Метилбромид (Бромистый метил). Виды изомерии алкенов

Алкены – это углеводороды, в молекулах которых есть ОДНА двойная С=С связь.

Номенклатура алкенов: в названии появляется суффикс -ЕН.

Первый член гомологического ряда – С2Н4 (этен).

Для простейших алкенов применяются также исторически сложившиеся названия:

· этилен (этен),

· пропилен (пропен),

В номенклатуре часто используются следующие одновалентные радикалы алкенов:

Виды изомерии алкенов:

1. Изомерия углеродного скелета: (начиная с С4Н8 – бутен и 2-метилпропен)

2. Изомерия положения кратной связи: (начиная с С4Н8): бутен-1 и бутен-2.

3. Межклассовая изомерия: с циклоалканами (начиная с пропена):

C4H8 - бутен и циклобутан.

4. Пространственная изомерия алкенов:

Из-за того, что вокруг двойной связи невозможно свободное вращение, становится возможной цис-транс- изомерия .

Алкены, имеющие у каждого из двух атомов углерода при двойной связи различные заместители , могут существовать в виде двух изомеров, отличающихся расположением заместителей относительно плоскости π-связи:

Химические свойства алкенов.

Для алкенов характерны:

· реакции присоединения к двойной связи,

· реакции окисления,

· реакции замещения в «боковой цепи».

ПОЛУЧЕНИЕ АЛКЕНОВ

АЛКАДИЕНЫ.

Это углеводороды, содержащие две двойные связи. Первый член ряда – С3Н4 (пропадиен или аллен). В названии появляется суффикс – ДИЕН .

Типы двойных связей в диенах:

Изомерия диенов

Электронное строение сопряженных диенов.

Молекула бутадиена-1,3 СН2=СН-СН=СН2 содержит четыре атома углерода в sp 2 - гибридизованном состоянии и имеет плоское строение.

π-Электроны двойных связей образуют единое π-электронное облако (сопряженную систему ) и делокализованы между всеми атомами углерода.

Кратность связей (число общих электронных пар) между атомами углерода имеет промежуточное значение: нет чисто одинарной и чисто двойных связей. Строение бутадиена более точно отражает формула с делокализованными «полуторными» связями.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОПРЯЖЕННЫХ АЛКАДИЕНОВ.

ПОЛУЧЕНИЕ АЛКАДИЕНОВ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

В обычных условиях (при 25 o С и атмосферном давлении) пропан представляет собой бесцветный газ без запаха (строение молекулы приведено на рис. 1), который при концентрации паров 1,7 - 10,9% образует с воздухом взрывоопасную смесь.

Пропан практически не растворим в воде, так как его молекулы малополярны и не взаимодействуют с молекулами воды. Он хорошо растворяется в неполярных органических растворителях, таких как бензол, тетрахлорметан, диэтиловый эфир и др.

Рис. 1. Строение молекулы пропана.

Таблица 1. Физические свойства пропана.

Получение пропана

Основными источниками пропана являются нефть и природный газ. Его можно выделить фракционной перегонкой природного газа или бензиновой фракции нефти.

В лабораторных условиях пропан получают следующими способами:

— гидрированием непредельных углеводородов

CH 3 -CH=CH 2 + H 2 →CH 3 -CH 2 -CH 3 (kat = Ni, t o);

— восстановлением галогеналканов

C 3 H 7 I + HI →C 3 H 8 + I 2 (t o);

— по реакции щелочного плавления солей одноосновных органических кислот

C 3 H 7 -COONa + NaOH → C 3 H 8 + Na 2 CO 3 (t o);

— взаимодействием галогеналканов с металлическим натрием (реакция Вюрца)

C 2 H 5 Br + СH 3 Br + 2Na → CH 3 -CH 2 -CH 3 + 2NaBr.

Химические свойства пропана

В обычных условиях пропан не реагирует с концентрированными кислотами, расплавленными и концентрированными щелочами, щелочными металлами, галогенами (кроме фтора), перманганатом калия и дихроматом калия в кислой среде.

Для пропана наиболее характерны реакции, протекающие по радикальному механизму. Энергетически более выгоден гомолитический разрыв связей C-H и C-C, чем их гетеролитический разрыв.

Все химические превращения пропана протекают с расщеплением:

1. cвязей C-H

• галогенирование (S R)

CH 3 -CH 2 -CH 3 + Br 2 → CH 3 -CHBr-CH 3 + HBr (hv ).

• нитрование (S R)

CH 3 -CH 2 -CH 3 + HONO 2 (dilute) → CH 3 -C(NO 2)H-CH 3 + H 2 O (t o).

• сульфохлорирование (S R)

C 3 H 8 + SO 2 + Cl 2 → C 3 H 7 -SO 2 Cl + HCl (hv ).

• дегидрирование

CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 =CH-CH 3 + H 2 (kat = Ni, t o).

• дегидроциклизация

CH 3 -CH 2 -CH 3 → C 3 H 6 + H 2 (kat = Cr 2 O 3 , t o).

1. связей C-H и C-C

• окисление

C 3 H 8 + 5O 2 →3CO 2 + 4H 2 O (t o).

Применение пропана

Пропан применяется как автомобильное топливо, а также используется в быту (баллонный газ).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

1. По приведённой ниже схеме определите вещества А–Е, запишите уравнения реакций
2. Амальгама - сплав, один из компонентов которого ртуть. Амальгаму цинка и алюминия массой 10,00 г обработали избытком разбавленного раствора серной кислоты. При этом выделилось 0,896 л водорода (н.у.). Масса полученного нерастворимого остатка оказалась равной 8,810 г.
   Вычислите массовые доли (в %) каждого компонента амальгамы.

   РЕШЕНИЕ	БАЛЛЫ
   Ртуть в разбавленной серной кислоте не растворяется, следовательно, масса ртути в амальгаме 8,810 г.	1 балл
   Выделение водорода происходит за счёт взаимодействия цинка и алюминия с раствором серной кислоты: Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 (1)	1 балл
   2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 (2)	1 балл
   m(Al + Zn) = 10,00 – 8,810 = 1,190 г	0,5 балла
   n(Н 2) = 0,896 / 22,4 = 0,04 моль	1 балл
   Пусть n(Zn) = х моль; n(Al) = y моль, тогда 65х +27у = 1,19	2 балла
   По уравнению реакций: n(Н 2) = n(Zn) + 1,5n(Al) = (x + 1,5y) моль, тогда	2 балла
   65х +27у = 1,19 х +1,5у = 0,04 х = 0,01 моль; у = 0,02 моль	2,5 балла
   m(Zn) = 65 · 0,01 = 0,65 г; m(Al) = 27 · 0,02 = 0,54 г	1 балл
   ω(Zn) = 0,65/10 = 0,065 (6,5%); ω(Al) = 0,54/10 = 0,054 (5,4%)	1 балл
   ИТОГО ЗА ЗАДАНИЕ	13 БАЛЛОВ

3. В реакцию вступило 3,700 г гидроксида кальция и 1,467 л углекислого газа, измеренного при 760 мм рт. ст. и 25°С. Полученный осадок отфильтровали и прокалили при 1000°С.
   Вычислите массу сухого остатка.

   РЕШЕНИЕ	БАЛЛЫ
   Приведём объём углекислого газа к нормальным условиям, учитывая, что 760 мм рт. ст. - нормальное давление, соответствующее 101,3 кПа, а T’ = 273 + 25 = 298 K:	1 балл
   Согласно закону Гей-Люссака, объём углекислого газа при нормальной температуре (0°С или 273 К) при постоянном давлении равен: V/T = V’/T’ V/273 = 1,467/298 V = 1,344 л	2 балла
   При пропускании СО 2 через раствор гидроксида кальция происходят реакции: Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3 ↓ + Н 2 О (1)	1 балл
   СаСО 3 + СО 2 + Н 2 О = Са(НСО 3) 2 (2)	1 балл
   n(Са(ОН) 2) = 3,7/74 = 0,05 моль; n(СО 2) = 1,344/22,4 = 0,06 моль.	2 балла
   Согласно уравнению реакции (1) n(Са(ОН) 2) = n(СО 2) = n(СаСО 3) = 0,05 моль	1 балл
   На реакцию (1) расходуется 0,05 моль СО 2 , следовательно, 0,01 моль СО 2 остаётся в избытке и вступает в реакцию (2), взаимодействуя с 0,01 моль СаСО 3 . В осадке остаётся 0,04 моль СаСО 3 .	1 балл
   При прокаливании осадка протекает реакция разложения СаСО 3: СаСО 3 = СаО + СО 2 (3)	1 балл
   По уравнению реакции из 0,04 моль СаСО 3 образуется 0,04 моль СаО, который и представляет сухой остаток после прокаливания.	1 балл
   m(СаО) = 0,04 · 56 = 2,24 г.	1 балл
   ИТОГО ЗА ЗАДАНИЕ	12 БАЛЛОВ

4. При взаимодействии бесцветного газа А и хлорида железа(III) выпадает жёлтый осадок Б . При его взаимодействии с концентрированной азотной кислотой выделяется бурый газ В , который при реакции с озоном превращается в белое кристаллическое вещество Г , образующее при взаимодействии с водой только азотную кислоту.
   Определите вещества А , Б , В , Г . Запишите уравнения происходящих химических реакций.
5. Вычислите массу глюкозы, которая была подвергнута спиртовому брожению, если при этом выделилось столько же углекислого газа, сколько его образуется при сгорании 120 г уксусной кислоты, учитывая, что выход реакции брожения составляет 92% от теоретического.

Изомерия галогенопроизводных связана с особенностями строения углеродного скелета (линейная или разветвленная структура), положением атомов галогена в углеродной цепи:

1. СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 2 -Br 2. СН 3 -СН-СН 2 -СН 3

первичный бромистый

(линейная структура вторичный бромистый

углеродного скелета, бутил

атом галогена у (линейная структура

концевого атома углеродного скелета,

углерода) атом галогена у среднего

атома углерода)

3. СН 3 -СН-СН 2 -Br СН 3

СН 3 4. СН 3 -С-СН 3

первичный бромистый

изобутил Сl

(разветвленная структура третичный хлористый

углеродного скелета, атом изобутил

галогена у концевого атома (разветвленная структура

углерода) углеродного скелета,

атом галогена у среднего

атома углерода)

и различным расположением атомов и групп в пространстве (цис-, транс-изомерия; оптическая изомерия):

СН 3 Н С = С

Сl CH 3 Сl H

транс-форма цис-форма

При названии галогенопроизводных углеводородов используют: тривиальную, рациональную и систематическую (ИЮПАК) номенклатуры.

Тривиальная номенклатура в галогенопроизводных применяется в отдельных случаях: хлороформ СНCl 3 , йодоформ СНI 3 .

По рациональной номенклатуре название галогенопроизводных образуется из названия углеводородного радикала и галогена, положение последнего при необходимости указывается:

С 2 Н 5 Сl СН 3 -СН-СН 2 -СН 3 СН 2 = СН-Br С 6 Н 5 СН 2 Br

хлористый этил бромистый бромистый (этилхлорид) Br винил бензил

бромистый втор-бутил (винилбромид) (бензилбромид)

(втор-бутилбромид)

Если в молекуле галогенопроизводного находится два атома галогена, то углеводородный радикал называется в зависимости от положения этих атомов в углеродной цепи. Так, при расположении атомов галогена у соседних атомов углерода, к названию радикала прибавляется суффикс – ен (в этом случае двухвалентный радикал образуется отнятием двух атомов водорода от двух соседних атомов углерода):

СН 2 Cl-CH 2 Cl СН 3 -CHCl-CH 2 Cl

хлористый этилен хлористый пропилен

(этиленхлорид) (пропиленхлорид)

Если оба атома галогена находятся при одном и том же концевом атоме углерода, то к названию радикала добавляется суффикс - иден (в данном случае двухвалентный радикал получается отнятием двух атомов водорода от одного крайнего атома углерода):

СН 3 -CHCl 2 СН 3 -CH 2 -CHI 2

хлористый этилиден йодистый пропилиден

(этилиденхлорид) (пропилиден йодид)

Углеводородные радикалы дигалогенопроизводных, в которых два атома галогена находятся у концевых атомов углерода, содержат ряд метиленовых (-СН 2 -) групп, в зависимости от количества которых и образуются их названия:

СН 2 Cl-CH 2 -CH 2 Cl СН 2 Br-CH 2 -CH 2 -CH 2 Br

хлористый триметилен бромистый тетраметилен

(триметиленхлорид) (тетраметиленбромид)

Галогенопроизводные, у которых все имевшиеся в молекуле атомы водорода замещены на галоген, называются пергалогенопроизводными:

СF 3 -CF 3 СF 2 =CF 2

перфторэтан перфторэтилен

По систематической номенклатуре (ИЮПАК) при названии галогенопроизводных выбирается наиболее длинная цепь углеродных атомов, включающая при наличии краткую связь (главная цепь). Атомы углерода этой цепи нумеруются цифрами. Нумерация начинается с того конца, к которому ближе расположен атом галогена. Название галогеносодержащих соединений производится от соответствующего алкана, впереди которого ставится название галогена и цифра, указывающая при каком атоме углерода от начала цепи находится галоген (аналогично указываются и другие заместители в молекуле):

СН 3 Сl 1 2 3 1 2 СН 2 -СН 3

хлорметан СН 3 -СНСl-СН 3 Cl H 2 C-C

2-хлорпропан СН 3

1-хлор-2-метилбутан

Если в галогеносодержащем углеводороде имеется атом галогена и кратная связь, то начало нумерации определяет кратная связь:

1 2 3 4 1 2 3 4 5

СН 2 =СН-СН 2 -СН 2 Br СН 3 -С=С-CH 2 -CH 2 Br

4-бром-1-бутен

5-бром-2-метил-3-хлор-2-пентен

Ди- и полигалогенопроизводные называются по тем же правилам, что и моногалогенопроизводные:

СН 2 Cl-CH 2 Cl CH 3 -CHCl 2

1,2-дихлорэтан 1,1-дихлорэтан