Углеводороды

в других органических растворителях, за исключением метилового спирта; все

они имеют меньшую  плотность, чем вода.

3.1 АЛКИНЫ (ацетиленовые  углеводороды)

        Алкинами называются углеводороды, содержащие кроме Q-связей  две       

     -связи  (тройную

связь) у одной  пары углеродных атомов. Общая  формула  гомологического ряда

ацетиленовых  углеводородов СnН2n-2 образование  одной

-связи формально  эквивалентно потере двух атомов водорода.

Различными физическими  методами доказано, что ацетилен C2H2 — I простейший

представитель гомологического ряда алкинов —  имеет  линейную молекулу,

в которой длина  углерод-углеродной тройной  связи  равна 1,20 А, а длина связей

углерод—водород 1,06 A.

Связи С—Н в  ацетилене относятся к числу Q-связей, образованных  путем

перекрывапия s-орбитали водорода с гибридизованной  sp-  орбиталью

углерода; в молекуле имеется одна углерод-углеродная а-связь (образованная

перекрыванием двух гибридизованных sp-орби-талей углерода) и две

углерод-углеродные

-связи — результат  перекрывания двух взаимно перпендикулярных  пар «чистых»

p-орбиталей (р 

иР)

соседних атомов углерода. Валентные углы в ацетилене  на основании этой модели

равны 180° и  молекула имеет линейную конформацию, что делает невозможной

цис-транс-изомерию  при тройной связи.

3.2Методы  получения алкинов.

Наиболее общим  способом получения ацетиленовых углеводородов  является

действие спиртового раствора щелочей на дигалогенпроиз-водные предельных

углеводородов с вицинальным (а) или геминаль-ным (б) расположением атомов

галогена

a)     CH2Br –CH2Br -> СНСН + 2НВг

б) СНз—СН2—СНСl2 ->СHз-ССН+2ИСl

CH3-CH2-CCl2-CH3 -> СНз-С  С-СНз + 2НС1

Так как вицинальные  дигалогенпроизводные обычно получают присоединением

галогенов к  этиленовым углеводородам, то реакцию (а) можно рассматривать как

реакцию превращения  этиленовых угле в ацетиленовые.

Геминальные дигалогенпроизводные (оба атома галогена у одного атома  углерода)

являются производными кетонов или альдегидов и, следовательно, с помощью

реакций (б) можно  осуществить переход от карбонильных соединений к алкинам.

При отщеплении галогенводородов действует уже  известное правило Зайцева, что

водород отщеп  от углеродного атома, содержащего  меньшее количество

атомов водорода.

Ацетилен можно  получать непосредственно при высокотемператур крекинге

(термическом  или электротермическом) метана  или более , сложных

углеводородов:

2СН4Н-СС-Н + ЗН2

3.3 Представители алкинов.

Как у алканов  и алкенов, низшие члены гомологического ряда алкинов в обычных

условиях—газообразные вещества. Данные табл. 22 показывают, что  основные

физико-химические характеристики углеводородов рассмотренных  классов мало

отличаются друг от друга (см. таблицу).

    

Формула Название Т. пл., °С Т кип., °С D4 

HCCH 

CH3CCH 

HCC- CH2CH3 СНзСCСНз 

Ацетилен Пропин 

Бутин-1 

Бутин-2 

-82 

-105 

-137 

-33 

-84 

(возг,-23) 9 

27 0,6200 (при-84° С) 0,6785 (при -27° С) 0;669б (при -10° С) 0,6880 (при 25° С) 
 

4. ПРИМЕНЕНИЕ АЛКАНОВ,  АЛКИНОВ, АЛКЕНОВ

Алкены вместе с алканами, ацетиленом и ароматическими уг­леводородам

являются одним  из главных сырьевых источников промышленности тяжелого

(многотоннажного)  органического син.

Этилен в громадных  количествах используется для переработки  в полиэтилен и

этиловый спирт, он идет на переработку в этилен-гликоль и употребляется в

теплицах для  ускорения вызревания плодов.

     Пропилен  перерабатывается в полипропилен, ацетон, изопропиловый спирт.    

Ацетилен играет исключи важную роль в про. Его  мировое

производство достигает не миллионов тонн. Громадное количество

ацети используется для свар металлов, при его горении

в кислороде  температура достигает 2800° С. Это  значительно более высокая

температура, чем  при сгорании водорода в кислороде, не говоря уже о сгорании

метана. Причина этого в значительно меньшей теплоемкости СО2 по сравнению с

Н2О, которой  образуется больше при сгорании алканов, чем алкинов:

                      2СзН6 + 7O2 -> 4СО2 + 6Н2О                     

                      2С2 Н2 + 5O2 -> 4СО2 + ЗН2О                     

Неприятный запах  ацетилена, получаемого из карбида, обусловлен примесями PH3

и AsH3, чистый ацетилен пахнет, как и все низшие углеводороды (бензин).

Ацетилен и  его смеси с воздухом крайне взрывчаты; ацетилен хранят и

транспортируют в баллонах в виде ацетоновых растворов, пропитывающих

пористые материалы.

НЕФТЬ И ЕЕ ПЕРЕРАБОТКА

     Состав  нефти. Главным природным источником  предельных углеводородов

является нефть. Состав нефтей различается в зависимости  от месторождения,

однако все нефти при простой перегонке обычно разделяются на следующие фракции:

газовая фракция, бензин, реак топливо, керосин, дизельное  топливо,

парафин, нефтяной гудрон.

     Газовая  фракция (т. кип. до40◦C) содержит  нормальные и

развет алканы до С,, в основном пропан и бутаны. Природный газ из

газовых месторождений  состоит в основном из метана и  этана.

     Бензин  авиационный (т. кип. 40—180 °С) содержит  углеводороды

С6 — С10 В бензине  обнаружено более 100 индивидуальных соедине,

в число которых  входят нормальные и разветвленные алканы, циклоалканы и

алкилбензолы (арены).

     Реактивное  топливо (т. кип. 150—280°С).

     Керосин  тракторный (т, кип. 110—300 °С) содержит  углеводороды   С7—С14.

     Дизельное  топливо (т. кип. 200—330 °С), в состав  которого входят

углеводороды C13 — C18, в больших масштабах подвергается крекингу, превращаясь

в алканы (и алкены) с меньшей молекулярной массой (см. ниже).

     Смазочные  масла (т. кип. 340—400°С) содержат  углеводороды C18 — C25.

     Парафин  нефтяной (т. кип. 320—500 °С), в его состав входят угле­водород

С26—С38, из которых  выделяют вазелин. Остаток после  перегонки обычно называют

асфальтом или  гудроном.

Помимо углеводородов  самых различных классов в  нефти содер кислородные,

сернистые и  азотсодержащие вещества; иногда их суммарное содержание доходит

до нескольких процентов.

В настоящее  время наиболее признанной является теория органического

происхождения нефти как продукта превращения  растительных и животных

остатков. Это  подтверждается тем, что в образцах нефтей были найдены остатки

порфиринов, стероиды растительного и животного происхождения  и так называемый

«хемофоссилий»  — самые разнообразные фрагменты, содержащиеся в планк.

Хотя общепризнанно, что нефть является наиболее ценным природ источником

химического сырья, до сих пор основное количество нефти и нефтепродуктов

сгорает в двигателях внутреннего сгорания (бензин), дизелях  и реактивных

двигателях (керосин).

     Моторное  топливо. Октановое число. Бензины  различного проис­хождени

по-разному ведут  себя в двигателях внутреннего сгорания.

Стремясь к  максимальному повышению мощности двигателя при малых габаритах  и

массе, стараются  увеличить степень сжатия горючей  смеси в цилиндре. Однако в

быстроходных  четырехтактных двигателях, работающих с принудительным зажиганием,

при этом иногда происхо преждевременное воспламенение смеси —

детонация. Это  снижает мощность мотора и ускоряет его износ. Это явление

связано с составом жидкого топлива, так как углеводороды разного строения при

исполь их в  качестве моторного топлива ведут  себя различно. Наихуд­ши

показатели —  у парафинов нормального строения.

За стандарт горючего вещества с большой способностью к детона принят

нормальный гептан. Чем больше разветвлена углеродная цепь парафинового

углеводорода, тем  лучше протекает сгорание его в цилиндре и тем большей степени

сжатия горючей  смеси можно достичь. В качестве стандарта моторного топлива

принят 2, 2, 4-триметилпентан (который обычно называют изооктаном) с хорошими

антидетонационными  свойствами. Составляя в различных  пропорциях смеси этого

октана с я-гептапом, сравнивают их поведение в моторе с поведением испытуемого

бензина. Если смесь, содержащая 70% изооктана, ведет себя так же, как

исследуемый бензин, то говорят, что последний имеет  октановое число 70

(октановое число  изооктана принято за 100; октановое число н-гептана

принято равным нулю).

Одним из путей  повышения детонационной стойкости  топлив для двигателей с

зажиганием от искры является применение антидетона.

Антидетонаторы  — это вещества, которые добавляют  к бензинам (не более 0,5%) для

улучшения аптидетопацнонных  свойств. Доста эффективным антидетонатором

является тетраэтилсвинец (ТЭС) РЬ (C2H5)4

Однако бензин с ТЭС и продукты его сгорания очень токсичны. В настоящее время

найдены новые  антидетонаторы на основе марганец-органических соединений типа

циклопентадиеиклпснтакарбонилмарганца С5Н5Мn (СО)5: они менее токсичны и

обладают лучшими  анти свойствами. Добавление этих

антидетонаторов к хоро сортам бензина позволяет  получать топливо с

октановым числом до 135.

Для ракетных и  дизельных двигателей, наоборот, наиболее ценны топлива с

нормальной цепью  углеродных атомов, обладающие наиболее низкой температурой

воспламенения. Эту характеристику принято

оценивать в  цетановых числах. Цетановое число 100 имеет углеводород