и пластических масс.

7. Окисление

Алкины окисляются легче алкенов. Процесс сопровождается разрывом углеродной цепи по месту тройной связи. При добавлении раствора перманганата кальция алкины быстро его обесцвечивают, что может быть использовано как качественная реакция на тройную связь:

8. Реакции замещения

Отличительной особенностью алкинов является подвижность атомов водорода, соединённых с углеродными атомами, имеющими тройную связь. Этот атом легко замещается на галогены, металлы. В результате взаимодействия с металлами образуются ацетилениды.

Например, при действии на ацетилен аммиачным раствором CuOH образуется красно-коричневый осадок ацетиленида меди:

Эту реакцию можно использовать для обнаружения алкинов с концевой тройной связью и для выделения ацетиленовых углеводородных смесей. После осаждения и отделения ацетиленидов свободные алкины можно выделить действием минеральных кислот:

Промышленное значение имеют реакции полимеризации алкинов.

Дата добавления: 2017-01-14