химический каталог




Покорение вещества. Органическая химия

Автор А.А.Карцова

й газ. По теплотворной способности он превзошел авиационный бензин на 30 %. (При этом отмечалось и существенно меньшее воздействие самолетов на атмосферу.)

Метан - ценное и доступное сырье для синтеза многих веществ. Если его нагревать до 1 ООО °С без доступа воздуха, то можно получить сажу и водород. При высокотемпературном взаимодействии метана с водой в присутствии катализатора получают синтез-газ - смесь водорода и угарного газа. Синтез-газ, в свою очередь, может быть использован для получения синтетического бензина и метанола. Таких примеров много. Вот еще любопытное сообщение о том, где пригодился метан. Специалистам одной из исследовательских лабораторий ВМС США удалось разработать

13

способ получения искусственных алмазов. Метан подавался на раскаленную до 2 500 °С пластину вольфрама, на которой и оседали образующиеся при этом кристаллы.

В учебниках химии XIX века молекула метана выглядела следующим образом:

(Дж. Дальтон, 1806) (А. Кекуле, 1859) (И. Лошмидт, 1861)

В 1872 г. голландским химиком Якобом Хендриком Вант-Гоффом и его французским коллегой Жозефом Ашилем Ле Белем была высказана гипотеза о тетраэдрическом строении метана. Пока только гипотеза. Почему ученые «предпочли» тетраэдр? Методы, позволяющие заглянуть в глубь вещества, еще не появились. На основании каких экспериментальных данных и заключений можно было утверждать, что молекула метана имеет форму тетраэдра, в центре которого атом углерода, а в вершинах — водородные атомы? Серьезным подспорьем для подтверждения тетраэдрической гипотезы явились результаты гало-генирования метана. Было установлено, что метан в этих реакциях может образовывать только по одному моно- и дизамещенному изомеру типа СН3Х и СН2Х2. Что касается монозамещенных производных метана, то этому экспериментальному факту соответствуют две альтернативные структуры: плоская и тетраэдрическая. А вот в случае дизамещенных изомеров от плоской структуры приходится отказаться, так как вопреки эксперименту для такой геометрии молекулы возможно существование двух изомеров:

Т II \ ^

н—с—X х—с—X

н н н х

плоская структура тетраэдрическая структура

Правильность выдвинутой гипотезы была подтверждена значительно позднее методами рентгеноструктурного анализа и дифракции электронов. Кстати, тетраэдр — самый распространенный строительный элемент природы: кристаллы льда имеют тетраэдрическую структуру, модификация кремнезема - кварц, сульфид цинка — минерал сфалерит и др. - все это тетраэдры. Методом дифракции электронов было установлено равенство всех связей С—Н в молекуле метана.

При образовании молекулы метана на возбуждение углеродного атома с переходом в яр3-гибридное состояние требуется затрата энергии 655 кДж/моль. А взаимодействие 4-х 4тэ3-гибридных орбиталей 1 моль атомов углерода с 4в-орбиталями 4-х моль атомов водорода, наоборот, сопровождается выделением энергии 2317 кДж; таким образом, выигрыш в энергии составит 1662 кДж/моль. Очень прочные связи С—С (энергия образования -350 кДж/моль) подвергаются разрыву либо в жестких условиях при высоких температурах, либо при освещении. Поэтому алканы называют еще парафинами (от лат. parum affinis - малое сродство, т. е. малореакционноспособные). В химические реакции они вступают неохотно, претерпевая при этом гемолитическое расщепление связи X'Y —*? X" + У с образованием свободных радикалов. По радикальному механизму происходит сгорание бензина, состав которого определяют предельные углеводороды С5 —С12. При этом хорошо известно, что разветвленные углеводороды делают бензин более качественным, поскольку сгорают медленнее. Теплоты образования алканов позволяют проводить сравнение стабильности изомерных соединений. Так, для к-октана теплота образования составляет —208 кДж/моль, в то время как для наиболее разветвленного из всех его возможных изомеров 2,2,3,3-тетраметилбутана -226 кДж/моль.

По радикальному механизму идет и реакция нитрования. Впервые нитрование алканов было изучено в 1888-1893 гг. М. И. Коноваловым в лаборатории профессора В. В. Марковникова. По образному выражению самого Коновалова они осуществили оживление «химических мертвецов», заставив реагировать неактивные парафины.

К радикальным реакциям относится и галогенирование алканов - реакция, открытая Дюма в 1828 г. Полученные галогенпроизводные используются и как растворители, и как исходные вещества для органического синтеза. Однако практический интерес имеет только хлорирование. Реак14

15

2С1*

цию проводят при освещении. Свет инициирует гемолитическое расщепление молекулы хлора:

ci:ci

Любая радикальная реакция включает три этапа: начало, рост и обрыв радикальной цепи. Стадия, где радикалы образуются впервые, есть начало данного процесса. При этом возникает естественный вопрос: почему такому расщеплению подвергаются в первую очередь молекулы хлора, а не другого участника реакции - метана? Причина такой избирательности - в различной прочности связей С—Н и CI—С1, энергии разрыва которых равны 435 и 242 кДж/моль соответств

страница 5
< К СПИСКУ КНИГ > 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 25 25 26 26 27 27 28 28 29 29 30 30 31 31 32 32 33 33 34 34 35 35 36 36 37 37 38 38 39 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 44 45 45 46 46 47 47 48 48 49 49 50 50 51 51 52 52 53 53 54 54 55 55 56 56 57 57 58 58 59 59 60 60 61 61 62 62 63 63 64 64 65 65 66 66 67 67 68 68 69 69 70 70

Скачать книгу "Покорение вещества. Органическая химия" (3.69Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
учение на ремонт кондиционеров
плитка sorolla
установка глушителя volvo
обучение маникюр педикюр наращивание ногтей

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)