Изомерия. Изомеры–соединения с одинаковой молекулярной формулой и различным строением.

Изомеры – соединения с одинаковой молекулярной формулой и различным строением.

Типы изомерии

Алканы

Предельные (насыщенные) углеводороды, парафины.

Углеводороды общей формулы C_nH_2n+2, все атомы в sp³-гибридном состоянии.

Гомологический ряд – семейство родственных соединений с общей брутто-формулой, каждый член которого отличается от соседнего на одинаковую структурную единицу (метиленовая группа (-СН₂-)). Алканы относятся к гомологическому ряду метана.

Природные источники алканов:

природный газ (метан ~ 70-95%, этан ~ 15%, пропан ~ 5%);

нефть (сложная смесь углеводородов, в основном алканы и циклоалканы (нафтены), в меньшем количестве ароматические соединения, в виде примеси тиолы и дисульфиды; плотность 0.65-1.05 г/см³, т.кип. > 28 º C; т. Застывания 26-60 º C;

элементный состав (%) С 82-85; H 11-14; S 0.1-5.5;

ископаемые угли

Дистилляция нефти (прямая перегонка) – разделение компонентов нефти по температуре кипения. Основные фракции:

петролейныйэфир – углеводороды с длиной цепи С5-С6, т.кип. 20-60 º C;

бензин - С4-С12, т.кип. 40-200 º C;

керосин – С10-С16, т.кип. 175-275 º C;

газойль - С15-С20, т.кип. 250-400 º C;

мазут – С18-С22, т.кип. > 300 º C.

Реакции алканов, протекающие по цепному радикальному механизму: окисление, галогенирование (хлорирование, бромирование), сульфирование, сульфохлорирование, нитрование, крекинг.

Признаки цепной радикальной реакции:

· реакция происходит только при термическом инициировании или при облучении;

· каждый поглощенный квант приводит к образованию ~ 10000 молекул продукта;

· образуется смесь разнообразных продуктов;

· ингибиторы (О₂) замедляют скорость реакции;

· инициаторы (PbEt₄, ROOH, (PhCOO)₂) ускоряют реакцию.

Схема галогенирования алкинов по цепному радикальному механизму

Крекинг – термический распад тяжелых фракций прямой перегонки нефти для получения бензина: термический крекинг – тип продуктов зависит от температуры

(300-350 º C, 370-450 º C, 450-600 º C);

гидрокрекинг – каталитический процесс (катализаторы Al, Co, Mo; Al, Ni, W) под давлением Н₂ (5-20 Мпа) при температуре 260-450 º C.

Продукты – бензин, керосин, дизельное топливо.

Превращения, происходящие при крекинге

Риформинг – каталитическая (Pt, Pt/Re на Al₂O₃) перегруппировка бензиновых фракций под давлением водорода (0.8-3 Мпа) при 450-540 º C для повышения октанового числа бензина:

бензин – С4-С12 (т. Кип. 40-200 º C) бензол (т. Кип. 60-85 º C) + толуол (т. Кип. 85-105 º C) + ксилолы (т. Кип. 105-140 º C).

Октановое число – характеристика детонационной стойкости топлива для двигателей внутреннего сгорания.

О.ч. – объемное (%) содержание изооктана (2, 2, 4-триметилпентан О.ч. = 100) в смеси с н-гептаном (О.ч. = 0).

Цетановое число – характеристика легкости воспламеняемости топлива в дизеле.

Ц.ч. – объемное (%) содержание цетана (н-гексадекана Ц.ч. = 100) в смеси с α -метилнафталином (Ц.ч. = 0); нормальная работа двигателя Ц.ч. = 40-45.