Transcript Přednáška 4

CHEMICKÉ REAKCE ORGANICKÝCH
SLOUČENIN
SUBSTITUCE – výměna jednoho nebo více atomů za jiný atom nebo
skupinu, řád vazby se nemění
ADICE – připojování atomů nebo skupin na atomy vázané násobnými
vazbami, žádná část molekuly se neodštěpuje, sníží se řád vazby
ELIMINACE – dochází k odštěpení několika atomů a vzniku nové látky,
vzniká vazba násobná - zvyšuje se řád vazby
PŘESMYK – při této reakci dochází k přeskupení atomů a vazeb, aniž
se však mění souhrnné složení dané sloučeniny
REAKCE ORGANICKÝCH SLOUČENIN
HETEROLYTICKÉ REAKCE
PODLÉHAJÍ JIM POLÁRNÍ SLOUČENINY
ŠTĚPENÍM POLÁRNÍ VAZBY VLIVEM VNĚJŠÍCH PODMÍNEK (ČINIDLO)
VZNIKAJÍ
IONTY
REAKCE
NUKLEOFILNÍ: ČINIDLO JE ZÁPORNĚ NABITÉ – NUKLEOFIL – VÁŽE SE NA
KLADNÝ NÁBOJ (ALKALICKÁ HYDROLÝZA 2-CHLORPROPANU)
ELEKTROFILNÍ: ČINIDLO JE KLADNĚ NABITÉ – ELEKTROFIL – VÁŽE SE NA
ZÁPORNÝ NÁBOJ (NITRACE BENZENU)
REAKCE ORGANICKÝCH SLOUČENIN
HOMOLITICKÉ REAKCE
PODLÉHAJÍ JIM NEPOLÁRNÍ SLOUČENINY
ŠTĚPENÍM NEPOLÁRNÍ VAZBY VLIVEM VNĚJŠÍCH PODMÍNEK (ENERGIE)
VZNIKAJÍ
RADIKÁLY
FÁZE RADIKÁLOVÉ REAKCE:
1)
INICIACE
2)
PROPAGACE
3
TERMINACE
HALOGENACE ALKANŮ
POLYMERACE
ŽLUKNUTÍ TUKŮ
ALKANY
JINAK TAKÉ PARAFINY – PARUM AFFINIS = MÁLO SLUČIVÝ= NETEČNÝ
UHLOVODÍKY NASYCENÉ, OBSAHUJÍCÍ JEDNODUCHÉ VAZBY
LINEÁRNÍ, ROZVĚTVENÉ, CYKLICKÉ
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI:
NEPOLÁRNÍ
C1 – C4
C5 – C20
 C20
PLYNY
KAPALINY
TUHÉ LÁTKY
NEROZPUSTNÉ VE VODĚ
ROZPUSTNÉ V NEPOLÁRNÍCH ROZPOUŠTĚDLECH
NEPOLÁRNÍ VAZBY
→
CHEMICKY ZNAČNĚ NEREAKTIVNÍ
HOMOLOGICKÉ ŠTĚPENÍ VAZEB
RADIKÁLOVÝ MECHANISMUS
INICIACE UV, VYSOKOU TEPLOTOU
ZDROJE ALKANŮ
PLYNNÉ:
ZEMNÍ PLYN
>90% METHAN, 1-6% ETHAN, SULFAN
SAMOSTATNĚ NEBO DOPROVÁZÍ ROPU ČI ČERNÉ UHLÍ
KAPALNÉ:
BIOPLYN
SMĚS METHANU A CO2
ROPA
SMĚS KAPALNÝCH ALKANŮ
ROČNÍ TĚŽBA
kolem 4 000 mil. tun ročně
TĚŽBA Z VRTŮ (TLAKEM PLYNU NEBO ČERPÁNÍM)
TUHÉ:
PŘÍRODNÍ ASFALT
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI ALKANŮ
ZNEČIŠTĚNÍ PŮDY A VODY
JE DLOUHODOBÉ (NÍZKÁ REAKTIVITA ALKANŮ)
ZEJMÉNA ROPOU (PŘI TĚŽBĚ A TRANSPORTU) A ROPNÝMI PRODUKTY
PŮDOU ALKANY STEČOU AŽ K HLADINĚ SPODNÍ VODY
NA POVRCHOVÉ VODĚ VYTVÁŘÍ FILM NEPROPUSTNÝ PRO PRŮCHOD
O2 A CO2 → DUŠENÍ A ÚHYN ROSTLIN A ŽIVOČICHŮ, ODMAŠTĚNÍ
ŘEŠENÍ:
PRO ALKANY CHYBÍ ORGANISMŮM ROZKLADNÝ
SYSTÉM – BIOLOGICKÉ MOŽNOSTI ROZKLADU JSOU
OMEZENÉ
URČITÉ MOŽNOSTI MAJÍ BAKTÉRIE
HOŘENÍ
HOŘENÍ (SPALOVÁNÍ):
OXIDACE, SLUČOVÁNÍ S KYSLÍKEM
ÚPLNÁ OXIDACE:
→
CO2 + H20 + energie
při dostatečném přívodu O2
ČÁSTEČNÁ (PARCIÁLNÍ) OXIDACE:
→
CO + H2
(syntézní plyn)
→
C
(výroba sazí)
SYNTÉZNÍ PLYN:
PRO ORGANICKÉ SYNTÉZY
SAZE:
MAZIVO, PLNIVO
SMOG
LONDÝNSKÝ (REDUKČNÍ):
VZNIKÁ V ZIMĚ ZA PŘÍHODNÉ METEOROLOGICKÉ SITUACE
MLHA + KOUŘ + SO2 ZE SPALOVÁNÍ
LOS ANGELESKÝ (OXIDAČNÍ – FOTOCHEMICKÝ):
VZNIKÁ V LÉTĚ, ZEJMÉNA VE MĚSTECH S HUSTOU AUTOMOBILOVOU
DOPRAVOU PŘI INTENZIVNÍM SLUNEČNÍM SVITU
VMOTOROVÝCH SPALINÁCH OBSAŽENÉ NOX VYTVÁŘEJÍ RADIKÁLY
VZNIKÁ TZV. PŘÍZEMNÍ OZÓN – NEPŘÍZNIVÝ PRO DÝCHÁNÍ, OČI,
ROSTLINSTVO A MATERIÁLY (KOROZE)
KONTROLUJÍ SE EMISE: NOX + CO + POLÉTAVÝ PRACH
CHEMICKÉ VLASTNOSTI ALKANŮ
RADIKÁLOVÁ SUBSTITUCE – CHLORACE METHANU
1)
INICIACE:
Cl2 → 2 Cl.
2)
PROPAGACE:
CH4
CH3.
CH3Cl
CH2Cl.
CH2Cl2
CHCl2.
CHCl3
CCl3.
3)
TERMINACE:
VZNIK VEDLEJŠÍCH PRODUKTŮ REKOMBINACÍ
VŠECH MOŽNÝCH RADIKÁLŮ
+ Cl.
+ Cl2
+ Cl.
+ Cl2
+ Cl.
+ Cl2
+ Cl.
+ Cl2
iniciace UV zářením (vysoký obsah energie)
→
→
→
→
→
→
→
→
CH3.
CH3Cl
CH2Cl.
CH2Cl2
CHCl2.
CHCl3
CCl3.
CCl4
+
+
+
+
+
+
+
+
HCl
Cl.
HCl
Cl.
HCl
Cl.
HCl
Cl.
CHEMICKÉ VLASTNOSTI ALKANŮ
SULFOCHLORACE
R-H + SO2 + Cl2 → R-SO2Cl
R-SO2Cl + NaOH + H2O → R-SO3Na
POUŽITÍ:
ALKYLSULFONYLCHLORID
(CHLORID KYS. SULFONOVÉ)
SODNÁ SŮL KYS. SULFONOVÉ
POVRCHOVĚ AKTIVNÍ LÁTKY
SDS – SODIUM-DODECYLSULFÁT, LAURYLSÍRAN SODNÝ
(kyseliny laurová, dodekanová – CH3-(CH2)10- COOH)
BĚŽNÁ SOUČÁST TEKUTÝCH MÝDEL A ŠAMPÓNŮ
VÝHODA:
UDRŽUJE SI ČISTÍCÍ SCHOPNOST I V TVRDÉ VODĚ
ROPA
HNĚDÁ AŽ NAZELENALÁ, SMĚS KAPALNÝCH UHLOVODÍKŮ
ρ = 0,75-1 g/cm3, HOŘLAVÁ
VZNIK: ROZKLAD ŽIVOČIŠNÝCH ZBYTKŮ ZA NEPŘÍSTUPU VZDUCHU A
PŘI VYŠŠÍCH TLACÍCH
NALEZIŠTĚ MEZI NEPROPUSTNÝMI VRSTVAMI HORNIN, V HLOUBCE AŽ
8 000 M
SLOŽENÍ:
UHLOVODÍKY C1 – C4 ROZPUŠTĚNÉ V KAPALNÝCH
C5 – C30
REKTIFIKACE ROPY
FRAKČNÍ DESTILACE K ROZDĚLENÍ SMĚSI UHLOVODÍKŮ PODLE TEPLOTY
VARU
DESTILACE:
ATMOSFÉRICKÁ A VAKUOVÁ
ZAŘÍZENÍ: REKTIFIKAČNÍ KOLONA
FRAKCE:
%
BENZÍNOVÁ
40 – 180°C
C5 – C9
20 - 30
PETROLEJOVÁ
180 – 250°C
C9 – C13
5 - 15
C12 – C16
15 - 25
PLYNOVÉ OLEJE (NAFTA) 250 – 320°C
MAZACÍ OLEJE
250 – 320°C
C15 – C30
DESTILAČNÍ ZBYTEK
NAD 300°C
C30 – C40
(MAZUT)
40 - 50
REKTIFIKACE ROPY
POHONNÉ LÁTKY
BENZÍNY:
ROZVĚTVENÉ, CYKLICKÉ A AROMATICKÉ UHLOVODÍKY
C5 – C12
ZÁŽEHOVÉ MOTORY (SVÍČKA)
OKTANOVÉ ČÍSLO:
2,2,4 – TRIMETHYLPENTAN (100%), N-HEPTAN (0%)
ANTIDETONAČNÍ PŘÍSADY:
DŘÍVE TETRAETHYLOLOVO
TEĎ METHYL(TERC.BUTYL)ETHER
NAFTY:
LINEÁRNÍ UHLOVODÍKY (OD C15)
VZNĚTOVÉ MOTORY (SAMOVZNÍCENÍ)
CETANOVÉ ČÍSLO:
HEXADEKAN (100%), 1-METHYLNAFTALEN (0%)
CHEMICKÉ ZPRACOVÁNÍ ROPY
KRAKOVÁNÍ:
ŠTĚPENÍ DLOUHÝCH UHLOVODÍKOVÝCH ŘETĚZCŮ Z
VYŠŠÍCH ROPNÝCH FRAKCÍ NA KRATŠÍ FRAGMENTY
PROVEDENÍ:
TEPELNÉ NEBO KATALYTICKÉ KRAKOVÁNÍ
TEPELNÉ KRAKOVÁNÍ: ZPRACOVÁVÁ SE MAZUT NEBO OLEJE Z
ATMOSFÉRICKÉ DESTILACE
ŘETĚZCE UHLOVODÍKŮ SE ŠTĚPÍ VLIVEM VYSOKÉ TEPLOTY (400500°C) A VZNIKÁ SMĚS KRATŠÍCH ALKANŮ A ALKENŮ
KATALYTICKÉ KRAKOVÁNÍ: ZPRACOVÁVAJÍ SE ROPNÉ OLEJOVÉ
FRAKCE
KE ŠTĚPENÍ DOCHÁZÍ NA KATALYZÁTORU (Al2O3 + SiO2), VZNIKÁ
SMĚS ROZVĚTVENÝCH ALKANŮ A AROMÁTŮ
CÍL KRAKOVÁNÍ: ZÍSKAT DALŠÍ PODÍL BENZÍNŮ NEBO SUROVIN PRO
SYNTÉZY
BIONAFTA
NÁHRADA MOTOROVÉ NAFTY
MEŘO: METHYLESTER ŘEPKOVÉHO OLEJE
FAME: FATTY ACID METHYL ESTER
SLOŽENÍ:
SMĚS METHYLESTERŮ VYŠŠÍCH MASTNÝCH KYSELIN
SUROVINA:
ROSTLINNÉ OLEJE
METODA:
REESTERIFIKACE METHANOLEM
KATALYTICKÁ TRANSESTERIFIKACE
VÝHODY:
BIOLOGICKY LÉPE ODBOURATELNÁ NEŽ KLASICKÁ NAFTA
VYRÁBÍ SE Z OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ
MALÝ OBSAH SIRNÝCH SLOUČENIN, NETOXICKÁ
BIOETHANOL
NÁHRADA BENZÍNU
SLOŽENÍ:
DESTILOVANÝ ETHANOL VYROBENÝ KVASNOU CESTOU
SUROVINA:
SACHARIDICKÉ SUROVINY – OBILÍ, CUKROVÁ TŘTINA
METODA:
ETHANOLOVÉ KVAŠENÍ (PRODUKT MÁ 12%ETHANOLU),
DESTILACE (PRODUKT MÁ 95% ETHANOLU)
VÝHODY:
BIOLOGICKY ODBOURATELNÝ
VYRÁBÍ SE Z OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ
ZVYŠUJE OKTANOVÉ ČÍSLO BENZÍNU
BRAZÍLIE:
VEŠKERÉ BENZÍNY 26% ETHANOLU
USA:
10% ETHANOLU V BENZÍNU
POUŽITÍ BIOETHANOLU
MĚSTSKÁ DOPRAVA STOCKHOLM, 2008
BIOPLYN
NÁHRADA TOPNÝCH PLYNŮ
SLOŽENÍ:
SMĚS PLYNŮ (CH4 + CO2)
VZNIK:
PLYNNÉ PRODUKTY ANAEROBNÍHO ROZKLADU CELULÓZY
PROSTŘEDNICTVÍM CELULOLYTICKÝCH BAKTÉRIÍ
METODA:
JÍMÁNÍ ZE ZDROJE
ZDROJE:
ŘÍZENÉ SKLÁDKY, ČISTIČKY ODPADNÍCH VOD, BIOPLYNOVÉ
STANICE
VÝHODY:
VZNIKÁ Z OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ
OMEZENÍ VÝROBY BIOPLYNU:
CELULÓZA JE POTŘEBA NA TVORBU
HUMUSU V PŮDĚ A MUSÍ SE DO PŮDY VRACET
PROSTŘEDNICTVÍM STATKOVÝCH HNOJIV
PRODUKCE METHANU
METHAN JE SKLENÍKOVÝ PLYN
VYSKYTUJE SE JAKO ZEMNÍ, BAHENNÍ A DŮLNÍ PLYN
ROČNÍ PRODUKCE:
500 MILIÓNŮ TUN
ZDROJ
ROČNÍ PRODUKCE (MIL. TUN)
MOKŘADY
115
ZVÍŘATA (SKOT)
80
RÝŽOVIŠTĚ
70
SPALOVÁNÍ VEGETACE
55
ÚNIKY PŘI TĚŽBĚ PLYNU
45
TERMITIŠTĚ
40