Изомерия. В 1814 г. французский химик Гей-Люссак установил, что некоторые вещества при одном и том же качественном и количественном составе обладают различными

В 1814 г. французский химик Гей-Люссак установил, что некоторые вещества при одном и том же качественном и количественном составе обладают различными физическими и химическими свойствами. Это явление было названо изомерией. Указанные соединения получили название изомеров. Сущность изомерии была раскрыта Бутлеровым. Бутлеров установил, что изомерия обусловлена различным химическим строением, т.е. различием в порядке соединения атомов в молекулах при одном и том же составе и молекулярном весе веществ. Например, бутан и изобутан:

Н Н Н Н Н Н Н

│ │ │ │ │ │ │

Н─ С─С─С─С─ Н Н─С─С─С─Н

│ │ │ │ │ │ │

Н Н Н Н Н │ Н

Н─С─Н

│

Н

С увеличением числа атомов углерода в молекуле резко возрастает число изомеров. Изомерия характерна не только для линейных, но и для циклических молекул

Структурная изомерия может иметь место и при одинаковом углеродном скелете, если функциональные группы или кратные связи занимают различное положение в молекуле

СН₃─СН₂─ СН₂ОН СН₃─ СНОН─ СН₃

пропиловый спирт изопропиловый спирт

Структурные изомеры отличаются друг от друга и положением в молекуле двойной или тройной связи, характерной для непредельных соединений

СН₃─СН₂─ СН= СН₂ СН₃─СН= СН─ СН₃

бутен - 1 бутен -2

СН₃─СН₂─ С≡ СН СН₃─С≡ С─ СН₃

бутин - 1 бутин – 2

Явление изомерии – одна из важнейших причин существования большого числа органических соединений.

Предельные углеводороды (алканы)

Предельные, или насыщенные углеводороды состоят из молекул, в которых атомы углерода связаны простой связью. Общая формула гомологического ряда С_nH_2n+2. Алканы – бесцветные вещества, практически в воде не растворимые. Первые четыре члена гомологического ряда метана при обычных условиях – газы; с С₅ до С₁₅ – жидкости. Высшие предельные углеводороды, начиная с С₁₆Н₃₄ – твердые тела.

Соединения с прямой цепью называют нормальными(н-), а с разветвленной – изосоединениями (изо-). Эти соединения называют изомерами. Изомеры с нормальной цепью кипят при более высокой температуре, чем с разветвленной.

Химические реакции предельных углеводородов осуществляются путем расщепления связей С─Н и разрыва цепи углеродных атомов. Это реакции замещения при насыщенном атоме углерода или радикальные реакции замещения. Примером реакций замещения являются процессы галогенирования, сульфирования, нитрования, сульфохлорирования и др. Последние весьма важны для практики, позволяя получать полупродукты для производства поверхностно-активных веществ (ПАВ). Реакция сульфохлорирования такова:

R─H + SO₂ + Cl₂ = R─ SO₂ Cl + HCl

^{алкилсульфохлорид}

При действии галогенов на предельные углеводороды под влиянием света в результате замещения атомов водорода образуются галогеналкилы:

СН₄ +Cl₂ → CH₃Cl + HCl

^{хлористый метил}

Хлоропроизводные алканов широко применяются в строительстве. Это их представители, содержащие 15 и более атомов углерода, употребляемые в производстве труб, шлангов, пленок, покрытий для полов и т. д. Их применяют также для получения термо- и водостойких красок. Жидкие хлоралканы используют в качестве смазок.

Концентрированная азотная кислота при нагревании окисляет предельные углеводороды, образуя нитросоединения:

R─H + HONO₂ → R─ NO₂ + H₂O

При нитровании по Коновалову наиболее легко на нитрогруппу замещается водород у третичного атома углерода, медленнее – у вторичного и труднее всего – у первичного. Первичным атомом углерода считается тот, который затратил только одну валентную связь на соединение с другим углеродным атомом; вторичным – две; третичным – три и четвертичным – четыре.

При окислении предельных углеводородов в присутствии катализаторов получают карбоновые кислоты:

СН₄ + 1,5О₂ ─→ НСООН + Н₂О

Предельные углеводороды можно получить следующими способами:

1. Гидрированием непредельных углеводородов C_nH_2n + H₂→ C_nH_2n+2

2. Восстановлением галогеналкилов R─I + H₂ → R─H + HI

3. Взаимодействием галогеналкилов с HГ R─I + HI → R─H +I₂

4. При разложении карбоновых кислот R─COOH →R─H + СО₂

5. Методом Вюрца CH₃I + 2Na + ICH₃ →C₂H₆ + 2NaI

6. Восстановлением монооксида углерода 2nCO + (n+1)H₂ →C_nH_2n+2 +nCO₂ Эта реакция лежит в основе получения синтетического бензина

Дата добавления: 2014-01-07