Презентація до уроку: "Методи одержання алканів, етену, етину, бензену"

Методи одержанняалканів, етену, етину, бензену

Способи добування алканів Алкани складаються лише з атомів карбону та гідрогену і з’єднані одинарними ковалентними зв’язками

Алкани трапляються у природі – це основні компоненти природного газу й нафти. Алкани видобувають із природного газу та нафти, а потім очищують і розділяють перегонкою. Саме ці джерела є головними для промисловості.

Промислові методи добування алканів:1) взаємодія водню з графітом: C + 2 H2 CH4 Цей метод дає можливість перетворити тверду вуглецеву сировину в газоподібне паливо. Але він енергозатратний, потребує суворого контролю, утворюється суміш продуктів, потрібне додаткове очищення. Ni, t2) процес Фішера - Тропша - каталітичний процес гідрування монооксиду карбону з утворенням метану: CO + 3 H2 CH4 + H2 O або суміш рідких вуглеводнів: n. CO + (2n+1)H2 Cn. H2n+2 + n. H2 O p, t, Fe-Co. Переваги: гнучкість — можна отримувати як газоподібні, так і рідкі алкани; застосовують у великих масштабах. Але потрібен чистий і контрольований синтез-газ, дорогі каталізатори, складні апарати.

Лабораторні методи добування алканів:1) взаємодія алюміній карбіду з водою з утворенням метану: Al4 C3 + 12 H2 O 4 Al(OH)3 + 3 CH4 Це досить проста реакція у вологому середовищі при кімнатній температурі і легкий лабораторний спосіб отримати метан як демонстраційний газ. СН3 COONa + Na. OH СH4 + Na2 CO32) реакція Дюма - це нагрівання натрієвої солі карбонової кислоти з лугом, що призводить до видалення карбоксильної групи й утворення відповідного алкану: Це простий і класичний лабораторний метод для демонстрації декарбоксилювання

Лабораторні методи добування алканів:3) Реакція Вюрца – це реакція взаємодії галогеноалканів з натрієм, в результаті якої утворюються вищі алкани шляхом з’єднання радикалів:+ 2 Na CH₃–CH₃ + 2 Na. Cl CH₃Cl CH₃Cl Реакція інколи проходить бурхливо, потребує сухих умов.2 СН3 COONa + 2 Н2 О С2 H6 + 2 СО2 + Н2 + 2 Na. OH4) Реакція Кольбе – електроліз водних розчинів натрієвих і калієвих солей карбонових кислот:ел.струм

Алкени - ненасичені вуглеводні, у молекулах яких є подвійний зв’язок між атомами Карбону Способи добування алкенів С2 Н4 С3 Н6 С4 Н8

Промислові методи добування алкенів:1) Крекінг нафти - процес переробки нафтових фракцій, при якій молекули важких вуглеводів розщеплюються на простіші:а) термічний (t = 600 – 750 °С);б) каталітичний (t = 300 – 500 °С), каталізатори алюмосилікати, алюміній хлорид. C10 H22 C5 H12 + C5 H10 Цей процес є основним джерелом алкенів у промисловості2) Дегідрування алканів:алкани при нагріванні у присутності каталізаторів (Pt, Ni, Cr₂O₃) відщеплюють водень і утворюють алкени: C2 H6 C2 H4 + H2 кат, t

Лабораторні методи добування алкенів:3) Відщеплення галогеноводнів від галогеноалканів:при дії спиртового розчину лугу на галогеноалкан відщеплюється атом галогену та атом гідрогену від сусідніх атомів карбону, утворюється подвійний зв’язок: CH3–CH2–Cl + KOH(спиртовий р-н) CH2=CH2 + KCl + H2 OПри відщепленні галогеноводнів від галогеналканів атом гідрогену відщеплюється від менш гідрогенізованого атома карбону (правило Зайцева)4) Дегідратація спиртів:при нагріванні спиртів з концентрованою H₂SO₄ відщеплюється вода: CH3–CH2–OH CH2=CH2 + H2 O H2 SO4 конц, t5) Часткове гідрування алкінів: алкіни при приєднанні однієї молекули водню у присутності спеціальних каталізаторів (наприклад, каталізатор Ліндлара) перетворюються на алкени: CH≡CH + H2 CH2=CH2

Способи добування алкінів Алкіни — ненасичені вуглеводні, які містять потрійний зв’язок між атомами Карбону

Промислові методи добування алкінів:1. Карбідний метод - це найдавніший і класичний спосіб: алюміній карбід чи кальцій карбід при взаємодії з водою утворює ацетилен: Ca. C2 + 2 H2 O C2 H2 + Ca(OH)2 2. Піроліз метану чи етану: 2 CH4 C2 H2 + 3 H2 1500°CC2 H6 C2 H2 + 2 H2 1200°C

Лабораторні методи добування алкінів:3. Із дигалогеноалканів відповідної будови:дигалогеноалкани при дії спиртового розчину KOH або Na. NH₂ відщеплюють два атоми галогену та два атоми гідрогену, утворюючи потрійний зв’язок: CH2–CH2 + 2 KOH(спиртовий р-н) CH≡CH + 2 KBr + 2 H2 O –Br. Br–

Способи добування бензену Бензен — найпростіший ароматичний вуглеводень, важлива хімічна сировина

Методи добування бензену:1. Коксування кам’яного вугілля: це метод термічної переробки кам'яного вугілля, що полягає в його нагріванні без доступу повітря до 1000–1100 °С і витримки при цій температурі, внаслідок чого паливо розкладається з утворенням летких продуктів і твердого залишку коксу. При розділенні летких продуктів отримують сирий бензен, надсмольну воду, смолу і висококалорійний коксовий газ2. Каталітичний риформінг: цей процес є основним джерелом бензену, цим способом отримують 40–60 % від загальної кількості сполуки. У цьому процесі крім бензену утворюються толуен та ксилоли а) дегідрогенування циклогексану:циклогексан при нагріванні з каталізаторами (Pt, Pd) віддає водень: C6 H12 C6 H6 + 3 H2 Pt, 300°Cа) дегідроциклізація гексану: C6 H14 C6 H6 + 4 H2 t, Cr2 O3

Методи добування бензену:3. Тримеризація ацетилену (етину): при пропусканні ацетилену при 600 °C над активованим вугіллям утворюється бензен та інші ароматичні вуглеводні (реакція М. Д. Зелінського):t, C (акт)