химический каталог




Органическая химия

Автор Р.Моррисон, Р.Бойд

а разветвленных молекул стремится к сферической; при этом площадь поверхности уменьшается и в результате уменьшаются межмолекулярные силы, которые теперь преодолеваются при более низкой температуре.

В соответствии с эмпирическим правилом «подобное растворяется в подобном» алканы растворимы в неполярных растворителях, таких, как бензол, эфир- и хлороформ, и нерастворимы в воде и других сильно полярных растворителях. При использовании алканов в качестве растворителей следует помнить, что они растворяют малополярные соединения и не растворяют силыгополярные.

Плотность возрастает с увеличением размеров алканов, но имеет тенденцию к пределу около 0,8; таким образом, все алканы легче воды. Не удивительно, что почти все органические соединения имеют плотность, меньшую плотности воды, поскольку, как и алканы, они состоят в основном из углерода и водорода. В общем случае, чтобы соединение было тяжелее воды, оно должно содержать тяжелый атом, например бром или иод, или несколько таких атомов, как хлор.

4.15. Промышленные источники

Основными источниками алканов служит нефть и сопутствующий ей

природный газ. Гниение и миллионы лет геологических преобразований превратили сложные органические соединения, из которых состояли растения и животные, в смесь алканов, имеющих в своем составе от одного до 30— 40 атомов углерода. Одновременно с алканами образовывались и циклоалка-ны (гл. 9), которые присутствуют в значительном количестве, например в калифорнийской нефти, и которые известны в нефтяной промышленности иод названием нафтенов.

Природный газ содержит только более летучие алканы, т. е, алканы с низким молекулярным весом; в основном он состоит из метана и значительно меньших количеств этана, пропана и высших алканов. Например, образец, взятый is трубопровода, снабжающего газом большое число фабрик Пенсильвании, содержит метан, этан и пропан в отношении 12 : 2 : 1; содержание высших алканов составляет только 3%. Пропан-бутановую фракцию» отделяют от более летучих компонентов сжижением и под давлением помещают в баллоны; баллоны с газом применяются в быту.

Таблица 4.4

Состав нефти

Фракция ?Т. кип., X Число атомов углерода

Газ

Петролейиый эфир Лигроин (легкий беизкк) Природный бензин Керосин Ниже 20 20—64) 60—100 40—205

176—325 С,-С4 Сб-^Ст

С5—С и и циклоалкаиы CLS—CM и ароматические углеводороды ' Си и выше

Вероятно длинные цепи, связанные с циклами

Полицикличеоше соединения

Газойль (соляровое масло) Смазочные масла

Асфальт или нефтяной кокс Выше 276

Нелетучие жидкие продукты I

Нелетучие твердые вещества

Фракционной перегонкой нефти получают различные фракции (табл. 4.4); поскольку температура кипения зависит от молекулярного веса, перегонка приводит к грубому разделению алканов в зависимости от числа атомов углерода. Каждая фракция представляет' собой очень сложную смесь алканов с различным числом атомов углерода, и каждый алкан представлен несколькими изомерами. Использование каждой фракции зависит главным; образом от ее летучести или' вязкости и очень мало от того, является ли она сложной смесью или чистым соединением.

Все нелетучие фракции используются в основном как топливо. Газовая» фракция, как и природный газ, применяется в основном также как топливо. Бензин используется в двигателях внутреннего сгорания, работающих на-летучем, топливе, керосин — в тракторах и форсунках реактивных двигателей, а соляровое масло — в дизелях. Керосин и соляровое масло находят также применение как топливо.

Фракция смазочных масел, особенно из пенсильванской нефти, часто-содержит большие количества алканов с длинной цепью (?ет—Csa), которые имеют довольно высокие температуры плавления. Если они остаются в масле, то при холодной погоде они могут кристаллизоваться с образованием воскообразных твердых веществ. Чтобы предотвратить это, масло охлаждают и воск отделяют фильтрованием. После очистки получают твердый парафин (т. пл. 50—55 СС), который можно использовать для получения вазелина. Асфальт используют при строительстве крыш и дорог. Нефтяной кокс, получаемый из остатка от перегонки нефти, состоит из сложных утлеводородов, в которых отношение углерод : водород велико; он находит применение как топливо, а также в производстве угольных электродов для электрохимической промышленности.

Петролейный эфир и лигроин являются хорошими растворителями для многих малополярных органических соединений. Кроме того, некоторые петролейные фракции используют для синтеза других соединений. В результате крекинга (стр. 137) высшие алканы превращаются в алканы и алкены с меньшим молекулярным весом; таким образом, повышается выход бензина. Кроме того, образующиеся при крекинге алкены служат важным сырьем для

4 Алканы

синтеза алифатических соединений в больших масштабах, В результате каталитического реформинга (стр. 361) алканы и циклоалканы превращаются в ароматические углеводороды, используемые в качестве сырья для синтеза.

другого обширного класса органических соединений.

4.16. Получение в промышленности и в лаборатории

Обычно методы получения определенных органических соединений делят на две группы: промышленные и лабораторные. Эти методы можно охарактеризовать следующим образом, хотя, конечно, имеется много исключений.

В результате синтеза в промышленных масштабах обычно получают большое количество нужного материала по низкой цене. В лаборатории требуется синтезировать несколько сот граммов или даже несколько граммов вещества или еще меньше; цена обычно имеет меньшее значение, чем время, затраченное на синтез.

В промышленности часто можно использовать не только чистое соединение, но и требуемое соединение в смеси с другими; даже когда требуется одно соединение, может быть экономически выгодно выделять его из смеси» особенно если одновременно можно выделить и другие соединения. В лаборатории химику почти всегда требуется индивидуальное чистое соединение. Выделение чистого вещества из смеси родственных соединений требует много времени, и часто не удается достигнуть нужной степени чистоты. Кроме того, сырье для определенного синтеза может быть труднодоступным веществом из предыдущего синтеза или даже серии синтезов, и, следовательно, химики заинтересованы в наиболее полном превращении его в нужное соединение. В промышленном масштабе, если, нельзя выделить соединение из природного сырья, его можно синтезировать наряду с родственными соединениями в результате какой-то экономичной реакции. В лаборатории, если возможно, выбирают реакцию, в которой образуется одно соединение с хорошим выходом.

В промышленности часто бывает выгодна разработка процесса и проектирование аппаратуры, которые можно использовать для синтеза только одного представителя класса. В лаборатории химик редко заинтересован в многократном получении одного и того же соединения и, следовательно, исполь-зуетметоды, которые применимы ко многим или ко всем представителям опре деленного класса.

При изучении органической химии сеневное внимание уделяется различным лабораторным методам, синтеза, а не отдельным промышленным способам получения. При изучении этих методов в целях упрощения можно использовать в качестве примеров синтез ссединсний, которые в действительности данным методом никогда не получались. Например, обсуждается получение этана, гидрированием этилена, хотя этап в необходимом количестве дает нефтяная промышленность. Однако если известно, как можно превратить этилен в этан, то, если возникнет необходимость, таким же путем можно превратить 2-метилгекссн-1 в 2-мстилгексан, холестерин в хслестанол или хлопковое масло в маргарин.

4.17. Методы синтеза

Каждый из низших алканов, от метана до н-пентана и изопентана, может быть получен в чистом виде фракционной перегонкой нефти или природного газа; неопентан в природе не встречается. После гептана число изомеров для каждого гомолога становится настолько большим и. различия в температурах кипения настолько малы» что уже трудно выделить индивидуальные чистые соединения; эти алканы можно синтезировать одним из приведенных

ниже методов,

В некоторых из рассматриваемых реакций символ R используется для обозначения любой алкильной группы. Это удобное обозначение позволяет объединить реакции, характерные для всего класса, и обратить внимание на аналогию различных представителей 'класса.

При написании общих реакций, однако, не следует забывать одно важное обстоятельство. Например, уравнение с RC1 в качестве примера имеет смысл только с точки зрения возможности проведения данной реакции в лаборатории с каким-то реальным соединением, например хлористым метилом или OTjpem-бутилхлоридом. Эта реакция» типичная для алкилгалогенидов, -сильно различается по скорости или выходам в зависимости от природы алкильной группы» участвующей в реакции. Можно использовать различные экспериментальные условия для хлористого метила и для трет-бутмхло-рида; в редких случаях реакция, которая хорошо идет с хлористым метилом, может быть совершенно неприменима для /к/дол-бутилхлорида, поскольку будет протекать слишком медленно или приводить к большому числу по-?бочных продуктов.

МЕТОДЫ СИНТЕЗА АЛКАНОВ

1. Гидрирование алкеиов (разд. С.З)

Hs+Pf, Pel или №

алкен алкав

2. Восстановление алкилгалогенидов а) Гидролиз реактива Гриньяра (разд. 4.18)

н2о

RX + Mg >- RMgX —-> W

реактив Гриньяра

Пример:

Mg ню

CBXHtCHCHs ? ffl3CHgCHCH8 —»- СН9ШгСНСН3

I I I

Br MgBr Н

бромистый; да^-бутилмагний- л-бутан

«пер-бутнл бромид

б) Восстановление металлом в кислоте (разд.. 4,17)

RX + Zn + • * RH + Zn2* + X"

Лример:

Zn. Н+

СН.СН.СНСН. ** CHSCH,CI [СИ,

I I

Вг H

бромистый н-бутан

emop-бутил

3. -Реакция Вюрца (разд. 4.19)

2RX + 2Na ——»- R — R + 2NaX (только симметричные алканы)

Примеры;

2СН?НДОО *- CHJCH^CHJ-CHJCHJCH,

хлористый к-гексан

м-пропил

СН, СН, СН,

сн,сн—а —сн,сн—снсн,

хлористый 2.3-диметилбутан

иэопропил

Наиболее важный из этих методов — гидрирование алкепов. При встряхивании с водородом под невысоким давлением в присутстви

страница 26
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136

Скачать книгу "Органическая химия" (15.87Mb)


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

 

 

Реклама
дома в коттеджном поселке на новой риге
купить мусат тонкой заточки и полировки в ростове на дону
купить конусы для футбола
Автокресло DAIICHI D-Guard Junior ISOFIX

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
(25.05.2017)