Практическая работа 4. Каучук

Задание 3. Написать уравнения реакций для цепочки химических превращений, указать условия протекания этих реакций. Использовать структурные формулы веществ.

С10Н22 н-пентан 2-метилбутан 2-метилбутадиен-1,3

Задание 4. Прослушать сообщения учащихся (опережающее задание) по темам «Натуральный каучук» и «Искусственный и синтетические каучуки». Рассмотреть коллекцию «Каучук», связав рассмотрение образцов с направленностью их применения в народном хозяйстве.

Практическая работа 5. Ацетилен

Цели. Научиться получать ацетилен лабораторным способом, очищать и собирать его, проводить характерные химические реакции, основанные на особенностях строения молекулы ацетилена. Оборудование и реактивы. Пробирка (с отверстием в дне) или хлоркальциевая трубка, универсальный прибор для получения газообразных веществ, лучина, спиртовая горелка, спички, газоотводная трубка-капилляр с пробкой к пробирке, штатив с пробирками, газовая горелка, железный штатив с лапкой (2 шт.), длинная стеклянная трубка с оттянутым концом, химический стакан, промывная склянка (2 шт.), санитарная склянка; карбид кальция СaС2, H2O (дистил.), этанол С2Н5ОН, NaCl (насыщ. р-р), HCl (конц.), Br2 (бромная вода), K2Cr2O7, KMnO4, метилоранж (р-р), NaOH (насыщ. р-р), аммиачный раствор хлорида меди(I) [Сu(NH3)2]Cl, раствор Na2CO3 или NaНCO3, Н2SO4 (конц.).

Формулы ацетилена (этина)

энергия связи атомов углерода:

В воде газ ацетилен плохо растворим (но лучше метана и этилена). В чистом виде почти без запаха. Ацетилен – родоначальник гомологического ряда ацетиленовых углеводородов – алкинов. Изомерный алкинам класс углеводородов – алкадиены (соединения с двумя двойными связями в молекуле). Облако двух -связей имеет высокую (цилиндрическую) симметрию, нарушение которой требует дополнительных затрат энергии. Следовательно, алкины значительно более ненасыщенные, чем алкены. По сравнению с алкенами алкины менее активно вступают в реакции электрофильного присоединения и окисления. Например, если обесцвечивание Br2 (бромной воды) и КМnO4 у алкенов происходит мгновенно, то у алкинов – медленно, постепенно. Многие реакции электрофильного присоединения идут лишь в присутствии катализатора. Другая особенность электронного строения алкинов – повышенная полярность ацетиленовой связи С Н. Полярность ацетиленовой С–Н-связи приводит к наличию у алкинов-1 очень слабых кислотных свойств.

Химические свойства алкинов

Реакции присоединения (как и у диенов) идут ступенчато и в основном по ионному механизму (с M-эффектом). Взаимодействие с раствором Br2 – качественная реакция на -связь:

Полное гидрирование алкинов приводит к образованию алканов:

Гидрохлорирование ацетилена дает винилхлорид:

Полимеризацией винилхлорида получают поливинилхлорид – самый многотоннажный в настоящее время пластик.

Гидратация ацетилена по Кучерову (1881):

В соответствии с правилом Марковникова гомологи этина при гидратации (в присутствии Hg 2+ или солей тяжелых металлов) образуют кетоны:

Ацетилен горит с образованием копоти (при недостатке притока воздуха) или светящимся пламенем (признак ненасыщенности соединения):

При взаимодействии с раствором KMnО4, подщелоченным раствором соды, происходит обесцвечивание малинового раствора. Это другая качественная реакция на наличие -связи в органическом соединении (реакция Е.Е.Вагнера). В кислой среде происходит окисление ацетилена до щавелевой кислоты:

Алкины с концевым положением тройной связи проявляют слабые кислотные свойства (значительно более слабые, чем H2O). Поэтому со щелочами алкины не реагируют, а ионные ацетилениды водой полностью гидролизуются:

Как и алкены, алкины вступают в реакцию полимеризации. Полимеризация этина и его гомологов в зависимости от применяемого катализатора проходит по-разному. Димеризация:

Вследствие более высокой электроотрицательности sp-гибридного атома С по сравнению с sp 2 -гибридным атомом С электронная плотность в молекуле димера смещена в сторону тройной связи. Именно по тройной связи в первую очередь идут реакции присоединения:

Тримеризация ацетилена в бензол по Зелинскому или по Реппе:

Хлоропрен полимеризуют в каучук, вулканизацией которого получают масло- и бензостойкую резину. Гомологи этина дают соответствующие алкилбензолы (ароматические углеводороды). При 300 °С (в присутствии меди) ацетилен превращается в линейный полимер (–СН=СН–)n, очень нестойкий.

Получение алкинов

Этин – улавливаемый промежуточный продукт крекинга метана (быстрое удаление из высокотемпературной зоны и охлаждение), получают также гидролизом ацетиленидов кальция и магния. Общим способом получения алкинов является дегидрогалогенирование дигалогенопроизводных алканов:

Применение ацетилена

Использование ацетилена в промышленности основного органического синтеза снизилось из-за подбора более дешевого сырья. Но и сейчас из ацетилена получают акрилонитрил СН2=СНCN, растворители и другие соединения, широко используют для резки и сварки металлов.

Существует два основных способа получения ацетилена: прибавление воды к карбиду и внесение карбида в воду.

В колбу Вюрца помещают СаС2 и из воронки, закрывающей горло колбы, добавляют по каплям воду. Для получения равномерного тока газа удобно добавлять к СаС2 этиловый спирт или вместо воды пользоваться насыщенным раствором хлорида натрия.