Δομικό και μοριακό τύπο: ακετυλένιο

Χαρακτηριστικά της δομής του ακετυλενίου επηρεάζουν τις ιδιότητες, την παραγωγή και την εφαρμογή του. Η συμβατική ονομασία της ουσίας -₂H₂ Είναι η απλούστερη και ακαθάριστη φόρμουλα. Ακετυλένιο σχηματίζεται από δύο άτομα άνθρακα, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένας τριπλός δεσμός. Η παρουσία του αντανακλά τα διάφορα είδη των τύπων και των μορίων μοντέλα ethinyl που επιτρέπουν να κατανοήσουν το πρόβλημα της επιρροής δομής σχετικά με τις ιδιότητες των ουσιών.

Αλκίνες. Ο γενικός τύπος. Ακετυλένιο

Αλκυλο υδρογονάνθρακες, ή ακετυλένιο, είναιακυκλικό, ακόρεστο. Η αλυσίδα των ατόμων άνθρακα δεν είναι κλειστή, υπάρχουν απλοί και πολλαπλοί δεσμοί σε αυτό. Η σύνθεση αλκινών αντικατοπτρίζει τον συνοπτικό τύπο C_nH_{2n - 2}. Στα μόρια των ουσιών αυτής της τάξης υπάρχειέναν ή περισσότερους τριπλούς δεσμούς. Οι ενώσεις ακετυλενίου αναφέρονται σε ακόρεστες ενώσεις. Αυτό σημαίνει ότι μόνο ένα σθένος άνθρακα πραγματοποιείται λόγω του υδρογόνου. Οι υπόλοιποι τρεις δεσμοί χρησιμοποιούνται όταν αλληλεπιδρούν με άλλα άτομα άνθρακα.

Ο πρώτος - και ο πιο διάσημος εκπρόσωποςαλκύνια-ακετυλένιο ή αιθίνιο. Το ασήμαντο όνομα της ουσίας προέρχεται από τη λατινική λέξη "acetum" - "ξίδι" και ελληνικό - "hyle" - "δέντρο". Ο ιδρυτής της ομόλογης σειράς ανακαλύφθηκε το 1836 σε χημικά πειράματα, αργότερα η ουσία συντέθηκε από άνθρακα και υδρογόνο από τους E. Davy και M. Bertlo (1862). Σε κανονική θερμοκρασία και κανονική ατμοσφαιρική πίεση, το ακετυλένιο βρίσκεται σε αέρια κατάσταση. Είναι άχρωμο αέριο, άοσμο, ελαφρώς διαλυτό στο νερό. Η αιθίνη είναι πιο εύκολα διαλυτή σε αιθανόλη και ακετόνη.

Μοριακός τύπος ακετυλενίου

Το Etin - το απλούστερο μέλος της ομόλογης σειράς του, η σύνθεση και η δομή του αντικατοπτρίζουν τους τύπους:

1. Γ₂H₂ - μοριακή καταγραφή της σύνθεσης αιθανίου, η οποία δίνειη ιδέα ότι μια ουσία σχηματίζεται από δύο άτομα άνθρακα και τον ίδιο αριθμό ατόμων υδρογόνου. Σύμφωνα με αυτόν τον τύπο, οι μοριακές και μοριακές μάζες της ένωσης μπορούν να υπολογιστούν. Ο κ. (Από₂H₂) = 26 α. e. m., Μ (C₂H₂) = 26,04 g / mol.
2. Η: C ::: C: H - η ηλεκτρονική κουκκίδα τύπου ακετυλενίου. Παρόμοιες εικόνες, που ονομάζονται "δομές Lewis", αντικατοπτρίζουν την ηλεκτρονική δομή του μορίου. Κατά τη σύνταξη είναι απαραίτητο να τηρούνται οι κανόνες: το άτομο υδρογόνου τείνει να έχει τη διαμόρφωση του σκελετού του σθένους του ηλίου στο σχηματισμό ενός χημικού δεσμού, τα άλλα στοιχεία - με ένα οκτάδα εξωτερικών ηλεκτρονίων. Κάθε κόλον σημαίνει ένα κοινό για τα δύο άτομα ή ένα μη επιμερισμένο ζεύγος ηλεκτρονίων του εξωτερικού επιπέδου ενέργειας.
3. H-C = C-H είναι ο δομικός τύπος του ακετυλενίου, ο οποίος αντανακλά τη σειρά και την πολλαπλότητα των δεσμών μεταξύ των ατόμων. Μια παύλα αντικαθιστά ένα ζεύγος ηλεκτρονίων.

Μοντέλα του μορίου ακετυλενίου

Οι τύποι που δείχνουν την κατανομή των ηλεκτρονίων,χρησίμευσε ως θεμέλιο για τη δημιουργία ατομικών τροχιακών μοντέλων, χωρικών τύπων μορίων (στερεοχημικών). Από τα τέλη του 18ου αιώνα, τα σφαιρικά μοντέλα ράβδων έγιναν ευρέως διαδεδομένα - για παράδειγμα, μπάλες διαφορετικού χρώματος και μεγέθους, που χαρακτηρίζουν τον άνθρακα και το υδρογόνο, τα οποία σχηματίζουν ακετυλένιο. Ο δομικός τύπος ενός μορίου αντιπροσωπεύεται με τη μορφή ράβδων, που συμβολίζουν τους χημικούς δεσμούς και τον αριθμό τους σε κάθε άτομο.

Το σφαιρικό μοντέλο του ακετυλενίου αναπαράγεταιγωνίες σθένους ίσες με 180 °, αλλά οι πυρηνικές αποστάσεις στο μόριο αντανακλώνται περίπου. Τα κενά μεταξύ των μπαλών δεν δημιουργούν μια εικόνα της γέμισης του χώρου των ατόμων με πυκνότητα ηλεκτρονίων. Το μειονέκτημα εξαλείφεται στα μοντέλα Driding, τα οποία ορίζουν τους πυρήνες των ατόμων όχι με τις μπάλες, αλλά με τα σημεία σύνδεσης των ράβδων μεταξύ τους. Τα σύγχρονα ογκομετρικά μοντέλα δίνουν μια πιο ζωντανή ιδέα των ατομικών και μοριακών τροχιακών.

Υβριδικά ατομικά τροχιακά ακετυλενίου

Ο άνθρακας στην διεγερμένη κατάσταση περιέχει τρία p-τροχιακά και ένα s με μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια. Στο σχηματισμό μεθανίου (CH₄₎ συμμετέχουν στη δημιουργία ισοδύναμωνδεσμούς με άτομα υδρογόνου. Ο διάσημος Αμερικανός ερευνητής L. Pauling ανέπτυξε τη θεωρία της υβριδικής κατάστασης των ατομικών τροχιακών (AO). Η εξήγηση της συμπεριφοράς του άνθρακα στις χημικές αντιδράσεις είναι η ευθυγράμμιση του ΑΟ σε μορφή και ενέργεια, ο σχηματισμός νέων νεφών. Τα υβριδικά τροχιακά δίνουν ισχυρότερες συνδέσεις, ο τύπος γίνεται πιο σταθερός.

Άτομα άνθρακα στο μόριο ακετυλενίου, σε αντίθεση μεμεθάνιο, υποβάλλονται σε υβριδοποίηση sp. Τα ηλεκτρόνια S και p αναμιγνύονται σε σχήμα και ενέργεια. Δύο sp-orbital εμφανίζονται, που βρίσκονται υπό γωνία 180 °, που κατευθύνεται σε αντίθετες πλευρές του πυρήνα.

Τριπλή σύνδεση

Σε αθυτυλένιο υβριδικά ηλεκτρονικά νέφη άνθρακασυμμετέχουν στη δημιουργία σ-δεσμών με τα ίδια γειτονικά άτομα και με υδρογόνο σε ζεύγη CH. Παραμένουν δύο μη-υβριδικά ρ-τροχιακά κάθετα μεταξύ τους. Στο μόριο αιθυλενίου, συμμετέχουν στο σχηματισμό δύο π-δεσμών. Μαζί με σ, υπάρχει ένας τριπλός δεσμός, ο οποίος αντικατοπτρίζει τον δομικό τύπο. Το ακετυλένιο διαφέρει από το αιθάνιο και το αιθυλένιο από την απόσταση μεταξύ των ατόμων. Ο τριπλός δεσμός είναι μικρότερος από τον διπλό, αλλά έχει μεγαλύτερο αποθεματικό ενέργειας, είναι πιο σταθερός. Η μέγιστη πυκνότητα των σ- και π-δεσμών βρίσκεται σε κάθετες περιοχές, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό κυλινδρικού νέφους ηλεκτρονίων.

Χαρακτηριστικά του χημικού δεσμού στο ακετυλένιο

Το μόριο αιθυλενίου έχει γραμμική μορφή, η οποία είναι επιτυχήςαντανακλά τον χημικό τύπο ακετυλενίου-Η-C = C-H. Τα άτομα άνθρακα και υδρογόνου είναι κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής, μεταξύ των οποίων υπάρχουν 3 σ- και 2 π-δεσμοί. Η ελεύθερη κίνηση, η περιστροφή κατά μήκος του άξονα C-C είναι αδύνατη, γεγονός που εμποδίζεται από την παρουσία πολλαπλών δεσμών. Άλλα χαρακτηριστικά του τριπλού δεσμού:

• ο αριθμός των ζευγών ηλεκτρονίων που συνδέουν δύο άτομα άνθρακα είναι 3.
• μήκος - 0.120 nm.
• Η ενέργεια της ρήξης είναι 836 kJ / mol.

Για σύγκριση: στα μόρια του αιθανίου και του αιθυλενίου, το μήκος των μονών και διπλών χημικών δεσμών είναι 1,54 και 1,34 nm, αντίστοιχα, η ενέργεια της ρήξης C-C είναι 348 kJ / mol, C = 614 kJ / mol.

Ομόλογα ακετυλενίου

Το ακετυλένιο είναι ο απλούστερος αντιπρόσωπος των αλκυνών, των οποίων τα μόρια έχουν επίσης έναν τριπλό δεσμό. Propyn CH₃С≡СН - ομόλογο ακετυλενίου. Τύπος του τρίτου αντιπροσώπου των αλκυνών - βουτυν - 1 - CH₃CH₂С≡СН. Το ακετυλένιο είναι το ασήμαντο όνομα του αιθανίου. Η συστηματική ονοματολογία των αλκυνών υπόκειται στους κανόνες IUPAC:

• σε γραμμικά μόρια έδειξε την ονομασία της κύριας αλυσίδας, η οποία προέκυψε από την ελληνική αριθμητικό, στο οποίο προστίθεται το -στην επίθημα και ατομικό αριθμό με ένα τριπλό δεσμό, π.χ., αιθυνυλ, προπυνυλ, βουτυν-1?
• η αρίθμηση της κύριας αλυσίδας ατόμων αρχίζει στο τέλος του μορίου που είναι πιο κοντά στον τριπλό δεσμό.
• για διακλαδισμένους υδρογονάνθρακες, ακολουθείται πρώτα το όνομα του πλευρικού κλάδου, ακολουθούμενο από το όνομα της κύριας αλυσίδας ατόμων με την κατάληξη -in.
• το τελευταίο μέρος του ονόματος είναι ένας αριθμός που υποδεικνύει τη θέση του τριπλού δεσμού στο μόριο, για παράδειγμα, βουτυν-2.

Ισομερισμός αλκινών. Εξάρτηση των ιδιοτήτων από τη δομή

Η αιθίνη και το προπύνιο δεν έχουν ισομερή του τριπλούεμφανίζονται, ξεκινώντας από τον Butin. Τα ισομερή του σκελετού άνθρακα βρίσκονται σε πεντίνη και τα ακόλουθα ομόλογα. Η χωρική ισομερισμός ακετυλενικών υδρογονανθράκων δεν εκδηλώνεται σε σχέση με τον τριπλό δεσμό.

Τα πρώτα 4 ομόλογα αιθανόλης είναι αέρια που είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό. Υδρογονάνθρακες ακετυλενίου₅ - Γ₁₅ - υγρό. Τα στερεά είναι ομόλογα αιθανίου, ξεκινώντας από τον υδρογονάνθρακα C₁₇. Η χημική φύση των αλκινών υφίσταταιμια σημαντική επίδραση του τριπλού δεσμού. Οι υδρογονάνθρακες αυτού του τύπου είναι πιο δραστικοί από το αιθυλένιο και συνδέονται διάφορα σωματίδια. Αυτή η ιδιότητα βασίζεται στην ευρεία χρήση του αιθανίου στη βιομηχανία και στη μηχανική. Κατά την καύση ακετυλενίου, απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας, η οποία βρίσκει εφαρμογή στην κοπή αερίων και στη συγκόλληση μετάλλων.

</ p>>