Дослід 4. виявлення галогенів

Проба Бейльштейна. Для виявлення галогенів часто корис­туються реакцією забарвлення полум'я, запропонованою Ф.Ф. Бейльштейном.

З тонкого мідного дроту виготовляють невелику спіраль із вільним кінцем, завдовжки не більше 15–20 см. Спіраль прожа­рюють в окисному полум'ї пальника до зникнення забарвлення полум'я й утворення на поверхні спіралі оксиду купруму.

Після охолодження окислену спіраль змочують або поси­пають невеликою кількістю досліджуваного галогенопохідного (хлороформ або йодоформ) і знову вносять у полум'я пальника. Спочатку згоряє Карбон органічної сполуки. При цьому полу­м'я стає на деякий час кіптявим, а потім, у разі наявності гало­гену, забарвлюється в яскраво-зелений або синювато-зелений колір утворюваних парів галогенідів купруму.

Метод Степанова. Суть методу полягає в тому, що реакцію утворення нерозчинних срібних солей галогеноводневих кислот за умови дії азотнокислого аргентуму безпосередньо не можна використати для визначення галогену в органічних сполуках, оскільки вони не дисоціюють на іони і в розчині відсутні іони галогену. Потрібно спочатку перевести галоген у неорганічну сполуку, а потім діяти на останню азотнокислим аргентумом.

У пробірку вносять 3 мл хлороформу, 5 мл етилового спирту і збовтують. Потім додають завбільшки із сірникову головку шма­точок Натрію. Суміш у пробірці починає бурхливо реагувати. Про­бірку занурюють у холодну воду для охолодження. Після закін­чення виділення бульбашок Гідрогену до суміші приливають три–чотири краплі дистильованої води (будьте обачні за наявності у пробірці Натрію!) і добавляють розбавлену нітратну кислоту до кислої реакції. Потім додають дві–три краплі розчину нітрату арген­туму – випадає білий осад хлориду аргентуму.

Весь процес проходить за рівнянням:

2С₂H₅ОН + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂;

R–Cl + H₂ → R–H + HCl;

HCl + C₂H₅ONa → C₂H₅OH + NaCl;

NaCl + AgNO₃ → AgCl + NaNO₃.

ВУГЛЕВОДНІ

Найпростішими органічними сполуками вважають вугле­водні, до складу яких входять тільки атоми Карбону та Гідрогену.

НАСИЧЕНІ ВУГЛЕВОДНІ

Насичені вуглеводні (алкани) — речовини, в молекулах яких валентності, що залишилися після з'єднання атомів Кар­бону між собою ординарним ковалентним σ-зв'язком, насичені Гідрогеном. Карбон у цих сполуках перебуває у першому кова­лентному стані (sp³-гібридизація). Алкани утворюють гомоло­гічний ряд загальною формулою С_nН_2n+2. Для алканів із C₄ і далі характерне явище ізомерії.

Добувають насичені вуглеводні з галогенопохідних, ненасичених вуглеводнів, із карбонових кислот та їх солей, гідрогенізацією вугілля й оксидів Карбону. З хімічного погляду насичені вугле­водні відзначаються порівняно малою хімічною активністю.

Етиленові вуглеводні (олефіни, алкени) характеризують­ся наявністю подвійного зв'язку між атомами Карбону, що являє собою сполучення σ- та π-зв'язків і утворюють гомологічний ряд за загальною формулою C_nH_2n.

Карбон біля подвійного зв'язку перебуває у другому валент­ному стані sp²-гібридизації. Ізомерія олефінів зумовлена будо­вою з атомів Карбону (структурна ізомерія), місцем положення подвійного зв'язку (ізомерія положення) і просторовим поло­женням атомів Карбону відносно подвійного зв'язку (геометрич­на, цис- транс-ізомерія).

За тривіальною номенклатурою назви етиленових вугле­воднів утворюють із назв насичених вуглеводнів із тим самим числом атомів Карбону, замінивши закінчення -ан на -ілен. Раціональна номенклатура розглядає алкени як заміщені етилену і називають за назвою залишків, з'єднаних з етилено­вою групою >С=С< із добавкою етилен.

За номенклатурою IUPAC закінчення -ан, характерне для насичених вуглеводнів, замінюється в назвах олефінів на -ен і місце знаходження подвійного зв'язку вказується цифрою.

У природі етиленові вуглеводні зустрічаються рідко. Їх добу­вають під час крекінгу та піролізу вуглеводнів нафти, із галогенозаміщених, одноатомних спиртів і у результаті неповного гід­рування ацетиленових вуглеводнів.

Олефіни відзначаються високою реакційною здатністю че­рез наявність у молекулі подвійного зв'язку. Для них характерні реакції приєднання, окислення і полімеризації. Реакції приєд­нання до олефінів підлягають правилу В. В. Марковнікова, згід­но з яким Гідроген приєднується до більш гідрогенізованого ато­ма Карбону за місцем розриву подвійного зв'язку. Такий меха­нізм приєднання пояснюється поляризацією подвійного зв'язку, іонним механізмом і реакціями електрофільного приєднання:

CH₃–CH=CH₂ + H⁺–Br^– → CH₃–CHBr–CH₃.

Велика реакційна здатність олефінів визначає їх широке використання для різних промислових синтезів. Однією з важ­ливих особливостей ненасичених вуглеводнів є їх здатність до реакції полімеризації. Особливо легко полімеризуються дієнові вуглеводні зі спряженими (кон'югованими) подвійними зв'яз­ками. Діолефіни, алкадієни, дієнові вуглеводні характеризуються наявністю двох подвійних зв'язків, які від­повідають загальній формулі С_nН_2n-2.

Ацетиленові вуглеводні належать до ненасичених сполук і характеризуються наявністю потрійного зв'язку між атомами Карбону. Останній являє собою сполучення σ-зв'язку та двох π-зв'язків і утворює гомологічний ряд за загальною формулою C_nH_{2n - 2} Карбон біля потрійного зв'язку перебуває у третьому валентному стані sp-гібридизації.

Алкіни, ізомерні алкадієнам. Ізомерія зумовлена будовою вугле­водневого скелету, місцем розташування потрійного зв'язку.

За раціональною номенклатурою ацетиленові вуглеводні розглядаються як заміщені ацетилену. За номенклатурою IUPAC назва ацетиленових вуглевод­нів походить від назв відповідних насичених вуглеводнів, закін­чення -ан, яких замінюється в назвах алкінів на -ин (-ін), і міс­це знаходження потрійного зв'язку вказують цифрою.

Добувають ацетилен із карбіду кальцію, а заміщені — реак­цією алкілування ацетилену або з відповідних галогенозаміщених.

Алкіни відрізняються високою реакційною здатністю, всту­пають у реакції відновлення, приєднання, окислення, конден­сації, полімеризації та заміщення.

Лабораторна робота № 2

ДОБУВАННЯ Й ВЛАСТИВОСТІ

НАСИЧЕНИХ ВУГЛЕВОДНІВ (АЛКАНІВ), ЕТИЛЕНОВИХ (АЛКЕНІВ)