книги из ГПНТБ / Павлов, Борис Алексеевич. Курс органической химии учебник для химических техникумов

или парафинов, так и от этилена производится гомологический ряд этиленовых углеводородов, или олефинов*. Каждый член это­ го ряда отличается от предыдущего и последующего члена на группу СН2. В молекуле этилена все атомы водорода равноценны. Поэтому, замещая в нем любой атом водорода, можно получить только углеводород метилэтилен СН2 = СН—СН3. В метилэтиленс гри рода водородных атомов, поэтому из него, заменой атома во­ дорода на группу СН3, можно произвести три олефина:

собой. Изомерия этилэт,плена и симметричного диметилэтилена обусловлена различным положением двойной связи между атомами углерода в нормальной цепи. Третий изомер, в отли­ тие от двух предыдущих, имеет разветвленную углеродную цепь. Еще большее число изомеров возможно для амилена (пентена)

СбН,0 и гексена C6Hi2.

Ранее названия этиленовых углеводородов производили от названий алкоголей с тем же числом атомов углерода в молекуле: этиловый алкоголь — этилен, амиловый — амилен. Для обозна­ чения изомеров часто применяются названия, в которых ото­ бражено происхождение этиленовых углеводородов путем заме­ щения водорода в этилене на алкилы, например:

По женевской номенклатуре названия этиленовых углеводоро­ дов имеют окончание ен\ цифрой в конце названия обозначается номер первого атома углерода, при котором находится двойная связь. Счет ведут так, чтобы двойная связь была ближе к началу нумерации:

с н 3

* Полученному в XVIII в. в Голландии хлористому этилену, представля­ вшему собой маслянистую жидкость, дали название «масло голландских химиков». Отсюда и название для этилена — «маслородный газ».

72 Гл. I. Углеводороды

го правила: отнятие водорода и галоида происходит от соседних атомов углерода.

30. Физические и химические свойства олефинов. Этилен, про­ пилен, бутилен — газы; следующие члены гомологического ряда— жидкости; начиная с С^Нзб — твердые тела. Как и все другие углеводороды, олефины мало растворимы в воде. Пары олефинов, имеют характерный резкий запах.

Этиленовые углеводороды — исключительно реакционноспо­ собные соединения. В громадном большинстве реакций прини­ мают участие атомы углерода, связанные двойной связью. Наи­ более характерным свойством олефинов является их резко выра­ женная способность вступать в реакции соединения с другими веществами. При этом разрывается одна из связей между атома­ ми углерода, связанными кратной связью, и за счет освобождаю­ щихся валентностей к атомам углерода присоединяются другие атомы или группы.

1. При температуре 150—200° в присутствии мелкораздроб­ ленного никеля олефины присоединяют водород (реакция Са­ батье), при этом одна молекула олефина присоединяет два атома водорода:

СН2=СН 2 4- Г12 -► СНз—СН3

этан

В присутствии порошкообразной платины или палладия эта реакция проходит и при обыкновенной температуре. Реакция присоединения водорода к непредельным соединениям называет­ ся гидрированием, или гидрогенизацией.

2. Весьма легко олефины присоединяют галоиды, особенно хлор и бром.

По двойной связи присоединяются два атома галоида:

СИ2=С Н —СН3 -К Вг, -► СН,Вг—СНВг—СН3 1,2-дибромпроиан

Эту реакцию используют для качественного и количественно­ го определения двойных связей.

3. Олефины очень легко присоединяют галоидоводород (одну молекулу галоидоводорода на молекулу олефина):

йодистый изопропил

При этом атом водорода становится у наиболее гидрогенизированного, т. е. у наиболее богатого водородом, атома углерода. Эта закономерность открыта В. В. Марковниковым и называется

правилом Марковникова.

которая реагирует со второй молекулой углеводорода:

Изобутилен (2-метилпропен) находится в газах крекинга неф­ ти. Полученный полимеризацией изобутилена димер переводят действием водорода в присутствии катализаторов в 2,2,4-триме- тилпентан, называемый в технике изооктаном:

и зо о ктан

Промышленное получение изооктана'имеет большое народно­ хозяйственное значение, так как изооктан применяют в виде до­ бавки к-бензинам для получения высококачественного, так назы­ ваемого высокооктанового, топлива для двигателей внутреннего сгорания.

В цилиндрах двигателей внутреннего сгорания может происходить дето­

поршня. Детонация, в отличие от нормального сгорания, вызывается не элек­ трической искрой от запальной свечи двигателя, а лишь высокой температурой от сильного сжатия газовой смеси, производимого давлением поршня двига­ теля. При детонации пары горючего сгорают не полностью, выделяются окись углерода и водород, образуются клубы дыма, мотор издает характерный стук и т. д.; это приводит к преждевременному износу, а при сильной детонации — даже к разрушению двигателя. Чем меньше способность моторного топлива к детонации, тем сильнее можно сжимать горючую смесь под поршнем, тем большую мощность может развивать двигатель и тем экономнее расходуется горючее. Антидетонационную способность бензина оценивают путем испыта­ ния его на специальных двигателях с переменной степенью сжатия и выра­ жают в условных единицах — так называемых октановых числах Условно принимают, что октановое число изооктана равно 100, нормального гептана — равно нулю, октановое число смеси из 80% изооктана и 20% н-гептана равно 80 и т. п. Затем сравнивают способность к детонации таких смесей и иссле­ дуемого бензина; качество бензина оценивается октановым числом, т. е. про­ центным содержанием изобктана в такой смеси его с нормальным гептаном, которая имеет такую же способность к детонации, как и данный бензин. Если, например, в подобной смеси содержится 85% изооктана, считают, что октановое число бензина равно 85. Если октановое число горючего больше 100, например 115, это означает, что для получения из него бензина с окта­ новым числом 100 к нему надо прибавить 15% к-гептана.

78 Гл. I. Углеводороды

Чем, больше октановое число горючего для двигателей внутреннего сгора­ ния, тем выше его качество. Добавка изоок^ана к бензину увеличивает мощ­ ность и экономичность двигателей. Ддругим способом повышения октанового числа горючего является добавка небольших количеств так называемых анти­ детонаторов, в частности тетраэтилсвинца (см. стр. 112).

Проблема высокооктанового горючего была особенно актуальной в авиа­ ции до появления реактивных двигателей, но сохранила свое значение и в на­ стоящее время для поршневых самолетных и для автомобильных бензиновых моторов внутреннего сгорания.

Октановое число зависит от строения углеводорода. У парафинов с нор­ мальной цепью углеродных атомов оно меньше, чем у соответствующих пара­ финов с разветвленной углеродной цепью, олефинов и циклических углеводо­ родов. Так, например, октановое число н-гексана равно 40, в то время как у изомерных с ним 3-метилпентана и 2-диметилбутана оно соответственно рав­ но 80 и 120; октановое число циклогексана 80, бензола — 100. Смесь изооктана с бензином и неогексаном (2,2-диметилбутаном) имеет октановое число 110 (октановое число бензина прямой гонки равно 40—60).

Двойная связь является наиболее активным местом молеку­ лы, куда направляется в первую очередь действие реагентов.

Для непредельных углеводородов весьма характерна следую­ щая качественная реакция; капля брома, добавленная к олефину, мгновенно обесцвечивается. Так же быстро обесцвечивается и бромная вода при взбалтывании ее с веществами, в молекуле ко­ торых содержатся двойные связи. Бром—реактив на двойную углеродную связь. Другим реактивом на двойную углеродную связь является разбавленный раствор марганцовокислого калия

исоды. При взбалтывании этого раствора с непредельными со­ единениями происходит очень быстрое обесцвечивание раствора

ивыделение бурых хлопьев гидрата двуокиси марганца (реакция Е. Е. Вагнера). Конечно, надо учитывать, что существуют веще­

ства, не имеющие двойных углеродных связей, но легко окисляю­

Эта величина для света с одной и той же длиной волны при данной температуре является постоянной и не зависит от угла, под которым падает луч. Как правило, показатель преломления вещества уменьшается при повышении температуры и при уве­ личении длины волны (от красного к фиолетовому). Поэтому