Sikloalkana adalah ... Sikloalkana: persediaan, formula, sifat kimia dan fizikal

Sikloalkana adalah hidrokarbon, yang dalam komposisi mereka mempunyai struktur tertutup. Pertimbangkan ciri-ciri sebatian ini, ruang lingkup mereka.

Ciri Kelas

Apakah sikloalkana? Formula untuk kelas CnH2n menunjukkan kekurangan atom hidrogen. Keadaan ini mengandaikan dua senario pembangunan. Sama ada dalam struktur mesti ada ikatan berganda, atau molekul itu mengandungi struktur tertutup. Struktur apa yang mempunyai sikloalkana? Formula mereka sepadan dengan kes kedua, iaitu, kehadiran struktur tertutup dalam molekul. Ia adalah kekhususan struktur yang menentukan sifat fizikal dan kimia tertentu kelas hidrokarbon ini.

Berapa banyak sikloalkana yang berbeza sesuai dengan komposisi C4H8? Untuk mencari jawapan kepada soalan ini, adalah perlu untuk menganalisis jenis isomerisme yang ciri-ciri sikloalkana. Dua isomer dengan komposisi kualitatif dan kuantitatif itu boleh mempunyai struktur kitaran: siklobutane, metilcyclopropane. Ini dipanggil isomerisme rantaian sampingan.

Oleh kerana sikloalkana adalah isomer interclasi olefin tak tepu, adalah mungkin untuk mempertimbangkan formula bahan di mana terdapat ikatan berganda. Dalam bentuk ini, terdapat dua struktur: butene-1 dan butene-2. Menjawab persoalan tentang berapa banyak sikloalkana yang berbeza boleh wujud untuk formula yang dicadangkan, adalah perlu untuk mempertimbangkan bukan hanya sikloalkana, tetapi juga alkenes. Hanya dalam kes ini, akan dapat memberikan jawapan yang betul.

Jadi, sikloalkana adalah hidrokarbon, yang mempunyai sekurang-kurangnya dua jenis isomerisme.

Ciri nomenclature

Nama-nama hidrokarbon tertentu daripada komposisi kitaran diberi sepenuhnya mengikut tatanama antarabangsa. Asas menggunakan jumlah karbon dalam litar tertutup. Seterusnya, mengambil kira atom yang terdapat di rantaian sampingan. Contohnya, metilcyclopropane. Sikloalkana adalah sebatian di mana atom karbon berada dalam keadaan hibrid sp3, sama dengan hidrokarbon yang membatasi. Ciri ini menentukan kaedah utama untuk mendapatkan dan sifat ciri kelas ini.

Varian untuk penyediaan sikloalkana

Bagaimana saya boleh mendapatkan sikloalkana? Contoh reaksi utama menunjukkan terdapat beberapa pilihan untuk pembentukannya. Contohnya, sikloheksana dibentuk oleh hidrogenasi benzena aromatik. Sebatian dengan tiga, empat atom karbon di dalam gelang boleh diperolehi oleh belahan halogen daripada molekul alkana yang dihamilkan. Juga, sikloalkana diperolehi oleh pirolisis garam asid organik dicarboksik. Pemanasan tanpa kehadiran udara membawa kepada pembentukan siklopentana dan sikloheksana.

Sifat kimia

Dengan sifat kimia, naphthenes adalah sama dengan hidrokarbon muktamad. Mereka dicirikan oleh tindak balas dengan halogen dengan penggantian. Di samping itu, wakil-wakil naphthenes bertindak balas secara kimia dengan asid nitrik. Sikloalkana tahan terhadap asid sulfurik pekat. Dengan asid chlorosulfuric dan oleum, tindak balas juga mungkin: akhirnya, sulfur oxide terbentuk (4).

Naphthenes, yang mempunyai molekul 5 dan 6 atom karbon, dianggap sebagai sebatian kimia yang stabil. Tetapi apabila terdedah kepada mereka dengan bromida atau aluminium klorida, isomerisasi mereka berlaku, disertai dengan penyempitan atau pelebaran kitaran awal.

Isomerisasi

Sebagai contoh, dalam proses isomerisasi, bentuk sikloheksana methylcyclopentane. Dalam minyak, pelbagai derivatif siklopentana dan sikloheksana didapati, selebihnya naphthenes di dalamnya tidak praktikal.

Ciri khas kitaran purata adalah keupayaan untuk membentuk kesesuaian di mana beberapa atom karbon tidak diarahkan ke luar, tetapi di dalam kitaran. Sambungan sedemikian dipanggil intranular, dan mereka yang berada di dalam cincin disebut sambungan extranular.

Sebagai contoh, bagi syclodechane, enam intranular dan empat belas atom hidrogen extranular diasumsikan dalam pengesahan yang paling menguntungkan. Ini membayangkan ketidaksamaan dalam kumpulan CH2, yang mencerminkan peningkatan tenaga mengikat, menyumbang kepada peningkatan sifat kimia sebatian ini.

Untuk hidrokarbon dengan 12 atau lebih atom karbon, pergerakan konformasional adalah ciri. Oleh kerana putaran bebas adalah mungkin melalui ikatan CC, tiada bentuk trans dan cis wujud untuk sebatian sedemikian.

Cyclones (naphthenes) boleh dikandung dengan minyak semula jadi antara 25 hingga 75 peratus. Kandungan kuantitatif ini bergantung kepada pemberat pecahan. Dalam pecahan minyak, yang mempunyai titik didih yang tinggi, peningkatan jumlah struktur aromatik berlaku. Terutama banyak naphthenes terdapat di embran dan minyak Baku.

Dalam nisbah kuantitatif, angka tersebut adalah sehingga 80 peratus. Ketergantungan antara jenis minyak dan pengedaran sikloalkan pada pecahan didedahkan. Kurang termodinamik adalah hidrokarbon monocyclic, yang mempunyai rantaian alkil sisi panjang. Pengagihan CnH2n mengikut jenis struktur secara langsung berkaitan dengan suhu yang digunakan dalam penyulingan minyak.

Sebagai contoh, naphthenes monocyclic tidak dikesan pada julat suhu 300-350 darjah Celsius, dan sebatian bicyclic hilang apabila suhu melebihi 400 darjah Celsius.

Pencirian siklopropana

C3H6 adalah wakil paling mudah naphthenes. Ia adalah bahan gas dengan sedikit kelarutan dalam air. Di antara ciri-ciri kimia asas ciri-ciri sebatian organik tertentu, kita memilih hidrogenasi pemangkin. Produk interaksi ini adalah propana hidrokarbon muktamad. Di samping itu, siklopropana, seperti hidrokarbon lain, bertindak balas dengan oksigen udara, membentuk karbon dioksida, wap air, tenaga yang mencukupi.

Ciri-ciri wakil kelas ini

Jika kita membandingkan titik mendidih wakil-wakil kelas sikloalkane dengan mereka untuk alkana yang mempunyai jumlah atom karbon yang sama, mereka akan sedikit lebih tinggi. Sebabnya terletak pada struktur kitaran kelas ini. Ketumpatan naphthenes lebih tinggi daripada alkana, tetapi sedikit lebih rendah daripada arena.

Untuk memahami berapa banyak sikloalkana yang berbeza sesuai dengan satu formula, adalah perlu untuk menyusun varian isomer bukan sahaja bentuk siklik, tetapi juga dengan rangka langsung, di mana terdapat ikatan berganda. Apabila terdapat substituen dalam molekul dalam bentuk radikal hidrokarbon, suhu lebur dari sikloalkana berkurangan.

Sekiranya kita menganalisis sifat-sifat fizikal dan kimia kelas hidrokarbon ini, kita dapat melaksanakan subdivisi bahan bersyarat ke dalam sebatian dengan kitaran kecil (tiga hingga empat), standard (lima, enam, tujuh), sederhana (dari lapan hingga dua belas), dan juga dengan kitaran besar Dua belas karbon).

Sfera penggunaan

Mari kita bercakap tentang penggunaan utama sikloalkana. Naphthenes digunakan dalam perubatan. Sebagai contoh, siklopropane adalah ubat narkotik. Cyclopentane dianggap sebagai pelarut yang baik, ia adalah permintaan dalam sintesis organik. Sikloheksana diperlukan dalam tindak balas kimia untuk sintesis nilon, kapron (pengeluaran gentian poliamida), di samping itu, dalam permintaan untuk pengeluaran benzena. Alkana tepu dan sikloalkana mempunyai kereaktifan sedikit. Fakta ini boleh dijelaskan oleh polariti yang boleh diabaikan dari ikatan C-C. Di samping itu, sejumlah besar sikloalkana digunakan dalam industri kimia.

Kesimpulannya

Campuran Naphthene dan hidrokarbon individu digunakan untuk pembuatan pelincir. Wakil-wakil kelas hidrokarbon ini boleh meningkatkan prestasi minyak diesel. Sebagai contoh, penambahan sikloalkana dengan ketara meningkatkan bilangan oktana, meningkatkan kelikatan, meningkatkan haba pembakaran enjin. Inilah sebabnya mengapa sikloalkana tidak terpencil dari produk halus, tetapi dibiarkan dalam pecahan petrol.

Konsentrasi naphthenes digunakan dalam bentuk pelarut organik. Sikloalkana dengan berat molekul purata adalah permintaan dalam pengeluaran bahan kimia sintetik. Bilangan naphthenes yang mencukupi juga digunakan sebagai bahan bakar, kerana semasa pembakaran mereka sejumlah besar haba dibebaskan.