химический каталог




Современная органическая химия. Том 1

Автор А.Л.Терней

трим подробно. Общая схема реакции:

R—H-f-X2 -*- R—Х+НХ галогенирование алкана

(общепринято обозначать галоген как X)

Пример:

С1

СИ3—СН2 —СН2 —СН3-1-С12 -+ СН3—СН —СИ2—СН3 + НС1 хлорирование бутана

бутан 2-хлорбутап

(алкилгалогепид)

РЕАКЦИЯ ХЛОРИРОВАНИЯ МЕТАНА. Если смешать хлор и метан в колбе при комнатной температуре и в темноте, реакция не идет. Тем не менее при определенных условиях хлор реагирует с метаном, -и это взаимодействие имеет свои особенности:

1. Реакция не идет в темноте при низких температурах.

2. Реакция индуцируется ультрафиолетовым светом или нагреванием (например, 400°С). „

3. Если реакция начинается, то она протекает очень быстро, даже со взрывом.

4. При поглощении каждого кванта световой энергии (фотона) в результате реакций, индуцированных светом, образуется большое число молекул продукта.

5. Реакция дает большое разнообразие продуктов, включая НС1, СН3С1 (хлорметан, метилхлорид), СН2С12 (дпхлорметан, метиленхлорид), СНС13 (трихлорметан, хлороформ), СС14 (тетрахлорметан, тетрахлорид углерода) и этан. Остальные продукты образуются в меньших количествах.

нагревание или

СН4 + С12 — * СНаС1 + СНаС1а + СНС13+СС14 + СяНв + другие продукты

6. Реакция экзотермична.

КАК МЫ МОЖЕМ ОБЪЯСНИТЬ ЭТИ НАБЛЮДЕНИЯ? ПОСТУЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА РЕАКЦИИ ХЛОРИРОВАНИЯ МЕТАНА. На основании приведенных выше фактов мы можем предложить механизм этой реакции. Под механизмом подразумевается, насколько это возможно, подробное описание процессов, в результате которых реагенты превращаются в продукты. По мере того как расширяются наши познания, механизм, считавшийся некогда общепризнанным, может стать лишь частью механизма, а порой его приходится и полностью отвергнуть.

Два возможных способа изображения механизма хлорирования метана показаны на рис. 3-9 и 3-10. На рис. 3-9 изображены четыре последовательные стадии, объясняющие все известные факты.

Суммарный процесс:

СН4 + С12 -> СНаС1 + ЫС1

Отдельные стадии:

Стадия Реакция Название стадии реакции

Л С12 -*? 2CI • инициирование

атом хлора цепи

Б -С1 + СП4 -ч- НС1+ - СНз ч

мстил ьпын I

радикал > Рост *еаа

В -CHa-f-Clg -> CIT8C1 + C1- J

Г 2С1 ? ->- С12 обрыв цепи

Рис. 3-9. Один из способов изображения механизма хлорирования метана. Процесс состоит из четырех стадии.

Мы видим, что на первой стадии — стадии инициирования молекула хлора распадается на два атома хлора. Далее, на второй стадии атом хлора атакует молекулу метана и образуется метильный радикал (-СН3) и хлористый водород. На третьей стадии метильный радикал реагирует с молекулой хлора и образуется хлористый метил (метилхлорид) и атом хлора. Реакция закапчивается, когда два атома хлора вновь соединяются в молекулу (обрыв цепи).

Для лучшего понимания следует подробно остановиться на стадиях Б и В. На стадии Б используется атом хлора, и возникает новый — метильный — радикал, который далее потребуется на стадии В. Как только этот метильный радикал прореагировал на стадии В, возникает тотчас новый атом хлора, который далее обеспечит начало стадии Б. И так этот процесс будет повторяться до тех пор, пока не израсходуются весь хлор и метан. Такие повторяющиеся циклы из двух одностадийных реакций называются ростом цепи.

Реакции, при которых стадия инициирования приводит к двум или более самоподдерживающимся реакциям (рост цепи), заканчивающимся

Стадия Уравнение

А : CI-u-ci: —* 2: Cl • (также пишется как С1«)

Ряс. 3-10. Более детальное рассмотрение четырех стадий процесса хлорирования метана. Изогнутые стрелки указывают направление движения неспа-ренного электрона.]

Б С1-Л/Н^СН3—*С1-Н + .СН3

В Н3С Л <СР-?д: » СНз-С1 + С1 •

(

Г :С1-ЛЛ.С1:_.:C1-CU

обрывом цепи, называются цепными. Приведенная выше последовательность стадий идет с образованием радикалов и поэтому носит название радикальной цепной реакции или свободнорадикальной цепной реакции.

Знание последовательности реакций, необходимых для превращения исходного вещества в требуемый продукт, весьма важпо для точного описания всей реакции в целом. Но при этом мы еще задаемся вопросом, как происходит каждая отдельная стадия. Существует несколько наглядных способов для описания каждой отдельной стадии. Наиболее применимый способ — это подсчет электронов. Для описания движения электронов при этом способе используются кривые стрелки, при этом становится наглядным превращение одних частиц в другие. Этот подход представлен на рис. 3-10.

Кривые стрелки на рис. 3-10 показывают движение электронов, а не атомов. Конец стрелки приходится на тот электрон, который движется. Острие стрелки показывает, куда электрон движется. Целый ряд механизмов лучше всего объясняется движением одного электрона в какой-то момент. Для обозначения одного движущегося электрона (в данный момент) используют стрелки с одним острием («рыболовныйкрючок»^). Стрелки такого типа как раз и изображены на рис. 3-10.

7. Объясните, почему ультрафиолетовый свет вызывает гемолитическое расщепле-лие газообразного С1г с образованием двух атомов хлора, а не| гетеролитическое расщепление с образованием С1® и С1©?

МЕХАНИЗМ ОБЪЯСНЯЕТ ФАКТЫ. Обычно принятый механизм должен объяснять все, что известно о реакции. Рассмотрим, как предложенный выше механизм объясняет некоторые аспекты реакции хлорирования метана.

Почему реакция не идет в темноте или при низкой температуре? На стадии А (рис. 3-9) происходит расщепление связи CI—С1. Этот процесс идет с поглощением энергии ДЯ = 58 ккал/моль (табл. 2-3). Как темнота, так и низкая температура препятствуют поступлению энергии в систему. В отсутствие энергии стадия А не происходит, и этот четырехстадийный процесс не может начаться.

Почему один фотон образует так много молекул продукта!! Ответ на этот вопрос вытекает из определения цепных реакций. Инициированная реакция циклически повторяется (Б -»- В Б -*? В ...) и дает много молекул продукта, вовлекая в процесс все новые молекулы СН4 и С12. Число подобных циклов, протекающих до стадии обрыва, определяет длину цепи всей реакции. Длина цепи зависит от конкретных экспериментальных условий и в рассматриваемой нами реакции может достигать 104.

Как эта реакция дает дихлорметан (CH^Cl^), хлороформ (С НС la) и тетрахлорид углерода (CClk)? Мети л хлорид накапливается в процессе реакции и может заменять СН4 на стадии Б в исходной последовательности; в результате появляются две новые стадии роста цепи (Б' и В'):

Б' -С1 + СН3С1 НС1 + -СН2С1 В' -СН2С1 + CI, -v СН2С12 + -С1

Эта последовательность стадий позволяет получить дихлорметан.Аналогичные реакции с использованием в качестве реагентов СН2С12 и СНС1адают в конечном итоге тетрахлорид углерода. (Напишите стадии роста цепи для этих реакций.)

обрыв цепи

вследствие образования этана

Как образуется этан? Образование этана объясняется тем, что на стадии Б получается метильный радикал. По мере уменьшения концентрации С1а возрастает вероятность столкновения высокореакционноспособного ме-тильного радикала с другим метильным радикалом.

страница 24
< 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
Электрические котлы Savitr Max 60-240 120
купить антирадар cobra
santexnika
Кликни, получи скидку по промокоду "Галактика" в KNS - цены на нетбуки - 18 лет надежной работы!

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)