Transcript Αλκάνια

Αλκάνια
Alkanes
Αλκάνια
Αλκάνια:
•κορεσμένοι υδρογονάνθρακες
• αποτελούνται μόνο από C και H συνδεδεμένα με απλούς
δεσμούς
•έχουν το γενικό τύπο: CnH2n+2 (γραμμικά αλκάνια)
Αλκάνια
Φυσικές ιδιότητες
Εξάρτηση των φυσικών ιδιοτήτων από το μοριακό βάρος
Αύξηση με το
μοριακό βάρος
Μείωση με
διακλαδώσεις
Εξήγηση :
Διαμοριακές
δυνάμεις Van der
Waals
Αλκάνια
Φυσικές πηγές
Παρασκευή αλκανίων
Υδρογόνωση αλκενίων
Υδρογόνωση αλκινίων
Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων
Υδρόλυση ενώσεων Grignard
Αντίδραση Wurtz
Αντίδραση Corey-House
Υδρογόνωση αλκενίων
Υδρογόνωση αλκινίων
R
R'
C C
R
H 2 /Pt
CH CH
R'
R
R'
R C C R'
R'
R
H 2 /Pt
H H
R C C R'
H H
Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων
Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων via lithium
aluminum hydride
Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων με Zn και οξύ
H
R
C R'
X
H
LiAlH 4
ether
R
C R'
H
H
Zn/H
+
R
C R'
X
Υδρόλυση ενώσεων
Grignard
Mg
R
C
X
C Mg
X
C Mg X
a Grignard reagent
an alkyl halide
R
R
ether
H 2O
R
C H
alkane
+ Mg(OH)X
Wurtz reaction
2R C X
Na
R C C R + 2NaX
a symmetrical
alkane
Αντίδραση Corey-House
R
2R
X
Li
Li
CuX
R
Li + LiX
R
Cu
Li + LiX
R
an organocuprat e
(Gilman reagent )
R
Cu
R
Li + R' X
R
R' + R
Cu
+ LiX
Χημικές ιδιότητες αλκανίων
Καύση
Τέλεια καύση
CnH2n+2 +
3n  1 O
2
2
→ (n+1)H2O + nCO2 + ΔH
Ατελής καύση
CnH2n+2 + nΟ2 → (n+1)H2O + nCO
Παράδειγμα:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O +213 kcal/moL
C2H6 + 7/2O2 → 2CO2 + 3H2O +369 kcal/moL
Αν n ο αριθμός των ατόμων C του αλκανίου, η θερμότητα που
εκλύεται κατά την καύση είναι ΔH=157n+55 kcal/moL
* 650 kJ/mol ανά ομάδα -CH2-
Χημικές ιδιότητες αλκανίων
Χημικές ιδιότητες αλκανίων
Αλογόνωση μέσω ελευθέρων ριζών (φωτοχημική αλογόνωση)
hν
C2H6 + Cl2 →
C2H5Cl + HCl
Αντίδραση με Br2 ή Cl2 σε υψηλές θερμοκρασίες ή παρουσία υπεριώδους
ακτινοβολίας  αλκυλαλογονίδια.
Σχετική σειρά δραστικότητας: τριτοταγής > δευτεροταγής > πρωτοταγής > μεθυλ-.
Δραστικότητα αλογόνων F2 > Cl2 > Br2 > I2
Εργαστηριακά ενδιαφέρουσες είναι μόνο η χλωρίωση και η βρωμίωση.
Η βρωμίωση είναι εκλεκτική για τον υδρογονάνθρακα, που δίνει την πιο σταθερή
ρίζα. Η χλωρίωση είναι λιγότερο εκλεκτική.
Η αλογόνωση γίνεται μέσω μηχανισμού ελευθέρων ριζών.
Χημικές ιδιότητες αλκανίων
Αλογόνωση μέσω ελευθέρων ριζών (φωτοχημική αλογόνωση)
Μηχανισμός αλογόνωσης
Στάδιο έναρξης
Στάδιο διάδοσης
Στάδιο τερματισμού
Χημικές ιδιότητες αλκανίων
Αλογόνωση μέσω ελευθέρων ριζών (φωτοχημική αλογόνωση)
Why does Br2 react slower than Cl2 in the halogenation of CH4?
The Rate determining step in the halogenation of CH4 is the attacking of
Cl2 on CH4 molecules.
Cl2 is a stronger reducing agent than Br2.Therefore it donates its
electrons much faster than Br2 to form a bond.
Χημικές ιδιότητες αλκανίων
Καταστροφή του στρώματος όζοντος
Χλωροφθοριωμένοι υδρογονάνθρακες, CFCs
CCl2F2  CClF2 . + Cl.
Cl. + O3 => ClO . + O2
ClO . + O3 => Cl . + 2O2
Applications and replacements for CFCs
Application
Previously used CFC
Replacement
HFC-23 (CHF3); HFC-134a (CF3CFH2);
CFC-12 (CCl2F2); CFC-11(CCl3F); CFC- HFC-507 (a 1:1 azeotropic mixture
13(CClF3); HCFC-22 (CHClF2); CFCof HFC 125 (CF3 CHF2) and HFCRefrigeration & air-conditioning
113 (Cl2FCCClF2); CFC-114
143a (CF3CH3)); HFC 410 (a 1:1
(CClF2CClF2); CFC-115 (CF3CClF2);
azeotropic mixture of HFC-32
(CF2H2) and HFC-125 (CF3CF2H))
HFC-134a (CF3CFH2); HFC-227ea
Propellants in medicinal aerosols
CFC-114 (CClF2CClF2)
(CF3CHFCF3)
CFC-11 (CCl3F); CFC 113 (Cl2FCCClF2); HFC-245fa (CF3CH2CHF2); HFC-365
Blowing agents for foams
HCFC-141b (CCl2FCH3)
mfc (CF3CH2CF2CH3)
Solvents, degreasing agents,
CFC-11 (CCl3F); CFC-113 (CCl2FCClF2)
None
cleaning agents
Κυκλοαλκάνια (Ναφθένια)
CnH2n, n3
κυκλοπροπάνιο
κυκλοβουτάνιο
κυκλοπεντάνιο
Κυκλοαλκάνια
Κυκλοαλκάνια
http://wetche.cmbi.ru.nl/organic/cyclohexane/jm/chxjmol.html
http://www.chem.ucalgary.ca/courses/351/Carey5th/Ch03/ch3-06.html