Алкиндердің қасиеттері,өкілдері,қолданылуы.

Айы: 11 сынып химия

Сабақтың тақырыбы: Алкандардың қасиеттері,өкілдері,қолданылуы.

Сабақтың мақсаты:

Оқушыларға алкандардың,,оның атом құрылысының,физикалық қасиеттерінің ерекшеліктері, құрамы,құрылысы, қасиеттері,гомологтары,изомерлері арасындағы байланыс себебтері туралы білімді қалыптастыру;

Алкандардың электрондық құрылысының ерекшеліктерін түсіндіре білу, гомолгтары мен изомерлерінің формуласын құрастыра білу біліктіліктерін қалыптастыра отырып дамыту,есте сақтау қабілеттерін дамыту;

сабақ уақытын бағалауға үйрету,еңбекқорлыққа және пәнге қызығушылығын арттыру.

3.4. Алкандардың қасиеттері

Физикалық қасиеттері. Нормальді (тармақталмаған) алкандардың кейбір физикалық қасиеттері 9-кестеде келтірілген. Алкандардың гомологтық қатарында салыстырмалы молекулалық массаларының өсуіне байланысты балқу және қайнау температуралры мен тығыздықтары біртіндеп артады.

Гомологтық қатардағы заттардың қасиеттері ұқсас болады және белгілі бір заңдылықпен өзгереді. Гомологтық қатардың бір мүшесінің қасиеті белгілі болса, сол арқылы басқа мүшелерінің қасиеттерін болжауға болады. Сонымен қатар гомологтық қатарларда диалектиканың сан өзгерісінің сапа өзгерісіне ауысу заңы айқын байқалады. Молекула құрамы келесі әр СН₂ тобына өскен сайын зат қасиетінің біртіндеп өзгеретінін көреміз (9-кесте). Сан өзгерісінің сапа өзгерісіне ауысуы химияда жиі кездеседі

Алкандардың бастапқы төрт мүшесі –газдар, пентаннан бастап пентадеканға (С₁₅Н₃₂) дейін- сұйық заттар, ал құрамында С₁₆ және одан да көп көміртек атомдары бар жоғары молекулалы алкандар- қатты заттар болады. Қалыпты жағдайда қысымды жоғарылатқанда, пропан мен бутан сұйыққа айналады.

Изомер алкандардың физикалық және химиялық қасиеттерәнде айырмашылықтар болады. Мысалы, нормальді құрылымды алкандардығ қайнау және балқу температуралары (10-кесте) сәйкес тармақталған алкандардың қайнау, балқу температураларынан жоғары.

Алкандар- полюссіз қосылыстар. Олар судан жеңіл және сумен араласпайды (ерімейді). Сол сияқты басқа полюсті еріткіштерде де ерімейді, органикалық еріткіштерде ериді. Сұйық алкандар көптеген органикалық заттардың еріткіші ретінде қолданылады.

Метан мен этанның және үлкен молекулалы алкандардың иістері жоқ, ал кейбір ортаңғы мүшелерінің өздеріне тән иістері болады.

Алкандар - жанғыш заттар.

Химиялық қасиеттері. Алкандардың орынбасу, айырылу изомерлену және тотығу реакцияларына түседі. Алкандардың басқа көмірсутектермен салыстырғандағы бір ерекшелігі- олардың құрамындағы көміртек атомдарының валенттіктері толығымен сутек атомдарымен қаныққан. Сондықтан алкандар қосылу реакцияларына түспейді.

Алкандардың құрамындағы тағы бір ерекшелік- оларда едәуір берік коваленттік δ-байланыстың болуы. Бұл байланыстың полюстігі төмен, сондықтан алкандар, негізінен, S_R механизмі бойынша реакцияларға түседі. С-С байланыс едәуір қатаң жағдайда үзіліп реакцияға түседі. Алкандардың парафиндер деп аталуы осы.

3.5. Алкандардың жеке өкілдері және олардың қолданылуы

Алкандар жанған кезде көп жылу бөлетіндіктен, отын ретінде кең түрде қолданылады.

Метан СН₄ түссіз, иіссіз, аудан екі еседей жеңіл, жанғыш газ. Суда нашар ериді.

Табиғи газ құрамындағы метан тұрмыста және өндірісте отын ретінде кеңінен пайдаланылады. Оттекпен немесе ауамен қоспасы қопарылғыш келеді. Газдың бөлінгенін байқау үшін оған (газ балоны) иісті заттар қосады. Метанды айыру арқылы алынған күйенің, сутектің, ацетиленнің қолданылу аялары да үлкен (3-сызбанұсқа). Күйе каучукпен резеңке өндірісінде, типографиялық бояу ретінде қолданылады. Түзілген сутек экологиялық таза отын ретінде, аммиак және азотты тыңайтқыштар алуға қолданылады.

Ацетиленнің қолданылуы мен «Алкиндердің жеке өкілдері және олардың қолданылуы» деген тақырыпта танысасыңдар.

Метан- химия өнеркәсібінің бағалы шикізаты. Одан галоген туындылар, метанол, формальдегид, синтез-газ т.б. көптеген заттар алынады.

Этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀, пентан С₅Н₁₂ – сәйкес қанықпаған көмірсутектерді алуға қолданады. Прапан мен бутанның қоспасын баллондарға құйып, отын ретінде тұрмыста пайдаланады.

Изооктан (2,2,4-триметилпентан) – жоғары сапалы іштен жанатын қозғалтқыштардың жанармайларының (бензиннің) негізгі құрамды бөлігі.

Автокөліктердің іштен жанатын қозғалтқыштарында бензин буы жанған кезде жоғарғы температурада қызған газдардың көп мөлшері түзіледі. Бұл газдар цилиндрлердің поршенін итеріп, айналмалы біліктерді қозғап жұмыс істеткізеді. Жану энергиясын толық пайдалану үшін бензиннің ауамен қоспасын тұтату алдында сығады. Осы кезде қозғалтқыштағы жанатын қоспа өздігінен тұтанып кетпейтін, яғни жанармайлар детонацияға тұрақты болулары керек. Қоспа өздігінен тұтанып, детонация болса, цилиндрде қысым күрт көбейеді де, поршенге соққы беріліп, мотор сартылдап, қозғалтқыштың дұрыс жүмыс істеуіне кедергі келтіреді. Тармақты көмірсутектер детонацияға тұрақты болады. Детонацияға тұрақтылық стандарты ретінде изооктанның (2,2,4-триметилпентанның) тұрақтылығы 100-ге тең деп қабылданған, ал өте оңай детонацияланатын н-гептанның СН₃СН₂СН₂СН₂СН₂СН₂СН₃ октан саны нөлге тең деп есептеледі. Бензиннің сапасы «октан санымен» - изооктанның проценттік үлесімен сипатталады. Мысалы, бензиннің құрамында 76% изооктан мен 24% гептан болса, ондай бензиннің октан саны 76-ға тең деп есептеледі. Бензиннің 72, 76, 80, 85, 91,93,96 т.б. маркалары болады. Тармақталмаған көмірсутектердің детонациялануын төмендеткіш қасиеттері бар заттар антидетонаторлар деп атайды. Тетраэтил қорғасынның Pb(C₂H₅)₄(ТЭҚ) антидетонаторлық қасиеті болғандықтан, оны бензинге қосады. Цилиндрдің ішкі жағында қорғасын оксиді жабысып қалмас үшін ТЭҚ-пен бірге бензинге 1,2-дибромэтан BrСН₂СН₂Br қосылады. Нәтижесінде, пайдаланылған қорғасын ұшқыш тетрабромидке айналып, автокөліктен бөлінетін газбен бірге атмосфераға тарап, қоршаған ортаны ластайды. Организмде қорғасынның аз мөлшерінің өзі адамды депрессияға ұшыратып, көңіл-күйін төмендетеді.

Қоршаған орта мен адам организміне қорғасынның қосылыстары зиянды болғандықтан, тармақты көмірсутектерден тұратын бнезин өндірудің маңызы зор.

Алкандардың гомологтық қатарының ортаңғы мүшелері (С₇-С₁₆) негізінен, еріткіштер ретінде қолданылады.

Қасиеттері ұқсас заттар бір-бірінде жақсы еритіні белгілі. Сұйық алкандардың молекулалары әлсіз полюсті. Майлар, табиғи шайырлар, каучук сияқты әлсіз полюсті заттар сұйық алкандар мен олардың қоспаларында (бензин, керосин, т.б.) жақсы ериді. Сонымен қатар сұйық алкандар мотор отыны ретінде қолданылады.

Жоғарғы алкандардан (С₁₇-ден жоғары) спирттер, карбон қышқылдары, синтетикалық майлар, сабын, жағармайлар, қанықпаған қосылыстар, т.б. қосылыстар алынады.

Алкандар химиялық инертті, реакцияларға қиын түседі. Белгілі жағдайларда ғана (қыздыру, жарық, өршіткі қатысында) орынбасу, айырылу, изомерлену және тотығу реакцияларына түсе алады. Алкандар табиғатта кездеседі және отын ретінде пайдаланылады. Сонымен қатар алкандар мен олардың туындылар күнделікті тұрмыста және химиялық шикізат ретінде кең қолданылады.

4.5. Алкиндер

Қанықпаған көмірсутектердің тағы бір түрімен танысайық. Олар құрамында үш еселі байланысы бар көмірсутектер-алкиндер.

Алкиндер – құрамында бір үш еселі байланысы бар жалпы формуласы С_nН_2n-₂ болатын қанықпаған көмірсутектер.

Жалпы формуласы арқылы алкиндердің сәйкес алкендерден де қанықпағандығы басым екендігін байқауға болады. Бұған көз жеткізу үшін көміртек сандары бірдей көмірсутектердегі сутектерді салыстырайық:

С₂Н₆ этан, С₂Н₄ этен, С₂Н₂ этин

Алкиндердің жалпы формуласы алкадиен көмірсутектерімен бірдей: С_nН_2n-₂. Бірақ молекула құрамындағы байланыстары өзгеше. Анықтамаларына қарап алкадиендер мен алкиндерді салыстырып, қандай айырмашылық бар екенін өздерің табыңдар.

Құрамында үш байланысы бар ең қарапайым көмірсутек – этин (ацетилен) С₂Н₂. Бірінші мүшесі ацетиленнен С₂Н₂ басталатындықтан алкиндер ацетилен көмірсутектер деп аталады. Алкиндердің жалпы формуласы С_nН_2n-₂ бойынша ацетиленнен кейінгі көмірсутектердің молекулалық формулаларын өздерің жазуға болады.

Алкиндердің құрылысы. Алкиндердің құрылыстары мен бірінші мүшесі ацетиленнің мысалында танысайық. Ацетилен молекуласының құрылысын төмендегі формулалар арқылы бейнелеуге болады:

Н : С С:Н Н-С С-Н

немесе ықшамдап НС СН деп жазуға болады.

Ацетилен молекуласындағы әр көміртек атомы бір сутек атомымен байланысады және өзара үш еселі байланыс арқылы жалғасады.

Алкиндерде үш байланыс жанындағы көміртек атомы sp-гибридтенген күйде болады. Көміртектің екі гибридтелген орбитальдарының біреуі сутек атомының sp-гибридтенген орбиталімен, келесісі екінші көміртек атомының sp-гибридтенген орбиталімен δ-байланыстар түзуге жұмсалады да, ацетилен молекуласындағы атомдардың бәрі 180° бұрыш жасап, бір түзудің бойында орналасады. Гибридтенуге қатыспаған екі р-орбиталдары өзара перпендикуляр жазықтықтарда орналасып (21-сурет), екінші көміртек атомының осындай орбиталдарымен арасында екі π-байланыс түзіледі. Яғни, ацетилен молекуласындағы екі көміртек атомының арасындағы үш байланыстың біреуі δ-, екеуі π-байланыстан тұрады. Үш байланыстың (С С) ұзындығы 0,120 нм (қос байланыстан да қысқарақ екеніне көңіл аударыңдар), байланыс энергиясы 830кДж/моль. Ацетиленнің шар өзекті және масштабты пішіндері 22-суретте келтірілген.

Алкиндердің атаулары мен изомерлері. Алкиндердің аталуы алкендердің аталуына ұқсас. Халықаралық номенклатура бойынша алкиндерді атағанда, алкандардың –ан жұрнағын –ин жұрнағына алмастырады. Үш байланыс негізгі тізбекке кіруі керек. Көміртектерді еселі байланыс жақын орналасқан шеттен бастап нөмірлейді. Молекулада қос және үш байланыстар болса нөмірлегенде қос байланыс шешуші рөл атқарады. Мысалы:

НС С-СН2-СН3 СН3-С С-СН2-СН3 НС С-СН2-С-СН2

Бутин-1 бутин-2 2-метилпентен-1-ин-4

Алкиндердің радикалдары басқа көмірсутектердің радикалдарына ұқсас аталады:

Н-С С – этинил.

Алкиндерге де алкендер тәрізді көміртек қаңқасына, еселі байланыс орнына сәйкес изомерлер тән. Сонымен қатар алкиндердің де көмірсутектердің басқа кластардан изомері болады. Алкиндер мен жалпы формулалары бірдей (C_nH_2n-₂ )алкиндер арасында класаралық изомерлер бар. Пентиннің С₅Н₈ изомерлері:

Алкиндердің алынуы.

1. Өнеркәсіпте ацетиленді көп кездесетін химиялық шикізат – табиғи газдан алады. Метанды пиролиздесе (жоғары температурада қыздырса), ол көміртек пен сутекке айырылатынын білесіңдер. Реакцияның жүргізу жағдайына байланысты метанды айырғанда, ацетилен аралық өнімретінде түзіледі:

2СН₄ – С₂Н₂ + 3Н₂

Егер түзілген ацетиленді реакция жүретін ортадан тез алып кетіп салқындатпаса, ол әрі қарай көміртек пен сутекке айырылып кетеді.

1. Алкиндерді сәйкес алкандарды дегидрлеп алуға болады. Мысалы, этанды 1200°С-қа дейін қыздырғанда, ацетилен мен сутекке айырылады:

С₂Н₆ – С₂Н₂ + 2Н₂

1. Лабораторияда және күнделікті тұрмыста ацетиленді кальций карбидін сумен әрекеттестіріп алады. Ал кальций карбидін электрпеште сөндірілмеген әк пен коксты жоғары температурада (2000°С) әрекеттестіру арқылы алады:

СаО + 3С – СаС₂ + СО

СаС₂ + 2Н₂О – Са(ОН)₂ + С₂Н₂