Березан О.В. Органічна хімія

б) назва алкіну, яка відповідає головному карбоновому ланцюгу (корінь) + ближчий до початку локант потрійного зв’язку + суфікс -ин (-ін), які відокремлюють один від одного дефісами:

(5-етил-2,2-диметилгепт-3-ин)

§15. Хімічні властивості алкінів

Заміщення атома Гідрогену біля атома Карбону, що утворює потрійний зв’язок

30

Для якісного виявлення алкінів використовують реакції:

а) із бромною водою (спостерігається знебарвлення реакційної суміші): СН3–СН2–С≡СН + Br2 → СН3–СН2–СBr=СНBr (1,2-дибромобут-1-ен)

СН3–СН2–СBr=СНBr + Br2 → СН3–СН2–СBr2–СНBr2 (1,1,2,2-тетрабромобутан)

б) окиснення алкінів водним розчином калій перманганату (розчин знебарвлюється):

в) утворення червоно-коричневого осаду купрум(І) ацетиленіду або білого осаду ар-

гентум(І) ацетиленіду (якісні реакції для виявлення етину).

§16. Отримання алкінів

СаС2 + 2Н2О → Са(ОН)2 + С2Н2↑

2. Піроліз:

а) метану або етану:

31

б) окиснювальний піроліз метану:

3. Із дигалогеноалканів відповідної будови:

СН3–СHBr–СН2Br + 2КОН (спирт.) → СН3–С≡СH + 2КВr + 2Н2O

Дегалогенування тетрагалогенопохідних алканів унаслідок їх нагрівання із порошкоподібними цинком або міддю:

СН3–СBr2–СНBr2 + 2Zn → СН3–С≡СН + 2ZnBr2

Дією галогенопохідних на металорганічні похідні алкінів:

СН≡СН + NaNH2 → СН≡СNa + NH3↑

натрій ацетиленід

СН≡СNa + R–Br → СН≡С–R + NaBr або R–С≡СН + СН3–Mg–Br → R–С≡С–Mg–Br + СН4

R–С≡С–Mg–Br + Br–R΄ → R–С≡С–R΄ + MgBr2

§17. Алкадієни*

Дієни з ізольованими подвійними зв’язками та алéни за хімічними властивостями близькі до алкенів. Алкадієни зі спряженими зв’язками7 також приєднують водень, галогени, гідроген галогеніди з утворенням суміші двох продуктів (відбувається за типом «1,2- приєднання» або за типом «1,4-приєднання»):

1) гідрогенізація:

СН2=СН–СН=СН2 + 2[Н] → СН3–СН=СН–СН3 (1,4-приєднання) 2) галогенування:

7В аленів подвійні зв’язки розміщені біля одного атома Карбону. Спряжені подвійні звʼязки розміщені через один одинарний звʼязок. Ізольовані подвійні зв’язки — це звʼязки у карбоновому ланцюгу алкадієну, які роздлені двома або більше одинарними звʼязками.

32

3) приєднання гідроген галогенідів:

Природний каучук є полімером цис-орієнтованих мономерних ланок ізопрену:

«Робочий» температурний діапазон природного каучуку: −55 — +80 °C. Основні його вади: нестійкість до дії мастил, бензинів та інших розчинників, озону, сонячного світла. Унаслідок нагрівання (до 133–151 °С) каучуку із порошковою сіркою (вулканізація) утворюється гума, яка зберігає еластичність у значно ширшому температурному діапазоні. Під час вулканізації атоми Сульфуру «прошивають» лілійні молекули, утворюючи сульфідні містки:

§18. Отримання алкадієнів*

1. Бута-1,3-дієн (дивініл) — один з найважливіших дієнів. Його одержують шляхом переробки бутанової фракції крекінгу нафти. Процес називають термокаталітичною дегід-

рогенізацією:

2. Отримання бута-1,3-дієну (дивінілу) з етанолу (метод Лебедєва). Відбувається за температури 450 °С, за наявності дегідрогенізуючих і дегідратуючих каталізаторів (MgO + ZnO):

33

*3 Березан О. Органічна хімія

3. Ізопрен (2-метилбута-1,3-дієн) отримують дегідрогенізацією 2-метилбутану (легкі фракції вуглеводнів, що одержують крекінгом нафти) з використанням оксидних каталізаторів (Сг2О3, Аl2О3) за температури 600 °С:

§19. Найважливіші поняття, терміни та правила

Аліл́ — ненасичений одновалентний замісник –СН2–СН=СН2.

Ацетилені́ди— солеподібні металопохідні етину (ацетилену) й алкінів будови R–С≡СН. Віні́л — найпростіший ненасичений одновалентний замісник –СН=СН2.

Вулканіза́ція каучу́ку — нагрівання каучуку до 133–151 °С із сіркою або іншими речовинами (так званими вулканізáторами): тіурамом, органічними пероксидами, фенолформальдегідними смолами тощо для отримання гуми та ебоніту.

Гідрата́ція — реакція приєднання молекул(и) води до молекули ненасиченого вуглеводню. Гідрогеногалогенува́ння — реакція приєднання гідроген галогенідів.

Гідроформілюва́ння — приєднання молекул чадного газу (CO) та водню Н2 до молекул алкенів з утворенням альдегідів.

Гідрогеніза́ція — реакція приєднання водню до молекули органічної речовини.

Гу́ма — матеріал, який отримують унаслідок вулканізації каучуку. Уміст вулканізаторів (сірки, селену, пероксидів) — 1–5 %.

Гутапе́рча — природний полімер, утворений транс-формою ізопрену; менш еластична, ніж каучук (цис-форма).

Дегалогенува́ння — реакція відщеплення галогенів.

Дегідрата́ція — реакція відщеплення молекули води від молекули речовини. Дегідрогеногалогенува́ння — реакція відщеплення гідроген галогенідів.

Ебоні́т— продукт вулканізації каучуку зі значним умістом сірки (30–50 %). Зараз майже повністю витіснений пластмасами.

Ельте́кова правило — ненасичені спирти із групою ОН біля атома Карбону, сполученого з іншим атомом подвійним зв’язком, є нестійкими і самовільно перетворюються (ізомеризуються) на більш стійкі карбонільні сполуки.

За́йцева правило — під час відщеплення гідроген галогенідів від галогеноалканів чи води від спиртів атом Гідрогену відривається від менш гідрогенізованого атома Карбону.

Кратний зв’язок: подвійний зв’язок — хімічний зв’язок між двома атомами, утворений за допомогою двох електронних пар; потрійний зв’язок — хімічний зв’язок між двома атомами, утворений за допомогою трьох електронних пар.

Ку́черова реакція — реакція гідратації етину.

Марко́вникова правило — за приєднання несиметричного реагенту (HHal, НОН) до несиметричного алкену атом Гідрогену реагенту приєднується до найбільш гідрогенізованого атома Карбону, що зв’язаний подвійним зв’язком.

Перокси́дний ефект — реакції приєднання гідрогеноброміду за наявності пероксидів або кисню повітря відбуваються всупереч правила Марковникова.

34

Поліме́ри — продукти реакції полімеризації.

Полімериза́ція — хімічна реакція сполучення однакових молекул мономеру, що приводить до утворення макромолекул зі значною відносною молекулярною масою.

§20. Застосування ненасичених вуглеводнів

1.Етен використовують для виробництва поліетилену, синтезу етанолу, хлороетану, вінілхлориду, стирену.

2.Етен використовують для прискорення достигання овочів та фруктів.

3.Етин використовують для виробництва синтетичних каучуків, полівінілхлориду, етанової кислоти, органічних розчинників, а також для зварювання та різання металу (температура киснево-етинового полум’я понад 3000 °С).

4.Дієнові вуглеводні використовують для виробництва синтетичних каучуків і гум.

§21. Це варто знати та вміти

Знати будову молекул (хімічну, електронну, просторову) алкенів, алкінів та алкадієнів.

Уміти користуватися загальними формулами для написання формул ненасичених вуглеводнів, розраховувати кількість σ- та π-зв’язків у їхніх молекулах.

Знати види ізомерії, уміти писати напівструктурні формули ізомерів.

Називати алкени, алкіни, алкадієни та їхні галогенопохідні за систематичною номенклатурою.

За назвою ненасиченого вуглеводню вміти скласти його напівструктурну формулу.

Знати фізичні властивості та закономірності їх змін у гомологічних рядах алкенів та алкінів.

Знати хімічні властивості ненасичених вуглеводнів, розділяючи їх за типами реакцій (приєднання, окиснення, заміщення).

Знати загальні методи введення подвійного чи потрійного зв’язку та методи одержання найважливіших ненасичених вуглеводнів.

Уміти практично застосовувати правила Марковникова, Зайцева та Ельтекова у написанні рівнянь хімічних реакцій.

Знати якісні реакції на виявлення кратного зв’язку (подвійного та потрійного).

Уміти писати рівняння реакцій, що характеризують генетичний зв’язок між неорганічними речовинами, алканами, алкенами, алкінами та алкадієнами.

Уміти використовувати теоретичні знання для передбачення властивостей речовин на основі їхньої будови.

Розв’язувати задачі на встановлення:

хімічної формули;

кількості продукту, який можна одержати з реагенту, що містить певну частку домішок;

об’ємного складу газоподібних сумішей вуглеводнів.

Практичні завдання

104. Назвіть за систематичною номенклатурою вуглеводні, які мають такі напівструктурні формули:

35

107.Напишіть рівняння хімічних реакцій: а) приєднання брому до бут-2-ену; б) гідратації пропену;

в) каталітичної гідрогенізації 2,4-диметилпент-2-ену; г) приєднання гідроген броміду до пент-1-ену; ґ) полімеризації бут-1-ену; д) полімеризації 2-метилпропену.

108.Укажіть формули реагентів А, Б, Г, Д, Е, які необхідні для здійснення перетворення:

109.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення:

а) C3H6Cl2 ← C3H8 → C2H4 → C2H5Cl → C4H10;

C2H4Cl2

б) бутан → бут-1-ен → 1,2-дибромобутан → бут-1-ин → 2-хлоробут-1-ен;

хлоробутан

в) СаС2 → Х → Х1 → Х2 → (–CH2–CHCl–)n;

г) метан → етин → етан → етен → хлороетан → 1,1-дихлороетан;

етанол д) етен → Х → бутан → Х1 → бутен → 1,2-дихлоробутан → бут-1-ин.

110.Розгляньте наведені карбонові ланцюги деяких вуглеводнів. Напишіть їхні напівструктурні формули. Назвіть їх за систематичною номенклатурою. Вкажіть серед них гомологи та ізомери:

36

111.Напишіть рівняння хімічних реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення: а) метан ← бутан → бутин → бутен → бутан → бромобутан б) етен → етанол → дивініл → дивініловий каучук в) метан → етин → вінілхлорид → полівінілхлорид

хлоропрен → хлоропреновий каучук г) бутан → ізобутан → ізобутен → 2-бромо-2-метилпропан

112.Реакції утворення нерозчинних у воді ацетиленідів Сu(І) та Ag(I) використовують для виявлення Гідрогену в групі –С≡СН. Напишіть рівняння реакції взаємодії пропіну з амоніачним розчином аргентум нітрату.

113.Ацетиленіди лужних та лужноземельних металів легко розкладаються водою. Напишіть, користуючись лише напівструктурними формулами, рівняння реакцій води з натрій ацетиленідом та калій метилацетиленідом.

114.Відомо, що ацетиленіди важких металічних елементів, зокрема Ag(I) та Сu(І), водою не розкладаються. Запропонуйте методи отримання пропіну з купрум(І) метилацетиленіду та етину — з арґентум(І) ацетиленіду. Користуючись напівструктурними формулами, напишіть рівняння відповідних реакцій.

115.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення:

CH4 → C2H2 → C2H4 → C2H5Br → C2H4Br2

116.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення: C → CH4 → C2H4 → C2H6 → C2H5Cl → C4H10 → C3H6

117.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення:

C2H5Cl ← CaC2 → C2H2 → C2H2Br2 → C2H2Br4

118.Напишіть рівняння реакції термічного розкладу гептану, якщо одним із продуктів є пропен.

119.Напишіть рівняння реакції термічного розкладу: а) пентану, якщо один із продуктів етен; б) гексану, якщо один із продуктів бутан.

120.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення: а) 1,2-дибромоетан ← бутан → етен → бромоетан → 1,1-дибромоетан

б) пентан → пропен → пропан → етен → поліетилен

2-хлоропропан

121.Етин, одержаний із 1,56 г технічного кальцій карбіду, пропустили крізь достатню кількість бромної води. Одержали 6,75 г тетрабромоетану. Установіть масову частку СаС2 у технічному кальцій карбіді.

122.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення: а) СаСО3 → СаО → СаС2 → С2Н2 → С2Н4

С2Н6 б) пентин → пентан → етен → хлороетан

етан

в) CH4 → Х → Х1 → Х2 → C2H4 (2 варіанта)

123.Унаслідок спалювання 448 мл алкіну (н. у.) одержали 2,64 г карбон(IV) оксиду. Установіть молекулярну формулу вуглеводню.

37

124.Унаслідок спалювання 31,5 г вуглеводню одержали 99 г вуглекислого газу. Густина вуглеводню за воднем — 21. Установіть молекулярну формулу вуглеводню.

125.Унаслідок спалювання 60 г алкіну одержали 252 г суміші вуглекислого газу і води. Який об’єм кисню (н. у.) витратили на реакцію?

126.Для спалювання 30 г алкіну потрібно 320 л повітря (н. у.). Установіть молекулярну формулу вуглеводню.

127.Унаслідок повного гідрогенохлорування 1792 мл алкіну (н. у.) одержали 10,16 г продукту реакції. Установіть молекулярну формулу вуглеводню.

128.Етин, який одержали з 20 г технічного кальцій карбіду, пропустили крізь надлишок бромної води. Маса одержаного продукту реакції склала 86,5 г. Установіть масову частку СаС2 у технічному кальцій карбіді.

129.На спалювання 474,5 мл етину витратили 1148 мл кисню (н. у.). Установіть об’ємну частку негорючих домішок в етині.

130.Вуглеводні A, E і Д містять однакову кількість атомів Карбону. Вуглеводень E отримують із вуглеводню Д, а вуглеводень А з Д і E. Речовина А, на відміну від E і Д, не знебарвлює розчин калій перманганату. Вуглеводень E використовують для отримання етанолу, а з речовини Д отримують етаналь. Установіть вуглеводні A, E і Д.

131.Яку масу бромної води з масовою часткою брому 3 % може знебарвити пропін, кількістю речовини 0,0975 моль, якщо утворився галогеноалкан?

132.Унаслідок гідрогенізації 11,2 л етину (н. у.) одержали суміш етену й етану, яка може приєднати 48 г брому. Обчисліть масову частку етану в утвореній суміші.

133.Вуглекислий газ, одержаний унаслідок спалювання 691 мл етину (н. у.), пропустили крізь надлишок розчину кальцій гідроксиду. Яка маса солі утворилась?

134.Який об’єм водню (н. у.) може приєднати 40 г суміші пропену та етану, масова частка етану в якій 58 %?

135.Який об’єм водню (н. у.) може приєднати 15,4 г суміші, що містить етен, пропен і бутен, масові частки яких відповідно становлять 54,5, 27,3 і 18,2 %?

136.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити таке перетворення: 3-метилбут-1-ин → 2,3,4,5-тетраметилгексан

137.Унаслідок спалювання 12,3 г невідомого вуглеводню одержали 20,66 л вуглекислого газу (н. у.). Установіть молекулярну формулу вуглеводню.

138.Маса продукту приєднання гідроген броміду до етиленового вуглеводню виявилась у 2,929 разу більшою за масу використаного вуглеводню. Установіть молекулярну формулу етиленового вуглеводню.

139.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення: натрій етаноат → метан → етин → 1,2-дихлороетен → 1,2-дихлороетан → карбон(IV) оксид.

140.Алкен, маса якого 1,4 г, може приєднати максимум 4 г брому. Унаслідок окиснення цього вуглеводню водним розчином калій перманганату утворюється симетричний двохатомний спирт. Укажіть назву невідомого вуглеводню.

141.Суміш етину і водню, маса якої 140 г, спалили в достатній кількості кисню. Одержали 180 мл води. Установіть масу етину в суміші.

142.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення: а) вапняк → хлоропреновий каучук;

38

б) .

143.Унаслідок гідрогенізації 672 мл етину (н. у.) одержали суміш етену й етану, яка може знебарвити максимум 40 г бромної води з масовою часткою брому 4 %. Установіть масову частку етену в одержаній суміші.

144.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна з вапняку, використовуючи лише неорганічні речовини, отримати 1,2-дихлороетен.

145.Масова частка Хлору в продукті повного хлорування етиленового вуглеводню становить 84,52 %. Установіть молекулярну формулу вуглеводню.

147.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна з вапняку, використовуючи лише неорганічні речовини, отримати хлороетан.

148.Масова частка Брому в продукті взаємодії ненасиченого вуглеводню ряду етену із бромною водою становить 74,07 %. Установіть молекулярну формулу вуглеводню.

149.Напишіть напівструктурні формули ізомерів складу: а) C5H10; б) C6H12. Укажіть їхні назви за систематичною номенклатурою.

150.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна, маючи вуглець і водень, отримати 1,2-ди- хлороетан.

151.На знебарвлення розчину брому в тетрахлорометані, у якому міститься 1,43 г брому, витратили 400 мл суміші метану і пропену (н. у.). Установіть об’ємну частку пропену в суміші.

152.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна, маючи вуглець, водень і бром, отримати 1,1,2,2-тетрабромоетан.

153.Унаслідок спалювання 0,25 моль вуглеводню одержали 11,2 л карбон(ІV) оксиду (н. у.) та 0,5 моль води. Установіть молекулярну формулу вуглеводню.

154.Напишіть рівняння реакцій, за якими можна з метану двома способами отримати хлороетан.

155.Напишіть напівструктурні формули чотирьох вуглеводнів складу С6Н10, які унаслідок гідрогенізації утворюють 2-метилпентан. Укажіть назви цих вуглеводнів за систематичною номенклатурою.

156.Етиленовий вуглеводень, маса якого 2,1 г, що утворився унаслідок нагрівання деякого спирту з каталітичною кількістю сульфатної кислоти, може приєднати максимум 8 г брому. Установіть молекулярну формулу вуглеводню.

157.Суміш містить два вуглеводні, що мають однакову молекулярну масу. Перший вуглеводень — циклічний насичений, а другий — гомолог етену. Густина випарів суміші за етаном становить 2,8. Установіть склад вуглеводнів і напишіть напівструктурні формули їхніх ізомерів.

158.Напишіть рівняння реакцій за участю органічних сполук, за якими можна здійснити та-

159.Установіть невідомі речовини, вкажіть їхні назви і напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення:

39