Экологиялық қауіпсіздіктің мәні, қажеттілігі”

СН₄ → С + 2Н₂

4. Метанды бұдан да  жоғарырақ температурада қыздырғанда  (1500°С), реакция қанықпаған көмірсутек — ацетилен түзе және сутек бөле жүреді:

2СН₄ → НС = СН + ЗН₂

Сутек бөліне жүретін ыдырау реакциялары дегидрлену реакциясы деп аталады.

Алкандардың дегидрлену реакцияларының басқа қанықпаған көмірсутектер  алу үшін өнеркәсіптік маңызы зор. Алкандарды өршіткі қатысында қыздырғанда (Ni, 500°С), дегидрленіп, сутек бөлінеді және канықпаған көмірсутектер түзіледі:

CH₃—CH₃ → CH₂ = CH₂ + H_2</sub

_{5. Алкандар 500°С-тан  жоғары температурада көміртек атомдары арасындағы С—С байланыстары үзіле айырылады. Нәтижесінде, құрамы қарапайымдау, көміртек атомдарының сандары азырақ көмірсутектер (қаныққан немесе қанықпаған) түзіледі. Бұл процесс крекинг деп аталады. Бұған біз мұнай өңдеуді қарастырғанда толығырақ тоқталамыз.}

_{6. Риформинг реакциялары нәтижесінде алкандар ароматты көмірсутектерге, мысалы, гексан бензолға айналады:}

_{C6H14 → C6H6 + 4H2}

Реакция өршіткі қатысында қыздырғанда  жүреді.

7. Изомерлену реакциялары барысында  С—С байланыстары үзіліп, түзу көміртек тізбегі тармақталғанға айналады.

Изомерлену процесі өршіткі (АlСl₃) қатысында және қыздырғанда (-400 °С) жүреді.

Тотығу реакциялары

8. Жану—алкандар түсетін ең  маңызды реакциялардың бірі болып  табылады. Көмірсутектердің қолданылуының  негізгі бір саласы жану реакциясының  нәтижесінде энергия бөлінуіне  байланысты. Ауада қыздырғанда, алкандар тұтанып жанады. Оттек жеткілікті болса, реакция нәтижесінде көміртек (IV) оксиді мен су түзіледі және жылу бөлінеді:

СН₄ + 2O₂ → СO₂ + 2Н₂O ΔН =-890 кДж/моль

Метанның оттекпен (1:2 көлемдік қатынастағы) қоспасы немесе ауамен (1:10) қоспасы қопарылғыш. Басқа көмірсутектердің де ауамен қоспалары қопарылғыш болады. Көмірсутектер жиналатын және олар қолданылатын жерлерде, көмір шахталарында, бу қазандары орнатылған жерлерде, тұрғын үйлерде қопарылғыш қоспа түзілуі мүмкін. Сондықтан көмірсутектерді өндіру кезінде де, пайдалану кезінде де қопарылу қаупі болады. Шахталарда қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін метанның пайда болғанын хабарлайтын автоматты аспаптар-сигнализаторлар және газды сыртқа шығаратын қуатты желдеткіштер орнатылады.

Октан сияқты сұйық алкандар тек  бу күйінде ғана жанады:

С₈Н₁₈(г) + 12,5O₂(г) → 8СO₂(г) + 9Н₂O(с) ΔН =-5510 кДж/моль

Бұл реакциялар іштен жанатын қозғалтқыштарда  жүреді. Бензин құрамындағы көмірсутектердің қайнау температуралары аса жоғары болмағандықтан, олар жанар алдында қозғалтқышта буланады. Оттек жетіспеген жағдайда жану толық жүрмей, күйе және улы иіс газы — көміртек (II) океиді CO түзіледі. Бұл газ түссіз және иіссіз болғандықтан, өте қауіпті, адам оның түзілгенін байқамай қалады. Көміртек (II) оксиді гемоглобинмен косылып, оның организмдегі оттек тасу қабілетін жойып, адам өміріне қауіп төндіруі мүмкін. Автокөліктерден бөлінетін газдардың құрамында 5%-ке дейін CO болады.

9. Алкандар қалыпты жағдайда  тотығуға тұрақты, тіпті КМnO₄, К₂Сr₂O₇ сияқты, т.б. күшті тотықтырғыштар да оларға әсер етпейді. Бірақ өршіткі қатысында және қыздырғанда, алкандар тотығу реакциясына түседі. Реакция жағдайына байланысты әр түрлі оттекті қосылыстар (спирттер, альдегидтер, карбон қышқылдары, т.б.) түзіледі.

10. Метанның конверсиялануы— оттекпен, су буымен және көміртек (IV) оксидімен тотығуы оның негізгі қолданылу салаларының бірі:

2СН₄ + O₂ → 2СО + 4Н₂

СН₄ + Н₂O → СО + ЗН₂

СН₄ + СO₂ → 2СО + 2Н₂

 

                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       

 

 

 

 

         Пайдалнаылған әдебиеттер

 

1. ↑ Химия: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық / Ә. Темірболатова, Н. Нұрахметов, Р. Жұмаділова, С. Әлімжанова. – Алматы: «Мектеп» баспасы, 2007. – 352 бет, суретті. ISBN 9965-36-092-8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                    Алкиндер

 

Қанықпаған көмірсутектердің тағы бір түрімен танысайық. Олар құрамында үш еселі байланысы бар көмірсутектер — алкиндер.

 

Алкиндер

Алкиндер — құрамында, бір үш еселі байланысы бар жалпы формуласы С_nН_2n-2 болатын қанықпаған көмірсутектер.

Жалпы формуласы арқылы алкиндердің сәйкес алкендерден де қанықпағандығы басым екенін байқауға болады. Бұған көз жеткізу үшін көміртек сандары бірдей көмірсутектердегі сутектерді салыстырайық:

С₂Н₆ этан, С₂Н₄ этен, С₂Н₂ этин.

Алкиндердің жалпы формуласы алкадиен көмірсутектерімен бірдей: С_nН_2n-2. Бірақ молекула құрамындағы байланыстары өзгеше. Анықтамаларына қарап, алкадиендер мен алкиндерді салыстырып, қандай айырмашылықтары бар екендігін өздерің табыңдар.

Құрамында үш байланысы бар ең қарапайым көмірсутек — этин (ацетилен) С₂Н₂. Бірінші мүшесі ацетиленнен С₂Н₂басталатындықтан, алкиндер ацетилен көмірсутектері деп те аталады. Алкиндердің жалпы формуласы С_nН_2n-2 бойынша ацетиленнен кейінгі көмірсутектердің молекулалық формулаларын өздерің жазуларыңа болады.

Алкиндердің құрылысы

Ацетилен молекуласындағы әр көміртек атомы бір сутек атомымен байланысады және өзара үш еселі байланыс арқылы жалғасады.

Алкиндерде үш байланыс жанындағы  көміртек атомы sp- гибридтенген күйде  болады. Көміртектің екі гибридтенген орбитальдарының біреуі сутек атомының s-орбиталімен, келесісі екінші көміртек атомының sp-гибридтенген орбиталімен σ-байланыстар түзуге жұмсалады да, ацетилен молекуласындағы атомдардың бәрі 180°бұрыш жасап, бір түзудің бойында орналасады. Гибридтенуге қатыспаған екі р-орбитальдары өзара перпендикуляр жазықтықтарда орналасып, екінші көміртек атомының осындай орбитальдарымен арасында екі π-байланые түзіледі. Яғни, ацетилен молекуласындағы екі кеміртек атомының арасындағы үш байланыстың біреуі σ-,екеуі π-байланыстан тұрады. Үш байланыстың (С = С) ұзындығы 0,120 нм (қос байланыстан да қысқарақ екеніне көңіл аударыңдар), байланыс энергиясы 830 кДж/моль.

Алкиндердің атаулары мен изомерлері

Алкиндердің аталуы алкендердің аталуына ұксас. Халықаралық номенклатура бойынша алкиндерді атағанда, алкандардың -ан жұрнағын -ин жұрнағына алмастырады. Үш байланыс негізгі тізбекке кіруі керек. Көміртектерді еселі байланыс жакын орналасқан шеттен бастап нөмірлейді. Молекулада қос және үш байланыстар болса, немірлегенде қос байланыс шешуші рөл атқарады.

Алкиндерге де алкендер тәрізді  көміртек қаңқасына, еселі байланыс орнына сәйкес изомерлер тән. Сонымен қатар алкиндердің де көмірсутектердің басқа кластарынан изомері болады. Алкиндер мен жалпы формулалары бірдей (С_nН_2n-2) алкадиендер арасында класаралық изомерлер бар.

Алкиндердің алынуы

1. Өнеркәсіпте ацетиленді көп кездесетін химиялық шикізат — табиғи газдан алады. Метанды пиролиздесе (жоғары температурада қыздырса), ол көміртек пен сутеккеайырылатынын білесіңдер. Реакцияны жүргізу жағдайына байланысты метанды айырғанда, ацетилен аралық өнім ретінде түзіледі:

            2СН₄ → С₂Н₂ + ЗН₂

Егер түзілген ацетиленді реакция жүретін ортадан тез алып кетіп салқындатпаса, ол әрі қарай көміртек пен сутекке айырылып кетеді.

2. Алкиндерді сәйкес алкандарды  дегидрлеп алуға болады. Мысалы, этанды 1200°С-қа дейін қыздырғанда, ацетилен мен сутекке айырылады:

С₂Н₆ → С₂Н₂ + 2Н₂

3. Лабораторияда және күнделікті тұрмыста ацетиленді кальций карбидін сумен әрекеттестіріп алады. Ал кальций карбидін электрпеште сөндірілмеген әк пен коксті жоғарытемпературада (2000°С) әрекеттестіру арқылы алады:

СаО + ЗС → СаС₂ + CO

СаС₂ + 2Н₂О → Са(ОН)₂ + С₂Н₂

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдалнаылған әдебиеттер

↑ Химия: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық / Ә. Темірболатова, Н. Нұрахметов, Р. Жұмаділова, С. Әлімжанова. – Алматы: «Мектеп» баспасы, 2007. – 352 бет, суретті. ISBN 9965-36-092-8