химический каталог




Современная органическая химия. Том 1

Автор А.Л.Терней

роко используются в качестве топлива, однако ограниченно применяются в химии*. Это связано с тем, что алканы отличаются низкой реакционной способностью; поэтому в лабораторной практике реакции с ними проводят довольно редко. По-видимому, алканы используются в лаборатории в основном в качестве растворителей. Тем не менее, нам кажется целесообразным начать рассмотрение именно с алканов, так как некоторые их реакции помогут читателю получить представление о важных физико-химических концепциях. Кроме того, на примере алканов мы впервые познакомимся с химическими методами, применяемыми для изучения процессов превращения исходных продуктов реакции в конечные. Номенклатура алканов является основой для названий многих органических соединений, поэтому мы подробно рассмотрим ее в этой главе. В начале главы мы познакомимся со структурой углеводородов, затем рассмотрим их номенклатуру, после чего остановимся на реакционной способности этих соединений.

3.2. НАХОЖДЕНИЕ АЛКАНОВ В ПРИРОДЕ

Некоторые алканы широко распространены в природе. Так, например, природный газ, состав которого хотя не постоянен, содержит примерно 75% метана, 15% этана и 5% пропана, а остальное составляют более высокомолекулярные («высшие») алканы и многие другие соединения. Природный газ широко используется и как топливо, и как сырье для химической промышленности.

Метан и другие низшие алканы можно получать из каменного угля с помощью нескольких химических процессов. К сожалению, эти методы еще недостаточно совершенны, чтобы удовлетворить растущие потребности промышленности в алканах.

Несмотря на указанные источники, «черное золото» — нефть'— все еще остается основным источником промышленного получения большинства алканов. Вероятно, любой вид нефти-сырца содержит какие-то алканы, однако определенный состав нефти-сырца зависит от места ее добычи.

* Алканы в настоящее время являются основными исходными соединениями в промышленности основного органического синтеза и микробиологического синтеза белка.— Прим- ред.

При фракционировании нефти-сырца выделяется ряд летучих фракций (бензин, керосин, газолин и легкие смазочные масла) и несколько нелетучих остатков (смазочные масла, петролатум, нефтяная смола и парафин). Все

3.6. РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОФИЛИ

Для того чтобы две частицы прореагировали, они должны сначала столкнуться, причем кинетическая энергия, которую они имели до столкновения, превратится после столкновения в потенциальную энергию. Следовательно, сталкивающиеся частицы, которые вступают в реакцию, должны иметь определенный минимум кинетической энергии.

Скорость движения молекулы прямо пропорциональна ее кинетической энергии. Чем быстрее движется молекула, тем выше ее кинетическая энергия.

ЭНЕРГИЯ.

РИС. 3-7. Распределение молекул как функция их кинетической анергии.

Пунктирной линией показано распределение при повышенной температуре. При возрастании температуры средняя кинетическая анергия увеличивается. Ввиду сдвига кривой вправо при возрастании тем-пературы следует ожидать, что повышение температуры реакции будет увеличивать скорость^реакции.

Однако не все молекулы при какой-то данной температуре движутся с одинаковой скоростью. Отсюда следует, что при каждой данной температуре должно существовать свое распределение кинетических энергий. Кривая распределения молекул по их кинетической энергии при заданной температуре представлена на рис. 3-7.

Поскольку при любой температуре существует распределение по молекулярным скоростям, необходимой кинетической энергией обладает только часть сталкивающихся молекул. Те молекулы, кинетическая энергия которых слишком мала, просто отталкиваются друг от друга. Минимальное количество энергии, необходимое для прохождения реакции, называется энергией активации. Ее величина различна в каждой конкретной^реакции. Энергию активации часто обозначают ЕакТ.

Рассмотрим три кривые на рис. 3-8. Обратите внимание на то, что каждая пара энергетических минимумов (основные состояния 1 и 2) разделяется энергетическим максимумом (переходным состоянием). Группировки атомов, соответствующие осповным состояниям 1 и 2 и переходному состоянию, называются соответственно «исходным веществом», «продуктом реакции» и «активированным комплексом». Названия «переходное состояние» и ткти-вирсвапный комплекс» часто используют как взаимозаменяемые, хотя переходное состояние — это участок энергетического профиля, в то время как активированный комплекс — это группировка атомов, находящаяся в переходном состоянии. Энергией активации прямой реакции называется энергия;, требующаяся для продвижения от основного состояния 1 к переходному состоянию. (Энергией активации обратной реакции называется энергия, необходимая для продвижения от основного состояния 2 к тощ же переходному состоянию.)

Хотя энергетические профили на рис. 3-8 не соответствуют какой-либо конкретной реакции, они показывают, что активированный комплекс напоминает то вещество в основном состоянии, которое ближе всего к нему по энергии. Например, чем более экзотермической становится реакция, тем больше переходное состояние будет похоже на исходное вещество. Как видно из рнс. 3-8, энергия активации при эндотермической реакции должна быть равна разности энергий двух основных состояний или даже быть больше нее.

Энергетический профиль описывает систему в равновесии, для которой Кравн определяется (см. разд. 3.3) из уравнения AG = — RT In Кряв11. Поскольку АН часто используется для приближенного определения AG,

а'

ПС

2

Координата реакции Рис. 3-8. Характерные энергетические профили.

ДН = 0; эндотермический процесс (ДН положительна); .— экзотермический процесс

(ДН отрицательна); ПС — переходное состояние. В эндотермической реакции переходное состояние находится на кривой ближе к продукту реакции (2), чем к исходным соединениям (I)- В эндотермическом процессе энергия активации (переход от 1 к ПС) должна быть больше разности энергий между исходным веществом (1) и продуктом реакции (2), Предполагается, что AS = 0 для всех трех реакций.

то о величине .Краен можно судить по АН только приближенно. Советуем запомнить, что Крявн > 1, если АН более отрицательно, чем —15 ккал, и Яравн < 1, если АН более положительно, чем -f 15 ккал.

Очевидно, что именно энергия активации контролирует спонтанность реакции. Реакции могут быть чрезвычайно экзотермичными (например, окисление метана), но не спонтанными. Реакции, которые идут спонтанно (т. е. начинаются без затраты энергии), в действительности черпают свою энергию активации из столкновений, происходящих при комнатной температуре.

3.7. ГАЛОГЕНИРОВАНИЕ АЛКАНОВ

Алканы служат важным исходным материалом для промышленного синтеза алкилгалогенидов. Галогенирование алканов наряду с их окислением является наиболее существенной реакцией алканов, которая приводит к самым разнообразным соединениям, используемым в качестве растворителей, анестезирующих средств, инсектицидов и бактерицидных препаратов. Поэтому синтезы алкилгалогенидов из алкаиов мы рассмо

страница 23
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171

Скачать книгу "Современная органическая химия. Том 1" (20.8Mb)


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

 

 

Реклама
курсы web дизайна москве
Установка дневных ходовых огней (DRL) Hella LEDayFlex
москва мюзикл анна каренина афиша
rtre 7 цена

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
(03.12.2016)