Priprema ugljovodonika i halogenih derivata. Alkani - zasićeni ugljovodonici, njihova hemijska svojstva Dobivanje zasićenih ugljovodonika u laboratoriji i industriji

2. Od ulja.

Ulje sadrži tečne i čvrste zasićene ugljovodonike. Dakle, sadrži: C 5 H 12, C 6 H 14 - sve izomere.

C 7 H 16, C 8 H 18 - uglavnom normalno.

Počevši od C 9 H 20 - samo ugljovodonici normalne strukture. Frakciona destilacija ne dozvoljava izolaciju pojedinačnih ugljikovodika; destiliraju se samo frakcije:

Zbog visoke temperature destilacije, a posebno tokom procesa krekiranja, dolazi do razgradnje sa stvaranjem gasovitih ugljovodonika male molekularne mase, koji se koriste kao sirovina nakon razdvajanja na frakcije koje sadrže: etan - etilen, propan - propilen, butan - butilen.

Dodatnim frakcionisanjem izoluju se uže frakcije: C 5 H 12 se koristi u sintezi amil alkohola, i estera na njihovoj osnovi - rastvarača i mirisnih proizvoda.

Čvrsti ugljovodonici sastava: C 16 H 34 i više (parafin i cerezin) izoluju se iz uljnih frakcija nafte.

3. Hidrogenacija nezasićenih ugljovodonika dobijenih kao rezultat krekinga ulja:

Ni, Pt, Pd, T=30-60 0 C

CH 3 -CH=CH 2 + H 2 CH 3 -CH 2 -CH 3

4. Hidrogenacija ugljičnog monoksida (Orlov-Fisher metoda):

Fe+Co, T=200 0 C

nCO + (2n+1)H 2 C n H 2n+2 + nH 2 O

5. Hidrogenacija mrkog uglja (Bergius):

Fe, T=450 0 C, P=200 at

nC + (n+1)H 2 C n H 2n+2

6. Proizvodnja metana iz ugljika i njegovih oksida:

C + 2H 2 CH 4

C + 2H 2 CH 4

CO + 3H 2 CH 4 + H 2 O

7. Proizvodnja metana iz metalnih karbida.

Ugljovodonici čiji su atomi ugljika povezani jednostrukim vezama nazivaju se zasićeni ili zasićeni ugljovodonici.

opći opis

Zasićeni ugljovodonici uključuju aciklična (alkani) i karbociklična (cikloalkani) jedinjenja. Razlikuju se po prostornoj strukturi i broju atoma.

Niz supstanci koje su slične po strukturi i hemijskim svojstvima, ali se razlikuju po broju atoma, naziva se homolognim. Supstance koje su dio homolognog niza nazivaju se homolozima.

Alkani su homologni niz metana CH4.

Cikloalkani ili nafteni su homologni niz ciklopropana. Opšti opis zasićenih ugljovodonika dat je u tabeli.

Spojevi koji imaju isti broj atoma, ali različite strukture nazivaju se izomeri. Svi alkani, počevši od butana, imaju izomere. Nazivu se dodaje prefiks izo- (izobutan, izopetan, izoheksan). Formula ostaje ista.

Rice. 1. Strukturna formula butana i izobutana.

Cikloalkane karakteriziraju tri tipa izomerizma:

• prostorni- lokacija u odnosu na ravan ciklusa;
• ugljenik- pristupanje dodatnih grupa CH 2 grupi;
• međuklasni- formiranje izomera sa alkenima.

Naziv supstance se menja u zavisnosti od grupe koja se dodaje. Na primjer, metilciklopropan ima cikličnu strukturu u obliku trokuta s dodatkom metila (CH 3). Naziv "1,2-dimetilciklopentan" ukazuje na cikličnu strukturu sa dva spojena metil molekula. Brojevi označavaju za koje je uglove petougla spojen metil.

U uglovima figure cikloalkana uvijek se nalazi CH 2 grupa, pa se često ne zapisuje, već jednostavno crta. Broj uglova označava broj atoma ugljika. Dodatne grupe se dodaju uglovima kroz potez.

Rice. 2. Primjeri grafičkih formula cikloalkana.

Potvrda

Postoje industrijske i laboratorijske metode za proizvodnju alkana. U industriji:

• odvajanje od nafte, gasa, uglja;
• gasifikacija čvrstog goriva: C + 2H 2 → CH 4.

U laboratoriji:

• hidroliza aluminijum karbida:

  Al 4 C 3 + 12H 2 O → 4Al(OH) 3 + 3CH 4;

• reakcija zamjene:

  2CH 3 Cl + 2Na → CH 3 -CH 3 + 2NaCl;

• reakcija razmjene:

  CH 3 COONa + NaOH → Na 2 CO 3 + CH 4.

Cikloalkani se dobijaju izolacijom iz prirodnih izvora - nafte, gasa, kao i dehidrogenacijom alkana i hidrogenacijom arena:

• C 6 H 14 ↔ C 6 H 12 + H 2;
• C 6 H 6 + 3H 2 → C 6 H 12.

Svojstva

Alkani i cikloalkani imaju slična hemijska svojstva. To su niskoaktivne tvari koje reagiraju samo pod dodatnim uvjetima - toplina, pritisak. Reakcije zasićenih ugljovodonika:

• sagorijevanje:

  CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q;

• supstitucija (npr. halogenacija):

  CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl;

• pristupanje:

  C6H12 + H2 → C6H14;

• raspadanje:

  C 6 H 12 → C 6 H 6 + 3H 2 .

Rice. 3. Sagorijevanje metana.

S povećanjem molekularne težine zasićenih ugljikovodika i, shodno tome, broja atoma ugljika u homolognom nizu, povećava se točka ključanja tvari. Cikloalkani ključaju i tope se na višim temperaturama od alkana. Metan, etan, propan, butan su gasovi. Supstance koje sadrže 5-15 atoma ugljenika (od C 5 H 12 do C 15 H 32) su tečnosti. Tvari koje sadrže više od 15 atoma ugljika su u čvrstom stanju.

Šta smo naučili?

Supstance sličnih svojstava - alkani i cikloalkani - spadaju u zasićene ugljovodonike. Alkani su jedinjenja sa linearnom molekularnom strukturom, cikloalkani su ciklični ugljovodonici koji formiraju trokutaste, četvorougaone, peterokutne strukture. Zasićeni ugljovodonici se dobijaju iz minerala, kao i industrijski ili laboratorijski. To su niskoaktivne tvari koje samo pod dodatnim uvjetima ulaze u reakcije supstitucije, dodavanja, sagorijevanja i razgradnje.

Testirajte na temu

Evaluacija izvještaja

Prosječna ocjena: 4.7. Ukupno primljenih ocjena: 117.

Karakteristične hemijske osobine ugljovodonika: alkani, alkeni, dieni, alkini, aromatični ugljovodonici

Alkani

Alkani su ugljikovodici u čijim su molekulima atomi povezani jednostrukim vezama i koji odgovaraju općoj formuli $C_(n)H_(2n+2)$.

Homologni niz metana

kao što već znate, homolozi- to su supstance koje su slične po strukturi i svojstvima i razlikuju se po jednoj ili više $CH_2$ grupa.

Zasićeni ugljovodonici čine homologni niz metana.

Izomerizam i nomenklatura

Alkane karakteriše takozvani strukturni izomerizam. Strukturni izomeri se međusobno razlikuju po strukturi ugljičnog skeleta. Kao što već znate, najjednostavniji alkan, koji karakteriziraju strukturni izomeri, je butan:

Pogledajmo pobliže osnove IUPAC nomenklature za alkane:

1. Odabir glavnog kola.

Formiranje imena ugljikovodika počinje definicijom glavnog lanca - najdužeg lanca atoma ugljika u molekuli, koji je, takoreći, njegova osnova.

2.

Atomima glavnog lanca dodijeljeni su brojevi. Numeracija atoma glavnog lanca počinje od kraja kojem je supstituent najbliži (strukture A, B). Ako se supstituenti nalaze na jednakoj udaljenosti od kraja lanca, onda numerisanje počinje od kraja na kojem ih ima više (struktura B). Ako se različiti supstituenti nalaze na jednakim udaljenostima od krajeva lanca, tada numeriranje počinje od kraja kojem je stariji najbliži (struktura D). Starost ugljikovodičnih supstituenata određuje se redoslijedom kojim se slovo kojim počinje njihovo ime pojavljuje u abecedi: metil (—$CH_3$), zatim propil ($—CH_2—CH_2—CH_3$), etil ($—CH_2 —CH_3$ ) itd.

Imajte na umu da se naziv supstituenta formira zamjenom sufiksa -an na sufiks -il u ime odgovarajućeg alkana.

3. Formiranje imena.

Na početku naziva su naznačeni brojevi - brojevi atoma ugljika na kojima se nalaze supstituenti. Ako postoji nekoliko supstituenata na datom atomu, tada se odgovarajući broj u nazivu ponavlja dva puta odvojen zarezom ($2,2-$). Nakon broja, broj supstituenata je označen crticom ( di- dva, tri- tri, tetra- četiri, penta- pet) i ime zamjenika ( metil, etil, propil). Zatim, bez razmaka ili crtica, naziv glavnog lanca. Glavni lanac se naziva ugljovodonik - član homolognog niza metana ( metan, etan, propan itd.).

Nazivi supstanci čije su strukturne formule gore navedene su kako slijedi:

— struktura A: $2$ -metilpropan;

— struktura B: 3$ -etilheksan;

— struktura B: $2,2,4$ -trimetilpentan;

— struktura G: $2$ -metil$4$-etilheksan.

Fizička i hemijska svojstva alkana

Fizička svojstva. Prva četiri predstavnika homolognog niza metana su gasovi. Najjednostavniji od njih je metan, plin bez boje, okusa i mirisa (miris plina, nakon što ga osjetite, treba nazvati $104$, određen je mirisom merkaptana - spojeva koji sadrže sumpor posebno dodanih metanu koji se koristi u kućni i industrijski plinski uređaji kako bi ljudi koji se nalaze pored njih mogli na miris otkriti curenje).

Ugljovodonici sastava od $S_5N_(12)$ do $S_(15)N_(32)$ su tečnosti; Teži ugljovodonici su čvrste materije.

Tačke ključanja i topljenja alkana postepeno se povećavaju sa povećanjem dužine ugljičnog lanca. Svi ugljovodonici su slabo rastvorljivi u vodi; tečni ugljovodonici su uobičajeni organski rastvarači.

Hemijska svojstva.

1. Reakcije supstitucije. Najkarakterističnije reakcije za alkane su reakcije supstitucije slobodnih radikala, tokom kojih se atom vodika zamjenjuje atomom halogena ili nekom grupom.

Predstavimo jednadžbe najkarakterističnijih reakcija.

halogeniranje:

$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$.

U slučaju viška halogena, kloriranje može ići dalje, sve do potpune zamjene svih atoma vodika klorom:

$CH_3Cl+Cl_2→HCl+(CH_2Cl_2)↙(\text"dihlorometan (metilen hlorid)")$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→HCl+(CHSl_3)↙(\text"triklorometan(hloroform)")$,

$CHCl_3+Cl_2→HCl+(CCl_4)↙(\text"ugljentetrahlorid(ugljentetrahlorid)")$.

Dobivene supstance se široko koriste kao rastvarači i polazni materijali u organskim sintezama.

2. Dehidrogenacija (eliminacija vodonika). Kada se alkani prođu preko katalizatora ($Pt, Ni, Al_2O_3, Cr_2O_3$) na visokim temperaturama ($400-600°C$), eliminiše se molekul vodonika i formira se alken:

$CH_3—CH_3→CH_2=CH_2+H_2$

3. Reakcije praćene destrukcijom ugljičnog lanca. Svi zasićeni ugljovodonici gore sa stvaranjem ugljičnog dioksida i vode. Plinoviti ugljovodonici pomiješani sa zrakom u određenim omjerima mogu eksplodirati. Sagorevanje zasićenih ugljovodonika je egzotermna reakcija slobodnih radikala, što je veoma važno kada se alkani koriste kao gorivo:

$SN_4+2O_2→SO_2+2N_2O+880 kJ.$

Općenito, reakcija sagorijevanja alkana može se zapisati na sljedeći način:

$C_(n)H_(2n+2)+((3n+1)/(2))O_2→nCO_2+(n+1)H_2O$

Termičko cijepanje ugljovodonika:

$C_(n)H_(2n+2)(→)↖(400-500°C)C_(n-k)H_(2(n-k)+2)+C_(k)H_(2k)$

Proces se odvija putem mehanizma slobodnih radikala. Povećanje temperature dovodi do homolitičkog cijepanja veze ugljik-ugljik i stvaranja slobodnih radikala:

$R—CH_2CH_2:CH_2—R→R—CH_2CH_2·+·CH_2—R$.

Ovi radikali međusobno djeluju, razmjenjujući atom vodika, kako bi formirali molekulu alkana i molekulu alkena:

$R—CH_2CH_2·+·CH_2—R→R—CH=CH_2+CH_3—R$.

Reakcije termičke razgradnje su u osnovi industrijskog procesa krekiranja ugljikovodika. Ovaj proces je najvažnija faza prerade nafte.

Kada se metan zagrije na temperaturu od $1000°C$, počinje piroliza metana - razlaganje na jednostavne tvari:

$CH_4(→)↖(1000°C)C+2H_2$

Kada se zagrije na temperaturu od $1500°C$, formiranje acetilena je moguće:

$2CH_4(→)↖(1500°C)CH=CH+3H_2$

4. Izomerizacija. Kada se linearni ugljikovodici zagrijavaju katalizatorom izomerizacije (aluminij klorid), nastaju tvari s razgranatim ugljičnim skeletom:

5. Aromatizacija. Alkani sa šest ili više atoma ugljika u lancu cikliziraju u prisutnosti katalizatora i formiraju benzen i njegove derivate:

Koji je razlog da alkani prolaze kroz reakcije slobodnih radikala? Svi atomi ugljika u molekulima alkana su u stanju $sp^3$ hibridizacije. Molekuli ovih supstanci su izgrađeni pomoću kovalentnih nepolarnih $C-C$ (ugljik-ugljik) veza i slabo polarnih $C-H$ (ugljik-vodonik) veza. Ne sadrže područja sa povećanom ili smanjenom gustinom elektrona, niti lako polarizabilne veze, tj. takve veze, u kojima se elektronska gustina može pomjeriti pod utjecajem vanjskih faktora (elektrostatička polja jona). Shodno tome, alkani neće reagovati sa naelektrisanim česticama, jer veze u molekulima alkana se ne prekidaju heterolitičkim mehanizmom.

Alkenes

Nezasićeni uključuju ugljikovodike koji sadrže višestruke veze između atoma ugljika u svojim molekulima. Neograničeni su alkeni, alkadieni (polieni), alkini. Ciklični ugljovodonici koji sadrže dvostruku vezu u prstenu (cikloalkeni), kao i cikloalkani sa malim brojem ugljikovih atoma u prstenu (tri ili četiri atoma) također imaju nezasićeni karakter. Svojstvo nezasićenosti povezano je sa sposobnošću ovih supstanci da uđu u reakcije adicije, prvenstveno u vodik, sa stvaranjem zasićenih, ili zasićenih, ugljovodonika - alkana.

Alkeni su aciklični ugljovodonici koji u molekulu, pored jednostrukih veza, sadrže i jednu dvostruku vezu između atoma ugljika i odgovaraju općoj formuli $C_(n)H_(2n)$.

Njegovo drugo ime je olefini- alkeni su dobijeni po analogiji sa nezasićenim masnim kiselinama (oleinska, linolna), čiji su ostaci dio tečnih masti - ulja (od lat. oleum- ulje).

Homologni niz etena

Nerazgranati alkeni formiraju homologni niz etena (etilena):

$S_2N_4$ - eten, $S_3N_6$ - propen, $S_4N_8$ - buten, $S_5N_(10)$ - penten, $S_6N_(12)$ - heksen, itd.

Izomerizam i nomenklatura

Alkene, kao i alkane, karakterizira strukturna izomerija. Strukturni izomeri se međusobno razlikuju po strukturi ugljičnog skeleta. Najjednostavniji alken, kojeg karakteriziraju strukturni izomeri, je buten:

Posebna vrsta strukturne izomerije je izomerija položaja dvostruke veze:

$CH_3—(CH_2)↙(buten-1)—CH=CH_2$ $CH_3—(CH=CH)↙(buten-2)—CH_3$

Gotovo slobodna rotacija atoma ugljika moguća je oko jedne veze ugljik-ugljik, tako da molekule alkana mogu poprimiti različite oblike. Rotacija oko dvostruke veze je nemoguća, što dovodi do pojave drugog tipa izomerizma u alkenima - geometrijskog, ili cis-trans izomerizma.

Cis- izomeri se razlikuju od trans- izomera po prostornom rasporedu molekularnih fragmenata (u ovom slučaju, metilnih grupa) u odnosu na ravan $π$ veze, a samim tim i po njihovim svojstvima.

Alkeni su izomerni prema cikloalkanima (međuklasni izomerizam), na primjer:

IUPAC nomenklatura za alkene je slična onoj za alkane.

1. Odabir glavnog kola.

Imenovanje ugljikovodika počinje identificiranjem glavnog lanca - najdužeg lanca atoma ugljika u molekuli. U slučaju alkena, glavni lanac mora sadržavati dvostruku vezu.

2. Numeracija atoma glavnog lanca.

Numerisanje atoma glavnog lanca počinje od kraja kojem je dvostruka veza najbliža. Na primjer, ispravan naziv veze je:

5$-metilheksen-2$, a ne 2$-metilheksen-4$, kako bi se moglo očekivati.

Ako položaj dvostruke veze ne može odrediti početak numeracije atoma u lancu, onda je određen položajem supstituenata, baš kao i za zasićene ugljikovodike.

3. Formiranje imena.

Imena alkena nastaju na isti način kao i imena alkana. Na kraju naziva navedite broj atoma ugljika na kojem počinje dvostruka veza i sufiks koji označava da spoj pripada klasi alkena - -en.

Na primjer:

Fizička i hemijska svojstva alkena

Fizička svojstva. Prva tri predstavnika homolognog niza alkena su gasovi; supstance sastava $S_5N_(10)$ - $S_(16)N_(32)$ - tečnosti; Viši alkeni su čvrste materije.

Tačke ključanja i topljenja se prirodno povećavaju s povećanjem molekularne težine jedinjenja.

Hemijska svojstva.

Reakcije sabiranja. Podsjetimo da je karakteristična karakteristika predstavnika nezasićenih ugljikovodika - alkena sposobnost ulaska u reakcije adicije. Većina ovih reakcija odvija se prema mehanizmu

1. Hidrogenacija alkena. Alkeni su sposobni da dodaju vodonik u prisustvu katalizatora hidrogenacije, metala - platine, paladija, nikla:

$CH_3—CH_2—CH=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3—CH_2—CH_2—CH_3$.

Ova reakcija se odvija pri atmosferskom i povišenom pritisku i nije potrebna visoka temperatura, jer je egzotermna. Kada temperatura poraste, isti katalizatori mogu izazvati obrnutu reakciju - dehidrogenaciju.

2. Halogenacija (dodatak halogena). Interakcija alkena s bromnom vodom ili otopinom broma u organskom otapalu ($CCl_4$) dovodi do brze promjene boje ovih otopina kao rezultat dodavanja molekule halogena alkenu i formiranja dihalogenih alkana:

$CH_2=CH_2+Br_2→CH_2Br—CH_2Br$.

3.

$CH_3-(CH)↙(propen)=CH_2+HBr→CH_3-(CHBr)↙(2-bromopropen)-CH_3$

Ova reakcija se povinuje Markovnikovo pravilo:

Kada se alkenu doda halogen vodonik, vodik se dodaje hidrogenizovanijem atomu ugljenika, tj. atom kod kojeg ima više atoma vodika, a halogen na manje hidrogenirani.

Hidratacija alkena dovodi do stvaranja alkohola. Na primjer, dodavanje vode etenu je u osnovi jedne od industrijskih metoda za proizvodnju etil alkohola:

$(CH_2)↙(eten)=CH_2+H_2O(→)↖(t,H_3PO_4)CH_3-(CH_2OH)↙(etanol)$

Imajte na umu da se primarni alkohol (sa hidrokso grupom na primarnom ugljiku) formira samo kada je eten hidratiziran. Kada se propen ili drugi alkeni hidriraju, nastaju sekundarni alkoholi.

Ova reakcija se također odvija u skladu s Markovnikovovim pravilom - vodikov kation se vezuje za hidrogenirani atom ugljika, a hidrokso grupa za manje hidrogenirani.

5. Polimerizacija. Poseban slučaj adicije je reakcija polimerizacije alkena:

$nCH_2(=)↙(eten)CH_2(→)↖(UV svjetlo, R)(...(-CH_2-CH_2-)↙(polietilen)...)_n$

Ova reakcija adicije odvija se putem mehanizma slobodnih radikala.

6. Reakcija oksidacije.

Kao i svaka organska jedinjenja, alkeni sagorevaju u kiseoniku da bi formirali $SO_2$ i $N_2O$:

$SN_2=SN_2+3O_2→2SO_2+2N_2O$.

Uglavnom:

$C_(n)H_(2n)+(3n)/(2)O_2→nCO_2+nH_2O$

Za razliku od alkana, koji su otporni na oksidaciju u rastvorima, alkeni se lako oksidiraju rastvorima kalijum permanganata. U neutralnim ili alkalnim otopinama alkeni se oksidiraju u diole (dihidrične alkohole), a hidroksilne grupe se dodaju onim atomima između kojih je prije oksidacije postojala dvostruka veza:

Alkadieni (dienski ugljovodonici)

Alkadieni su aciklični ugljovodonici koji u molekulu, pored jednostrukih veza, sadrže i dvije dvostruke veze između atoma ugljika i odgovaraju općoj formuli $C_(n)H_(2n-2)$.

Ovisno o relativnom rasporedu dvostrukih veza, razlikuju se tri vrste diena:

- alkadieni sa kumulirano raspored dvostrukih veza:

- alkadieni sa konjugirani dvostruke veze;

$CH_2=CH—CH=CH_2$;

- alkadieni sa izolovan dvostruke veze

$CH_2=CH—CH_2—CH=CH_2$.

Ove tri vrste alkadiena značajno se međusobno razlikuju po strukturi i svojstvima. Centralni atom ugljika (atom koji formira dvije dvostruke veze) u alkadienima sa kumuliranim vezama je u stanju $sp$-hibridizacije. Formira dvije $σ$-veze koje leže na istoj pravoj i usmjerene u suprotnim smjerovima i dvije $π$-veze koje leže u okomitim ravninama. $π$-veze se formiraju zbog nehibridiziranih p-orbitala svakog atoma ugljika. Osobine alkadiena sa izolovanim dvostrukim vezama su vrlo specifične, jer konjugirane $π$-veze značajno utiču jedna na drugu.

p-orbitale koje formiraju konjugovane $π$-veze čine praktično jedan sistem (naziva se $π$-sistem), jer p-orbitale susednih $π$-veza se delimično preklapaju.

Izomerizam i nomenklatura

Alkadiene karakterizira i strukturni izomerizam i cis-, trans-izomerizam.

Strukturni izomerizam.

— izomerija ugljeničnog skeleta:

— izomerizam položaja višestrukih veza:

$(CH_2=CH—CH=CH_2)↙(butadien-1,3)$ $(CH_2=C=CH—CH_3)↙(butadien-1,2)$

cis-, trans- izomerizam (prostorni i geometrijski)

Na primjer:

Alkadieni su izomerna jedinjenja iz klasa alkina i cikloalkena.

Prilikom formiranja imena alkadiena, naznačeni su brojevi dvostrukih veza. Glavni lanac mora nužno sadržavati dvije višestruke veze.

Na primjer:

Fizička i hemijska svojstva alkadiena

Fizička svojstva.

U normalnim uslovima, propandien-1,2, butadien-1,3 su gasovi, 2-metilbutadien-1,3 je isparljiva tečnost. Alkadieni sa izolovanim dvostrukim vezama (najjednostavniji od njih je pentadien-1,4) su tečnosti. Viši dieni su čvrste materije.

Hemijska svojstva.

Hemijska svojstva alkadiena sa izolovanim dvostrukim vezama malo se razlikuju od svojstava alkena. Alkadieni sa konjugovanim vezama imaju neke posebne karakteristike.

1. Reakcije sabiranja. Alkadieni su sposobni da dodaju vodonik, halogene i vodonik halogenide.

Posebnost adicija alkadienima sa konjugovanim vezama je mogućnost dodavanja molekula kako na pozicijama 1 i 2, tako i na pozicijama 1 i 4.

Omjer proizvoda ovisi o uvjetima i načinu izvođenja odgovarajućih reakcija.

2.Reakcija polimerizacije. Najvažnije svojstvo diena je sposobnost polimerizacije pod uticajem katjona ili slobodnih radikala. Polimerizacija ovih jedinjenja je osnova sintetičkih guma:

$nCH_2=(CH—CH=CH_2)↙(butadien-1,3)→((... —CH_2—CH=CH—CH_2— ...)_n)↙(\text"sintetička butadienska guma")$ .

Polimerizacija konjugiranih diena se odvija kao 1,4-adicija.

U ovom slučaju, ispada da je dvostruka veza centralna u jedinici, a elementarna jedinica, zauzvrat, može preuzeti oba cis-, dakle trans- konfiguraciju

Alkine

Alkini su aciklični ugljovodonici koji u molekulu, pored jednostrukih veza, sadrže i jednu trostruku vezu između atoma ugljika i odgovaraju općoj formuli $C_(n)H_(2n-2)$.

Homologni niz etina

Alkini pravog lanca formiraju homologni niz etina (acetilena):

$S_2N_2$ - etin, $S_3N_4$ - propin, $S_4N_6$ - butin, $S_5N_8$ - pentin, $S_6N_(10)$ - heksin, itd.

Izomerizam i nomenklatura

Alkine, kao i alkene, karakterizira strukturna izomerija: izomerija ugljičnog skeleta i izomerija položaja višestruke veze. Najjednostavniji alkin, kojeg karakteriziraju strukturni izomeri višestruke veze u klasi alkina, je butin:

$SN_3—(SN_2)↙(butin-1)—S≡SN$ $SN_3—(S≡S)↙(butin-2)—SN_3$

Moguća je izomerija ugljičnog skeleta u alkinima, počevši od pentina:

Budući da trostruka veza pretpostavlja linearnu strukturu ugljičnog lanca, geometrijski ( cis-, trans-) izomerizam je nemoguć za alkine.

Prisustvo trostruke veze u molekulima ugljikovodika ove klase odražava se sufiksom -in, a njegov položaj u lancu je broj atoma ugljika.

Na primjer:

Jedinjenja nekih drugih klasa su izomerna prema alkinima. Dakle, hemijska formula $C_6H_(10)$ ima heksin (alkin), heksadien (alkadien) i cikloheksen (cikloalken):

Fizička i hemijska svojstva alkina

Fizička svojstva. Tačke ključanja i topljenja alkina, kao i alkena, prirodno se povećavaju s povećanjem molekularne težine jedinjenja.

Alkini imaju specifičan miris. U vodi su rastvorljiviji od alkana i alkena.

Hemijska svojstva.

Reakcije sabiranja. Alkini su nezasićena jedinjenja i prolaze kroz reakcije adicije. Uglavnom reakcije elektrofilni dodatak.

1. Halogenacija (adicija molekula halogena). Alkin je sposoban da veže dva molekula halogena (hlor, brom):

$CH≡CH+Br_2→(CHBr=CHBr)↙(1,2-dibromoetan),$

$CHBr=CHBr+Br_2→(CHBr_2-CHBr_2)↙(1,1,2,2-tetrabromoetan)$

2. Hidrohalogenizacija (dodatak halogenovodonika). Reakcija adicije halogenovodonika, koja se odvija elektrofilnim mehanizmom, također se odvija u dva stupnja, a u oba stupnja je zadovoljeno pravilo Markovnikova:

$CH_3-C≡CH+Br→(CH_3-CBr=CH_2)↙(2-bromopropen),$

$CH_3-CBr=CH_2+HBr→(CH_3-CHBr_2-CH_3)↙(2,2-dibromopropan)$

3. Hidratacija (dodavanje vode). Od velikog značaja za industrijsku sintezu ketona i aldehida je reakcija dodavanja vode (hidratacija), koja se naziva Kučerovljeva reakcija:

4. Hidrogenacija alkina. Alkini dodaju vodonik u prisustvu metalnih katalizatora ($Pt, Pd, Ni$):

$R-C≡C-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH=CH-R,$

$R-CH=CH-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH_2-CH_2-R$

Budući da trostruka veza sadrži dvije reaktivne $π$ veze, alkani dodaju vodonik postepeno:

1) trimerizacija.

Kada se etin prenese preko aktivnog uglja, formira se mješavina proizvoda, od kojih je jedan benzen:

2) dimerizacija.

Osim trimerizacije acetilena, moguća je i njegova dimerizacija. Pod uticajem monovalentnih soli bakra nastaje vinil acetilen:

$2HC≡CH→(HC≡C-CH=CH_2)↙(\text"buten-1-u-3(vinilacetilen)")$

Ova supstanca se koristi za proizvodnju hloroprena:

$HC≡C-CH=CH_2+HCl(→)↖(CaCl)H_2C=(CCl-CH)↙(hloropren)=CH_2$

polimerizacijom koje se dobija kloroprenska guma:

$nH_2C=CCl-CH=CH_2→(...-H_2C-CCl=CH-CH_2-...)_n$

Oksidacija alkina.

Etin (acetilen) gori u kiseoniku, oslobađajući veoma veliku količinu toplote:

$2C_2H_2+5O_2→4CO_2+2H_2O+2600kJ$ Na ovoj reakciji zasniva se delovanje kiseonik-acetilenske baklje, čiji plamen ima veoma visoku temperaturu (preko $3000°C$), što omogućava da se koristi za rezanje i zavarivanje metala.

U vazduhu acetilen gori dimnim plamenom, jer sadržaj ugljika u njegovoj molekuli je veći nego u molekulima etana i etena.

Alkini, poput alkena, obezbojavaju zakiseljene rastvore kalijum permanganata; U ovom slučaju, višestruka veza je uništena.

Reakcije koje karakteriziraju glavne metode za proizvodnju spojeva koji sadrže kisik

1. Hidroliza haloalkana. Već znate da je formiranje halokenalkana kada alkoholi reaguju sa halogenovodonicima reverzibilna reakcija. Stoga je jasno da se alkoholi mogu dobiti pomoću hidroliza haloalkana- reakcije ovih jedinjenja sa vodom:

$R-Cl+NaOH(→)↖(H_2O)R-OH+NaCl+H_2O$

Polihidrični alkoholi se mogu dobiti hidrolizom haloalkana koji sadrže više od jednog atoma halogena po molekulu. Na primjer:

2. Hidratacija alkena- dodavanje vode preko $π$ veze molekule alkena - već vam je poznato, na primjer:

$(CH_2=CH_2)↙(eten)+H_2O(→)↖(H^(+))(C_2H_5OH)↙(etanol)$

Hidratacija propena dovodi, prema Markovnikovom pravilu, do stvaranja sekundarnog alkohola - propanola-2:

3. Hidrogenacija aldehida i ketona. Već znate da oksidacija alkohola u blagim uslovima dovodi do stvaranja aldehida ili ketona. Očigledno je da se alkoholi mogu dobiti hidrogenacijom (redukcijom vodonikom, dodavanjem vodonika) aldehida i ketona:

4. Oksidacija alkena. Glikoli, kao što je već navedeno, mogu se dobiti oksidacijom alkena vodenim rastvorom kalijum permanganata. Na primjer, etilen glikol (ethandiol-1,2) nastaje oksidacijom etilena (etena):

$CH_2=CH_2+[O]+H_2O(→)↖(KMnO_4)HO-CH_2-CH_2-OH$

5. Specifične metode za proizvodnju alkohola. Neki alkoholi se dobijaju metodama koje su im jedinstvene. Dakle, metanol se industrijski proizvodi interakcijom vodika sa ugljičnim monoksidom (II) (ugljični monoksid) pri povišenom tlaku i visokoj temperaturi na površini katalizatora (cinkov oksid):

$CO+2H_2(→)↖(t,p,ZnO)CH_3-OH$

Smjesa ugljičnog monoksida i vodika potrebna za ovu reakciju, također nazvana sintezni plin ($CO + nH_2O$), dobiva se propuštanjem vodene pare preko vrućeg uglja:

$C+H_2O(→)↖(t)CO+H_2-Q$

6. Fermentacija glukoze. Ova metoda proizvodnje etil (vinskog) alkohola poznata je čovjeku od davnina:

$(C_6H_(12)O_6)↙(glukoza)(→)↖(kvasac)2C_2H_5OH+2CO_2$

Metode za proizvodnju aldehida i ketona

Mogu se proizvoditi aldehidi i ketoni oksidacija ili dehidrogenacija alkohola. Napomenimo još jednom da se oksidacijom ili dehidrogenacijom primarnih alkohola mogu proizvesti aldehidi, a sekundarnih alkohola - ketoni:

Reakcija Kučerova. Kao rezultat reakcije hidratacije, acetilen proizvodi acetaldehid, a ketoni se dobijaju iz homologa acetilena:

Kada se zagreje kalcijum ili soli barija karboksilne kiseline formiraju keton i metalni karbonat:

Metode za proizvodnju karboksilnih kiselina

Karboksilne kiseline se mogu dobiti oksidacijom primarnih aldehidnih alkohola:

Aromatične karboksilne kiseline nastaju oksidacijom homologa benzena:

Hidroliza različitih derivata karboksilne kiseline također proizvodi kiseline. Dakle, hidroliza estera proizvodi alkohol i karboksilnu kiselinu. Kao što je gore spomenuto, reakcije esterifikacije i hidrolize katalizirane kiselinom su reverzibilne:

Hidroliza estera pod utjecajem vodene otopine alkalija teče nepovratno; u ovom slučaju iz estera se ne formira kiselina, već njena sol.

DOBIVANJE BUTADIENA-1,3 (DIVINYL)

Butadien-1,3 CH 2 =CH-CH-CH 2 je glavni monomer za proizvodnju sintetičkih kaučuka.

Sinteza butadiena-1,3 iz etanola, koju je razvio S.V. Lebedev, bila je prva industrijska metoda za proizvodnju monomera, na osnovu koje je 1932. godine prvi put u svijetu pokrenuta fabrika za proizvodnju sintetičkog kaučuka. .

Ukupna jednačina reakcije može se napisati kao

2C 2 H 5 OH ® C 4 H 6 + H 2 + 2H 2 O, ΔH = 85 kJ

Jednačina pokazuje da je ukupna reakcija kombinacija kondenzacije, dehidrogenacije i dehidracije. Bifunkcionalni oksidni katalizator koji je predložio Lebedev, koji sadrži komponente za dehidrogenaciju i dehidrataciju, ispunjava ove zahtjeve. Međutim, sada je metoda izgubila svoj praktični značaj. Osnovni nedostatak metode je njena niska selektivnost (čak je i teoretski prinos divinila iz 100% etanola 58,7%).

Trenutno, glavne metode za sintezu divinila su dehidrogenacija n-butan izolovan iz prirodnog gasa i složena prerada butan-butilenskih frakcija iz pirolize naftnih derivata, uključujući ekstrakciju butadiena, odvajanje izobutilena i dehidrogenaciju n-butileni u butadien.

Prilikom dehidrogeniranja butana značajnu ulogu imaju termodinamička ograničenja, zbog kojih je gotovo nemoguće dobiti 1,3-butadien u jednoj fazi sa tehnički prihvatljivim prinosom u normalnim uvjetima, i to samo uz pomoć posebnih tehnika (upotreba vakuum, oksidativna dehidrogenacija) može li se prinos podići na potreban nivo.

Većina industrijskih postrojenja za proizvodnju divinila iz butana radi po dvostepenoj shemi. Prva faza dehidrogenacije butana je pretvaranje u butilen, a druga je proces proizvodnje divinila iz butilena.

Dehidrogenacija butana u butilen na katalizatoru promoviranom krom oksidom na aluminijskom oksidu nastavlja se reakcijom

C 4 H 10 ® C 4 H 8 + H 2, ΔH = 131 kJ

Sastav......Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Cr 2 O 3 SiO 2 KNO 3 CaO H 2 O

Maseni udio, % 66,10 1,72 15,8 7,9 4,93 0,14 3,34

Tokom dehidrogenacije butana, katalizator se prekriva naslagama ugljika i mijenja svoj hemijski sastav. U ovom slučaju, aktivnost katalizatora naglo opada. U svrhu reaktivacije, katalizator se kontinuirano povlači iz reaktora i ispaljuje u struji zraka u regeneratoru s fluidiziranim slojem. U ovom slučaju, spojevi ugljika izgaraju, a niži oksidi kroma se oksidiraju u Cr 2 Oz. Tehnološki dijagram postrojenja za dehidrogenaciju butana prikazan je na sl. 1.

Butan ulazi u sušaru u tečnom obliku. 1 , napunjen adsorbentom (A1 2 O 3, zeoliti) i potom u isparivač 2. Rezultirajuće pare se zagrijavaju u cijevnoj peći 3 na temperaturu od 780-820 K i ulazi ispod distributivne mreže reaktora 4 za dehidrogenaciju. Količina topline potrebna za odvijanje reakcije se dovodi protokom zagrijanog regeneriranog katalizatora iz regeneratora 5. Temperatura u regeneratoru je 890-920 K. Regenerirani katalizator se dovodi u gornju distribucijsku mrežu i, prema tome, katalizator a reakcioni gasovi se kreću protivstrujno. U gornjem dijelu nalazi se zavojnica za gašenje reakcijskih plinova. Zahvaljujući tome, temperatura gasova se brzo smanjuje na 720-750 K i sprečava se njihovo dalje raspadanje.

Katalizator se do regeneratora prenosi strujom zraka, a do reaktora parom izvornog ugljovodonika ili dušika. Kontaktni gas iz reaktora se šalje u kotao za rekuperaciju 6 za proizvodnju sekundarne pare, a zatim za hvatanje prašine katalizatora i dalje hlađenje - u skruber 7, navodnjavan vodom. Dimni plinovi iz regeneratora se oslobađaju od prašine katalizatora u električnom taložniku 8, zatim prolaze kroz skruber i ispuštaju se u atmosferu.

Da bi se nadoknadili gubici i održala aktivnost, svježi katalizator se svakodnevno dodaje katalizatoru koji cirkulira u sistemu. Pročišćeni kontaktni plin ulazi u turbopunjač 9, čiji je izlazni pritisak oko 0,5 MPa, a zatim u kondenzacioni sistem 10, gdje se voda i kipući propan uzastopno koriste kao rashladno sredstvo. Nekondenzirani proizvod se šalje u apsorber 11 . Apsorpcija se vrši mješavinom ugljovodonika C 6 -C 12. Otopljeni butilen se oddestilira u striperu 12 i mješavine sa tečnim proizvodom iz kondenzatora 10 ulazi u sistem destilacione kolone 13 I 14. U kolonama se nečistoće niskog i visokog ključanja destiliraju iz proizvoda dehidrogenacije (ovi posljednji se dodaju cirkulirajućem apsorbentu kako bi se nadoknadili gubici.). Produkti dehidrogenacije butana šalju se u jedinicu za ekstrakcijsku rektifikaciju 15 za izolaciju butilenske frakcije.

Dehidrogenacija butilena u divinil se dešava na
kalcijum hrom fosfat katalizator za reakciju
C 4 H 8 ® C 4 H 8 + H 2, ΔH = 119 kJ.

Tehnološki dijagram toka dehidrogenacije butilena prikazan je na slici 2.

HLORIRANJE PARAFINA I NJIHOVIH HALOGENSKIH DERIVATA

U industriji se termičko kloriranje provodi u plinovitoj fazi na temperaturi koja je potrebna za aktiviranje molekula klora, što dovodi do radikalne lančane reakcije: C1 2 ® C1× + C1×

RH + S1× ® R + HCl

R + Cl 2 ® RCl + C1×, itd.

Reakcija zamjene atoma vodika atomima hlora dovodi do
do stvaranja mješavine mono-, di- i polihloriranih proizvoda i oslobađanja klorovodika.

Pretežno formiranje jednog ili drugog proizvoda određeno je reakcionim uslovima; temperaturni režim i molekularni odnos ugljovodonika i hlora (slika 3).

Kloriranje metana se vrši u hlorinatoru (slika 4), koji je čelično cilindrično tijelo obloženo šamotnom ciglom iznutra. 2, u čijem se gornjem dijelu nalazi mlaznica od porculanskih prstenova 3, podstičući ujednačenu reakciju. Polovinu visine unutrašnjosti hlorinatora zauzima otvoreni keramički vertikalni cilindar 4 s rupama na dnu, u koje se sa suženim prstenom spušta keramička cijev koja dovodi sirovine. Proces počinje predgrijavanjem unutrašnjosti hloratora (da bi se pokrenula reakcija). Zagrijavanje se vrši sagorijevanjem dijela metana pomiješanog sa zrakom, nakon čega slijedi zamjena zraka hlorom. Nakon toga, reakcija se odvija autotermalno. Produkti hlorisanja uklanjaju se iz gornjeg dela aparata, zatim se hlorovodonik hvata iz gasne mešavine u apsorberima kiselina vodom (dobija se hlorovodonična kiselina), gasna smeša se neutrališe alkalijom, suši zamrzavanjem, komprimuje i pretvara u tečnost. duboko hlađenje. Pojedinačni proizvodi se izoluju iz tečne mešavine koja sadrži metil hlorid 28-32%, metilen hlorid 50-53%, hloroform 12-14% i ugljen-tetrahlorid 3-5% pomoću rektifikacije.

Sva jedinjenja hlorisanog metana se široko koriste. Tako se metil hlorid CH 3 C1 koristi kao rastvarač u proizvodnji butil kaučuka, kao sredstvo za metiliranje u organskoj sintezi, za dobijanje metilhlorosilana, koji služe kao polazni materijal u proizvodnji organosilicijumskih polimera – silikona. Metilen hlorid CH 2 C1 2 je vrijedan industrijski rastvarač za celulozni acetat, masti, ulja, parafin, gumu; nije zapaljiv i ne stvara eksplozivne smjese sa zrakom.

HLORIRANJE BENZENA

Hloriranjem benzena dobijaju se monohlorobenzol ili drugi hlorovani derivati, zavisno od uslova hlorisanja. Dakle, na 310-330 K i molarnom odnosu benzena i hlora od 1:0,6, monohlorobenzen se formira na željeznom katalizatoru; s nižim omjerom i katalizatorom A1C1 3, uglavnom se dobiva o-diklorobenzen (koristi se u sintezi boja i sredstava za suzbijanje štetočina); na istoj temperaturi pod ultraljubičastim zračenjem dobija se heksahlorcikloheksan. Na sl. Na slici 5 prikazana je šema za proizvodnju hlorobenzena sa odvođenjem toplote egzotermne reakcije usled isparavanja viška benzena.

Kloriranje se vrši u čeličnom cilindričnom aparatu,

PROBLEM UPOTREBE HLOROVODNIKA NASTAJE U PROCESIMA HLORIRANJA UGLJOVODONIKA

Hlorovodonik je otpadni proizvod hlorisanja parafina i aromatičnih ugljovodonika prerade nafte, koji se široko koristi u industrijskoj organskoj sintezi. Reciklaža je hitan zadatak povezan sa smanjenjem troškova proizvoda za hlorisanje, poboljšanjem sanitarnih uslova i borbom protiv korozije metala.

Dio klorovodika se koristi za proizvodnju hlorovodonične kiseline protivstrujnom apsorpcijom HC1 sa vodom. Međutim, lokalne potrebe za hlorovodoničnom kiselinom obično su mnogo manje od mogućnosti njene proizvodnje iz klorovodika. Transport hlorovodonične kiseline na velike udaljenosti otežan je zbog njene visoke korozivne sposobnosti.

Obećavajući način korištenja HC1 je metoda oksidativnog hloriranja. U modernoj industriji, vinil hlorid se sintetizira iz etilena ovom metodom: u reaktoru oksidativnog hloriranja etilen se pretvara u 1,2-dihloretan, čijom katalitičkom razgradnjom nastaje vinil hlorid; HC1 formiran u ovom slučaju ponovo se šalje u reaktor:

2CH 2 = CH 2 + 4HC1 + O 2 ® 2CH 2 C1-CH 2 C1 + 2H 2 O, ΔH = –238 kJ/mol CH 2 C1-CH 2 C1 ® CH 2 = CHCI + HC1.

Proces oksidativnog hlorisanja odvija se na 530-570 K u prisustvu katalizatora (bakar hlorid na inertnom nosaču); piroliza dihloretana se izvodi na 770 K na poroznom katalizatoru (plovac).

Na sl. Slika 6 prikazuje pojednostavljenu shemu za sintezu vinil hlorida iz etilena. U mikseru 1 etilen, reciklirani gas i hlorovodonik se mešaju sa kiseonikom i unose u reaktor 2 sa fluidiziranim katalizatorom; pare nastalog dihloretana i neizreagovanog etilena, kiseonika i HC1 se hlade u frižideru za direktno mešanje 3 mješavina vode i dihloretana koja dolazi iz frižidera 4. Zatim mešavina gasa i pare prolazi kroz vrući alkalni skruber 5, u kome se čisti od HCl i CO 2, hladi u frižideru i, prolazeći kroz gasni separator 6, se odvaja od plinova – mješavine etilena i kisika, koji se vraćaju u reaktor (reciklirani plin). Dihloretan u separatoru 7 se odvaja od vode i ulazi u kolonu za sušenje 8, gdje se pomoću azeotropne destilacije konačno dehidrira i dovodi u destilacijski stup 9; dihloretan se sakuplja u kolektoru 10. Naknadna piroliza dihloretana za proizvodnju vinil hlorida događa se u cijevastoj peći 11 ; reakciona smeša iz peći ulazi u frižider za direktno mešanje, hladi se cirkulišućim ohlađenim dihloretanom i nakon prolaska kroz frižider 4, ulazi u kolonu za destilaciju 12, gdje se odvaja HC1, koji se vraća u reaktor za oksidativno hloriranje, a vinil hlorid i nepretvoreni dikloretan se odvajaju u destilacionoj koloni 13; dihloretan se vraća u kolonu 9, a vinil hlorid se šalje na polimerizaciju.

Od značajnog interesa za reciklažu je kombinacija preduzeća baziranih na gasovima za preradu nafte, posebno zajednička prerada etilena i acetilena i vinil hlorida; Hlorovodonik, nastao tokom proizvodnje vinil hlorida iz etilena, koristi se za hidrohlorisanje acetilena:

CH 2 = CH 2 + C1 2 ® CH 2 C1-CH 2 C1 (piroliza) ® CH 2 = CH 1 + HCI

SNºSN + HC1 ® SN 2 = SNS1

Ekonomičan način korištenja klorovodika je kombiniranje hloriranja metana s oksidativnim hloriranjem kako bi se dobio metan supstituiran hlorom:

CH 4 + 4S1 2 ® CCI 4 + 4HCI

CH 4 + 4HC1 + O 2 ® SS! 4 + 2H 2 O

Osim ugljičnog tetrahlorida, ovim procesom nastaju metilen hlorid i hloroform. Tetrahlorid ugljenika se koristi kao rastvarač, u poljoprivredi (fumigant), za gašenje požara i dr. Hloroform je vredan međuproizvod u sintezi fenola, fluoroplasta itd.

Klorobenzen se takođe dobija oksidativnim hlorisanjem iz mešavine pare i gasa benzena, hlorovodonika i vazduha (kiseonika) na 500 K na mešanom katalizatoru (A1 2 O 3 - CuC1 2 - FeCl 3):

C 6 H 6 + HC1 + 1/ 2 O 2 ® C 6 H 5 C1 + H 2 O

Da biste iskoristili klorovodik, možete koristiti njegovu elektrohemijsku oksidaciju u hlor.

Predložen je hrom cezijum katalizator i metoda njegovog korišćenja za oksidaciju hlorovodonika u hlor, odnosno regeneraciju hlora iz otpadnih gasova hlorisanja organskih jedinjenja.

PROIZVODNJA ACETILENA I NJEGOVA PRERADA

Proizvodnja acetilena razgradnjom kalcijum karbida vrši se u generatorima acetilena mokrim i suhim metodama prema jednadžbi reakcije:

CaC 2 + 2H 2 O ® C 2 H 2 + Ca (OH) 2 ΔH = –127 kJ.

Mokrim metodom kod generatora koji rade na principu „karbid u vodu“, zdrobljeni kalcijum karbid se ravnomerno ubacuje u generator koji sadrži veliku količinu vode, čijim se zagrevanjem uklanja toplota koja se oslobađa tokom procesa. Oprema koja se koristi u ovoj shemi, a posebno komunikacije za uklanjanje nastalog mulja i cirkulacije vode su vrlo glomazne. Osim toga, velike poteškoće izaziva transport i upotreba tečnog krečnog mlijeka koje sadrži do 70% vode.

Razvijene su i efikasne industrijske metode za proizvodnju acetilena iz ugljovodonika. Acetilen iz parafina nastaje sljedećim reverzibilnim endotermnim reakcijama:

2CH 4 D C 2 H 2 + H 2 ΔH = 376 kJ

C 2 H 6 D C 2 H 2 + 2H 2 ΔH = 311 kJ

C 3 H 8 D C 2 H 2 + CH 4 + H 2 ΔH = 255 kJ

CH 4 D C + 2H 2 ΔH = 88 kJ

Reakcija (d) je nuspojava.

Kako temperatura raste, ravnoteža reakcija se pomiče prema stvaranju acetilena. Visok stepen ravnotežne konverzije za metan se postiže pri T>1670 K, za etan - 1170 K. Ali na temperaturama >1680 K, acetilen i ugljovodonici postaju nestabilni i razlažu se na čađ i ugljenik.

Reakcija konverzije metana u acetilen na temperaturama od 1670-1770 K koja je prihvaćena u proizvodnji teče brže od reakcije razgradnje acetilena na elemente, pa se produkti reakcije brzo hlade, što pomaže u sprečavanju razgradnje acetilena; U istu svrhu koriste se velike zapreminske brzine gasa, pri kojima sirovina mora biti u reakcionoj zoni samo hiljaditi dio sekunde.

Prema načinu dovoda toplote za sprovođenje egzotermne reakcije formiranja acetilena razlikuju se sledeće metode izvođenja procesa: 1) elektrokrekiranje gasovitih ugljovodonika ili tečnih proizvoda; 2) homogena piroliza; 3) termalno-oksidativna piroliza.

Electrocracking izvode se pomoću naponskog luka u elektrolučnim pećima jednosmjerne struje.

Homogena piroliza sastoji se u razgradnji sirovina u struji vrućih dimnih plinova na temperaturi od oko 2200 K.

U termooksidativnoj pirolizi potrebna toplota se dobija sagorevanjem dela metana.

Glavni nedostaci karbidne metode za proizvodnju acetilena su velika potrošnja energije u proizvodnji kalcijum karbida i značajna količina utrošenih sirovina (vapnenac i koks) koji se prerađuju u nekoliko faza. Istovremeno, karbidna metoda proizvodi koncentrirani acetilen, čije pročišćavanje od malih nečistoća ne uzrokuje poteškoće.

Metode termičkog cijepanja ugljovodonika koriste manju količinu sirovine koja se u jednom koraku pretvara u acetilen, ali je acetilen razrijeđen i zahtijeva složen sistem za njegovo prečišćavanje i koncentraciju. Treba napomenuti da karbidna metoda proizvodi oko 70% svjetske proizvodnje acetilena.

Postoje sljedeće glavne metode za primarnu preradu acetilena.

Hidratacija:

a) za proizvodnju acetaldehida i octene kiseline (katalizator (HgSO 4):

b) za proizvodnju acetona (ZnO katalizator na aktivnom ugljenu)

2CH = CH + 3H 2 O ® CH 3 COCH 3 + CO 2 + 2H 2

Polimerizacija u linearne i ciklične supstance za dobijanje monomera i vlakana sintetičkog kaučuka.

Kloriranje za dobijanje rastvarača i monomera.

Vinilacija acetilenom razne supstance za proizvodnju monomera:

ROH ® ROCH=CH 2

RCOOH ® RCOOCH=CH 2