Алкадиены

Алкадиены Учитель химии МОУ лицея №6 Дробот Светлана Сергеевна

Содержание Диеновые углеводороды Классификация по положению двойных связей Получение Физические свойства Химические свойства (гидрирование, галогенирование, гидрогалогенирование, полимеризация) Натуральный каучук Получение резины Синтетические каучуки (бутадиеновый, изопреновый, СКС, СКН, наирит) Источники информации

Диеновые углеводороды Диеновые углеводороды или алкадиены – это непредельные углеводороды, содержащие две двойные углерод - углеродные связи. Общая формула алкадиенов CnH2n -2. По международной номенклатуре алкадиены называют так же , как и алкены, но только вместо окончания –ен здесь употребляется –диен.

Классификация по положению двойных связей В зависимости от взаимного расположения двойных связей диены подразделяются на три типа: 1) углеводороды с кумулированными двойными связями, т.е. примыкающими к одному атому углерода. Например, пропадиен или аллен CH2=C=CH2; 2) углеводороды с изолированными двойными связями, т.е. разделенными двумя и более простыми связями. Например, пентадиен -1,4 CH2=CH–CH2–CH=CH2;

3) углеводороды с сопряженными двойными связями, т.е. разделенными одной простой связью. Например, бутадиен -1,3 или дивинил CH2=CH–CH=CH2, 2-метилбутадиен -1,3 или изопрен CH2=С(CH3)–CH=CH2 Наибольший интерес представляют углеводороды с сопряженными двойными связями.

Получение Углеводороды с сопряженными двойными связями получают: 1) дегидрированием алканов, содержащихся в природном газе и газах нефтепереработки (бутан-бутиленовой фракции – Бызов итальянец), при пропускании их над нагретым катализатором 600ºС CH3–CH2–CH2–CH3  →  CH2=CH–CH=CH2 + 2H2 Cr2O3, Al2O3

600ºС CH3–CH(CH3)–CH2–CH3 → Cr2O3,Al2O3 CH2=C(CH3)-CH=CH2 + 2H2 2) дегидрированием и дегидратацией этилового спирта при пропускании паров спирта над нагретыми катализаторами (метод академика С.В.Лебедева) 450ºС;ZnO,Al2O3 2CH3CH2OH  →  CH2=CH–CH=CH2 + 2H2O + H2 3) дегидратация гликолей CH3-CHOH-CH2–CH2OH → CH2=CH–CH=CH2 + (дивинил) + 2H2O

Физические свойства Бутадиен -1,3 (дивинил)– легко сжижающийся газ с неприятным запахом, tпл.= -108,9ºC, tкип.= -4,5ºC; растворяется в эфире, бензоле, не растворяется в воде. 2- Метилбутадиен -1,3 (изопрен)– летучая жидкость, tпл.= -146ºC, tкип.= 34,1ºC; растворяется в большинстве углеводородных растворителях, эфире, спирте, не растворяется в воде.

Химические свойства 1) Гидрирование kat CH2=CH-CH=CH2 + H2 → CH3–СH=CH-CH3 2) Галогенирование CH2=CH-CH=CH2 + Br2 → CH2Br–СH=CH-CH2Br 3) Гидрогалогенированиe CH2=CH-CH=CH2 + HCl → CH3–СH=CH-CH2Cl Запомните!

4) Полимеризация Важной особенностью диеновых углеводородов с сопряженными связями является способность их полимеризоваться в каучукоподобные продукты. В упрощенном виде реакцию полимеризации бутадиена -1,3 по схеме 1,4 присоединения можно представить следующим образом: → kat nCH2=CH-CH=CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-)n t

Запомните! В диенах, в которых двойные связи разделены одной простой, присоединение преимущественно идет в положения 1 и 4.

Натуральный каучук Натуральный каучук получают из млечного сока (латекса) каучуконосного дерева гевеи, растущего в тропических лесах Бразилии. При нагревании без доступа воздуха каучук распадается с образованием диенового углеводорода – 2- метилбутадиена-1,3 или изопрена. Каучук – это стереорегулярный полимер, в котором молекулы изопрена соединены друг с другом по схеме 1,4- присоединения с цис- конфигурацией полимерной цепи.

транс- Полимер изопрена также встречается в природе в виде гуттаперчи. Натуральный каучук обладает уникальным комплексом свойств: эластичностью, износоустойчивостью, клейкостью, водо- и газонепроницаемостью, хороший изолятор, растворимостью в органических растворителях. Недостатки: при высокой t – размягчается, при низкой t – хрупкий.

Получение резины Для придания каучуку необходимых физико-механических свойств: прочности, эластичности, стойкости к действию растворителей и агрессивных химических сред – каучук подвергают вулканизации нагреванием до 130-140°С с серой.  Атомы серы присоединяются по месту разрыва некоторых двойных связей и линейные молекулы каучука "сшиваются" в более крупные трехмерные молекулы – получается резина, которая по прочности значительно превосходит невулканизированный каучук. Наполненные активной сажей каучуки в виде резин используют для изготовления автомобильных шин и других резиновых изделий.

Резина обладает большой эластичностью, прочностью, устойчива к действию растворителей.

Синтетические каучуки В 1932 году С.В.Лебедев разработал способ синтеза синтетического каучука на основе бутадиена, получаемого из спирта. Na, t СКД nCH2=CH-CH=CH2→ (-CH2-CH=CH-CH2-)n C2H5OH → бутилен → бутадиен → СКД бутан → Свойства: водо- и газонепроницаемость, уступает по эластичности и износостойкости.

И лишь в пятидесятые годы отечественные ученые осуществили каталитическую стереополимеризацию диеновых углеводородов и получили стереорегулярный каучук, близкий по свойствам к натуральному каучуку. СКИ изопреновый (цис-изомер) стереорегулярного строения CH3 CH3 | | n CH2=C – CH=CH2 → (- CH2 – C = CH – CH2-) пентан → изопентан → изопрен → СКИ Природный каучук – тот же состав.

Широко применяются сополимерные каучуки – продукты совместной полимеризации (сополимеризации) бутадиена с другими непредельными соединениями. Каучук полученный из бутадиена-1,3 (80% по массе) и стирола CH2=CH–C6H5 (20% по массе) (СКС), широко используют при производстве автомобильных шин и резиновых изделий. Если вместо стирола используют акрилонитрил CH2=CH-CN (СКН), то полученный продукт приобретает устойчивость к растворяющему действию бензина и масла. СК на основе хлоропрена (2-хлорбутадиен-1,3) носит название наирита и обладает стойкостью к атмосферным воздействиям, к различным маслам.

Источники информации 1. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия. Учебник для вузов./ Под ред. Петрова А.А. – М.: Высшая школа, 1981. 2. Хомченко Г.П. Пособие по химии для поступающих в вузы. – М.: ООО «Издательство Новая Волна», 2002. 3. Курмашева К.К. Химия в таблицах и схемах. Серия «Школа в клеточку». – М.: «Лист», 1997. 4. Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и свойства органических веществ. Пособие для учащихся 10 кл. – М.: Просвещение, 1980.

5. Оганесян Э.Т. Руководство по химии поступающим в вузы. Справочное пособие. – М.: Высшая школа,1991. 6. Иванова Р.Г., Осокина Г.Н. Изучение химии в 9-10 классах. Книга для учителя. – М.: Просвещение, 1983. 7. Денисов В.Г. Химия. 10 класс. Поурочные планы. – Волгоград: Учитель, 2004. 8. Аргишева А.И., Задумина Э.А. Химия: Подготовка к государственному централизованному тестированию. – Саратов: Лицей, 2002.

9. Штремплер Г.И. Тесты, вопросы и ответы по химии: Книга для учащихя 8-11 классов общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 1999. 10. Малыхин З.В. Тестовые задания для проверки знаний учащихся по органической химии. – М.: ТЦ «Сфера», 2001. 11. Городничева И.Н. Контрольные и проверочные работы по химии. 8-11 класс. – М.: Аквариум, 1997. 12. Гаврусейко Н.П. Проверочные работы по органической химии: Дидактический материал: Пособие для учителя. – М.: Просвещение, 1991.