Chemické vlastnosti alkynů. Struktura, získávání, aplikace

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 05:20

Alkany, alkeny, alkyny jsou organické chemikálie. Všechny jsou vyrobeny z chemických prvků, jako je uhlík a vodík. Alkany, alkeny, alkyny jsou chemické sloučeniny, které patří do skupiny uhlovodíků.

V tomto článku se podíváme na alkyny.

Co je to?

Tyto látky se také nazývají acetylenické uhlovodíky. Struktura alkynů zajišťuje přítomnost atomů uhlíku a vodíku v jejich molekulách. Obecný vzorec pro acetylenické uhlovodíky je: C H_2n-2. Nejjednodušší jednoduchý alkyn je ethyn (acetylen). Má následující chemický vzorec - С₂Н₂. Mezi alkyny patří také propin se vzorcem C₃H₄. Kromě toho butin (C₄H₆), pentin (C₅ H₈), hexin (C₆H₁₀), heptin (C ₇Н 12_{), oktin (С}8_Н14_{), nonine (С}9 Н₁₆), Děčín (С₁₀Н_{18) atd. Všechny typy alkyny mají podobné vlastnosti. Pojďme se na ně podívat blíže.}

Fyzikální vlastnosti alkynů

Pokud jde o jejich fyzikální vlastnosti, acetylenuhlovodíky připomínají alkeny.

Za normálních podmínek mají alkyny, jejichž molekuly obsahují dva až čtyři atomy uhlíku, plynný stav agregace. Takové, v jejichž molekulách je od pěti do 16 atomů uhlíku, za normálních kapalných podmínek. Ti, jejichž molekuly obsahují 17 nebo více atomů tohoto chemického prvku, jsou pevné látky.

Alkyny tají a vaří při vyšší teplotě než alkany a alkeny.

Rozpustnost ve vodě je zanedbatelná, ale mírně vyšší než u alkenů a alkanů.

Rozpustnost v organických rozpouštědlech je vysoká.

Nejrozšířenější alkyn, acetylen, má následující fyzikální vlastnosti:

• nemá barvu;
• bez zápachu;
• za normálních podmínek je v plynném stavu agregátu;
• je méně hustý než vzduch;
• bod varu – minus 83,6 stupňů Celsia;

Chemické vlastnosti alkynů

V těchto látkách jsou atomy spojeny trojnou vazbou, což vysvětluje jejich hlavní vlastnosti. Alkyny vstupují do reakcí tohoto typu:

• hydrogenace;
• hydrohalogenace;
• halogenation;
• hydratace;
• hoří.

Podívejme se na ně jeden po druhém.

Hydrogenace

Chemické vlastnosti alkynů jim umožňují vstupovat do reakcí tohoto typu. Jedná se o typ chemické interakce, při které molekula látky k sobě připojuje další atomy vodíku. Zde je příklad takové chemické reakce v případě propinu:

2H₂ + C₃H₄=C_3N8

Tato reakce probíhá ve dvou krocích. Na první molekulu propinu jsou připojeny dva atomy vodíku a na druhé - stejný počet.

Halogenation

Toto je další reakce, která je součástí chemických vlastností alkynů. Výsledkem je, že molekula acetylenového uhlovodíku připojuje atomy halogenu. Ty zahrnují prvky jako chlór, brom, jód atd.

Zde je příklad takové reakce v případě ethinu:

С₂Н₂ + 2СІ₂=С₂ N₂SI₄

Stejný proces je možný s jinými acetylenickými uhlovodíky.

Hydrohalogenace

Toto je také jedna z hlavních reakcí, které ovlivňují chemické vlastnosti alkynů. Spočívá v tom, že látka interaguje s takovými sloučeninami, jako je HCI, HI, HBr atd. Tato chemická interakce probíhá ve dvou fázích. Podívejme se na tento typ reakce pomocí ethinu jako příkladu:

С₂Н₂ + NSI=С₂Н ₃СІ

С₂Н₂СІ + NSI=С₂Н ₄SI₂

Hydrace

Jedná se o chemickou reakci, která zahrnuje interakci s vodou. Probíhá také ve dvou fázích. Podívejme se na to s ethinem jako příklad:

H₂O + C₂H₂=C ₂ H₃OH

Látka, která se tvoří po první fázireakce se nazývá vinylalkohol.

Vzhledem k tomu, že podle Eltekova pravidla nemůže být funkční skupina OH umístěna vedle dvojné vazby, dochází k přeskupení atomů, v důsledku čehož z vinylalkoholu vzniká acetaldehyd.

Proces hydratace alkynů se také nazývá Kucherovova reakce.

Spalování

Toto je proces interakce alkynů s kyslíkem při vysoké teplotě. Zvažte spalování látek této skupiny pomocí acetylenu jako příklad:

2C₂N₂ +2O₂=2N₂ O + 3C + CO₂

Při přebytku kyslíku hoří acetylen a další alkyny bez tvorby uhlíku. V tomto případě se uvolňuje pouze oxid uhelnatý a voda. Zde je rovnice pro takovou reakci s použitím propinu jako příkladu:

4O₂ + C₃N₄=2N₂O + 3CO₂

Spalování jiných acetylenických uhlovodíků také probíhá podobným způsobem. Výsledkem je voda a oxid uhličitý.

Další reakce

Acetylény jsou také schopny reagovat se solemi kovů, jako je stříbro, měď, vápník. V tomto případě je vodík nahrazen atomy kovu. Zvažte tento typ reakce na příkladu acetylenu a dusičnanu stříbrného:

С₂Н₂ + 2AgNO3=Ag₂C₂ + 2NH₄NE₃ + 2H₂O

Další zajímavý proces zahrnující alkyny je Zelinského reakce. Jedná se o vznik benzenu z acetylenu při jeho zahřátí na 600 stupňů Celsia.v přítomnosti aktivního uhlí. Rovnici pro tuto reakci lze vyjádřit následovně:

3S₂N₂=S₆N₆

Alkynová polymerace je také možná - proces spojení několika molekul látky do jednoho polymeru.

Přijmout

Alkyny, reakce, se kterými jsme hovořili výše, se získávají v laboratoři několika metodami.

První je dehydrohalogenace. Reakční rovnice vypadá takto:

C₂H₄Br₂ + 2KON=С₂ N₂ + 2N₂O + 2KBr

K provedení takového procesu je nutné zahřát činidla a také přidat ethanol jako katalyzátor.

Alkiny je také možné získat z anorganických sloučenin. Zde je příklad:

CaC₂ + H₂O=C₂H ₂ + 2Ca(OH)₂

Další metodou pro získání alkynů je dehydrogenace. Zde je příklad takové reakce:

2CH₄=3H₂ + C₂H₂

Tento typ reakce může produkovat nejen ethyn, ale také další acetylenové uhlovodíky.

Použití alkynů

Nejjednodušší alkyn, ethyn, je v průmyslu nejrozšířenější. Je široce používán v chemickém průmyslu.

• Potřebujeme acetylen a další alkyny k jejich přeměně na jiné organické sloučeniny, jako jsou ketony, aldehydy, rozpouštědla aostatní
• Z alkynů je také možné získat látky, které se používají při výrobě kaučuků, polyvinylchloridu atd.
• Aceton lze získat z propinu jako výsledek Kucherovovy reakce.
• Acetylén se navíc používá při výrobě chemikálií, jako je kyselina octová, aromatické uhlovodíky, ethylalkohol.
• Acetylén se také používá jako palivo s velmi vysokým spalným teplem.
• Spalovací reakce etinu se také používá ke svařování kovů.
• Technický uhlík lze navíc získat pomocí acetylenu.
• Tato látka se také používá v samostatných svítidlech.
• Acetylén a řada dalších uhlovodíků této skupiny se používá jako raketové palivo kvůli jejich vysokému spalnému teplu.

Tímto končí používání alkynů.

Závěr

Na závěr je zde stručná tabulka o vlastnostech acetylenických uhlovodíků a jejich výrobě.

Chemické vlastnosti alkynů: tabulka

Název reakce	Vysvětlení	Příklad rovnice
Halogenation	Reakce adice halogenových atomů (brom, jód, chlor atd.) molekulou acetylenového uhlovodíku	C4H6 + 2I2=С4 N6I2
Hydrogenace	Reakce adice atomů vodíku alkynovou molekulou. Probíhá ve dvou fázích.	C3H4 +N2=S3N6 C3H6 + H2=C3N8
Hydrohalogenace	Reakce adice hydrohalogenů (HI, HCI, HBr) molekulou acetylenového uhlovodíku. Probíhá ve dvou fázích.	C2H2 + HI=C2H3I C2H3I + HI=C2H 4 I2
Hydrace	Reakce založená na interakci s vodou. Probíhá ve dvou fázích.	C2N2 + H2O=C 2 H3OH C2H3OH=CH3-CHO
Úplná oxidace (spalování)	Interakce acetylenového uhlovodíku s kyslíkem při zvýšené teplotě. Výsledkem je oxid uhelnatý a voda.	2C2H5 + 5O2=2H2 O + 4CO2 2C2N2 + 2O2=N2 O + CO2 + 3C
Reakce se solemi kovů	Spočívá ve skutečnosti, že atomy kovů nahrazují atomy vodíku v molekulách acetylenových uhlovodíků.	С2Н2 + AgNO3=C2Ag2 + 2NH4NE3 + 2H2O

Alkyny lze v laboratoři získat třemi způsoby:

• z anorganických sloučenin;
• dehydrogenací organické hmoty;
• způsobdehydrohalogenace organických látek.

Zvážili jsme tedy všechny fyzikální a chemické vlastnosti alkynů, způsoby jejich výroby, aplikace v průmyslu.