To’yingan uglevodorodlar (alkanlar). Olinishi, xossalari, ishlatilishi

To’yingan uglevodorodlar (alkanlar). Olinishi, xossalari, ishlatilishi.

To’yingan uglevodorodlar (alkanlar). Olinishi, xossalari, ishlatilishi. Eng oddiy organik birikmalar uglevodorodlardir. Molekulasidagi uglerod atomlari o‘zaro oddiy bog‘ bilan bog‘langan, qolgan valentliklari vodorod atomlari bilan to‘yingan uglevodorodlar alkanlar deyiladi. Alkanlarning dastlabki vakili CH₄ metandir, undan keyin S₂N₆ etan, С₃Н₈ propan, С₄Н₁₀ butan, С₅Н₁₂ pentan, С₆Н₁₄ geksan, С₇Н₁₆ geptan, С₈Н₁₈ oktan va hakozo umumiy formulasi CnH_2n+2 N_2nQ2 va bir-biridan CH₂ guruhga farq qiluvchi qatorni alkanlarning gomologik qatori deyiladi. Metan vodorodlarini alkil radikallariga almashtirishdan boshqa alkanlarni hosil qilish mumkin. Alkanlar tarmoqlangan va tarmoqlanmagan zanjirli

 

bo‘ladi. Izomeriya hodisasi butandan boshlanadi:

С4Н10 СН3СН2СН2СН3 СН3СНСН3

СН₃                                                       СН₃

С5Н12 СН3СН2СН2СН2СН3 СН3СНСН2СН3 СН₃ССН₃

СН₃                                            СН₃

 

 

 Alkanlarni nomlash. Organik birikmalar uch xil nomenklatura bo‘yicha nomlanadi: tasodifiy (empirik), ratsional va IYUPAK bo‘yicha.

Tasodifiy nomlash: bu nomlash moddaning ochilish tarixi yoki uning olish manba’i bilan bog‘liqdir. M-n. CH₄– metan botqoq gazi, НСOOН – chumoli kislota, CH₃CHOНСOOН – sut kislota va boshq.

Rasional nomlash: barcha alkanlar gomologik qatorning dastlabki vakili metanning bitta yoki bir necha vodorodini boshqa radikallarga almashingan hosilasi deb qaraladi:

СН₃

СН₄                                  СН₃СНСН₃ СН₃ССН₃

СН3                          СН₃                                         

Bu nomlash murakkab bo‘lmagan alkanlarni nomlash uchun qulaydir.ì åòàí    òðèì åòèëì åòàí      òåòðàì åòèëì åòàí

IYUPAK (sistematik) nomenklaturada nomlash:  Alkanlarni IYUPAK bo‘-yicha nomlash uchun quyidagi tartib qabul qilingan:

1. Asos sifatida uglerod atomlarining eng uzun zanjiri tanlab olinadi. Zanjirga bog‘langan alkil radikali o‘rinbosar sifatida qaraladi;
2. Tanlab olingan eng uzun zanjir nomerlanadi. Nomerlash zanjirning tarmoqlanishi chetga yaqin bo‘lgan tomonidan boshlanadi;
3. Agar zanjirning bitta yoki bir nechta uglerod atomlarida o‘rinbosarlar joylashgan bo‘lsa, nomlanganda nomer har bir o‘rinbosarga qo‘yiladi va vergul bilan ajratiladi, bir xil o‘rinbosarlarning soni di-, tri-, tetra– va h.k. grek sonlari bilan ko‘rsatiladi.
4. Alkan molekulasida turli o‘rinbosarlar bo‘lib, ular uglerod atomlarining soni va tarmoqlanish darajasi bilan farq qilsa, alkanni nomlashda o‘rinbosarlar alfavit bo‘yicha nomlanadi.

CH₃

_{1     2     3      4      5    6     7      8      9}

CH₃ CH CH₂ CH C CH₂ CH₂ CH₂ CH₃

CH3              C2H5 CH CH3

CH₃

 

5-izopropil-2,5-dimetil-4-etilnonan

5. Alkanning tarmoqlangan uzun zanjiri nomerlanadi, nomerlash uglevodorod asosiy zanjiri bilan bog‘langan uglerod atomidan boshlanadi. O‘rinbosar nomi qavs ichida yoziladi:

_{1     2      3      4       5     6      7      8      9}

CH₃ CH CH CH CH CH CH CH CH₃ 3

 

2-metil-5-(1,2-dimetilpropil)nonan

_{1     2      3      4       5     6      7      8      9}            10

CH₃ CH CH CH CH CH CH CH CH CH₃

CH₃ CH CH₂ CH₃

 

5-(1-metilpropil)dekan, 5-ikkilamchibutil-2-metildekan

Uglerod atomlari birlamchi (–), ikkilamchi (=), uchlamchi () va to‘rtlamchi  () bo‘ladi. Bitta uglerod bilan bog‘langan uglerod atomiga birlamchi, ikkita bilan bog‘langaniga ikkilamchi, uchta bilan bog‘langan bo‘lsa uchlamchi va to‘rtta bilan bog‘langan bo‘lsa to‘rtlamchi uglerod atomi deyiladi. M-n:

 

_{5    4   3}С  Н  3 1    2    3С  24Н  5   5    6 1    С2 Н 3₃  2   1

СН₃СН₂СНСНСН₃                   СН₃СН₂ССН₂СН₂СН₃                   СН₃ССН₃

СН₃                                                СН₃                                                         СН₃

2,3-диметилпентан    3-метил-3-этилгексан   2,2-диметилпропан

 

Alkan molekulasidan bitta vodorod tortib olinsa alkil radikali hosil bo‘ladi:

R H

-H

 

Alkil radikalining nomi alkanning –an qo‘shimchasini –il almashtirib hosil qilinadi. CH₃–

metil, CH₃CH₂-etil, CH₃CH₂CH₂-propil, (CH₃)₂CH-izopropil, С₄Н₉-butil, CH₃CH(CH₃)CH₂izobutil, CH₃CH₂(CH₃)CH-ikkilamchi butil, (CH₃)₃S-uchlamchi butil radikallari.

Tarkibi С₈Н₁₈ bo‘lgan alkanni uzun zanjirida 6 ta uglerod atomi tutgan izomerlarini tuzilish formulalarini yozing va IYUPAK bo‘yicha nomlang.

       Alkanlarni olish usullari.Alkanlar asosan tabiiy manba’lardan va sintez usuli bilan olinadi.

1.Alkanlarning asosiy manba’’i neft va tabiiy gazdir. Tabiiy gaz 95-98 % metan, 2-5% etan, propan, butandan iborat bo‘ladi. Neftni qayta ishlab alkanlarni aralashmasi olinadi.   2.Tosh yoki qo‘ng‘ir ko‘mirni vodorod bilan molibden, volfram va nikel metallarining oksidlari va sulfidlari ishtirokida 450-470^oС, 300 atm bosimda gidrogenlanadi. Buning natijasida alkanlar va sikloalkanlar hosil bo‘ladi.

3.Fisher-Tropsh usuli. Uglerod(II)- yoki (IV)-oksidi kobalt va temir katalizatorlari ishtirokida qaytarilsa alkanlarning aralashmasi hosil bo‘ladi:

o

290 C

nCO + (2n + 1)H₂ Co, Fe         Cn H₂n+ ₂ + nH₂O

 

4.Karbidlardan olish. Ayrim karbidlarga suv ta’sir ettirib metan olinadi: Al₄C₃+ 12H₂O  3CH₄+ 4Al(OH)₃           5.Vyurs (1855 y.) reaksiyasi bo‘yicha galogenalkanlardan olish:

2CH₃CH₂CH₂CH₂Br + 2Na  C₈Н₁₈+ 2NaBr.

Bu usul bilan juft uglerod atomi tutgan alkanlarni olish yaxshi unum bilan boradi. Toq sonli uglerod atomi tutgan alkanlarni har xil galogenalkanlardan olinganligi sababli alkanlarning aralashmasi hosil bo‘ladi:

CH₃CH₂CH₂Вr + CH₃CH₂Вr + 2Na  C₅Н₁₂+ C₆N₁₄ Q C₄N₁₀+ 2NaBr

Bunday reaksiyani litiy metali va mis tuzlari ishtirokida efir eritmasida olib borilsa yuqori unum bilan alkan hosil bo‘ladi (Kori-Xaus reaksiyasi):

CH₃X + 2Li  CH₃Li + LiX

2CH₃Li + CuI  (CH₃)₂LiCu + LiI

(CH₃)₂LiCu + C₅H₁₁I  C₆H₁₄ + CuI + LiI

Galogenalkanlarning reaksiyaga kirishish qobiliyati va reaksiya unumi quyidagi qatorda o‘zgaradi: RX (100%)  R₂CHX (50%)  R₃X (30%)

6.Kislota tuzlaridan olish

RCOONa + NaOH  RH + NaCO₃.

7.Organik birikmalarni qaytarib olish:

Pt, Pd, Ni

СⁿH²ⁿ +  H²СⁿH^{2n+ 2}                                            R _O +  H₂ Pt, Pd, Ni    R _CH₂ + H₂O

СnH₂n+ ₁I  +  HI             СnH₂n+ ₂ + I2                       R(H)                                         R(H)

 

Fizikxossalari. CH₄, С₂H₆, С₃H₈, С₄Н₁₀gazmoddalar. С₅Н₁₂ dantoС₁₅Н₃₂gachasuyuq, С₁₆Н₃₄ danboshlabqattiqmoddalar. Ularsuvdaerimaydi. Uglerodatomlaribirchiziqdayotmaydi. nAlkanlarizoalkanlardanmochevinavatiomochevinayordamidaajratiladi.

Kimyoviy xossalari. Alkanlarda uglerod atomlari sp³-gibridlanish holatida bo‘ladi. Uglerodning 4 ta sp³-gibridlangan orbitallari to‘rtta vodorodning 1s orbitali bilan qoplanadi va

-sigma bog‘larni hosil qiladi. Gibridlangan orbitallarning uchlari to‘g‘ri tetraedrning uchlariga yo‘nalgan bo‘ladi va ular orasidagi burchak 109^o28’ ga teng. С–С bog‘ining uzunligi 0,154 nm  va С–Н bog‘i 0,109 nmga teng. Metan molekulasi tetraedr ko‘rinishida bo‘lib, uning uchlarida vodorod atomlari joylashgan va burchak 109^o28’ga teng:

н Н

0,109 нм       109о28′

^НН                                  нн

Н

н

       n-Alkanlarning molekulasida uglerod atomlari ko‘p bo‘lsa, ularning tuzilishi siniq chiziq

ko‘rinishida bo‘ladi va uglerod atomlari tekislikda quyidagicha yotadi:

Н       Н

Н

 

Н

Н

Alkanlarni parafinlar ham deyiladi. Ular kislotalar, ishqorlar va oksidlovchilar ta’siriga chidamli, ammo nur, harorat ta’sirida reaksiyaga kirishadi.

Galogenlash. Alkanlar ftor bilan shiddatli, xlor bilan nur ta’sirida reaksiyaga kirishadi.

Bromlash qizdirish bilan nur ta’sirida boradi. Metanni xlorlash nur yoki qizdirish bilan boradi:

h                                h                                h                              h

CH₄ + Cl₂  CH₃Cl + Cl₂        CH₂Cl₂ + Cl₂    CHCl₃ + Cl₂     CCl₄

-HCl                             -HCl                             -HCl                           -HCl

 

Reaksiya radikal mexanizmida boradi (S_R):

 

Reaksiya natijasida hosil bo‘ladigan metil radikali deyarli tekis tuzilishga ega bo‘lib, reaksiyaga juda tez kirishadi. Metil radikali uglerod atomi sp² -gibridlanish holatida bo‘lib, juftlashmagan elektron r orbitali - bog‘ tekisligining ustida va ostida joylashgan:

НН ²

НН

 

Metil radikalining-bog‘lari

Tarmoqlangan zanjir tutgan radikallar barqaror bo‘ladi. Ulardagi juftlashmagan elektron boshqa atom va guruhlarning fazoviy ta’sirida delokollashadi.

.

CH₃ C CH₃

CH

3

Radikallarning      barqarorligi     quyidagi     qatorda     ortib     boradi:   CH₃CH₂CH₃

CH(CH₃)₂C(CH₃)₃

Sulfoxlorlash. Alkanlar SO₂ va Сl₂ bilan UB-nur ta’sirida reaksiyaga kirishadi

R – H + SO₂+ Cl₂ RSO₂Cl + HCl Ayniqsa, molekulyar massasi katta bo‘lgan alkanlarni sulfoxlorlash amaliy ahamiyatga ega:

C₈H₁₈+ SO₂ + Cl₂ C₈H₁₇SO₂Cl + HCl

Hosil bo‘lgan alkan sulfoxloridlar terini oshlashda va alkilsulfonatlar – yuvish vositalari olishda ishlatiladi.

Sulfooksidlash: Alkanlar SO₂ va O₂ bilan UB-nur ta’sirida reaksiyaga kirishib alkansulfonlarni hosil qiladi:

2R – H + 2SO₂+ O₂ 2RSO₂OH

Nitrolash. Alkanlar suyultirilgan nitrat kislota yoki azot oksidlari bilan qizdirilsa nitrobirikmalarni beradi:

R – H + HNO₃ R-NO₂+ H₂O

Metanga suyultirilgan nitrat kislota ta’sir ettirilganda deyarli faqat nitrometan hosil bo‘ladi:

SH₄+ HNO₃ CH₃NO₂+ H₂O

Ammo, etan, propan, butan va boshqalar nitrolansa nitrobirikmalarning aralashmasi hosil bo‘ladi:

СH₃СH₂СH₃+ HNO₃ CH₃NO₂  (9 %) + CH₃CH₂NO₂  (26 %) +

+ CH₃CH₂ CH₂NO₂  (32 %) + CH₃CHNO₂CH₃  (32 %)         Nitrobirikmalar aminobirikmalarni sintez qilishda ishlatiladi.          Oksidlash. Alkanlar kislorodda yonib CO₂ va suvni beradi.

CH₄+ 2O₂ CO₂+ 2H₂O

Alkanlarni kislorod bilan katalizatorlar ishtirokida oksidlab turli organik birikmalar olish mumkin:

400-600^oC

CH₄ + O₂          CH₂O + H₂O

 

Butan havo kislorodi bilan vannadiy oksidi, volfram metali ishtirokida yuqori haroratda oksidlansa oziq-ovqat mahsulotlari uchun ishlatiladigan sirka kislota hosil bo‘ladi:

V₂O₅, W

C₄H₁₀ + O₂ 750oC, P 2CH3COOH

 

Agar oksidlash havo kislorodi bilan Mn(OCOR)₂ ishtirokida olib borilsa karbon kislotalarning aralashmasi hosil bo‘ladi:

[Mn(OCOR)₂] C _m  H _{2 m  +  2}  + mO₂  C _n  H _{2 n  +  1} COOH + nH₂O

 

To’yingan uglevodorodlar (alkanlar). Olinishi, xossalari, ishlatilishi.Ishlatilishi. Alkanlar arzon yoqilg‘i va kimyo sanoatida ko‘p tonnalab ishlab chiqariladigan mahsulotlar uchun xom ashyodir. Neftni qayta ishlab, motor va reaktiv yoqilg‘i olinadi. Alkanlardan alkenlar – etilen, propilen, butenlar sintez qilinadi.

To’yingan uglevodorodlar (alkanlar). Olinishi, xossalari, ishlatilishi.

Mavzular.

manba