Univerzitet u PritiniPrirodno matematiki fakultet Kosovska Mitrovica

SEMINARSKI RADiz

Hemije

Tema: Alkani, alkeni i alkini

Mentor: Studenti:Prof. dr Suzana Samarija 1. Milica Radovi 349

2. Biljana Ordi 3503. Jelena Aci 4. Ana Milisavljevi

Kosovska Mitrovica,novembar 2009. godine

1

UVOD

Ugljovodonici su organska jedinjenja koja sadre samo atome ugljenika i vodonika. Ugljovodonici se sastoje iz:

- osnovnog ugljovodonikovog skeleta (meusobno povezanih atoma ugljovodonika) i- vodonikovih atoma koji su povezani na taj skelet.

1. Podela ugljovodonika

Postoji vie podela ugljovodonika:1. Prema vrsti veze unutar skeleta dele se na:

Zasiene to su ugljovodonici kod kojih se izmeu atoma ugljenika javljaju samo jednostruke hemijske veze.

Nezasiene to su oni ugljovodonici kod kojih se izmeu atoma ugljenika pored jednostruke javljaju jo i dvostruke ili trostruke hemijske veze.

2. Prema rasporedu ugljenikovih atoma, ugljovodonici mogu biti: Aciklini imaju linijski raspored ugljenikovih atoma. Ciklini imaju ciklini raspored ugljenikovih atoma.

Prema tome postoje etiri vee grupe ugljovodonika: Zasieni, aciklini alkani (parafinski ugljovodonici) Zasieni, ciklini cikloalkani (naftenski ugljovodonici) Nezasieni, aciklini (olefinski ugljovodonici):

- Alkeni sa jednom dvostukom vezom- Alkini sa jednom trostrukom vezom- Aleni - Polieni (dieni, trieni, tetraeni...) sa vie dvostrukih veza

Nezasieni, ciklini (aromatini ugljovodonici) areni.

1.1. Nalaenje i dobijanje ugljovodonika

Ugljovodonici su osnovni sastojci nafte i zemnog gasa iz kojih se najee dobijaju.Nafta je osnovni izvor ugljovodonika. vrsti ugljovodonici mogu se nai i u mineralu ozokeritu. U laboratoriji ugljovodonici se sintetiu na vie naina od kojih su najvaniji Wurtz-ova sinteza:

i suva destilacija smee soli organskih kiselina i NaOH:

2

2. Alkani

Alkani su zasieni ugljovodonici, tj. oni koji ne poseduju viestruke veze izmeu atoma ugljenika. Razlika izmeu metana i etana je samo u jednoj CH2 grupi. Razlika izmeu svakog sledeeg alkana je takoe u jednoj CH2 grupi. Takav tip hemijskih jedinjenja iji se susedni lanovi razlikuju za pojednu grupu (u ovom sluaju za CH2 grupu) naziva se homologi red.

2.1. Predstavnici i nomenklatura

Sistem po kome e ime organskih jedinjenja da pokazuje sastav i strukturu tog organskog jedinjenja je usvojen 1892. godine u enevi. Od tog vremena on se neprestano dopunjava na sastancima komisije za nomenklaturu. Pravila IUPAC-a su veoma prosta, ime organskog jedinjenja je ustvari opis njegove strukture: jedan deo imena opisuje ugljenikov skelet, a drugi funkcionalne grupe koje su za taj skelet vezane.

Prva etiri lana homologog niza nose nazive metan, etan, butan i propan. Od alkana sa pet ugljenikovih atoma, imena se dobijaju kada se na grki broj koji oznaava broj ugljenikovih atoma doda nastavak an.

struktura n-alkana

Alkani normalnog (opruenog) niza, n-alkani, su pripadnici homologog niza. Ravasti nizovi su sa druge strane strukturni izomeri normalnog niza.

3

Normalan Razgranat

Za osnovu se uzima najdui ugljenikov lanac, a smetaj bocnih lanaca (koji dobijaju ime po radikalu) se oznacava brojevima. Oznacavanje brojevima pocinje od funkcionalne grupe, tako da se njoj dodeli najnia vrednost (0).

2,2,4-trimetilheksan

2.2. Geometrija molekula

Molekularna geometrija alkana direktno utie na njihove fiziko-hemijske osobine. Specifina geometrija je proizvod stvaranja kovalentne sigma veze izmeu atoma ugljenika koja je preduslovljena hibridizacijom jedne s i tri p orbitale ugljenika, koji je uvek etvorovalentan u organskim jedinjenjima. sp3 hibridizacija prisutna je u svim alkanima i ona uslovljava tetraedarsko prostorno rasporeivanje hibridizovanih atomskih orbitala.

4

2.3. Duina i ugao izmeu veza

Duina veza kod alkana je relativno konstantna i iznosi za C-C vezu: 1,54 A a za C-H vezu: 1,1 A. Atomske orbitale su rasporeenje u zamiljenom tetraedru tako da ugao izmeu C-H veza iznosi 109,47. Sigma veza je relativno elastina i dozvoljava rotiranje oko nje, a nastaje eonim koaksijalnim preklapanjem hibridnih orbitala.

2.4. Konformacije

Eklipsna (levo) i stepeniasta (desno) konformacija u Njumanovoj projekciji kod etana

Veze izmeu ugljenika i vodonika nalaze se postavljene paralelno jedna naspram druge. Ovakva konformacija se naziva zaklonjena ili eklipsna, i odlikuje je visok stepen nestabilnosti zbog torzionog (eklipsnog) napona koji se javlja i tei da iskrivi vezu. Zato se, rotiranjem oko sigma veze, uspostavlja daleko stabilnija stepeniasta konformacija gde su elektronski oblaci fazno pomereni a stepen interakcije izmeu suprotnih naelektrisanja sveden na minimum. Ovakvi razliiti prostorni oblici nazivaju se rotomeri, a oblici sa najmanjim sadrajem energije konformeri.

2.5. Nalaenje i laboratorijsko dobijanje

Alkani se u velikim koliinama mogu nai u nafti (iji najvei deo ine) i u prirodnom gasu (metan, etan, propan, butan). Metan nastaje usled truljenja organskih materija i moe se nai u movarama, a ima ga i u rudnicima. Metan u rudnicima prestavlja veoma veliku opasnost jer kada se naie na njegove zalihe moe da izazove eksploziju jer pri veim koncentracijama moe i spontano da se zapali.

Listovi karfiola, kupusa, kao i kora jabuke u sebi sadre alkan C29H60 koji slui kao zatita od gubitka vlage, dok veina drugih biljaka kao zatitu koristi biljne voskove koji su po sastavu estri.

Alkani se mogu dobiti iz raznih jedinjenja redukcijom. U labaratoriji se metan dobija zagrevanjem natrijum-acetata sa natrijum hidroksidom:

CH3COOH-Na + NaOH CH4 + Na2CO3

Druge metode ukljuuju:

Katalitiku hidrogenizaciju alkana na paladijumovoj (ili platine/nikla) reetki:

5

R-CH2-CH=CH-R + H2 R-CH2-CH2-CH2-R Redukciju alkil-halogenida u kiseloj sredini:

RX + Zn + H+ RH + Zn+ + X- Reakcijom Grinjarevog reagensa (magnezijuma u suvom etru) i hidrolizom

dobijenog proizvoda:

RX + Mg RMgX + H2O RH + MgX(OH)

2.6. Fizike osobine

Fizike osobine alkana zavise od nekoliko faktora. Prvi i najvaniji je broj ugljenikovih atoma. Drugi je struktura niza.

Pod normalnim uslovima alkani koji sadre od 1 do 4 ugljenikovih atoma su u gasovitom agregatnom stanju, alkani koji sadre od 5 do 17 ugljenikovih atoma su u tenom agregatnom stanju, a sa preko 18 su u vrstom.

Svaki sledei predstavnik homologog niza ima temperaturu kljuanja za 20-30 C viu od prethodnog. Ovo se objanjava injenicom da izmeu molekula vladaju Londonove sile a da se dipol daleko lake indukuje kod veih molekula, pa su kod njih meumolekulske sile vee.

Ravanjem niza se uvek smanjuje temperatura kljuanja. Ovo se objanjava smanjenjem dodirnih povrina molekula, to smanjuje disperzione sile.

Alkani se kao i veina neorganskih jedinjenja rastvaraju u nepolarnim rastvaraima, a u polarnim (npr. voda) se ne rastvaraju.

2.7. Hemijske osobine reakcije

Alkani su slabo reaktivna hemijska jedinjenja, pod normalnim uslovima ne reaguju sa jakim kiselinama kao to su sulfatna kiselina i hloridna kiselina a ni sa jakim bazama kao to su natrijum hidroksid i kalijum hidroksid. Alkani ne reaguju ni sa oksidacionim sredstvima kao to su kalijum permanganat ili kalijum dihromat, ali je njihova oksidacija mogua. Alkani su nereaktivni jer su izgraeni od sigma C-C-C veza. Ove veze se teko raskidaju jer je potrebno uloiti veliku energiju za taj proces. Zato alkani reaguju samo na posebnim uslovima.

2.7.1. Oksidacija

Oksidacija je proces sagorevanja ugljovodika. Pri potpunom sagorevanju bilo kog ugljovodonika nastaje ugljenik(IV)-oksid(ugljendioksid) i voda.

= CH4 + 2O2 ---------> CO2 + 2H2O

6

2.7.2. Halogenovanje

Za alkane je karakteristina reakcija supstiticije halogenim elementima pri emu nastaju derivati alkana - alkil halogenidi. U mehanizam reakcije ukljueni su slobodni radikali, sama reakcija je veoma egzotermna i odvija se pod specifinim uslovima. Odvija se u tri faze:

1. Inicijacija - u kojoj dolazi do homolitikog rakidanja kovalentne veze u molekulu halogena npr. hlora. Da bi se ovo desilo potrebno je prisustvo suneve svetlosti odnosno ultravioletnog zraenja. Pritom nastaju slobodni radikali sa po jednim nesparenim elektronom koji su inicijatori reakcije.

Cl2 2 Cl2. Propagacija - u kojoj dolazi do reakcije izmeu slobodnih radikala i alkana.

Najee je dvostepena pri emu je proizvod monosupstituisan ali u zavisnosti od koncentracije hlora, moe doi i do supstituisanja veeg broja vodonika.

CH4 + Cl CH3 + HClCH3 + Cl2 CH3Cl + Cl

u viku hlora, moe dalje da nastaje:

CH3Cl + Cl CH2Cl + HClCH2Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl

... 3. Terminacija - nakon supstituisanja veeg broja vodonika, poveava se ansa sudara

i reakcije slobodnih radikala meusobno odnosno njihove rekombinacije do neutralnih molekula. Ovime nestaju inicijatori reakcije i ona se postepeno gasi. Proizvod reakcije je usled toga uvek smea razliitih produkata reakcije ije se udeo moe pretpostaviti preko njihove statistike distribucije.

Cl + Cl Cl2CH3 + CH3 C2H6CH3 + Cl CH3Cl

Ovu reakciju jako inhibira prisustvo kiseonika jer nastaje manje reaktivan

CH3-O-O

radikal koji usporava ili u potpunosti zaustavlja reakciju.

2.7.3. Krakovanje

Krakovanje je proces razlaganja ugljovodonika na ugljenik i vodonik ili neki drugi ugljovodonik i vodonik. Proces se obavlja na vrlo visokim temperaturama(proko 500 stepeni Celzijusa) i bez vazduha. Ovaj proces je vieoma bitan u industriji nafte.

7

=== CH4 ------> C + 2H2 C2H6------> C2H4 + H2

2.8. Primena alkana

Alkani se upotrebljavaju kao gorivo. Koriste se i za proizvodnju velikog broja organskih supstancija u hemijskoj industriji

3. Metan

molekul metana

Metan (CH4), poznat i kao blatni gas je najprostiji zasieni ugljovodonik (alkan). Ukoliko vladaju normalni uslovi on je bezbojan gas.

U prirodi metan nastaje usled bezkiseoninog raspada organskih materija (npr. namovarama). Metan je glavni sastojak zemnog gasa. Koristi se kao gas za grejanje i kao sirovina za dobijanje organskih jedinjenja

Molekul metana ima oblik tetraedra. Atom ugljenika s ima sp3 hibridizaciju. Ostale orbitale grade hemijsku vezu sa etri atoma vodonika. Sve etri veze su podjednake (uglovi izmeu veza iznose 10928') i veoma su malo polarizovane, to je zajedno sa nedostatkom slobodnih elektronskih parova velike postojanosti ovog jedinjenja. Metan moe da uestvuje samo u reakcijama tipinim za alkane (npr: sagoreva).

Labaratorijski metan se dobija prenjem natrijum oktana sa natrijum hidroksidom:

CH3COONa + NaOH CH4 + Na2CO3

Druga metoda je hidroliza aluminijum karbida:

Al4C3 +12H2O 3CH4 + 4Al(OH)3

Osobine metana:

kritian pritisak 46,3 bar gustina 0,717 kg/m3n toplota sagorevanja 13 264 kcal/kg = 55,53 MJ/kg

Meavina metana sa vazduhom u razmeri 1:10 ima eksplozivno dejstvo. Nastanak ovakve smee u rudnicima je esto razlog velikih eksplozija i smrti mnogih ljudi.

8

Velike koliine metana se nalaza na planetama u obliku mora (kao to na zemlji postoje mora vode, tako na nekim planetama postoje mora metana).

4. Etan

etan

Etan je zasieni ugljovodonik iz homologog reda alkana sa molekulskom formulom C2H6. Osobine:

bezbojan, bezmirisan gas taka topljenja: -182,76 C taka kljuanja: -88,6 C

Etan se u prirodi javlja kao jedan od sastojaka zemnog gasa.

Dobija se iz produkata prerade nafte i kamenog uglja. Labaratorijski se dobija elektrolizom koncentrovanog rastvora acetata:

CH3COO CH3 + CO2 + eCH3 + CH3 C2H6

5. Butan

Struktura i molekul

Butan, poto ima izomere obeleava se i sa n-butan, je etvrti pripadnik homologog reda alkana. Racionalna formula butana je CH3CH2CH2CH3. Butan se esto koristi i kao naziv za n-butan i za njegov izomer 2-metilpropan (poznat i pod nazivom izobutan), CH3CH(CH3)2. Butan je veoma zapaljiv, slabo rastvorljiv gas.

9

5.1. Hemijska struktura

n-Butan ima sledeu strukturnu formulu:

H H H H| | | |

H - C - C - C - C - H| | | |

H H H H

5.2. Reakcije i primena

Na vazduhu butan sagoreva na ugljen dioksid i vodenu paru:

butan + kiseonik -> ugljen dioksid + vodena para

Ukoliko je vazduh zagaen , umesto ugljen dioksida mogu nastati i a ili ugljen monoksid.

Granice zapaljivosti u smesi sa vazduhom (u zapreminskim procentima gasa u vazduhu) su 1,9 8,5 vol% (uz prisustvo izvora upaljenja).

Butan je jedan od dva glavna sastojka "plina" ("propan-butan", tj. teni naftni gas - TNG) koji se koristi za kuvanje, a takoe i kao pogonsko gorivo za vozila ("autogas" - TNG).

Usled oteivanja ozonskog omotaa zemlje od freona poveava se primena izobutana u rashladnim ureajima.

6. Propan

propan

Propan, (molekulska formula C3H8), je bezbojan alkan, u gasovitom agregatnom stanju. Propan je nerastvorljiv u voda, a rastvara se u organskim rastvaraima kao to je

10

npr. Etil alkohol. U malim koliinama se javlja u zemnom gasu a u veim koliinama javlja se u nafti. Iz nafte se dobiva destilacijom u obliku smee sa butanom, koja se koristi kao gorivo poznato pod nazivom Teni naftni gas (TNG) i kojom se pune boce koje se koriste u domainstvima (tzv. butan boce), a koristi se i kao alternativno gorivo za vozila (LPG, "autogas").

Propan je veoma slabo reaktivan kao i svi alkani. Na viim temperaturama podlee reakcijama paljenja. Reaguje i sa gasovitim hlorovodonikom i hlorom, usled ega nastaju hloroalkani. Propan je sirovina za mnoge organske sinteze.

Granice zapaljivosti u smesi sa vazduhom (u zapreminskim procentima gasa) su 2,1 9,5 vol% (u prisustvu izvora upaljenja).

7. AlkenAlkeni su organska jedinjenja iz grupe nezasienih ugljovodonika kod kojih se

javlja najmanje jedna dvostruka hemijska veza izmeu atoma ugljenika (C=C). Alkeni kao i alkani grade homologi red iji se susedni lanovi razlikuju za pojednu CH2 grupu. Svaki atom ugljenika povezan je sa dva atoma vodonika, a ugljenikovi atomi koji grade dvostruku vezu meusobno su povezani sa dva elektronska para. Ta dvostruka veza izmeu ugljenikovih atoma predstavlja funkcionalnu grupu alkena.

Najjednostavniji alken ima formulu C2H4 koji nosi naziv eten. Opta formula alkena je CnH2n

Alkeni koji sadre dve dvostruke veze nazivaju se dieni. Alkeni sa vie od dve dvostruke veze (trieni, tetraeni itd.) se uopteno nazivaju polieni.

7.1. Nomenklatura alkena

Po JUPAKovoj nomenklaturi imena alkena se izvode iz imena odgovarajuih alkana sa istim brojem ugljenikovih atoma., tako to se odbija nastavak an i na njegovo mesto dodaje nastavak en. Poloaj dvostruke veze se oznaava brojem prvog ugljenikovog atoma za koga je vezana dvostruka veza. Numerisanje atoma ugljeni se vri brojevima tako da su ugljenikovi atomi na kojima se javlja dvostruka veza obeleeni najmanjim moguim brojevima. Taj broj se stavlja ispred imena alkena. Ako je alken ravast obeleavanje se vri na isti nain kao i kod alkana.

CH3CH2CH2CH2CH==CH26 5 4 3 2 1

1-Heksen

CH3 |CH3CH2CH2CH2CH==CH26 5 4 3 2 1

4-Metil-1-heksen

CH3 |CH3CH2CH2CH2CH==CH26 5 4 3 |2 1 CH2CH3

2-Etil-4-metil-1-heksen

11

eten C2H4

propen C3H6

n-buten C4H8

n-penten C5H10

n-heksen C6H12

n-hepten C7H14

n-okten C8H16

n-nonen C9H18

n-deken C10H20

7.2. Nalaenje i dobijanje

Alkani se mogu nai u nekim vrstama nafte, ali u veoma malim koliinama jer su dosta reaktivni. Najprostiji alkeni kao npr: eten, propen i buten u velikim koliinama proizvode se krakovanjem nafte. U laboratorijama alkeni se najee dobijaju eliminacijom atoma ili atomskih grupa sa susednih ugljenikovih atoma.

Reakcija sa oksidacionim sredstvima:

CH3CH=CH2 + (O) CH3CH-CH2| |

OH OH

12

7.3. Reaktivnost

Alkeni su dosta reaktivniji od alkana. Reaktivnost alkena je posledica dvostruke veze izmeu ugljenikovih atoma. Proizvodi reakcije alkena su uglavnom stabilniji nego supstrat.

Oni podleu reakcijama:

1. oksidacije (sagorevanjem i pomou oksidacionih sredstava) C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O

2. polimerizacije i reakcijama 3. adicije npr: dodavanja gasovitog hlora, hlorovodonika, vode.

7.3.1. Adicione reakcije alkena adicija vodonika - U prisustvu katalizatora platine ili paladijuma alkeni se jedine sa

vodonikom na sobnoj temperaturi. Ovaj postupak se naziva katalitiko hidrogenovanje.

adicija bromovodonika - Bromovodonik u gasovitom agregatnom stanju se adira na alkene na sobnoj temperaturi bez prisustva katalizatora gradei zasieno jedinjenje:

CH2=CH2 + HBr CH3CH2Br

Mehanizam ove reakcije izgleda ovako:

Kada se adicija vri na alken, iji atomi ugljenika vezani dvostrukom vezom ne sadre isti broj vodonikovih atoma, onda se vodonik iz reangensa vezuje za onaj ugljenikov atom koji ima vie vezanoh vodonikovih atoma.

adicija sulfatne kiseline - Sulfatna kiselina se adira na alkenena isti nain kao i hlorovodonik (po Markovnikovom pravilu):

CH3CH=CH2 + HOSO2OH CH3CH-CH3|

OSO2H Adicija vode - pod normalnim uslovima voda ne reaguje sa alkanima, ali ukoliko je

prisutna sulfatna kiselina voda se adira po Markovnikovljevom pravilu:

CH3CH=CH2 + HOH CH3CH-CH3|

OH

13

Adicija halogena - Halogeni se pod normalnim uslovima veoma brzo adiraju na dvostruku vezu alkena:

CH3CH=CH2 + Br2 CH3CH-CH2| |

Br Brili:

Mehanizam reakcije halogenovanja izgleda ovako:

7.3.2. Oksidacija Sagorevanje alkena - Alkeni kao i alkani sagorevaju na vazduhu usled ega nastaje

ugljen dioksid i voda. Usled ove reakcije oslobaa se toplotna energija.

CH2=CH2 + 3O2 CO2 + H2O

7.3.3. Polimerizacija

Molekul iz koga nastaje polimer nnaziva se monomer. Polimeri su jedinjenja velkikih molekulskih masa koja nastaju sjedinjavanjem velikog broja monomera. Reakcija u kojoj nastaju polimeri naziva se polimerizacija. U sluaju alkena uglavnom se odigrava adiciona polimerizacija. Usled polimerizacije alkena najee nastaju plastine mase. U Srbiji najpoznatiji polimer koji se proizvodi je polieten .

7.4. Fizike osobine

Fizike osobine alkena su veoma sline fizikim osobinama alkana sa istim brojem atoma ugljenika. Alkeni sa manjim brojem ugljenikovih atoma su gasovi, sa vie tenosti ili vrste supstancije. Alkeni se ne rastvaraju u neorganskim rastvaraima (npr. voda), a rastvaraju se u organskim (alkoholi).

7.5. Hemijske osobine

Reaktivnost alkena potie od veze jer se elektronski oblak nalazi iznad i ispod ravni molekula i lako stupa u reakciju sa drugim reagensima. Drugi razlog reaktivnosti je to

14

elektroni nisu deo ugljenikovog skeleta i veza se lako raskida pri povoljnom sudaru sa reagensom a da skelet ugljenikovog atoma ostane nepromenjen.

8. Eten

strukturna formula etena

Eten (raniji naziv etilen) je hemijsko jedinjenje koje spada u grupu alkena. U laboratoriji se dobija sagorijevanjem alkohola etanola i koncentrovane sumporne kiseline. Koncentrovana sumporna kiselina je jako dehidrataciono sredstvo i oduzima vodu etanolu.

Eten je lako zapaljiv gas, i sa vazduhom gradi eksplozivnu smjeu. Pri sagorjevanju etena oslobaa se velika koliina toplotne energije.

8.1. Hemijske osobine

Eten je gas bez boje mirisa i ukusa i slabo se rastvara u vodi.

8.2. Eten kao hormon

Eten se smatra jednim od osnovnih biljnih hormona, ija je funkcija regulisanje fiziolokih procesa u biljkama. Eten (etilen) u biljkama nastaje razgradnjom aminokiseline metionina, i kao slabo rastvorljiv u vodenoj sredini elije, brzo naputa mesto sinteze.

Dejstvo etena na biljke je dvojako:

uzrokuje sazrevanje plodova; inhibira izduivanje elija korena i stabla.

9. DieniDieni (alkadieni) su nezasieni ugljovodonici koji sadre dve dvostruke veze. Dieni

su izomerni sa alkinima. Opta formula diena je:

Cn2Hn-2.

Dve dvostruke veze u nekom alkadienu mogu biti rasporeene na vie naina.

15

9.1. Podela po rasporedu dvostrukih veza

Po rasporedu dvostrukih veza dieni se dele na:

1. kumulovane diene 2. konjugovane diene 3. izolovane diene.

9.1.1. Kumulovani dieni

Kumulovani dieni su oni dieni kod kojih se dvostruke veze nalaze jedna pored druge:

CH2=C=CH-CH2CH3(1,2-pentadien)

Ovi dieni nemaju praktian znaaj u hemiji.

9.1.2. Izolovani dieni

Izolovani dieni su dieni kod kojih su dvostruke veze meusobno udaljene. Njihove dvostruke veze reaguju nezavisno jedna od druge. Oni se po hemijskom pogledu ponaaju isto kao i alkeni.

CH2=CH-CH2-CH=CH2

(1,4-pentadien)

9.1.3. Konjugovani dieni

Konjugovani dieni su oni dieni kod kojih su dvostruke veze rastavljene jednom jednostrukom vezom. Ovakav sistem dvostrukih veza utie na stabilnost jedinjenja.

butadien (izopren)

Najprostiji konjugovani dieni su:

CH3|

CH2=CH-CH=CH2 CH2=CH-C=CH2

(1,3 ) (2--1,3 ())

16

Konjugovani dieni su veoma bitni u hemiji i imaju znaajnu praktinu primenu. Takoe imaju karakteristian nain reagovanja. Tako na primer kada se na 1,3-butadien dejstvuje bromom u zavisnosti od koliine reangensa dobijaju se sledei proizvodi:

CH2=CH-CH=CH2 + 2 CH2-CH-CH-CH2| | | |

Br Br Br Br

CH2=CH-CH=CH2 + 1 mol broma

1) takozvana 1,2 adicija usled ega nastaje 3,4-dibrom-1-buten:

CH2-CH-CH=CH2

| |Br Br

2) takozvana 1,4 adicija usled ega nastaje 1,4-dibrom-2-buten:

CH2-CH=CH-CH2| |

Br Br

9.2. Znaaj diena

Karakteristina reakcija koja se javlja kod konjugovanih diena je 1,4-adicija. Za konjugovane diene je takoe karakteristino to su dosta stabilniji od odgovarajuih diena sa razliitim rasporedom dvostrukih veza. 1,4 adicija ima veoma veliki praktian znaaj jer se u3 pomo nje dobijaju brojna organska jedinjenja od kojih je najpoznatiji vetaki (sintetiki) kauuk koji nastaje polimerizaciom izoprena.

10. Alkini

strukturna formula alkina

Alkini su ugljovodonici koji imaju najmanje jednu trostruku vezu izmeu dva ugljenikova atoma. Oni sadre dva atoma vodonika manje od odgovarajuih alkena sa istim brojem ugljenikovih atoma. Opta formula alkina je CnH2n-2. Kao i drugi ugljovodonici alkani grade homologi red. Alkini su tradicionalno poznati kao aciteleni, po imenu acitelen koje se koristilo za oznaavanje najjednostavnijeg lana alkina poznatog pod nazivom etin.

17

10.1. Nomenklatura alkina

Alkini JUPAKovoj nomenklaturi imena alkena se izvode iz imena odgovarajueg alkana tako to se odbije nastavak -an i doda nastavak -in. Poloaj trostruke veze oznaava se brojem ugljenikovog atoma od koga poinje trostruka veza. Broj na kome poinje trostruka veza stavlja se ispred imena alkina.

CH3CH2CCH CH3CCCH31-butin ili atilacetan 2-butin ili dimetil acetilen

Prvih deset alkinaIme Molekulska formulaetin C2H2

propin C3H41-butin C4H61-pentin C5H81-heksin C6H101-heptin C7H121-oktin C8H141-nonin C9H161-dekin C10H18

10.2. Nalaenje i dobijanje

Nalaenje:

Alkini se ne mogu nai u prirodi. Ipak postoje neke vrste gljiva koje mogu da proizvode sloena jedinjenja sa vie trostrukih veza. Primer za to je mikromicin.

HCC-CC-CH=C=CH-CH=CH-CH-CHCOOH

Dobijanje:

Etin (najprostiji alkin) u industriji se proizvodi u velikim koliinama na vie naina:

Dejstvom vode na kalcijum karbid:

CaC2 + 2H2O HCCH + Ca(OH)2

18

Kontrolisanom oksidacijom metana na 1500 C (1.773K):

6CH4 + O2 2HCCH + 2CO +10H2

Krakovanjem (pirolizom) nafte.

U laboratorijskim uslovima dobijaju se eliminacijom halogenovodonika iz dihalogenoalkana

CH3-CH-CH-CH3 + 2KOH CH3CCCH3 + 2KBr + 2H2O| |

Br Br

10.3. Hemijske osobine

Zbog toga to sadre trostruku vezu, tj. dve pi veze alkini su veoma reaktivni, mnogo vie od alkena i alkana. Reakcije alkina se dele u dve grupe:

1. reakcije trostruke veze 2. reakcije vodonikovog atoma vezanog za sp hibridizovan ugljenikov atom (H-C ).

10.3.1. Reakcije trostruke veze

Adicione reakcije:

Poto se trostruka veza sastoji od jedne sigma i dve pi veze alkini iz istih razloga kao i alkeni veoma lako ulaze u adicione reakcije. Ipak kod alkina za razliku od alkena mogu da se adiraju i jedan i dva mola reangensa, dok kod alkena moe samo jedan.

H-CC-H + Cl2 H-C=C-H| |

ClCl1,2

Cl Cl| |

H-CC-H + 2Cl2 H-C-C-H| |

Cl Cl1,1,2,2

Adicijom hlorovodonika na etin dobija se vinil hlorid, ijom polimerizacijom se dobija polivinil hlorid. Adicija hlorovodonika na trostruku vezu vri se po Markovnikovljevom pravilu:

Cl|

H-CC-H + HCl H-C=CH2

19

Ove adicije se vre istim mehanizmom kao i kod alkena i to su ustvari elektrofilne adicije.

Pored ovih adicija postoji i adicija vode. U kiseloj sredini i prisustvu odreenih katalizatora (npr. iva(II)sulfat), etin adira vodu i daje proizvod reakcije koji se odmah pretvara u etanal.

H H| /

H-CC-H + HOH H-C=C-H H-C-C| | | \\

H OH H O

10.3.2. Reakcije vodonikovog atoma

Vodonikovi atomi etina i 1-alkina, mogu se pod nekim specjalnim uslovima zameniti nekim metalom. Takva jedinjenja poznata su pod nazivom acetilidi. Acetilidi tekih metala su nestabilni.

10.4. Fizike osobine

Fizike osobine alkina su vrlo sline fizikim osobinama odgovarajuih alkena i alkana, samo su temperature kljuanja malo vee. Alkini su nerastvorljivi u vodi i polarnim ima a dobro se rastvaraju u nepolarnim (organskim) rastvaraima.

11. Etin (Acetilen)Acetilen (IUPACov naziv: etin) je hemijsko jedinjenje formule C2H2.

Najjednostavniji je alkin. Kao alkin, acetilen je nezasien zbog toga to su dva atoma ugljenika vezana trostrukom vezom. Trostruka veza ugljenik-ugljenik daje ugljenikovim atomima sp hibridne orbitale, postavljajui sva etiri atoma u pravu liniju, gde je ugao CCH veze 180. Acetilen je otkriven 1836. od strane Edmunda Dejvija koji ga je okarakterisao kao "novo ugljenikovo jedinjenje vodonika".

11.1. Dobijanje

Materijali za industrijsko dobijanje acetilena su kalcijum-karbonat (krenjak) i ugalj. Kalcijum-karbonat se prvo prevede u kalcijum-oksid a ugalj u koks, pa naposletku se oni jedine da bi nagradili kalcijum-karbid i ugljen-monoksid:

CaO + 3C CaC2 + CO

Kalcijum-karbid (ili kalcijum-acetilid) i voda se meaju razliitim metodama da bi nagradili acetilen i kalcijum-hidroksid. Ovu reakciju je otkrio Fridrih Veler 1862. godine.

CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2

20

Sinteza kalcijum-karbida zahteva jako visoke temperature, oko 2000 stepena Celezijusa, pa se reakcija odigrava u elektrinom kazanu. Ova reakcija je odigrala vanu ulogu u revoluciji kasnih 1800-tih godina oko masivnog hidroenergetskog projekta na Nijagarinim vodopadima.

Acetilen se isto tako moe dobiti nepotpunim sagorevanjem metana sa kiseonikom ili krekovanjem ugljovodonika.

11.2. Reakcije

Iznad 400 C (673 K) poinje piroliza acetilena, to je podosta nisko za ugljovodonike. Glavni proizvodi su dimer vinil-acetilen (C4H4) i benzen. Na temperaturama iznad 900 C, (1173 K), glavni proizvod je a.

Pomou acetilena, Marselen Bertelo je prvi pokazao da je mogue da alifatino jedinjenje moe da nagradi aromatino kada je zagrevao acetilen u staklenoj cevi da bi dobio benzen sa primesama toluena. Bertelo je oksidovao acetilen da bi dobio siretnu i oksalnu kiselinu. Uvideo je da se acetilen moe redukovati u eten i etan.

Polimerizacija acetilena sa Cigler-Natovim katalizatorom stvara poliacetilen. Poliacetilen, niz ugljenikovih atoma meu kojima se smenjuju jednostruke i dvostruke veze bio je prvi organski poluprovodnik ikad otkriven; u reakciji sa jodom daje izuzetno provodan materijal.

U Kuerovoj reakciji (otkrivene 1881. od strane Mihaila Kuerova)[1] acetilen se hidratie u acetaldehid sa ivinom solju, kakva je iva(II)-bromid.

Karbidi se dobijaju od mnogih metalnih jona koji se pomeaju sa rastvorima njihovih soli. Par njih, kao srebro-karbid ili bakar-karbid su eksplozivi. Bakar-karbid se dobija takoe u reakciji sa acetilenom i metalnim bakrom ili njegovim legurama

21

ZAKLJUAK

Ugljovodonici (hr. ugljikovodici) su najprostija organska jedinjenja koja se sastoje samo iz ugljenika i vodonika. U molekulu ugljovodonika veze izmeu ugljenikovih atoma su nepolarne, a izmeu atoma ugljenika i vodonika su gotovo nepolarne. Teni ugljovodonici se ne meaju sa vodom, a gasoviti i vrsti se ne rastvaraju u njoj.

Ugljovodonici predstavljaju vaan izvor energije (goriva). Lako su zapaljivi. Prilikom njihovog potpunog sagorevanja oslobaa se velika koliina toplote, a kao proizvodi reakcije nastaju ugljen-dioksid i voda. Prva etiri alkana: metan, etan, propan i butan nazive su dobili po svojim svojstvima ili poreklu. Metan je najprostiji ugljovodonik, a usto i najprostije organsko jedinjenje.

22

Literatura Aleksandra Stojiljkovi, Hemija za 3 razred gimnazije prirodno matematikog smera, medicinske,

veterinarske i kole za negu lepote, 2007 godina. Prof. dr Boidar Roina, Organska hemija , skripta Prirodno matematikog fakulteta. www.wikepedija.org www.blogger.com

23

2.1. Predstavnici i nomenklatura2.2. Geometrija molekula2.3. Duina i ugao izmeu veza2.4. Konformacije

2.5. Nalaenje i laboratorijsko dobijanje2.6. Fizike osobine2.7. Hemijske osobine reakcije2.7.1. Oksidacija2.7.2. Halogenovanje2.7.3. Krakovanje

2.8. Primena alkana3. Metan5. Butan5.1. Hemijska struktura5.2. Reakcije i primena

6. Propan7.1. Nomenklatura alkena7.2. Nalaenje i dobijanje7.3. Reaktivnost7.3.1. Adicione reakcije alkena7.3.2. Oksidacija7.3.3. Polimerizacija

7.4. Fizike osobine7.5. Hemijske osobine

8. Eten8.1. Hemijske osobine8.2. Eten kao hormon

9. Dieni9.1. Podela po rasporedu dvostrukih veza9.1.1. Kumulovani dieni9.1.2. Izolovani dieni9.1.3. Konjugovani dieni

9.2. Znaaj diena

10. Alkini10.1. Nomenklatura alkina10.2. Nalaenje i dobijanjeNalaenje:Dobijanje:

10.3. Hemijske osobine10.4. Fizike osobine

11. Etin (Acetilen)11.1. Dobijanje11.2. ReakcijeZAKLJUAKUgljovodonici (hr. ugljikovodici) su najprostija organska jedinjenja koja se sastoje samo iz ugljenika i vodonika. U molekulu ugljovodonika veze izmeu ugljenikovih atoma su nepolarne, a izmeu atoma ugljenika i vodonika su gotovo nepolarne. Teni ugljovodonici se ne meaju sa vodom, a gasoviti i vrsti se ne rastvaraju u njoj.Ugljovodonici predstavljaju vaan izvor energije (goriva). Lako su zapaljivi. Prilikom njihovog potpunog sagorevanja oslobaa se velika koliina toplote, a kao proizvodi reakcije nastaju ugljen-dioksid i voda. Prva etiri alkana: metan, etan, propan i butan nazive su dobili po svojim svojstvima ili poreklu. Metan je najprostiji ugljovodonik, a usto i najprostije organsko jedinjenje.Literatura