આલ્કેન્સની હોમોલોગસ શ્રેણી સામાન્ય સૂત્રને અનુરૂપ છે. અલ્કેનેસ: માળખું, નામકરણ, આઇસોમેરિઝમ

અલ્કેન્સ સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન છે. તેમના પરમાણુઓમાં, અણુઓ એક બોન્ડ ધરાવે છે. બંધારણ CnH2n+2 સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ચાલો એલ્કેન્સને ધ્યાનમાં લઈએ: રાસાયણિક ગુણધર્મો, પ્રકારો, એપ્લિકેશન.

કાર્બનની રચનામાં, ચાર ભ્રમણકક્ષાઓ છે જેમાં અણુઓ ફરે છે. ઓર્બિટલમાં સમાન આકાર અને ઊર્જા હોય છે.

નૉૅધ!તેમની વચ્ચેના ખૂણાઓ 109 ડિગ્રી અને 28 મિનિટ છે, તેઓ ટેટ્રાહેડ્રોનના શિરોબિંદુઓ તરફ નિર્દેશિત છે.

સિંગલ કાર્બન બોન્ડ એલ્કેન પરમાણુઓને મુક્તપણે ફરવા દે છે, જેના પરિણામે રચનાઓ વિવિધ આકારો, કાર્બન અણુઓ પર શિરોબિંદુઓ બનાવે છે.

બધા અલ્કેન સંયોજનો બે મુખ્ય જૂથોમાં વહેંચાયેલા છે:

એલિફેટિક હાઇડ્રોકાર્બન. આવી રચનાઓમાં રેખીય જોડાણ હોય છે. સામાન્ય સૂત્ર આના જેવું દેખાય છે: CnH2n+2. n નું મૂલ્ય એક કરતાં વધુ અથવા બરાબર કાર્બન અણુઓની સંખ્યા દર્શાવે છે.
ચક્રીય બંધારણ સાથે સાયક્લોઆલ્કેન. ચક્રીય એલ્કેન્સના રાસાયણિક ગુણધર્મો રેખીય સંયોજનોના ગુણધર્મોથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે. સાયક્લોઆલ્કેન્સનું સૂત્ર તેમને અમુક અંશે હાઇડ્રોકાર્બન જેવું જ બનાવે છે જેમાં ટ્રિપલ એટોમિક બોન્ડ હોય છે, એટલે કે અલ્કાઇન્સ.

આલ્કેન્સના પ્રકાર

આલ્કેન સંયોજનોના ઘણા પ્રકારો છે, જેમાંના દરેકનું પોતાનું સૂત્ર, માળખું, રાસાયણિક ગુણધર્મો અને અલ્કાઈલ અવેજ છે. કોષ્ટકમાં હોમોલોજિકલ શ્રેણી છે

અલ્કેન્સનું નામ

સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બનનું સામાન્ય સૂત્ર CnH2n+2 છે. n ની કિંમત બદલીને, સરળ આંતર પરમાણુ બોન્ડ સાથેનું સંયોજન પ્રાપ્ત થાય છે.

ઉપયોગી વિડિઓ: અલ્કેન્સ - મોલેક્યુલર માળખું, ભૌતિક ગુણધર્મો

આલ્કેન્સના પ્રકારો, પ્રતિક્રિયા વિકલ્પો

IN કુદરતી પરિસ્થિતિઓઅલ્કેન્સ રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય સંયોજનો છે. હાઇડ્રોકાર્બન નાઈટ્રિક અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ કોન્સન્ટ્રેટ, આલ્કલી અને પોટેશિયમ પરમેંગેનેટના સંપર્કમાં પ્રતિક્રિયા આપતા નથી.

સિંગલ મોલેક્યુલર બોન્ડ એલ્કેન્સની પ્રતિક્રિયાઓ લાક્ષણિકતા નક્કી કરે છે. આલ્કેન સાંકળો બિનધ્રુવીય અને નબળા ધ્રુવીય બંધન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તે S-N કરતાં થોડું લાંબુ છે.

અલ્કેન્સનું સામાન્ય સૂત્ર

અવેજી પ્રતિક્રિયા

પેરાફિન પદાર્થો મામૂલી રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આ સાંકળ જોડાણની વધેલી તાકાત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે, જે તોડવું સરળ નથી. વિનાશ માટે, હોમોલોજિકલ મિકેનિઝમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં મુક્ત રેડિકલ ભાગ લે છે.

અલ્કેન્સ માટે, અવેજી પ્રતિક્રિયાઓ વધુ કુદરતી છે. તેઓ પાણીના અણુઓ અને ચાર્જ થયેલા આયનો પર પ્રતિક્રિયા આપતા નથી. અવેજી દરમિયાન, હાઇડ્રોજન કણો હેલોજન અને અન્ય સક્રિય તત્વો દ્વારા બદલવામાં આવે છે. આવી પ્રક્રિયાઓમાં હેલોજનેશન, નાઇટ્રિડેશન અને સલ્ફોક્લોરીનેશનનો સમાવેશ થાય છે. આવી પ્રતિક્રિયાઓનો ઉપયોગ આલ્કેન ડેરિવેટિવ્ઝ બનાવવા માટે થાય છે.

ફ્રી રેડિકલ રિપ્લેસમેન્ટ ત્રણ મુખ્ય તબક્કામાં થાય છે:

સાંકળનો દેખાવ જેના આધારે મુક્ત રેડિકલ બનાવવામાં આવે છે. ઉષ્મા અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશનો ઉપયોગ ઉત્પ્રેરક તરીકે થાય છે.
રચનામાં સાંકળનો વિકાસ કે જેમાં સક્રિય અને નિષ્ક્રિય કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ થાય છે. આ રીતે પરમાણુઓ અને આમૂલ કણોની રચના થાય છે.
અંતે, સાંકળ તૂટી જાય છે. સક્રિય તત્વો નવા સંયોજનો બનાવે છે અથવા સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ જાય છે. સાંકળ પ્રતિક્રિયા સમાપ્ત થાય છે.

હેલોજનેશન

પ્રક્રિયા આમૂલ પ્રકાર અનુસાર હાથ ધરવામાં આવે છે. હેલોજનેશન અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ અને હાઇડ્રોકાર્બન અને હેલોજન મિશ્રણના થર્મલ હીટિંગના પ્રભાવ હેઠળ થાય છે.

આખી પ્રક્રિયા માર્કોવનિકોવના નિયમને અનુસરે છે. તેનો સાર એ હકીકતમાં રહેલો છે કે હાઇડ્રોજનયુક્ત કાર્બનથી સંબંધિત હાઇડ્રોજન અણુ હેલોજનેશનમાંથી પસાર થનાર પ્રથમ છે. પ્રક્રિયા ત્રીજા અણુથી શરૂ થાય છે અને પ્રાથમિક કાર્બન સાથે સમાપ્ત થાય છે.

સલ્ફોક્લોરીનેશન

બીજું નામ રીડ પ્રતિક્રિયા છે. તે મુક્ત આમૂલ અવેજી પદ્ધતિ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે. આમ, અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગના પ્રભાવ હેઠળ સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ અને ક્લોરિનનાં સંયોજન પર અલ્કેન્સ પ્રતિક્રિયા આપે છે.

પ્રતિક્રિયા સાંકળ મિકેનિઝમના સક્રિયકરણ સાથે શરૂ થાય છે. આ સમયે, ક્લોરિનમાંથી બે રેડિકલ મુક્ત થાય છે. એકની ક્રિયા એલ્કેન તરફ નિર્દેશિત થાય છે, પરિણામે હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ પરમાણુ અને આલ્કિલ તત્વની રચના થાય છે. અન્ય આમૂલ સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ સાથે જોડાય છે, એક જટિલ સંયોજન બનાવે છે. સંતુલન હાંસલ કરવા માટે, એક ક્લોરિન અણુ બીજા પરમાણુમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે. પરિણામ એલ્કેન સલ્ફોનીલ ક્લોરાઇડ છે. આ પદાર્થનો ઉપયોગ સર્ફેક્ટન્ટ્સ બનાવવા માટે થાય છે.

સલ્ફોક્લોરીનેશન

નાઈટ્રેશન

નાઈટ્રેશન પ્રક્રિયામાં વાયુયુક્ત ટેટ્રાવેલેન્ટ નાઈટ્રોજન ઓક્સાઈડ અને નાઈટ્રિક એસિડ સાથે સંતૃપ્ત કાર્બનનું મિશ્રણ સામેલ છે, જે 10% દ્રાવણમાં લાવવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયા થવા માટે તે જરૂરી રહેશે નીચું સ્તરદબાણ અને ઉચ્ચ તાપમાન, આશરે 104 ડિગ્રી. નાઈટ્રેશનના પરિણામે, નાઈટ્રોઆલ્કેન્સ મેળવવામાં આવે છે.

વિભાજન બંધ

ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયાઓ અણુઓને અલગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે. તાપમાનના પ્રભાવ હેઠળ મિથેનનું પરમાણુ કણ સંપૂર્ણપણે વિઘટિત થાય છે.

ડિહાઇડ્રોજનેશન

જો હાઇડ્રોજન અણુને પેરાફિનની કાર્બન જાળીથી અલગ કરવામાં આવે તો (મિથેન સિવાય), અસંતૃપ્ત સંયોજનો રચાય છે. આ પ્રતિક્રિયાઓ નોંધપાત્ર તાપમાનની સ્થિતિ (400-600 ડિગ્રી) ની શરતો હેઠળ હાથ ધરવામાં આવે છે. વિવિધ મેટલ ઉત્પ્રેરકનો પણ ઉપયોગ થાય છે.

અલ્કેન્સ અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બનના હાઇડ્રોજનેશન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.

વિઘટન પ્રક્રિયા

અલ્કેન પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન તાપમાનના પ્રભાવ હેઠળ, મોલેક્યુલર બોન્ડ તૂટી શકે છે અને સક્રિય રેડિકલ મુક્ત થઈ શકે છે. આ પ્રક્રિયાઓને પાયરોલિસિસ અને ક્રેકીંગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

જ્યારે પ્રતિક્રિયા ઘટક 500 ડિગ્રી સુધી ગરમ થાય છે, ત્યારે પરમાણુઓ વિઘટન કરવાનું શરૂ કરે છે, અને તેમની જગ્યાએ જટિલ રેડિકલ આલ્કિલ મિશ્રણ રચાય છે. આ રીતે ઉદ્યોગમાં આલ્કનેસ અને અલ્કેન્સ ઉત્પન્ન થાય છે.

ઓક્સિડેશન

આ ઇલેક્ટ્રોનના દાન પર આધારિત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ છે. પેરાફિન્સ ઓટો-ઓક્સિડેશન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. પ્રક્રિયા મુક્ત રેડિકલ દ્વારા સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બનના ઓક્સિડેશનનો ઉપયોગ કરે છે. પ્રવાહી સ્થિતિમાં આલ્કેન સંયોજનો હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત થાય છે. પ્રથમ, પેરાફિન ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. સક્રિય રેડિકલ રચાય છે. પછી એલ્કિલ પ્રજાતિઓ બીજા ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. પેરોક્સાઇડ રેડિકલ રચાય છે, જે પછીથી અલ્કેન પરમાણુ સાથે સંપર્ક કરે છે. પ્રક્રિયાના પરિણામે, હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ મુક્ત થાય છે.

અલ્કેનેસ ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા

એલ્કેન્સની એપ્લિકેશનો

કાર્બન સંયોજનો હોય છે વિશાળ એપ્લિકેશનમાનવ જીવનના લગભગ તમામ મુખ્ય ક્ષેત્રોમાં. કેટલાક પ્રકારના સંયોજનો ચોક્કસ ઉદ્યોગો અને આધુનિક માણસના આરામદાયક અસ્તિત્વ માટે અનિવાર્ય છે.

વાયુયુક્ત આલ્કેન મૂલ્યવાન ઇંધણનો આધાર છે. મોટાભાગના વાયુઓનો મુખ્ય ઘટક મિથેન છે.

મિથેન મોટી માત્રામાં ગરમી બનાવવા અને છોડવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. તેથી, તેનો ઉપયોગ ઉદ્યોગમાં અને સ્થાનિક વપરાશ માટે નોંધપાત્ર માત્રામાં થાય છે. બ્યુટેન અને પ્રોપેનનું મિશ્રણ કરીને, ઘરગથ્થુ ઇંધણ મેળવવામાં આવે છે.

મિથેનનો ઉપયોગ નીચેના ઉત્પાદનોના ઉત્પાદનમાં થાય છે:

મિથેનોલ;
દ્રાવક;
ફ્રીન
શાહી
બળતણ
સંશ્લેષણ ગેસ;
એસીટીલીન;
ફોર્માલ્ડિહાઇડ;
ફોર્મિક એસિડ;
પ્લાસ્ટિક

મિથેનનો ઉપયોગ

લિક્વિડ હાઇડ્રોકાર્બનનો હેતુ એન્જિન અને રોકેટ અને સોલવન્ટ માટે ઇંધણ બનાવવાનો છે.

ઉચ્ચ હાઇડ્રોકાર્બન્સ, જ્યાં કાર્બન અણુઓની સંખ્યા 20 કરતાં વધી જાય છે, તે લુબ્રિકન્ટ્સ, પેઇન્ટ અને વાર્નિશ, સાબુ અને ડિટર્જન્ટના ઉત્પાદનમાં સામેલ છે.

15 H કરતા ઓછા અણુઓ ધરાવતા ફેટી હાઇડ્રોકાર્બનનું સંયોજન છે વેસેલિન તેલ. આ એક સ્વાદહીન છે સ્પષ્ટ પ્રવાહીસૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં, અત્તરની રચનામાં અને તબીબી હેતુઓ માટે વપરાય છે.

વેસેલિન એ 25 થી ઓછા કાર્બન અણુઓ સાથે ઘન અને ફેટી એલ્કેન્સના સંયોજનનું પરિણામ છે. પદાર્થ તબીબી મલમની રચનામાં સામેલ છે.

નક્કર આલ્કેન્સને સંયોજિત કરીને મેળવવામાં આવેલ પેરાફિન એક નક્કર, સ્વાદહીન સમૂહ છે, સફેદઅને સુગંધ વિના. આ પદાર્થનો ઉપયોગ મીણબત્તીઓ બનાવવા માટે થાય છે, જે કાગળ અને મેચોને વીંટાળવા માટે ગર્ભિત પદાર્થ છે. પેરાફિન કોસ્મેટોલોજી અને દવામાં થર્મલ પ્રક્રિયાઓ માટે પણ લોકપ્રિય છે.

નૉૅધ!આલ્કેન મિશ્રણનો ઉપયોગ કૃત્રિમ રેસા, પ્લાસ્ટિક, ડિટર્જન્ટ અને રબર બનાવવા માટે પણ થાય છે.

હેલોજેનેટેડ આલ્કેન સંયોજનો સોલવન્ટ્સ, રેફ્રિજન્ટ્સ અને આગળના સંશ્લેષણ માટે મુખ્ય પદાર્થ તરીકે પણ કામ કરે છે.

ઉપયોગી વિડિઓ: અલ્કેન્સ - રાસાયણિક ગુણધર્મો

નિષ્કર્ષ

આલ્કેન એ રેખીય અથવા ડાળીઓવાળું માળખું સાથે એસાયક્લિક હાઇડ્રોકાર્બન સંયોજનો છે. અણુઓ વચ્ચે એક જ બંધન સ્થાપિત થાય છે, જેને તોડી શકાતું નથી. આ પ્રકારના સંયોજનની લાક્ષણિકતા પરમાણુઓના અવેજીના આધારે અલ્કેન્સની પ્રતિક્રિયાઓ. હોમોલોગસ શ્રેણીમાં સામાન્ય માળખાકીય સૂત્ર CnH2n+2 છે. હાઇડ્રોકાર્બન સંતૃપ્ત વર્ગના છે કારણ કે તેમાં મહત્તમ હોય છે અનુમતિપાત્ર જથ્થોહાઇડ્રોજન અણુઓ.

હીટિંગ સોડિયમ મીઠું એસિટિક એસિડ(સોડિયમ એસીટેટ) આલ્કલીની વધુ માત્રા સાથે કાર્બોક્સિલ જૂથને નાબૂદ કરવા અને મિથેનની રચના તરફ દોરી જાય છે:

CH3CONa + NaOH CH4 + Na2C03

જો તમે સોડિયમ એસીટેટને બદલે સોડિયમ પ્રોપિયોનેટ લો છો, તો સોડિયમ બ્યુટોનોએટ - પ્રોપેન વગેરેમાંથી ઇથેન બને છે.

RCH2CONa + NaOH -> RCH3 + Na2C03

5. Wurtz સંશ્લેષણ. જ્યારે હેલોઆલ્કેન આલ્કલી મેટલ સોડિયમ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન્સ અને આલ્કલી મેટલ હેલાઇડ રચાય છે, ઉદાહરણ તરીકે:

હેલોકાર્બન (દા.ત. બ્રોમોઇથેન અને બ્રોમોમેથેન) ના મિશ્રણ પર આલ્કલી ધાતુની ક્રિયાને પરિણામે અલ્કેન્સ (ઇથેન, પ્રોપેન અને બ્યુટેન) ના મિશ્રણની રચના થશે.

પ્રતિક્રિયા જેના પર વુર્ટ્ઝ સંશ્લેષણ આધારિત છે તે પરમાણુઓમાં હેલોઆલ્કેન સાથે જ સારી રીતે આગળ વધે છે જેમાં હેલોજન અણુ પ્રાથમિક કાર્બન અણુ સાથે જોડાયેલ હોય છે.

6. કાર્બાઇડનું હાઇડ્રોલિસિસ. જ્યારે -4 ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં કાર્બન ધરાવતા કેટલાક કાર્બાઈડ (ઉદાહરણ તરીકે, એલ્યુમિનિયમ કાર્બાઈડ)ને પાણીથી ટ્રીટ કરવામાં આવે છે, ત્યારે મિથેન રચાય છે:

Al4C3 + 12H20 = 3CH4 + 4Al(OH)3 ભૌતિક ગુણધર્મો

મિથેનની હોમોલોગસ શ્રેણીના પ્રથમ ચાર પ્રતિનિધિઓ વાયુઓ છે. તેમાંથી સૌથી સરળ મિથેન છે - રંગ, સ્વાદ અને ગંધ વિનાનો ગેસ ("ગેસ" ની ગંધ, જેને તમારે 04 કહેવાની જરૂર છે, તે મર્કેપ્ટન્સની ગંધ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે - સલ્ફર ધરાવતા સંયોજનો, ખાસ કરીને ઘરોમાં વપરાતા મિથેનમાં ઉમેરવામાં આવે છે. અને ઔદ્યોગિક ગેસ ઉપકરણો, જેથી નજીકના લોકો ગંધ દ્વારા લીક શોધી શકે).

C5H12 થી C15H32 રચનાના હાઇડ્રોકાર્બન્સ પ્રવાહી છે, ભારે હાઇડ્રોકાર્બન્સ ઘન છે.

કાર્બન સાંકળની લંબાઈ વધવા સાથે આલ્કેન્સના ઉત્કલન અને ગલનબિંદુઓ ધીમે ધીમે વધે છે. બધા હાઇડ્રોકાર્બન પાણીમાં ખરાબ રીતે દ્રાવ્ય હોય છે; પ્રવાહી હાઇડ્રોકાર્બન સામાન્ય કાર્બનિક દ્રાવક છે.

રાસાયણિક ગુણધર્મો

1. અવેજી પ્રતિક્રિયાઓ. અલ્કેન્સ માટે સૌથી લાક્ષણિક પ્રતિક્રિયાઓ મુક્ત આમૂલ અવેજી પ્રતિક્રિયાઓ છે, જે દરમિયાન હાઇડ્રોજન અણુને હેલોજન અણુ અથવા અમુક જૂથ દ્વારા બદલવામાં આવે છે.

ચાલો સૌથી લાક્ષણિક પ્રતિક્રિયાઓના સમીકરણો રજૂ કરીએ.

હેલોજનેશન:

СН4 + С12 -> СН3Сl + HCl

વધુ પડતા હેલોજનના કિસ્સામાં, ક્લોરિનેશન વધુ આગળ વધી શકે છે, ક્લોરિન સાથેના તમામ હાઇડ્રોજન અણુઓના સંપૂર્ણ ફેરબદલ સુધી:

СН3Сl + С12 -> HCl + СН2Сl2
ડિક્લોરોમેથેન મેથીલીન ક્લોરાઇડ

СН2Сl2 + Сl2 -> HCl + CHCl3
trichloromethane ક્લોરોફોર્મ

СНСl3 + Сl2 -> HCl + СCl4
કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડ કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડ

પરિણામી પદાર્થો કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં દ્રાવક અને પ્રારંભિક સામગ્રી તરીકે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

2. ડીહાઈડ્રોજનેશન (હાઈડ્રોજન નાબૂદી). જ્યારે ઉચ્ચ તાપમાન (400-600 °C) પર ઉત્પ્રેરક (Pt, Ni, Al2O3, Cr2O3) પર આલ્કેન પસાર થાય છે, ત્યારે હાઇડ્રોજન પરમાણુ નાબૂદ થાય છે અને એલ્કીન રચાય છે:

CH3-CH3 -> CH2=CH2 + H2

3. કાર્બન સાંકળના વિનાશ સાથે પ્રતિક્રિયાઓ. બધા સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન બળીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણી બનાવે છે. ચોક્કસ પ્રમાણમાં હવા સાથે મિશ્રિત વાયુયુક્ત હાઇડ્રોકાર્બન વિસ્ફોટ કરી શકે છે. સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બનનું કમ્બશન એ ફ્રી-રેડિકલ એક્ઝોથર્મિક પ્રતિક્રિયા છે, જે બળતણ તરીકે અલ્કેન્સનો ઉપયોગ કરતી વખતે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

CH4 + 2O2 -> C02 + 2H2O + 880kJ

IN સામાન્ય દૃશ્યઆલ્કેન્સની કમ્બશન પ્રતિક્રિયા નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે:

થર્મલ વિઘટન પ્રતિક્રિયાઓ હાઇડ્રોકાર્બન ક્રેકીંગની ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાને નીચે આપે છે. આ પ્રક્રિયા છે સૌથી મહત્વપૂર્ણ તબક્કોતેલ શુદ્ધિકરણ.

જ્યારે મિથેનને 1000 °C તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે મિથેન પાયરોલિસિસ શરૂ થાય છે - તેમાં વિઘટન સરળ પદાર્થો. જ્યારે 1500 °C ના તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે એસિટિલીનનું નિર્માણ શક્ય છે.

4. આઇસોમરાઇઝેશન. જ્યારે રેખીય હાઇડ્રોકાર્બનને આઇસોમરાઇઝેશન ઉત્પ્રેરક (એલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડ) સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ડાળીઓવાળું કાર્બન હાડપિંજર ધરાવતા પદાર્થો રચાય છે:

5. સ્વાદ. સાંકળમાં છ કે તેથી વધુ કાર્બન અણુઓ સાથેના અલ્કેન્સ ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં બેન્ઝીન અને તેના ડેરિવેટિવ્ઝ બનાવવા માટે ચક્રીય ગતિ કરે છે:

અલ્કેન્સ મુક્ત રેડિકલ પ્રતિક્રિયાઓમાંથી પસાર થવાનું કારણ શું છે? આલ્કેન પરમાણુઓમાંના તમામ કાર્બન અણુઓ sp 3 વર્ણસંકરીકરણની સ્થિતિમાં છે. આ પદાર્થોના પરમાણુઓ સહસંયોજક બિનધ્રુવીય C-C (કાર્બન-કાર્બન) બોન્ડ્સ અને નબળા ધ્રુવીય C-H (કાર્બન-હાઈડ્રોજન) બોન્ડનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. તેમાં ઈલેક્ટ્રોન ઘનતામાં વધારો અથવા ઘટાડો થયો હોય તેવા વિસ્તારો અથવા સરળતાથી પોલરાઈઝેબલ બોન્ડ્સ ધરાવતાં નથી, એટલે કે, આવા બોન્ડ જેમાં ઈલેક્ટ્રોનની ઘનતા બાહ્ય પ્રભાવ (આયનોના ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રો)ના પ્રભાવ હેઠળ બદલાઈ શકે છે. પરિણામે, આલ્કેન ચાર્જ થયેલા કણો સાથે પ્રતિક્રિયા કરશે નહીં, કારણ કે અલ્કેન પરમાણુઓમાંના બોન્ડ હેટરોલિટીક મિકેનિઝમ દ્વારા તૂટી પડતા નથી.

અલ્કેન્સની સૌથી લાક્ષણિક પ્રતિક્રિયાઓ મુક્ત આમૂલ અવેજી પ્રતિક્રિયાઓ છે. આ પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન, હાઇડ્રોજન અણુને હેલોજન અણુ અથવા અમુક જૂથ દ્વારા બદલવામાં આવે છે.

મુક્ત રેડિકલ સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓની ગતિશાસ્ત્ર અને પદ્ધતિ, એટલે કે મુક્ત રેડિકલના પ્રભાવ હેઠળ થતી પ્રતિક્રિયાઓ - જોડી વગરના ઇલેક્ટ્રોન સાથેના કણો - નો અભ્યાસ નોંધપાત્ર રશિયન રસાયણશાસ્ત્રી એન.એન. સેમેનોવ દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. આ અભ્યાસ માટે જ તેમને રસાયણશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર એનાયત કરવામાં આવ્યો હતો.

સામાન્ય રીતે, મુક્ત આમૂલ અવેજી પ્રતિક્રિયાઓની પદ્ધતિ ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓ દ્વારા રજૂ થાય છે:

1. દીક્ષા (સાંકળનું ન્યુક્લિયેશન, ઊર્જા સ્ત્રોતના પ્રભાવ હેઠળ મુક્ત રેડિકલની રચના - અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ, ગરમી).

2. સાંકળ વિકાસ (મુક્ત રેડિકલ અને નિષ્ક્રિય અણુઓની ક્રમિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની સાંકળ, જેના પરિણામે નવા રેડિકલ અને નવા અણુઓ રચાય છે).

3. સાંકળ સમાપ્તિ (નિષ્ક્રિય પરમાણુઓમાં મુક્ત રેડિકલનું સંયોજન (પુનઃસંયોજન), રેડિકલનું "મૃત્યુ", પ્રતિક્રિયાઓની સાંકળના વિકાસની સમાપ્તિ).

એન.એન. દ્વારા વૈજ્ઞાનિક સંશોધન. સેમેનોવ

સેમેનોવ નિકોલે નિકોલાઈવિચ

(1896 - 1986)

સોવિયત ભૌતિકશાસ્ત્રી અને ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રી, વિદ્વાન. નોબેલ પુરસ્કાર વિજેતા (1956). વૈજ્ઞાનિક સંશોધનના સિદ્ધાંત સાથે સંબંધિત છે રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ, ઉત્પ્રેરક, સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓ, થર્મલ વિસ્ફોટનો સિદ્ધાંત અને ગેસ મિશ્રણના કમ્બશન.

ચાલો મિથેન ક્લોરીનેશન પ્રતિક્રિયાના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને આ પદ્ધતિને ધ્યાનમાં લઈએ:

CH4 + Cl2 -> CH3Cl + HCl

સાંકળની શરૂઆત એ હકીકતના પરિણામે થાય છે કે પ્રભાવ હેઠળ અલ્ટ્રાવાયોલેટ ઇરેડિયેશનઅથવા જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે Cl-Cl બોન્ડનું હોમોલિટીક ક્લીવેજ થાય છે અને ક્લોરિન પરમાણુ અણુઓમાં વિઘટન થાય છે:

Сl: Сl -> Сl· + Сl·

પરિણામી મુક્ત રેડિકલ મિથેન પરમાણુઓ પર હુમલો કરે છે, તેમના હાઇડ્રોજન અણુને ફાડી નાખે છે:

CH4 + Cl· -> CH3· + HCl

અને CH3· રેડિકલમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે બદલામાં, ક્લોરિન પરમાણુઓ સાથે અથડાઈને, નવા રેડિકલની રચના સાથે તેમનો નાશ કરે છે:

CH3 + Cl2 -> CH3Cl + Cl વગેરે.

સાંકળ વિકસે છે.

રેડિકલની રચના સાથે, તેમનું "મૃત્યુ" પુનઃસંયોજનની પ્રક્રિયાના પરિણામે થાય છે - બે રેડિકલમાંથી નિષ્ક્રિય પરમાણુની રચના:

СН3+ Сl -> СН3Сl

Сl· + Сl· -> Сl2

CH3 + CH3 -> CH3-CH3

એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે પુનઃસંયોજન દરમિયાન, નવા બનેલા બોન્ડને તોડવા માટે જરૂરી હોય તેટલી જ ઊર્જા છોડવામાં આવે છે. આ સંદર્ભમાં, પુનઃસંયોજન ત્યારે જ શક્ય છે જ્યારે ત્રીજો કણ (અન્ય અણુ, પ્રતિક્રિયા જહાજની દિવાલ) બે રેડિકલની અથડામણમાં ભાગ લે છે, જે વધારાની ઊર્જાને શોષી લે છે. આનાથી મુક્ત આમૂલ સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓનું નિયમન અને રોકવું શક્ય બને છે.

પુનઃસંયોજન પ્રતિક્રિયાના છેલ્લા ઉદાહરણની નોંધ લો - ઇથેન પરમાણુની રચના. આ ઉદાહરણ બતાવે છે કે કાર્બનિક સંયોજનો સાથે સંકળાયેલી પ્રતિક્રિયા એ એક જટિલ પ્રક્રિયા છે, જેના પરિણામે, મુખ્ય પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન સાથે, આડપેદાશો ઘણી વાર રચાય છે, જે શુદ્ધિકરણ માટે જટિલ અને ખર્ચાળ પદ્ધતિઓ વિકસાવવાની જરૂરિયાત તરફ દોરી જાય છે. અને લક્ષ્ય પદાર્થોનું અલગતા.

ક્લોરોમેથેન (CH3Cl) અને હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ સાથે મિથેનના ક્લોરીનેશનમાંથી મેળવેલા પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં હશે: ડીક્લોરોમેથેન (CH2Cl2), ટ્રાઇક્લોરોમેથેન (CHCl3), કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડ (CCl4), ઇથેન અને તેના ક્લોરીનેશન ઉત્પાદનો.

હવે ચાલો વધુ જટિલ કાર્બનિક સંયોજન - પ્રોપેનની હેલોજનેશન પ્રતિક્રિયા (ઉદાહરણ તરીકે, બ્રોમિનેશન) ને ધ્યાનમાં લેવાનો પ્રયાસ કરીએ.

જો મિથેન ક્લોરીનેશનના કિસ્સામાં માત્ર એક મોનોક્લોરો ડેરિવેટિવ શક્ય છે, તો આ પ્રતિક્રિયામાં બે મોનોબ્રોમો ડેરિવેટિવ્સ રચી શકાય છે:

તે જોઈ શકાય છે કે પ્રથમ કિસ્સામાં, હાઇડ્રોજન અણુને પ્રાથમિક કાર્બન અણુ પર બદલવામાં આવે છે, અને બીજા કિસ્સામાં, ગૌણ એક પર. શું આ પ્રતિક્રિયાઓના દર સમાન છે? તે તારણ આપે છે કે હાઇડ્રોજન અણુના અવેજીનું ઉત્પાદન, જે ગૌણ કાર્બન પર સ્થિત છે, અંતિમ મિશ્રણમાં મુખ્ય છે, એટલે કે 2-બ્રોમોપ્રોપેન (CH3-CHBg-CH3). ચાલો આ સમજાવવાનો પ્રયત્ન કરીએ.

આ કરવા માટે, આપણે મધ્યવર્તી કણોની સ્થિરતાના વિચારનો ઉપયોગ કરવો પડશે. શું તમે નોંધ્યું છે કે મિથેન ક્લોરીનેશન પ્રતિક્રિયાના મિકેનિઝમનું વર્ણન કરતી વખતે અમે મિથાઈલ રેડિકલ - CH3 નો ઉલ્લેખ કર્યો છે? આ રેડિકલ એ મિથેન CH4 અને ક્લોરોમેથેન CH3Cl વચ્ચેનું મધ્યવર્તી કણ છે. પ્રોપેન અને 1-બ્રોમોપ્રોપેન વચ્ચેનું મધ્યવર્તી કણ પ્રાથમિક કાર્બન પર અજોડ ઈલેક્ટ્રોન સાથે અને ગૌણ કાર્બન પર પ્રોપેન અને 2-બ્રોમોપ્રોપેન વચ્ચેનું આમૂલ છે.

ગૌણ કાર્બન અણુ (b) પર અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન સાથેનો રેડિકલ પ્રાથમિક કાર્બન અણુ (a) પર અજોડ ઇલેક્ટ્રોન સાથે મુક્ત રેડિકલની તુલનામાં વધુ સ્થિર છે. તે વધુ માત્રામાં રચાય છે. આ કારણોસર, પ્રોપેન બ્રોમિનેશન પ્રતિક્રિયાનું મુખ્ય ઉત્પાદન 2-બ્રોમોપ્રોપેન છે, એક સંયોજન જેની રચના વધુ સ્થિર મધ્યવર્તી પ્રજાતિઓ દ્વારા થાય છે.

અહીં મુક્ત આમૂલ પ્રતિક્રિયાઓના કેટલાક ઉદાહરણો છે:

નાઈટ્રેશન પ્રતિક્રિયા (કોનોવાલોવ પ્રતિક્રિયા)

પ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ નાઇટ્રો સંયોજનો મેળવવા માટે થાય છે - સોલવન્ટ્સ, ઘણા સંશ્લેષણ માટે પ્રારંભિક સામગ્રી.

ઓક્સિજન સાથે અલ્કેન્સનું ઉત્પ્રેરક ઓક્સિડેશન

આ પ્રતિક્રિયાઓ એલ્ડીહાઇડ્સ, કીટોન્સ અને આલ્કોહોલના ઉત્પાદન માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓનો આધાર છે, ઉદાહરણ તરીકે:

CH4 + [O] -> CH3OH

અરજી

સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન, ખાસ કરીને મિથેન, ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે (યોજના 2). તે મેળવવા માટે સરળ અને એકદમ સસ્તા ઇંધણ, કાચો માલ છે મોટી માત્રામાંસૌથી મહત્વપૂર્ણ જોડાણો.

મિથેનમાંથી મેળવેલા સંયોજનો, જે સૌથી સસ્તો હાઇડ્રોકાર્બન કાચો માલ છે, તેનો ઉપયોગ અન્ય ઘણા પદાર્થો અને સામગ્રીના ઉત્પાદન માટે થાય છે. મિથેનનો ઉપયોગ એમોનિયાના સંશ્લેષણમાં હાઇડ્રોજનના સ્ત્રોત તરીકે થાય છે, તેમજ હાઇડ્રોકાર્બન, આલ્કોહોલ, એલ્ડીહાઇડ્સ અને અન્ય કાર્બનિક સંયોજનોના ઔદ્યોગિક સંશ્લેષણ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સંશ્લેષણ ગેસ (CO અને H2 નું મિશ્રણ) ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે.

ઉચ્ચ ઉકળતા તેલના અપૂર્ણાંકના હાઇડ્રોકાર્બનનો ઉપયોગ ડીઝલ અને ટર્બોજેટ એન્જિન માટે બળતણ તરીકે, લુબ્રિકેટિંગ તેલના આધાર તરીકે, કૃત્રિમ ચરબી વગેરેના ઉત્પાદન માટે કાચા માલ તરીકે થાય છે.

અહીં કેટલીક ઔદ્યોગિક રીતે નોંધપાત્ર પ્રતિક્રિયાઓ છે જે મિથેનની ભાગીદારી સાથે થાય છે. મિથેનનો ઉપયોગ ક્લોરોફોર્મ, નાઈટ્રોમેથેન અને ઓક્સિજન ધરાવતા ડેરિવેટિવ્ઝના ઉત્પાદન માટે થાય છે. આલ્કોહોલ, એલ્ડીહાઇડ્સ, કાર્બોક્સિલિક એસિડ ઓક્સિજન સાથે એલ્કેન્સની સીધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા રચાય છે, પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ (ઉત્પ્રેરક, તાપમાન, દબાણ):

જેમ તમે પહેલાથી જ જાણો છો, C5H12 થી C11H24 ની રચનાના હાઇડ્રોકાર્બન તેલના ગેસોલિન અપૂર્ણાંકમાં શામેલ છે અને તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે આંતરિક કમ્બશન એન્જિન માટે બળતણ તરીકે થાય છે. તે જાણીતું છે કે ગેસોલિનના સૌથી મૂલ્યવાન ઘટકો આઇસોમેરિક હાઇડ્રોકાર્બન છે, કારણ કે તેમની પાસે મહત્તમ વિસ્ફોટ પ્રતિકાર છે.

જ્યારે હાઇડ્રોકાર્બન વાતાવરણીય ઓક્સિજનના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે તેઓ ધીમે ધીમે તેની સાથે સંયોજનો બનાવે છે - પેરોક્સાઇડ્સ. આ ધીમે ધીમે બનતી મુક્ત રેડિકલ પ્રતિક્રિયા છે, જે ઓક્સિજનના પરમાણુ દ્વારા શરૂ થાય છે:

મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ જૂથ ગૌણ કાર્બન અણુઓ પર રચાય છે, જે રેખીય, અથવા સામાન્ય, હાઇડ્રોકાર્બનમાં સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં હોય છે.

મુ તીવ્ર વધારોદબાણ અને તાપમાન કમ્પ્રેશન સ્ટ્રોકના અંતે થાય છે, આ પેરોક્સાઇડ સંયોજનોનું વિઘટન રચના સાથે શરૂ થાય છે. મોટી સંખ્યામાંફ્રી રેડિકલ જે ફ્રી રેડિકલને "લોન્ચ" કરે છે સાંકળ પ્રતિક્રિયાજરૂરી કરતાં વહેલું દહન. પિસ્ટન હજી પણ ઉપર જાય છે, અને ગેસોલિનના કમ્બશન પ્રોડક્ટ્સ, જે મિશ્રણના અકાળ ઇગ્નીશનના પરિણામે પહેલેથી જ રચાય છે, તેને નીચે ધકેલે છે. આ એન્જિન પાવર અને વસ્ત્રોમાં તીવ્ર ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.

આમ, વિસ્ફોટનું મુખ્ય કારણ પેરોક્સાઇડ સંયોજનોની હાજરી છે, રચના કરવાની ક્ષમતા જે રેખીય હાઇડ્રોકાર્બનમાં મહત્તમ છે.

ગેસોલિન અપૂર્ણાંક (C5H14 - C11H24) ના હાઇડ્રોકાર્બન્સમાં C-heptane સૌથી ઓછો ડિટોનેશન પ્રતિકાર ધરાવે છે. સૌથી વધુ સ્થિર (એટલે કે, ઓછામાં ઓછી હદ સુધી પેરોક્સાઇડ બનાવે છે) કહેવાતા આઇસોક્ટેન (2,2,4-ટ્રાઇમેથિલપેન્ટેન) છે.

ગેસોલિનના નોક રેઝિસ્ટન્સની સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત લાક્ષણિકતા ઓક્ટેન નંબર છે. ઓક્ટેન નંબર 92 (ઉદાહરણ તરીકે, A-92 ગેસોલિન) નો અર્થ છે કે આ ગેસોલિન 92% આઇસોક્ટેન અને 8% હેપ્ટેન ધરાવતા મિશ્રણ જેવા જ ગુણધર્મો ધરાવે છે.

નિષ્કર્ષમાં, અમે ઉમેરી શકીએ છીએ કે ઉચ્ચ-ઓક્ટેન ગેસોલિનનો ઉપયોગ કમ્પ્રેશન રેશિયો (કમ્પ્રેશન સ્ટ્રોકના અંતે દબાણ) વધારવાનું શક્ય બનાવે છે, જે વધેલી શક્તિ તરફ દોરી જાય છે અને એન્જિન કાર્યક્ષમતાઆંતરિક કમ્બશન.

સ્વભાવમાં રહેવું અને પ્રાપ્ત કરવું

આજના પાઠમાં, તમને અલ્કેન્સની વિભાવનાથી પરિચય થયો, અને તેના વિશે પણ શીખ્યા રાસાયણિક રચનાઅને મેળવવાની પદ્ધતિઓ. તેથી, ચાલો હવે પ્રકૃતિમાં આલ્કેન્સની હાજરીના વિષય પર વધુ વિગતવાર ધ્યાન આપીએ અને શોધીએ કે આલ્કેન્સને કેવી રીતે અને ક્યાં એપ્લિકેશન મળી છે.

આલ્કેન્સના ઉત્પાદન માટેના મુખ્ય સ્ત્રોત કુદરતી ગેસ અને તેલ છે. તેઓ તેલ શુદ્ધિકરણ ઉત્પાદનોનો મોટો ભાગ બનાવે છે. મિથેન, જે કાંપના ખડકોના થાપણોમાં વ્યાપક છે, તે પણ છે ગેસ હાઇડ્રેટઅલ્કેન્સ

કુદરતી ગેસનો મુખ્ય ઘટક મિથેન છે, પરંતુ તેમાં ઇથેન, પ્રોપેન અને બ્યુટેનનું પણ નાનું પ્રમાણ છે. મિથેન કોલસાની સીમ, સ્વેમ્પ્સ અને સંકળાયેલ પેટ્રોલિયમ વાયુઓના ઉત્સર્જનમાં મળી શકે છે.

કોકિંગ કોલસા દ્વારા પણ એન્કન્સ મેળવી શકાય છે. પ્રકૃતિમાં, કહેવાતા ઘન અલ્કેન્સ પણ છે - ઓઝોકેરાઇટ, જે થાપણોના સ્વરૂપમાં રજૂ થાય છે. પર્વત મીણ. ઓઝોકેરાઇટ છોડ અથવા તેના બીજના મીણના આવરણમાં તેમજ મીણમાં મળી શકે છે.

આલ્કેન્સની ઔદ્યોગિક અલગતા કુદરતી સ્ત્રોતોમાંથી લેવામાં આવે છે, જે સદભાગ્યે, હજુ પણ અખૂટ છે. તેઓ કાર્બન ઓક્સાઇડના ઉત્પ્રેરક હાઇડ્રોજનેશન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. સોડિયમ એસિટેટને ઘન આલ્કલી અથવા અમુક કાર્બાઇડના હાઇડ્રોલિસિસ સાથે ગરમ કરવાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પ્રયોગશાળામાં પણ મિથેનનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે. પરંતુ કાર્બોક્સિલિક એસિડના ડીકાર્બોક્સિલેશન દ્વારા અને તેમના વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા પણ અલ્કેન્સ મેળવી શકાય છે.

એલ્કેન્સની એપ્લિકેશનો

ઘરગથ્થુ સ્તરે અલ્કેન્સનો ઉપયોગ માનવ પ્રવૃત્તિના ઘણા ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. છેવટે, કુદરતી ગેસ વિના આપણા જીવનની કલ્પના કરવી ખૂબ જ મુશ્કેલ છે. અને તે કોઈપણ માટે ગુપ્ત રહેશે નહીં કે કુદરતી ગેસનો આધાર મિથેન છે, જેમાંથી કાર્બન બ્લેક ઉત્પન્ન થાય છે, જેનો ઉપયોગ ટોપોગ્રાફિક પેઇન્ટ અને ટાયરના ઉત્પાદનમાં થાય છે. દરેક વ્યક્તિના ઘરમાં જે રેફ્રિજરેટર હોય છે તે રેફ્રિજન્ટ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા અલ્કેન સંયોજનોને કારણે પણ કામ કરે છે. મિથેનમાંથી મેળવેલ એસીટીલીનનો ઉપયોગ ધાતુઓને વેલ્ડીંગ અને કાપવા માટે થાય છે.

હવે તમે પહેલાથી જ જાણો છો કે આલ્કેનનો ઉપયોગ બળતણ તરીકે થાય છે. તેઓ ગેસોલિન, કેરોસીન, ડીઝલ તેલ અને બળતણ તેલમાં હાજર છે. વધુમાં, તેઓ લુબ્રિકેટિંગ તેલ, પેટ્રોલિયમ જેલી અને પેરાફિનમાં પણ જોવા મળે છે.

સાયક્લોહેક્સેનનો દ્રાવક તરીકે અને વિવિધ પોલિમરના સંશ્લેષણ માટે વ્યાપક ઉપયોગ જોવા મળ્યો છે. સાયક્લોપ્રોપેનનો ઉપયોગ એનેસ્થેસિયામાં થાય છે. સ્ક્વાલેન, ઉચ્ચ ગુણવત્તાની લુબ્રિકેટિંગ તેલ તરીકે, ઘણી ફાર્માસ્યુટિકલ અને કોસ્મેટિક તૈયારીઓનો એક ઘટક છે. આલ્કેનેસ એ આવા મેળવવા માટે વપરાતો કાચો માલ છે કાર્બનિક સંયોજનો, જેમ કે આલ્કોહોલ, એલ્ડીહાઇડ્સ અને એસિડ.

પેરાફિન ઉચ્ચ આલ્કેનનું મિશ્રણ છે, અને તે બિન-ઝેરી હોવાથી, તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે ખાદ્ય ઉદ્યોગ. તેનો ઉપયોગ ડેરી ઉત્પાદનો, જ્યુસ, અનાજ વગેરે માટે પેકેજીંગના ગર્ભાધાન માટે થાય છે, પરંતુ ઉત્પાદનમાં પણ થાય છે. ચ્યુઇંગ ગમ. અને ગરમ પેરાફિન પેરાફિન સારવાર માટે દવામાં વપરાય છે.

ઉપરોક્ત ઉપરાંત, મેચના વડાઓને વધુ સારી રીતે બર્ન કરવા માટે પેરાફિનથી ગર્ભિત કરવામાં આવે છે, પેન્સિલો અને મીણબત્તીઓ તેમાંથી બનાવવામાં આવે છે.

ઓક્સિડાઇઝિંગ પેરાફિન દ્વારા, મુખ્યત્વે ઓક્સિજન ધરાવતા ઉત્પાદનો મેળવવામાં આવે છે કાર્બનિક એસિડ. જ્યારે પ્રવાહી હાઇડ્રોકાર્બન સાથે મિશ્રણ ચોક્કસ સંખ્યાવેસેલિન કાર્બન અણુઓમાંથી મેળવવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ અત્તર અને કોસ્મેટોલોજીમાં તેમજ દવામાં વ્યાપકપણે થાય છે. તેનો ઉપયોગ રસોઈ માટે થાય છે વિવિધ મલમ, ક્રિમ અને જેલ્સ. તેનો ઉપયોગ દવામાં થર્મલ પ્રક્રિયાઓ માટે પણ થાય છે.

વ્યવહારુ કાર્યો

1. અલ્કેન્સની હોમોલોગસ શ્રેણીના હાઇડ્રોકાર્બનનું સામાન્ય સૂત્ર લખો.

2. હેક્સેનના સંભવિત આઇસોમર્સના સૂત્રો લખો અને તેમને વ્યવસ્થિત નામકરણ અનુસાર નામ આપો.

3. ક્રેકીંગ શું છે? તમે કયા પ્રકારના ક્રેકીંગ જાણો છો?

4. હેક્સેન ક્રેકીંગના સંભવિત ઉત્પાદનોના સૂત્રો લખો.

5. રૂપાંતરણોની નીચેની સાંકળને ડિસાયફર કરો. A, B અને C સંયોજનોના નામ આપો.

6. હાઇડ્રોકાર્બન C5H12 નું માળખાકીય સૂત્ર આપો, જે બ્રોમિનેશન પર માત્ર એક મોનોબ્રોમાઇન વ્યુત્પન્ન બનાવે છે.

7. અજ્ઞાત બંધારણના આલ્કેનના 0.1 મોલના સંપૂર્ણ કમ્બશન માટે, 11.2 લિટર ઓક્સિજનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો (આજુબાજુની સ્થિતિમાં). આલ્કેનનું માળખાકીય સૂત્ર શું છે?

8. જો આ ગેસનો 11 ગ્રામ 5.6 લિટર (પ્રમાણભૂત સ્થિતિમાં) ની માત્રા ધરાવે છે તો વાયુયુક્ત સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બનનું માળખાકીય સૂત્ર શું છે?

9. મિથેનના ઉપયોગ વિશે તમે શું જાણો છો તે યાદ કરો અને સમજાવો કે ઘરેલું ગેસ લીક કેમ ગંધ દ્વારા શોધી શકાય છે, જો કે તેના ઘટકો ગંધહીન છે.

10*. મિથેનના ઉત્પ્રેરક ઓક્સિડેશન દ્વારા કયા સંયોજનો મેળવી શકાય છે વિવિધ શરતો? અનુરૂપ પ્રતિક્રિયાઓ માટે સમીકરણો લખો.

અગિયાર*. ઇથેન અને પ્રોપેનના મિશ્રણના 10.08 લિટર (N.S.) સંપૂર્ણ કમ્બશનના ઉત્પાદનો (વધુ ઓક્સિજનમાં) ચૂનાના વધુ પડતા પાણીમાંથી પસાર થયા હતા. આ કિસ્સામાં, 120 ગ્રામ કાંપ રચાયો હતો. પ્રારંભિક મિશ્રણની વોલ્યુમેટ્રિક રચના નક્કી કરો.

12*. બે આલ્કેનના મિશ્રણની ઇથેન ઘનતા 1.808 છે. આ મિશ્રણના બ્રોમિનેશન પર, આઇસોમેરિક મોનોબ્રોમોઆલ્કેન્સની માત્ર બે જોડી અલગ કરવામાં આવી હતી. પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોમાં હળવા આઇસોમરનો કુલ સમૂહ ભારે આઇસોમર્સના કુલ સમૂહ જેટલો છે. પ્રારંભિક મિશ્રણમાં ભારે આલ્કેનનો વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક નક્કી કરો.

અલ્કેન્સનું માળખું

સૌથી સરળ અલ્કેન્સ - મિથેન, ઇથેન અને પ્રોપેન -નું રાસાયણિક માળખું (અણુઓમાં અણુઓના જોડાણનો ક્રમ) વિભાગ 2 માં આપેલા તેમના માળખાકીય સૂત્રો દ્વારા બતાવવામાં આવે છે. આ સૂત્રો પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે રાસાયણિક બોન્ડ બે પ્રકારના હોય છે. અલ્કેન્સ:

S–S અને S–N.

C–C બોન્ડ સહસંયોજક નોનપોલર છે. C–H બોન્ડ સહસંયોજક છે, નબળા ધ્રુવીય, કારણ કે કાર્બન અને હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટીમાં નજીક છે (કાર્બન માટે 2.5 અને હાઇડ્રોજન માટે 2.1). કાર્બન અને હાઇડ્રોજન અણુઓની વહેંચાયેલ ઇલેક્ટ્રોન જોડીને કારણે આલ્કેન્સમાં સહસંયોજક બોન્ડની રચના ઇલેક્ટ્રોનિક સૂત્રોનો ઉપયોગ કરીને બતાવી શકાય છે:

ઇલેક્ટ્રોનિક અને માળખાકીય સૂત્રો રાસાયણિક બંધારણને પ્રતિબિંબિત કરે છે, પરંતુ પરમાણુઓની અવકાશી રચનાનો ખ્યાલ આપતા નથી, જે પદાર્થના ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે.

અવકાશી માળખું, એટલે કે. અવકાશમાં પરમાણુના અણુઓની સંબંધિત ગોઠવણી આ અણુઓના અણુ ભ્રમણકક્ષા (AO) ની દિશા પર આધારિત છે. હાઇડ્રોકાર્બનમાં, મુખ્ય ભૂમિકા કાર્બનના અણુ ભ્રમણકક્ષાના અવકાશી અભિગમ દ્વારા ભજવવામાં આવે છે, કારણ કે હાઇડ્રોજન અણુના ગોળાકાર 1s-AO માં ચોક્કસ અભિગમનો અભાવ હોય છે.

કાર્બન AO ની અવકાશી વ્યવસ્થા, બદલામાં, તેના વર્ણસંકરીકરણના પ્રકાર પર આધાર રાખે છે (ભાગ I, વિભાગ 4.3). અલ્કેન્સમાં સંતૃપ્ત કાર્બન અણુ અન્ય ચાર અણુઓ સાથે બંધાયેલ છે. તેથી, તેની સ્થિતિ sp3 હાઇબ્રિડાઇઝેશન (ભાગ I, વિભાગ 4.3.1) ને અનુરૂપ છે. આ કિસ્સામાં, દરેક ચાર sp3-સંકર કાર્બન AO એ હાઇડ્રોજનના s-AO સાથે અથવા અન્ય કાર્બન અણુના sp3-AO સાથે અક્ષીય (σ-) ઓવરલેપમાં ભાગ લે છે, જે σ-CH અથવા C-C બોન્ડ બનાવે છે.

કાર્બનના ચાર σ-બોન્ડ અવકાશમાં 109°28" ના ખૂણા પર નિર્દેશિત થાય છે, જે ઇલેક્ટ્રોનના ઓછામાં ઓછા વિસર્જનને અનુરૂપ છે. તેથી, અલ્કેન્સના સરળ પ્રતિનિધિ - મિથેન CH4 -ના પરમાણુ ટેટ્રાહેડ્રોનનો આકાર ધરાવે છે, જેની મધ્યમાં કાર્બન અણુ છે, અને શિરોબિંદુ પર હાઇડ્રોજન અણુઓ છે:

બોન્ડ કોણ N-C-H બરાબર છે 109о28." મિથેનનું અવકાશી માળખું વોલ્યુમેટ્રિક (સ્કેલ) અને બોલ-એન્ડ-સ્ટીક મોડલ્સનો ઉપયોગ કરીને બતાવી શકાય છે.

રેકોર્ડિંગ માટે, અવકાશી (સ્ટીરીયોકેમિકલ) ફોર્મ્યુલાનો ઉપયોગ કરવો અનુકૂળ છે.

આગામી હોમોલોગ, ઇથેન C2H6 ના પરમાણુમાં, બે ટેટ્રાહેડ્રલ sp3 કાર્બન અણુઓ વધુ જટિલ અવકાશી માળખું બનાવે છે:

2 થી વધુ કાર્બન અણુઓ ધરાવતા અલ્કેન પરમાણુઓ વક્ર આકાર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આને n-બ્યુટેન (VRML મોડેલ) અથવા n-પેન્ટેનના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને બતાવી શકાય છે:

અલ્કેન્સનું આઇસોમેરિઝમ

આઇસોમેરિઝમ એ સંયોજનોના અસ્તિત્વની ઘટના છે જે સમાન રચના (સમાન પરમાણુ સૂત્ર) ધરાવે છે, પરંતુ વિવિધ બંધારણો ધરાવે છે. આવા જોડાણો કહેવામાં આવે છે આઇસોમર્સ.

પરમાણુઓ (એટલે કે, રાસાયણિક માળખું) માં અણુઓ જોડાય છે તે ક્રમમાં તફાવતો તરફ દોરી જાય છે માળખાકીય આઇસોમેરિઝમ. માળખાકીય આઇસોમર્સની રચના માળખાકીય સૂત્રો દ્વારા પ્રતિબિંબિત થાય છે. એલ્કેન્સની શ્રેણીમાં, જ્યારે સાંકળમાં 4 અથવા વધુ કાર્બન અણુઓ હોય છે ત્યારે માળખાકીય આઇસોમેરિઝમ પોતાને પ્રગટ કરે છે, એટલે કે. બ્યુટેન C 4 H 10 થી શરૂ થાય છે. જો સમાન રચના અને સમાન રાસાયણિક બંધારણના પરમાણુઓમાં અવકાશમાં અણુઓની વિવિધ સંબંધિત સ્થિતિઓ શક્ય હોય, તો આપણે અવલોકન કરીએ છીએ અવકાશી આઇસોમરિઝમ (સ્ટીરિયોઇસોમરિઝમ). આ કિસ્સામાં, માળખાકીય સૂત્રોનો ઉપયોગ પૂરતો નથી અને મોલેક્યુલર મોડલ અથવા વિશિષ્ટ સૂત્રો - સ્ટીરિયોકેમિકલ (અવકાશી) અથવા પ્રક્ષેપણ -નો ઉપયોગ થવો જોઈએ.

ઇથેન H 3 C–CH 3 થી શરૂ થતા અલ્કેન્સ વિવિધ અવકાશી સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે ( રચનાઓ), C–C σ બોન્ડ સાથે ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર પરિભ્રમણને કારણે થાય છે, અને કહેવાતા પ્રદર્શિત કરે છે રોટેશનલ (રચનાત્મક) આઇસોમેરિઝમ.

વધુમાં, જો એક પરમાણુમાં કાર્બન અણુ 4 અલગ-અલગ અવેજીઓ સાથે બંધાયેલ હોય, તો અન્ય પ્રકારનું અવકાશી આઇસોમેરિઝમ શક્ય છે, જ્યારે બે સ્ટીરિયોઈસોમર્સ એક પદાર્થ તરીકે એકબીજા સાથે સંબંધ ધરાવે છે અને તેની મિરર ઈમેજ (કેવી રીતે ડાબી બાજુજમણી બાજુનો સંદર્ભ આપે છે). પરમાણુઓની રચનામાં આવા તફાવત કહેવામાં આવે છે ઓપ્ટિકલ આઇસોમેરિઝમ.

. અલ્કેન્સનું માળખાકીય આઇસોમેરિઝમ

સ્ટ્રક્ચરલ આઇસોમર્સ એ સમાન રચનાના સંયોજનો છે જે અણુઓના બંધનના ક્રમમાં અલગ પડે છે, એટલે કે. રાસાયણિક માળખુંપરમાણુ

આલ્કેન્સની શ્રેણીમાં માળખાકીય સમસમતાના અભિવ્યક્તિનું કારણ કાર્બન અણુઓની વિવિધ રચનાઓની સાંકળો બનાવવાની ક્ષમતા છે. કાર્બન હાડપિંજર આઇસોમેરિઝમ.

ઉદાહરણ તરીકે, રચના C 4 H 10 નું આલ્કેન સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે બેમાળખાકીય આઇસોમર્સ:

અને અલ્કેન C 5 H 12 - સ્વરૂપમાં ત્રણમાળખાકીય આઇસોમર્સ, કાર્બન સાંકળની રચનામાં અલગ છે:

પરમાણુઓમાં કાર્બન અણુઓની સંખ્યામાં વધારા સાથે, સાંકળની શાખાઓની શક્યતાઓ વધે છે, એટલે કે. કાર્બન અણુઓની સંખ્યા સાથે આઇસોમર્સની સંખ્યા વધે છે.

માળખાકીય આઇસોમર્સ ભૌતિક ગુણધર્મોમાં અલગ પડે છે. ડાળીઓવાળું માળખું ધરાવતા અલ્કેન્સ, પરમાણુઓના ઓછા ગાઢ પેકિંગને કારણે અને તે મુજબ, નાના આંતર-પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ, તેમના અનબ્રાન્ચ્ડ આઇસોમર્સ કરતાં નીચા તાપમાને ઉકળે છે.

આઇસોમર્સના માળખાકીય સૂત્રો બનાવવા માટેની તકનીકો

ચાલો એલ્કેનનું ઉદાહરણ જોઈએ સાથે 6 એન 14 .

1. પ્રથમ, અમે રેખીય આઇસોમર પરમાણુ (તેનું કાર્બન હાડપિંજર) દર્શાવીએ છીએ

2. પછી આપણે સાંકળને 1 કાર્બન અણુ દ્વારા ટૂંકી કરીએ છીએ અને આ અણુને સાંકળના કોઈપણ કાર્બન અણુ સાથે તેની શાખા તરીકે જોડીએ છીએ, આત્યંતિક સ્થિતિઓને બાદ કરતાં:

જો તમે કાર્બન અણુને આત્યંતિક સ્થિતિમાંથી એક સાથે જોડો છો, તો સાંકળનું રાસાયણિક માળખું બદલાતું નથી:

વધુમાં, તમારે ખાતરી કરવાની જરૂર છે કે ત્યાં કોઈ પુનરાવર્તનો નથી. આમ, માળખું બંધારણ (2) જેવું જ છે.

3. જ્યારે મુખ્ય સાંકળની બધી સ્થિતિઓ સમાપ્ત થઈ જાય, ત્યારે આપણે સાંકળને બીજા 1 કાર્બન અણુ દ્વારા ટૂંકી કરીએ છીએ:

હવે બાજુની શાખાઓમાં 2 કાર્બન અણુ હશે. અણુઓના નીચેના સંયોજનો અહીં શક્ય છે:

બાજુના અવેજીમાં શ્રેણીમાં જોડાયેલા 2 અથવા વધુ કાર્બન અણુઓ હોઈ શકે છે, પરંતુ હેક્સેન માટે આવી બાજુની શાખાઓ સાથે કોઈ આઇસોમર્સ નથી, અને માળખું બંધારણ (3) જેવું જ છે.

બાજુના અવેજી - C-Cને ફક્ત ઓછામાં ઓછા 5 કાર્બન પરમાણુ ધરાવતી સાંકળમાં મૂકી શકાય છે અને સાંકળના છેડાથી માત્ર 3જી અને આગળના અણુ સાથે જોડી શકાય છે.

4. આઇસોમરનું કાર્બન હાડપિંજર બનાવ્યા પછી, પરમાણુમાંના તમામ કાર્બન અણુઓને હાઇડ્રોજન બોન્ડ સાથે પૂરક બનાવવા જરૂરી છે, જો કે કાર્બન ટેટ્રાવેલેન્ટ છે.

તેથી, રચના સાથે 6 એન 14 5 આઇસોમર્સને અનુરૂપ છે: 1) 2) 3)4)5)

નામકરણ

કાર્બનિક સંયોજનોનું નામકરણ એ નિયમોની એક સિસ્ટમ છે જે અમને દરેક વ્યક્તિગત પદાર્થને અસ્પષ્ટ નામ આપવા દે છે.

આ રસાયણશાસ્ત્રની ભાષા છે, જેનો ઉપયોગ સંયોજનોના નામમાં તેમની રચના વિશે માહિતી આપવા માટે થાય છે. ચોક્કસ રચનાનું સંયોજન એક વ્યવસ્થિત નામને અનુરૂપ છે, અને આ નામ દ્વારા તમે સંયોજનની રચના (તેના માળખાકીય સૂત્ર) ની કલ્પના કરી શકો છો.

હાલમાં, IUPAC પદ્ધતિસરનું નામકરણ સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે. ઈન્ટરનેશનલ યુનિયન ઓફ ધ પ્યોર એન્ડ એપ્લાઈડ કેમિસ્ટ્રી- ઇન્ટરનેશનલ યુનિયન ઓફ પ્યોર એન્ડ એપ્લાઇડ કેમિસ્ટ્રી).

વ્યવસ્થિત નામોની સાથે, તુચ્છ (સામાન્ય) નામોનો પણ ઉપયોગ થાય છે, જે પદાર્થની લાક્ષણિકતા, તેની તૈયારીની પદ્ધતિ, કુદરતી સ્ત્રોત, એપ્લિકેશનનો વિસ્તાર વગેરે સાથે સંકળાયેલા હોય છે, પરંતુ તેની રચનાને પ્રતિબિંબિત કરતા નથી.

IUPAC નામકરણ લાગુ કરવા માટે, તમારે અણુઓના અમુક ટુકડાઓના નામ અને બંધારણ જાણવાની જરૂર છે - કાર્બનિક રેડિકલ.

"ઓર્ગેનિક રેડિકલ" શબ્દ એક માળખાકીય ખ્યાલ છે અને તેને "ફ્રી રેડિકલ" શબ્દ સાથે ભેળસેળ ન કરવી જોઈએ, જે અણુ અથવા અણુઓનાં જૂથને જોડી વગરના ઇલેક્ટ્રોન સાથે દર્શાવે છે.

આલ્કેન્સની શ્રેણીમાં રેડિકલ

જો એક હાઇડ્રોજન અણુ અલ્કેન પરમાણુમાંથી "બાદબાકી" થાય છે, તો એક મોનોવેલેન્ટ "અવશેષ" રચાય છે - એક હાઇડ્રોકાર્બન રેડિકલ ( આર – ). મોનોવેલેન્ટ અલ્કેન રેડિકલનું સામાન્ય નામ છે આલ્કિલ - પ્રત્યય બદલીને રચાય છે - en પર - કાંપ : મિથેન - મિથાઈલ, ઇથેન - ઇથિલ, પ્રોપેન - તે પીણું પર પીધુંવગેરે

મોનોવેલેન્ટ રેડિકલ સામાન્ય સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે સાથે n એન 2n+1 .

પરમાણુમાંથી 2 હાઇડ્રોજન અણુઓને દૂર કરીને એક દ્વિભાષી રેડિકલ મેળવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, મિથેનમાંથી તમે ડાયવેલેન્ટ રેડિકલ –CH 2 – બનાવી શકો છો. મિથિલિન. આવા રેડિકલના નામ પ્રત્યયનો ઉપયોગ કરે છે - ઇલેન.

રેડિકલના નામો, ખાસ કરીને મોનોવેલેન્ટ નામો, ડાળીઓવાળા અલ્કેન્સ અને અન્ય સંયોજનોના નામની રચનામાં વપરાય છે. આવા રેડિકલને પરમાણુઓના ઘટકો, તેમની માળખાકીય વિગતો તરીકે ગણી શકાય. સંયોજનને નામ આપવા માટે, કલ્પના કરવી જરૂરી છે કે "ભાગો" - રેડિકલ - તેના પરમાણુ બનેલા છે.

મિથેન સીએચ 4 એક મોનોવેલેન્ટ રેડિકલને અનુરૂપ છે મિથાઈલ સીએચ 3 .

ઇથેનથી સાથે 2 એન 6 ફક્ત એક જ આમૂલ ઉત્પાદન કરવું પણ શક્ય છે - ઇથિલ  સીએચ 2  સીએચ 3 (અથવા - સી 2 એચ 5 ).

પ્રોપેન સીએચ 3 -સીએચ 2 -સીએચ 3 બે આઇસોમેરિક રેડિકલને અનુરૂપ  સાથે 3 એન 7 :

રેડિકલ વિભાજિત કરવામાં આવે છે પ્રાથમિક, ગૌણઅને તૃતીયપર આધાર રાખવો શું કાર્બન અણુ(પ્રાથમિક, ગૌણ અથવા તૃતીય) એ ફ્રી વેલેન્સી છે. આ આધારે n-પ્રોપીલપ્રાથમિક રેડિકલ સાથે સંબંધિત છે, અને આઇસોપ્રોપીલ- ગૌણ લોકો માટે.

બે અલ્કેન્સ C 4 H 10 ( n-બ્યુટેન અને આઇસોબ્યુટેન) 4 મોનોવેલેન્ટ રેડિકલને અનુરૂપ છે -સાથે 4 એન 9 :

થી n-બ્યુટેન ઉત્પન્ન થાય છે n-બ્યુટીલ(પ્રાથમિક આમૂલ) અને sec-butyl(સેકન્ડરી રેડિકલ), - આઇસોબ્યુટેનથી - આઇસોબ્યુટીલ(પ્રાથમિક આમૂલ) અને tert-butyl(તૃતીય આમૂલ).

આમ, રેડિકલની શ્રેણીમાં પણ આઇસોમરિઝમની ઘટના જોવા મળે છે, પરંતુ આઇસોમર્સની સંખ્યા સંબંધિત અલ્કેન્સ કરતા વધારે છે.

રેડિકલમાંથી અલ્કેન્સ પરમાણુઓનું નિર્માણ

ઉદાહરણ તરીકે, પરમાણુ

મોનોવેલેન્ટ રેડિકલની વિવિધ જોડીમાંથી ત્રણ રીતે "એસેમ્બલ" કરી શકાય છે:

આ અભિગમનો ઉપયોગ કાર્બનિક સંયોજનોના કેટલાક સંશ્લેષણમાં થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે:

જ્યાં આર- મોનોવેલેન્ટ હાઇડ્રોકાર્બન રેડિકલ (વુર્ટ્ઝ પ્રતિક્રિયા).

IUPAC વ્યવસ્થિત આંતરરાષ્ટ્રીય નામકરણ અનુસાર આલ્કેન્સના નામો બાંધવાના નિયમો

સૌથી સરળ અલ્કેન્સ (C 1 -C 4) માટે, તુચ્છ નામો સ્વીકારવામાં આવે છે: મિથેન, ઇથેન, પ્રોપેન, બ્યુટેન, આઇસોબ્યુટેન.

પાંચમા હોમોલોગથી શરૂ કરીને, નામો સામાન્ય(અનશાખા વગરના) અલ્કેન્સ ગ્રીક અંકો અને પ્રત્યયનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન અણુઓની સંખ્યા અનુસાર બાંધવામાં આવે છે. -એન: પેન્ટેન, હેક્સેન, હેપ્ટેન, ઓક્ટેન, નોનેન, ડેકેન અને આગળ...

નામના હૃદયમાં ડાળીઓવાળુંઅલ્કેન એ સૌથી લાંબી કાર્બન સાંકળ સાથે તેની રચનામાં સમાવિષ્ટ સામાન્ય અલ્કેનનું નામ છે. આ કિસ્સામાં, બ્રાન્ચેડ-ચેઇન હાઇડ્રોકાર્બનને હાઇડ્રોકાર્બન રેડિકલ દ્વારા સામાન્ય આલ્કેનમાં હાઇડ્રોજન અણુઓના સ્થાનાંતરણના ઉત્પાદન તરીકે ગણવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, આલ્કેન

અવેજી તરીકે ગણવામાં આવે છે પેન્ટેન, જેમાં બે હાઇડ્રોજન અણુ રેડિકલ દ્વારા બદલવામાં આવે છે -સીએચ 3 (મિથાઈલ).

જે ક્રમમાં શાખાવાળા આલ્કેનનું નામ બાંધવામાં આવ્યું છે

પરમાણુમાં મુખ્ય કાર્બન સાંકળ પસંદ કરો. પ્રથમ, તે સૌથી લાંબું હોવું જોઈએ. બીજું, જો ત્યાં સમાન લંબાઈની બે અથવા વધુ સાંકળો હોય, તો સૌથી વધુ ડાળીઓવાળી એક પસંદ કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પરમાણુમાં C અણુઓની સમાન સંખ્યા (7) સાથે 2 સાંકળો હોય છે (રંગમાં પ્રકાશિત):

જો (a) સાંકળમાં 1 અવેજી હોય, અને (b) માં - 2. તેથી, તમારે વિકલ્પ (b) પસંદ કરવો જોઈએ.

મુખ્ય શૃંખલામાં કાર્બન અણુઓની સંખ્યા બનાવો જેથી કરીને અવેજીઓ સાથે સંકળાયેલા C અણુઓ શક્ય તેટલી ઓછી સંખ્યા પ્રાપ્ત કરે. તેથી, શાખાની સૌથી નજીકની સાંકળના અંતથી નંબરિંગ શરૂ થાય છે. દાખ્લા તરીકે:

મુખ્ય શૃંખલામાં તેમનું સ્થાન દર્શાવતી સંખ્યાઓ આગળ દર્શાવેલ તમામ રેડિકલ (અવેજી) ને નામ આપો. જો ત્યાં ઘણા સમાન અવેજીઓ છે, તો તે દરેક માટે અલ્પવિરામ દ્વારા અલગ કરીને સંખ્યા (સ્થાન) લખવામાં આવે છે, અને તેમની સંખ્યા ઉપસર્ગ દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. di-, ત્રણ-, ટેટ્રા-, પેન્ટા- વગેરે (દાખ્લા તરીકે, 2,2-ડાઇમિથાઇલઅથવા 2,3,3,5-ટેટ્રામેથાઈલ).

બધા અવેજીના નામો મૂળાક્ષરોના ક્રમમાં મૂકો (જેમ કે નવીનતમ IUPAC નિયમો દ્વારા સ્થાપિત).

કાર્બન અણુઓની મુખ્ય સાંકળનું નામ આપો, એટલે કે. અનુરૂપ સામાન્ય આલ્કેન.

આમ, ડાળીઓવાળા આલ્કેનના નામે

રુટ + પ્રત્યય - સામાન્ય આલ્કેનનું નામ (ગ્રીક અંક + પ્રત્યય "an"), ઉપસર્ગ - હાઇડ્રોકાર્બન રેડિકલની સંખ્યા અને નામ.

શીર્ષક બાંધકામનું ઉદાહરણ:

આલ્કેન્સના રાસાયણિક ગુણધર્મો

કોઈપણ સંયોજનના રાસાયણિક ગુણધર્મો તેની રચના દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, એટલે કે. તેની રચનામાં સમાવિષ્ટ અણુઓની પ્રકૃતિ અને તેમની વચ્ચેના બોન્ડની પ્રકૃતિ.

આ સ્થિતિ અને C–C અને C–H બોન્ડ્સ પરના સંદર્ભ ડેટાના આધારે, ચાલો અનુમાન કરવાનો પ્રયાસ કરીએ કે આલ્કેન્સની લાક્ષણિકતા કઈ પ્રતિક્રિયાઓ છે.

સૌપ્રથમ, અલ્કેન્સની આત્યંતિક સંતૃપ્તિ વધારાની પ્રતિક્રિયાઓને મંજૂરી આપતી નથી, પરંતુ વિઘટન, આઇસોમરાઇઝેશન અને અવેજી પ્રતિક્રિયાઓને અટકાવતી નથી (જુઓ. ભાગ I, વિભાગ 6.4 "પ્રતિક્રિયાઓના પ્રકાર" ). બીજું, બિનધ્રુવીય C–C અને નબળા ધ્રુવીય C–H સહસંયોજક બોન્ડની સમપ્રમાણતા (દ્વિધ્રુવીય ક્ષણોના મૂલ્યો માટેનું કોષ્ટક જુઓ) તેમના હોમોલિટીક (સપ્રમાણ) ક્લીવેજને મુક્ત રેડિકલ ( ભાગ I, વિભાગ 6.4.3 ). તેથી, અલ્કેન્સની પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે આમૂલ મિકેનિઝમ. માં C–C અને C–H બોન્ડની હેટરોલિટીક ક્લીવેજ હોવાથી સામાન્ય પરિસ્થિતિઓથતું નથી, તો પછી અલ્કેન્સ વ્યવહારીક રીતે આયનીય પ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશતા નથી. આ ધ્રુવીય રીએજન્ટ્સ (એસિડ, આલ્કલીસ, આયનીય ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, વગેરે) ની ક્રિયા સામેના તેમના પ્રતિકારમાં પ્રગટ થાય છે. આયનીય પ્રતિક્રિયાઓમાં આલ્કેન્સની આ જડતા અગાઉ તેમને નિષ્ક્રિય પદાર્થો ગણવા અને તેમને પેરાફિન કહેવા માટેના આધાર તરીકે સેવા આપી હતી. વિડિઓ અનુભવ"પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ સોલ્યુશન અને બ્રોમિન પાણી સાથે મિથેનનો સંબંધ." તેથી, અલ્કેન્સ તેમની પ્રતિક્રિયાશીલતા મુખ્યત્વે આમૂલ પ્રતિક્રિયાઓમાં દર્શાવે છે.

આવી પ્રતિક્રિયાઓ માટેની શરતો: એલિવેટેડ તાપમાન (ઘણી વખત ગેસ તબક્કામાં પ્રતિક્રિયા હાથ ધરવામાં આવે છે), પ્રકાશ અથવા કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગના સંપર્કમાં, મુક્ત રેડિકલ (પ્રારંભકર્તાઓ), બિન-ધ્રુવીય દ્રાવકોના સ્ત્રોત હોય તેવા સંયોજનોની હાજરી.

પરમાણુમાં કયા બોન્ડ પ્રથમ તૂટી જાય છે તેના આધારે, અલ્કેન પ્રતિક્રિયાઓને નીચેના પ્રકારોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. જ્યારે C-C બોન્ડ તૂટી જાય છે, ત્યારે પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે વિઘટન(એલ્કેન્સની ક્રેકીંગ) અને આઇસોમેરાઇઝેશનકાર્બન હાડપિંજર. C–H બોન્ડ પર પ્રતિક્રિયાઓ શક્ય છે અવેજીહાઇડ્રોજન અણુ અથવા તેના વિભાજન(એલ્કેન્સનું ડિહાઇડ્રોજનેશન). વધુમાં, અલ્કેન્સમાં કાર્બન પરમાણુ સૌથી ઓછા સ્વરૂપમાં હોય છે (કાર્બનની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ, ઉદાહરણ તરીકે, મિથેનમાં -4 છે, ઇથેનમાં -3, વગેરે.) અને ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટોની હાજરીમાં, પ્રતિક્રિયાઓ થશે. ચોક્કસ શરતો ઓક્સિડેશનસી-સી અને સી-એચ બોન્ડને સંડોવતા અલ્કેન્સ.

આલ્કેન્સની ક્રેકીંગ

ક્રેકીંગ એ હાઇડ્રોકાર્બનના થર્મલ વિઘટનની પ્રક્રિયા છે, જે ટૂંકા સાંકળ સાથે સંયોજનોની રચના સાથે મોટા અણુઓની કાર્બન સાંકળને વિભાજીત કરવાની પ્રતિક્રિયાઓ પર આધારિત છે.

ઓછા પરમાણુ વજનના ઉત્પાદનો મેળવવા માટે ઓઇલ રિફાઇનિંગનો આધાર એલ્કેન્સની ક્રેકીંગ છે, જેનો ઉપયોગ મોટર ઇંધણ, લુબ્રિકેટિંગ તેલ વગેરે તરીકે થાય છે, તેમજ રાસાયણિક અને પેટ્રોકેમિકલ ઉદ્યોગો માટે કાચો માલ. આ પ્રક્રિયા હાથ ધરવાની બે રીત છે: થર્મલ ક્રેકીંગ(જ્યારે હવાના પ્રવેશ વિના ગરમ થાય છે) અને ઉત્પ્રેરક ક્રેકીંગ(ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં વધુ મધ્યમ ગરમી).

થર્મલ ક્રેકીંગ. 450-700 o C ના તાપમાને, C–C બોન્ડના ક્લીવેજને કારણે અલ્કેન્સનું વિઘટન થાય છે (મજબૂત C–H બોન્ડ આ તાપમાને જાળવી રાખવામાં આવે છે) અને ઓછી સંખ્યામાં કાર્બન અણુઓ સાથે અલ્કેન્સ અને અલ્કેન્સ રચાય છે.

દાખ્લા તરીકે:

સી 6 એચ 14 સી 2 એચ 6 +C 4 એચ 8

બોન્ડનું ભંગાણ મુક્ત રેડિકલની રચના સાથે હોમોલીટીલી રીતે થાય છે:

મુક્ત રેડિકલ ખૂબ જ સક્રિય છે. તેમાંથી એક (ઉદાહરણ તરીકે, ઇથિલ) અણુ હાઇડ્રોજનને અમૂર્ત કરે છે એન બીજા તરફથી ( n-બ્યુટીલ) અને એલ્કેન (ઇથેન) માં ફેરવાય છે. અન્ય આમૂલ, દ્વિભાષી બનીને, જ્યારે પડોશી અણુઓમાંથી બે ઇલેક્ટ્રોન જોડાય છે ત્યારે π-બોન્ડની રચનાને કારણે એલ્કીન (બ્યુટેન-1) માં ફેરવાય છે:

એનિમેશન(સમારામાં શાળા નંબર 124 માં 9મા ધોરણના વિદ્યાર્થી એલેક્સી લિટવિશ્કો દ્વારા કાર્ય)

C–C બોન્ડ ક્લીવેજ પરમાણુમાં કોઈપણ રેન્ડમ સ્થાન પર શક્ય છે. તેથી, મૂળ આલ્કેન કરતા ઓછા પરમાણુ વજન સાથે એલ્કેન અને આલ્કેનનું મિશ્રણ રચાય છે.

સામાન્ય રીતે, આ પ્રક્રિયા નીચેના રેખાકૃતિ દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે:

સી n એચ 2n+2 સી m એચ 2 મી +C પી એચ 2p+2 , જ્યાં m + p = n

ઊંચા તાપમાને (1000C થી વધુ), માત્ર C–C બોન્ડ જ નહીં, પણ મજબૂત C–H બોન્ડ્સ પણ તૂટે છે. ઉદાહરણ તરીકે, મીથેનના થર્મલ ક્રેકીંગનો ઉપયોગ સૂટ (શુદ્ધ કાર્બન) અને હાઇડ્રોજન બનાવવા માટે થાય છે:

સીએચ 4 C+2H 2

રશિયન એન્જિનિયર દ્વારા થર્મલ ક્રેકીંગની શોધ કરવામાં આવી હતી વી.જી. શુખોવ 1891 માં

ઉત્પ્રેરક ક્રેકીંગ 500 ° સે તાપમાને ઉત્પ્રેરક (સામાન્ય રીતે એલ્યુમિનિયમ અને સિલિકોન ઓક્સાઇડ) ની હાજરીમાં હાથ ધરવામાં આવે છે અને વાતાવરણ નુ દબાણ. આ કિસ્સામાં, પરમાણુઓના ભંગાણ સાથે, આઇસોમરાઇઝેશન અને ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે. ઉદાહરણ: ઓક્ટેન ક્રેકીંગ(સમારામાં શાળા નંબર 124 માં 9મા ધોરણના વિદ્યાર્થી એલેક્સી લિટવિશ્કો દ્વારા કાર્ય). જ્યારે અલ્કેન્સ ડિહાઇડ્રોજનયુક્ત થાય છે, ત્યારે ચક્રીય હાઇડ્રોકાર્બન રચાય છે (પ્રતિક્રિયા ડિહાઇડ્રોસાયકલાઈઝેશન, વિભાગ 2.5.3). ગેસોલિનમાં ડાળીઓવાળું અને ચક્રીય હાઇડ્રોકાર્બનની હાજરી તેની ગુણવત્તામાં વધારો કરે છે (નોક પ્રતિકાર, ઓક્ટેન નંબર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે). ક્રેકીંગ પ્રક્રિયાઓ મોટા પ્રમાણમાં વાયુઓ ઉત્પન્ન કરે છે, જેમાં મુખ્યત્વે સંતૃપ્ત અને અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન હોય છે. આ વાયુઓનો ઉપયોગ રાસાયણિક ઉદ્યોગ માટે કાચા માલ તરીકે થાય છે. એલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડની હાજરીમાં ઉત્પ્રેરક ક્રેકીંગ પર મૂળભૂત કાર્ય હાથ ધરવામાં આવ્યું છે. એન.ડી. ઝેલિન્સ્કી.

અલ્કેન્સનું આઇસોમેરાઇઝેશન

ઉત્પ્રેરકોના પ્રભાવ હેઠળ અને ગરમ થવા પર સામાન્ય બંધારણના અલ્કેન્સ પરમાણુઓની રચનામાં ફેરફાર કર્યા વિના શાખાવાળા આલ્કેન્સમાં રૂપાંતરિત કરવામાં સક્ષમ છે, એટલે કે. આઇસોમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશ કરો. આ પ્રતિક્રિયાઓમાં અલ્કેન્સનો સમાવેશ થાય છે જેના પરમાણુઓમાં ઓછામાં ઓછા 4 કાર્બન અણુઓ હોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, એલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડ ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં n-પેન્ટેનનું આઇસોપેન્ટેન (2-મેથાઇલબ્યુટેન) માં આઇસોમરાઇઝેશન 100°C પર થાય છે:

પ્રારંભિક સામગ્રી અને આઇસોમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયાના ઉત્પાદનમાં સમાન પરમાણુ સૂત્રો હોય છે અને તે માળખાકીય આઇસોમર્સ (કાર્બન સ્કેલેટન આઇસોમરિઝમ) હોય છે.

અલ્કેન્સનું ડિહાઇડ્રોજનેશન

જ્યારે ઉત્પ્રેરક (Pt, Pd, Ni, Fe, Cr 2 O 3, Fe 2 O 3, ZnO) ની હાજરીમાં આલ્કેન્સને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેમના ઉત્પ્રેરક ડિહાઇડ્રોજનેશન- C-H બોન્ડ તૂટવાને કારણે હાઇડ્રોજન અણુઓનું અમૂર્તકરણ.

ડિહાઇડ્રોજનેશન ઉત્પાદનોની રચના પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ અને પ્રારંભિક અલ્કેન પરમાણુમાં મુખ્ય સાંકળની લંબાઈ પર આધારિત છે.

1. સાંકળમાં 2 થી 4 કાર્બન પરમાણુ ધરાવતા નીચલા અલ્કેન્સ, જ્યારે Ni ઉત્પ્રેરક પર ગરમ થાય છે, ત્યારે તેમાંથી હાઇડ્રોજન દૂર થાય છે. પડોશીકાર્બન પરમાણુ અને માં ફેરવે છે alkenes:

ની સાથે બ્યુટીન -2આ પ્રતિક્રિયા પેદા કરે છે બ્યુટીન -1 CH 2 =CH-CH 2 -CH 3. 450-650 °C પર Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં n-બ્યુટેન પણ મળે છે બ્યુટાડીન -1,3 CH 2 =CH-CH=CH 2.

2. મુખ્ય શૃંખલામાં 4 થી વધુ કાર્બન પરમાણુ ધરાવતા અલ્કેન્સનો ઉપયોગ મેળવવા માટે થાય છે ચક્રીયજોડાણો આવું થાય છે ડિહાઇડ્રોસાયકલાઈઝેશન- ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયા, જે સાંકળને સ્થિર ચક્રમાં બંધ કરવા તરફ દોરી જાય છે.

જો આલ્કેન પરમાણુની મુખ્ય સાંકળમાં 5 (પરંતુ વધુ નહીં) કાર્બન અણુઓ ( n-પેન્ટેન અને તેના અલ્કિલ ડેરિવેટિવ્ઝ), પછી જ્યારે Pt ઉત્પ્રેરક પર ગરમ થાય છે, ત્યારે હાઇડ્રોજન પરમાણુ કાર્બન સાંકળના ટર્મિનલ અણુઓમાંથી વિભાજિત થાય છે, અને પાંચ-મેમ્બર્ડ ચક્ર રચાય છે (સાયક્લોપેન્ટેન અથવા તેના ડેરિવેટિવ્ઝ):

6 અથવા વધુ કાર્બન અણુઓની મુખ્ય સાંકળ સાથેના અલ્કેન્સ પણ ડિહાઇડ્રોસાયકલાઈઝેશનમાંથી પસાર થાય છે, પરંતુ હંમેશા 6-મેમ્બેડ રિંગ (સાયક્લોહેક્સેન અને તેના ડેરિવેટિવ્ઝ) બનાવે છે. પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિમાં, આ ચક્ર વધુ ડિહાઇડ્રોજનેશનમાંથી પસાર થાય છે અને સુગંધિત હાઇડ્રોકાર્બન (એરેન) ની ઊર્જાસભર રીતે વધુ સ્થિર બેન્ઝીન રિંગમાં ફેરવાય છે. દાખ્લા તરીકે:

આ પ્રતિક્રિયાઓ પ્રક્રિયાને આધાર રાખે છે સુધારણા- એરેન્સ મેળવવા માટે પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનોની પ્રક્રિયા ( એરોમેટાઇઝેશનસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન) અને હાઇડ્રોજન. પરિવર્તન n-એરેનામાં અલ્કેન્સ ગેસોલિનના વિસ્ફોટ પ્રતિકારમાં સુધારો તરફ દોરી જાય છે.

3. 1500 С પર થાય છે ઇન્ટરમોલેક્યુલર ડિહાઇડ્રોજનેશનયોજના અનુસાર મિથેન:

આ પ્રતિક્રિયા ( મિથેન પાયરોલિસિસ ) એસીટીલીનના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે વપરાય છે.

આલ્કેન ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયાઓ

કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રમાં, ઓક્સિડેશન અને ઘટાડાની પ્રતિક્રિયાઓને કાર્બનિક સંયોજન દ્વારા હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન અણુઓના નુકશાન અને સંપાદનને સમાવિષ્ટ પ્રતિક્રિયાઓ તરીકે ગણવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાઓ કુદરતી રીતે અણુઓની ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં ફેરફાર સાથે હોય છે ( ભાગ I, વિભાગ 6.4.1.6 ).

કાર્બનિક પદાર્થનું ઓક્સિડેશન એ તેની રચનામાં ઓક્સિજનનો પરિચય અને (અથવા) હાઇડ્રોજનને દૂર કરવાનો છે. ઘટાડો એ વિપરીત પ્રક્રિયા છે (હાઈડ્રોજનનો પરિચય અને ઓક્સિજન દૂર કરવો). અલ્કેન્સ (C n H 2n + 2) ની રચનાને ધ્યાનમાં લેતા, અમે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ કે તેઓ ઘટાડો પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લેવા માટે અસમર્થ છે, પરંતુ ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લઈ શકે છે.

અલ્કેન્સ એ કાર્બનની ઓછી ઓક્સિડેશન સ્થિતિવાળા સંયોજનો છે, અને પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિના આધારે, તેઓ વિવિધ સંયોજનો બનાવવા માટે ઓક્સિડાઇઝ્ડ થઈ શકે છે.

સામાન્ય તાપમાને, આલ્કેન મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો (H 2 Cr 2 O 7, KMnO 4, વગેરે) સાથે પણ પ્રતિક્રિયા આપતા નથી. જ્યારે ખુલ્લી જ્યોતમાં પરિચય થાય છે, ત્યારે અલ્કેન્સ બળી જાય છે. આ કિસ્સામાં, ઓક્સિજનની વધુ માત્રામાં, તેઓ સંપૂર્ણપણે CO 2 માં ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે, જ્યાં કાર્બનમાં +4 અને પાણીની સૌથી વધુ ઓક્સિડેશન સ્થિતિ હોય છે. હાઇડ્રોકાર્બનના દહનથી બધાના ભંગાણ થાય છે C-C જોડાણોઅને C-H અને તેની સાથે મોટી માત્રામાં ગરમી (એક્સોથર્મિક પ્રતિક્રિયા) ના પ્રકાશન સાથે છે.

નીચલા (ગેસિયસ) હોમોલોગ્સ - મિથેન, ઇથેન, પ્રોપેન, બ્યુટેન - સરળતાથી જ્વલનશીલ હોય છે અને હવા સાથે વિસ્ફોટક મિશ્રણ બનાવે છે, જેનો ઉપયોગ કરતી વખતે ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે. જેમ જેમ મોલેક્યુલર વજન વધે છે તેમ, આલ્કેન્સને સળગાવવાનું વધુ મુશ્કેલ છે. વિડિઓ અનુભવ"મિથેન અને ઓક્સિજનના મિશ્રણનો વિસ્ફોટ." વિડિઓ અનુભવ"પ્રવાહી અલ્કેન્સનું કમ્બશન". વિડિઓ અનુભવ"પેરાફિન બર્નિંગ."

હાઇડ્રોકાર્બનની કમ્બશન પ્રક્રિયાનો વ્યાપકપણે ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે ઉપયોગ થાય છે (આંતરિક કમ્બશન એન્જિન, થર્મલ પાવર પ્લાન્ટ વગેરેમાં).

સામાન્ય સ્વરૂપમાં એલ્કેન્સની કમ્બશન પ્રતિક્રિયા માટેનું સમીકરણ:

આ સમીકરણ પરથી તે અનુસરે છે કે કાર્બન અણુઓની સંખ્યામાં વધારો સાથે ( n) એલ્કેનમાં, તેના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન માટે જરૂરી ઓક્સિજનનું પ્રમાણ વધે છે. જ્યારે ઉચ્ચ એલ્કેન્સ સળગાવવામાં આવે છે ( n>>1) હવામાં સમાયેલ ઓક્સિજન CO 2 માટે તેમના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન માટે પૂરતું ન હોઈ શકે. પછી આંશિક ઓક્સિડેશન ઉત્પાદનો રચાય છે: કાર્બન મોનોક્સાઈડ CO (કાર્બન ઓક્સિડેશન સ્થિતિ +2), સૂટ(ફાઇન કાર્બન, શૂન્ય ઓક્સિડેશન સ્થિતિ). તેથી, ઉચ્ચ એલ્કેન્સ ધૂમ્રપાન કરતી જ્યોત સાથે હવામાં બળે છે, અને રસ્તામાં છોડવામાં આવતો ઝેરી કાર્બન મોનોક્સાઇડ (ગંધહીન અને રંગહીન) મનુષ્યો માટે જોખમ ઊભું કરે છે.

અલ્કેન્સ એ મિથેનની હોમોલોગસ શ્રેણીના સંયોજનો છે. આ સંતૃપ્ત બિન-ચક્રીય હાઇડ્રોકાર્બન છે. આલ્કેન્સના રાસાયણિક ગુણધર્મો પરમાણુની રચના અને પદાર્થોની ભૌતિક સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે.

અલ્કેન્સનું માળખું

આલ્કેન પરમાણુમાં કાર્બન અને હાઇડ્રોજન અણુઓ હોય છે, જે મિથાઈલિન (-CH 2 -) અને મિથાઈલ (-CH 3) જૂથો બનાવે છે. કાર્બન પડોશી અણુઓ સાથે ચાર સહસંયોજક નોનપોલર બોન્ડ બનાવી શકે છે. તે મજબૂત σ-બોન્ડ્સ -C-C- અને -C-H ની હાજરી છે જે એલ્કેન્સની હોમોલોગસ શ્રેણીની જડતા નક્કી કરે છે.

ચોખા. 1. આલ્કેન પરમાણુનું માળખું.

જ્યારે પ્રકાશ અથવા ગરમીના સંપર્કમાં આવે ત્યારે સંયોજનો પ્રતિક્રિયા આપે છે. પ્રતિક્રિયાઓ સાંકળ (ફ્રી રેડિકલ) મિકેનિઝમ દ્વારા આગળ વધે છે. આમ, બોન્ડ માત્ર મુક્ત રેડિકલ દ્વારા તોડી શકાય છે. હાઇડ્રોજન અવેજીના પરિણામે, હેલોઆલ્કેન, ક્ષાર અને સાયક્લોઆલ્કેન રચાય છે.

આલ્કેન્સને સંતૃપ્ત અથવા સંતૃપ્ત કાર્બન તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. આનો અર્થ એ છે કે પરમાણુઓ ધરાવે છે મહત્તમ રકમહાઇડ્રોજન અણુઓ. મુક્ત બોન્ડની ગેરહાજરીને કારણે, વધારાની પ્રતિક્રિયાઓ એલ્કેન માટે લાક્ષણિક નથી.

રાસાયણિક ગુણધર્મો

આલ્કેન્સના સામાન્ય ગુણધર્મો કોષ્ટકમાં આપવામાં આવ્યા છે.

*રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના પ્રકાર*	*વર્ણન*	*સમીકરણ*
હેલોજનેશન	F 2, Cl 2, Br 2 સાથે પ્રતિક્રિયા આપો. આયોડિન સાથે કોઈ પ્રતિક્રિયા નથી. હેલોજન હાઇડ્રોજન અણુને બદલે છે. ફ્લોરિન સાથેની પ્રતિક્રિયા વિસ્ફોટ સાથે છે. ક્લોરીનેશન અને બ્રોમિનેશન 300-400 °C તાપમાને થાય છે. પરિણામે, હાલોલકેન્સ રચાય છે	CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
નાઈટ્રેશન (કોનોવાલોવ પ્રતિક્રિયા)	140°C ના તાપમાને પાતળું નાઈટ્રિક એસિડ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા. હાઇડ્રોજન અણુને નાઇટ્રો જૂથ NO 2 દ્વારા બદલવામાં આવે છે. પરિણામે, નાઇટ્રોઆલ્કેન્સની રચના થાય છે	CH 3 -CH 3 +HNO 3 → CH 3 -CH 2 -NO 2 + H 2 O
સલ્ફોક્લોરીનેશન	આલ્કનેસલ્ફોનીલ ક્લોરાઇડ્સની રચના સાથે ઓક્સિડેશન સાથે	R-H + SO 2 + Cl 2 → R-SO 3 Cl + HCl
સલ્ફોક્સિડેશન	અધિક ઓક્સિજનમાં આલ્કનેસલ્ફોનિક એસિડની રચના. હાઇડ્રોજન અણુ SO 3 H જૂથ દ્વારા બદલવામાં આવે છે	C 5 H 10 + HOSO 3 H → C 5 H 11 SO 3 H + H 2 O
	ખાતે ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં થાય છે ઉચ્ચ તાપમાન. C-C બોન્ડના ક્લીવેજના પરિણામે, અલ્કેન્સ અને અલ્કેન્સ રચાય છે	C 4 H 10 → C 2 H 6 + C 2 H 4
	વધુ પડતા ઓક્સિજનમાં, કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થાય છે. ઓક્સિજનની અછત સાથે, કાર્બન મોનોક્સાઇડ અને સૂટની રચના સાથે અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થાય છે.	CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O; 2CH 4 + 3O 2 → 2CO + 4H 2 O
ઉત્પ્રેરક ઓક્સિડેશન	જ્યારે અલ્કેન્સનું આંશિક ઓક્સિડેશન થાય છે નીચા તાપમાનઅને ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં. કેટોન્સ, એલ્ડીહાઇડ્સ, આલ્કોહોલ, કાર્બોક્સિલિક એસિડની રચના થઈ શકે છે	C 4 H 10 → 2CH 3 COOH + H 2 O
ડિહાઇડ્રોજનેશન	400-600 °C ના તાપમાને ઉત્પ્રેરક (પ્લેટિનમ, એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ, ક્રોમિયમ ઓક્સાઇડ) ની હાજરીમાં C-H બોન્ડના ભંગાણના પરિણામે હાઇડ્રોજનનું નાબૂદી. એલ્કેન્સ રચાય છે	C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2
એરોમેટાઇઝેશન	સાયક્લોઆલ્કેન્સની રચના માટે ડિહાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયા	C 6 H 14 → C 6 H 6 + 4H 2
આઇસોમરાઇઝેશન	તાપમાન અને ઉત્પ્રેરકના પ્રભાવ હેઠળ આઇસોમર્સની રચના	C 5 H 12 → CH 3 -CH(CH 3)-CH 2 -CH 3

પ્રતિક્રિયા કેવી રીતે આગળ વધે છે અને કયા રેડિકલને બદલવામાં આવે છે તે સમજવા માટે, માળખાકીય સૂત્રો લખવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.

ચોખા. 2. માળખાકીય સૂત્રો.

અરજી

ઔદ્યોગિક રસાયણશાસ્ત્ર, કોસ્મેટોલોજી અને બાંધકામમાં અલ્કેન્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. સંયોજનો આમાંથી બનાવવામાં આવે છે:

બળતણ (ગેસોલિન, કેરોસીન);
ડામર;
લુબ્રિકેટિંગ તેલ;
પેટ્રોલેટમ;
પેરાફિન
સાબુ;
વાર્નિશ;
પેઇન્ટ
દંતવલ્ક;
આલ્કોહોલ;
કૃત્રિમ કાપડ;
રબર;
એડિહાઇડ્સ;
પ્લાસ્ટિક;
ડીટરજન્ટ;
એસિડ;
પ્રોપેલન્ટ્સ;
કોસ્મેટિક સાધનો.

ચોખા. 3. અલ્કેન્સમાંથી મેળવેલ ઉત્પાદનો.

આપણે શું શીખ્યા?

એલ્કેન્સના રાસાયણિક ગુણધર્મો અને ઉપયોગો વિશે શીખ્યા. કાર્બન અણુઓ, તેમજ કાર્બન અને હાઇડ્રોજન અણુઓ વચ્ચેના મજબૂત સહસંયોજક બોન્ડને કારણે, અલ્કેન્સ જડ છે. ઉચ્ચ તાપમાને ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં અવેજી અને વિઘટન પ્રતિક્રિયાઓ શક્ય છે. અલ્કેન્સ સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન છે, તેથી વધારાની પ્રતિક્રિયાઓ અશક્ય છે. આલ્કેનનો ઉપયોગ સામગ્રી, ડિટર્જન્ટ અને કાર્બનિક સંયોજનો બનાવવા માટે થાય છે.

વિષય પર પરીક્ષણ કરો

અહેવાલનું મૂલ્યાંકન

સરેરાશ રેટિંગ: 4.1. પ્રાપ્ત કુલ રેટિંગઃ 227.

અલ્કેનેસ (મિથેન અને તેના હોમોલોગ્સ) સામાન્ય સૂત્ર C ધરાવે છે nએચ 2 n+2. પ્રથમ ચાર હાઇડ્રોકાર્બનને મિથેન, ઇથેન, પ્રોપેન, બ્યુટેન કહેવામાં આવે છે. શીર્ષકો વરિષ્ઠ સભ્યોઆ શ્રેણીમાં મૂળનો સમાવેશ થાય છે - ગ્રીક અંક અને પ્રત્યય -an. આલ્કેન્સના નામો IUPAC નામકરણનો આધાર છે.

વ્યવસ્થિત નામકરણ માટેના નિયમો:

મુખ્ય સાંકળ નિયમ.

મુખ્ય સર્કિટ નીચેના માપદંડોના આધારે પસંદ કરવામાં આવે છે:

કાર્યાત્મક અવેજીની મહત્તમ સંખ્યા.
બહુવિધ કનેક્શન્સની મહત્તમ સંખ્યા.
મહત્તમ લંબાઈ.
બાજુના હાઇડ્રોકાર્બન જૂથોની મહત્તમ સંખ્યા.

સૌથી નાની સંખ્યાનો નિયમ (લોકન્ટ્સ).

મુખ્ય સર્કિટને અરબી અંકોમાં એક છેડાથી બીજા છેડા સુધી ક્રમાંકિત કરવામાં આવે છે. દરેક અવેજીને મુખ્ય સાંકળના કાર્બન અણુની સંખ્યા આપવામાં આવે છે જેની સાથે તે જોડાયેલ છે. ક્રમાંકન ક્રમ એવી રીતે પસંદ કરવામાં આવે છે કે અવેજીઓ (સ્થાનિકો) ની સંખ્યાઓનો સરવાળો સૌથી નાનો હોય. આ નિયમ મોનોસાયક્લિક સંયોજનોને નંબર આપતી વખતે પણ લાગુ પડે છે.

આમૂલ શાસન.

બધા હાઇડ્રોકાર્બન બાજુ જૂથોને મોનોવેલેન્ટ (સિંગલ-કનેક્ટેડ) રેડિકલ તરીકે ગણવામાં આવે છે. જો સાઇડ રેડિકલમાં જ બાજુની સાંકળો હોય, તો ઉપરોક્ત નિયમો અનુસાર, વધારાની મુખ્ય સાંકળ પસંદ કરવામાં આવે છે, જે મુખ્ય સાંકળ સાથે જોડાયેલા કાર્બન અણુથી શરૂ કરીને નંબરવાળી હોય છે.

આલ્ફાબેટીકલ ઓર્ડર નિયમ.

સંયોજનનું નામ અવેજીની સૂચિ સાથે શરૂ થાય છે, જે તેમના નામ મૂળાક્ષરોના ક્રમમાં દર્શાવે છે. દરેક અવેજીનું નામ મુખ્ય શૃંખલામાં તેની સંખ્યા દ્વારા આગળ આવે છે. કેટલાક અવેજીની હાજરી અંશ ઉપસર્ગ દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે: di-, tri-, tetra-, વગેરે. આ પછી, મુખ્ય સાંકળને અનુરૂપ હાઇડ્રોકાર્બન નામ આપવામાં આવ્યું છે.

કોષ્ટકમાં કોષ્ટક 12.1 પ્રથમ પાંચ હાઇડ્રોકાર્બનના નામ, તેમના રેડિકલ, સંભવિત આઇસોમર્સ અને તેમના અનુરૂપ સૂત્રો દર્શાવે છે. રેડિકલના નામ -yl પ્રત્યય સાથે સમાપ્ત થાય છે.

ફોર્મ્યુલા		નામ
હાઇડ્રોકાર્બન	આમૂલ	કોલસો હાઇડ્રોજન	આમૂલ


			આઇસોપ્રોપીલ
		મિથાઈલપ્રોપેન (iso-બ્યુટેન)	મિથાઈલપ્રોપીલ (iso-butyl) Tert-butyl

		મિથાઈલબ્યુટેન (આઇસોપેન્ટેન)	methylbutyl (આઇસોપેન્ટાઇલ)
		ડાયમેથાઈલપ્રોપેન (નિયોપેન્ટેન)	ડાયમેથાઈલપ્રોપીલ (નિયોપેન્ટાઇલ)

કોષ્ટક 12.1.

એસાયક્લોપીન શ્રેણીના અલ્કેન્સ સી nએચ 2 n +2 .

ઉદાહરણ. હેક્સેનના તમામ આઇસોમર્સને નામ આપો.

ઉદાહરણ. નીચેની રચના સાથે આલ્કેનને નામ આપો

આ ઉદાહરણમાં, બે બાર-અણુ સાંકળોમાંથી, જેમાં સંખ્યાઓનો સરવાળો સૌથી નાનો છે તે પસંદ કરેલ છે (નિયમ 2).

કોષ્ટકમાં આપેલ બ્રાન્ચેડ રેડિકલના નામોનો ઉપયોગ કરીને. 12.2,

આમૂલ	નામ	આમૂલ	નામ
	આઇસોપ્રોપીલ		આઇસોપેન્ટાઇલ
	આઇસોબ્યુટીલ		neopentyl
	sec-butyl		ટર્ટ-પેન્ટિલ
	tert-butyl		isohexyl

કોષ્ટક 12.2.

બ્રાન્ચ્ડ રેડિકલના નામ.

આ અલ્કેનનું નામ કંઈક અંશે સરળ છે:

10-ટેર્ટ-બ્યુટીલ-2,2-(ડાઇમેથાઇલ)-7-પ્રોપીલ-4-આઇસોપ્રોપીલ-3-ઇથિલ-ડોડેકેન.

જ્યારે હાઇડ્રોકાર્બન સાંકળ બે હાઇડ્રોજન અણુઓના નુકશાન સાથે ચક્રમાં બંધ થાય છે, ત્યારે સામાન્ય સૂત્ર C સાથે મોનોસાયક્લોઆલ્કેન્સની રચના થાય છે. nએચ 2 n. ચક્રીકરણ C 3 થી શરૂ થાય છે, નામો C થી રચાય છે nસાયક્લો ઉપસર્ગ સાથે:

પોલીસાયક્લિક એલ્કેન્સ.તેમના નામો ઉપસર્ગ bicyclo-, tricyclo-, વગેરેનો ઉપયોગ કરીને રચાય છે. સાયક્લિક અને tricyclic સંયોજનો અનુક્રમે પરમાણુમાં બે અને ત્રણ રિંગ્સ ધરાવે છે; તેમની રચનાનું વર્ણન કરવા માટે, નોડ પરમાણુઓને જોડતી દરેક સાંકળોમાં કાર્બન અણુઓની સંખ્યા ચોરસ કૌંસમાં ઘટતા ક્રમમાં દર્શાવેલ છે; સૂત્ર હેઠળ અણુનું નામ છે:

આ ટ્રાયસાયકલિક હાઇડ્રોકાર્બનને સામાન્ય રીતે અડામન્ટેન (ચેક અડીમાન, હીરામાંથી) કહેવામાં આવે છે કારણ કે તે ત્રણ ફ્યુઝ્ડ સાયક્લોહેક્સેન રિંગ્સનું મિશ્રણ છે જે એક સ્વરૂપમાં કાર્બન અણુઓની ગોઠવણીમાં પરિણમે છે જે હીરાની લાક્ષણિકતા છે.

એક સામાન્ય કાર્બન અણુ સાથે ચક્રીય હાઇડ્રોકાર્બનને સ્પિરેન્સ કહેવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, સ્પિરો-5,5-અનડેકેન:

પ્લાનર ચક્રીય અણુઓ અસ્થિર છે, તેથી વિવિધ રચનાત્મક આઇસોમર્સ રચાય છે. રૂપરેખાકીય આઇસોમર્સથી વિપરીત (ઓરિએન્ટેશનને ધ્યાનમાં લીધા વિના પરમાણુમાં અણુઓની અવકાશી ગોઠવણી), રચનાત્મક આઇસોમર્સ માત્ર ઔપચારિકની આસપાસ અણુઓ અથવા રેડિકલના પરિભ્રમણ દ્વારા એકબીજાથી અલગ પડે છે. સરળ જોડાણોજ્યારે પરમાણુઓની ગોઠવણી જાળવવી. સ્થિર કન્ફર્મરની રચનાની ઊર્જા કહેવાય છે રચનાત્મક.

કન્ફર્મર્સ ગતિશીલ સંતુલનમાં હોય છે અને અસ્થિર સ્વરૂપો દ્વારા એકબીજામાં પરિવર્તિત થાય છે. પ્લેનર સાયકલની અસ્થિરતા બોન્ડ એન્ગલના નોંધપાત્ર વિકૃતિને કારણે થાય છે. સાયક્લોહેક્સેન C 6H 12 માટે ટેટ્રાહેડ્રલ બોન્ડ એંગલ જાળવી રાખતી વખતે, બે સ્થિર કન્ફોર્મેશન શક્ય છે: ખુરશી (a)ના આકારમાં અને બાથના આકારમાં (b):