Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

В лабораториидля получения ацетилена и его гомологов используют взаимодействие дигалогенопроизводных алканов со щелочами в спиртовом растворе при нагревании:

(обязательное условие – атомы галогенов должны находиться при соседних атомах углерода). Эта реакция может проходить в одну стадию (как показано выше), но чаще – в две стадии:

а)

б)

Алкины, особенно ацетилен, используются как исходное сырье в химической промышленности для многих органических синтезов. Кроме того, ацетилен благодаря высокой теплотворной способности сгорания:

применяется для автогенной сварки и резки металлов.

9.4. Арены

Арены – это непредельные углеводороды, которые можно рассматривать как производные простейшего из них — бензолаС ₆Н ₆. Общая формула углеводородов гомологического ряда бензола С _nН _{2n- 6}(при n >= 6).

В молекуле бензола все атомы углерода находятся в sр ²-гибридизации, каждый атом углерода соединен в одной плоскости-связями с двумя другими атомами углерода и одним атомом водорода. У атома углерода остается еще облако четвертого валентного электрона, расположенное перпендикулярноплоскости. Эти облака участвуют в образовании -связи, причем в молекуле образуются не три отдельные -связи (как думали раньше, см. формулу Кекуле, 1865 г.), а единая шестицентровая (С ₆) -связь (все атомы равноценны):

Формула Кекуле часто применяется в тех случаях, когда необходимо более наглядно представить протекание реакции с участием бензольного кольцаС ₆; его изображение:

В обеих формулах атомы С кольца и не участвующие в реакции атомы Н опускаются (для краткости). Некоторые простейшие гомологи бензола:

Радикал бензола С ₆Н ₅называется фенил,радикал толуола С ₆Н ₅СН ₂— бензил.

Бензол и его ближайшие гомологи – жидкости без цвета, но с характерным запахом, имеют широкий интервал жидкого состояния. Практически не растворяются в воде, но хорошо смешиваются между собой и с другими органическими растворителями. Пар бензола сильно ядовит.

Несмотря на формальную непредельность, бензол отличается высокой устойчивостью к нагреванию и окислению (в гомологах бензола окисляется только боковая цепь). Характерными для бензола являются реакции замещения:

а)  нитрованиев присутствии концентрированной серной кислоты на холоду:

б)  галогенированиев присутствии галогенидов железа (III):

в)  алкилированиев присутствии хлорида алюминия:

Особый характер ненасыщенности бензола и его гомологов иллюстрируется этими химическими свойствами и называется «ароматическим» характером.

В производных бензола атом или группа, заместившие водород кольца, и само бензольное кольцо влияют друг на друга. По характеру влияния различают:

1) заместители I рода – CI, Br, I, СН ₃, С _nН _2n+1, ОН и NH ₂. Они облегчают реакции дальнейшего замещения и направляют второй заместитель по отношению к себе в орто-(о-, или 2-) положение и в пара-( п-, или 4-) положение [для запоминания: орто – около, пара – против], например:

2) заместители II рода – NO ₂, С(Н)O, СООН и CN. Они затрудняют реакции дальнейшего замещения и направляют второй заместитель в мета-( м-, или 3-) положение, например:

Очевидно, что существуют два орто-положения рядом с первым заместителем X, два мета-положения, отделенные от первого заместителя одним углеродом кольца, и лишь одно пара-положение через два атома углерода бензольного кольца:

Ранее уже отмечалось, что бензол стоек к окислению даже при действии сильных окислителей. Гомологи бензола с одним боковым радикалом вступают в реакции окислениятолько за счет радикала; при этом, какова бы ни была его длина, отщепляется вся цепь, кроме ближайшего к кольцу атома углерода (он создает карбоксильную группу):

В жестких условиях бензол вступает в реакции присоединения:

СтиролC ₆H ₅—CH=CH ₂ , как этилен, легко полимеризуется:

Полистирол– термопластичная пластмасса (термопласт), прозрачный материал, размягчающийся при температуре выше 80 °C. Используется для изготовления изоляции электропроводов, посуды разового употребления, упаковочной массы (пенопласт).

Получениеаренов – ароматизация алифатических и алициклических углеводородов, содержащихся в нефтяных или буроугольных бензиновых фракциях:

1)  дегидрирование:

2)  дегидроциклизация:

3)  тримеризацияацетилена (устаревший способ):

Бензол и его гомологи используются в качестве малополярных растворителей (для каучука, лаковых смол, полимеров), сырье в органическом синтезе.

Примеры заданий частей А, В

1—6. Углеводороды с групповым названием

1. алканы

2. алкадиены

3. циклоалканы

4. алкины

5. алкены

6. арены

имеют общую формулу

1) С _nН _{2n- 6}

2) С _n Н _2n-6

3) С _n Н _2n+2

4) С _n Н _{2n- 2}

7. Длина связи углерод – углерод наибольшаяв молекуле

1) С ₂Н ₂

2) С ₂Н ₄

3) С ₆Н ₆

4) С ₂Н ₆

8. При гидрировании ацетилена могут образовываться

1) пропилен

2) этилен

3) бензол