Подготовка к ЕГЭ по химии 2021: 13(Б) Химические свойства циклопарафинов и ароматических углеводородов

СВОЙСТВА ЦИКЛОАЛКАНОВ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦИКЛОАЛКАНОВ

При обычных условиях первые два члена ряда (С3 — С4) — газы, (С5 — С11) — жидкости, начиная с С12 — твёрдые вещества.

Температуры кипения и плавленияциклоалканов выше, чем у соответствующих алканов

Циклоалканы в воде практически не растворяются.

При увеличении числа атомов углерода возрастает молярная масса, следовательно, увеличивается температура плавления.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦИКЛОАЛКАНОВ

Циклоалканы проявляют свойства и алканов, и алкенов.

Циклопропан и циклобутан – имеют напряженные связи, угол отличается от 109°28´,

цикл разрывается и они легко вступают в реакции присоединения с H₂, Cl₂, Br₂,HCl, растворами окислителей, присоединяя по месту разрыва связи.

ПРИСОЕДИНЕНИЕ

1. Гидрирование.

При каталитическом гидрировании трех-, четырех- и даже пятичленные циклы разрываются с образованием алканов.

Циклопентан и циклогексан с трудом присоединяют водород:

2) Галогенирование.

Циклопропан и циклобутан разрываются, присоединяя атомы галогена, превращаясь в галогеналкан

3)Гидрогалогенирование.

Замещенные циклопропаны тоже взаимодействуют с галогеноводородами и другими соединениями с разрывом цикла.

ЗАМЕЩЕНИЕ

Большие циклы – циклопентан и циклогексан – гораздо более устойчивы, цикл в них не разрывается. Они ведут себя как алканы, вступая в реакции замещения :

1) Галогенирование:

циклопентан и циклогексан реагируют с галогенами на свету, вступая в реакцию замещения.

2) Нитрование.

ДЕГИДРИРОВАНИЕ

Производные циклогексана дегидрируются в производные бензола:

ГОРЕНИЕ

Как и любые органические вещества, циклоалканы горят с образованием углекислого газа и воды.

СВОЙСТВА АРЕНОВ

Это циклические углеводороды с тремя двойными сопряженными связями в цикле.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Бензол и его ближайшие гомологи – бесцветные жидкости с характерным запахом, с плотностью менее 1 г/мл.

Высшие арены – твердые вещества. Нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в неполярных растворителях.

Огнеопасны.

Бензол и толуол ядовиты (поражают почки, печень, костный мозг, кровь).

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Свойственны:

1. Реакции присоединения (мало характерны из-за наличия делокализованой (электронная пара рассредоточена между несколькими ядрами атомов). системы аренам реакции присоединения или окисления, которые ведут к нарушению ароматичности.

2. Реакции замещения в бензольном кольце

3. Реакции замещения в боковой цепи

Реакции окисления

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ

1. Гидрирование → циклопарафины

Условия: повышенная температура, давление, металлические катализаторы (350⁰С, Pt или Ni).

2. Радикальное хлорирование → галогенпроизводное циклоалканов

Из бензола образуется гексахлорциклогексан (гексахлоран - средство борьбы с вредными насекомыми).

РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ В БЕНЗОЛЬНОМ КОЛЬЦЕ

1. Галогенирование → галогенпроизводные аренов + HCl.
У бензола замещение одного атома водорода, у толуола при малом количестве галогена замещение присходит в положении орто- и пара-, при избытке галогена в положении 2,4,6-

Условия: нагревание, наличие катализаторов AlCl3, AlBr3, FeCl3 и т.п.:

2. Нитрование бензола → нитросоединения аренов + H₂O

Бензол реагирует с нитрующей смесью (смесью концентрированных азотной и серной кислот):

Нитрование толуола

При нитровании толуола С6Н5-CH3, в зависимости от количества азотной кислоты, могут образовываться разные продукты реакции

3. Сульфирование → моносульфокислота.

Осуществляется концентрированной серной кислотой (олеум – это раствор серного ангидрида в безводной серной кислоте)

4. Взаимодействие с галогенопроизводными алканов → гомологи бензола с боковой цепью (реакция Фриделя— Крафтса)

5. Взаимодействие с непредельными углеводородами - гомологи бензола с боковой цепью

ЗАМЕЩЕНИЕ В БОКОВОЙ ЦЕПИ

При действии хлора на свету или при нагревании на гомологи бензола происходит реакция радикального замещения в боковой цепи:

Бромирование метилбензола осуществляется при аналогичных условиях и приводит к образованию соответствующих бромзамещающих соединений.

РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ АРЕНОВ

Бензол не окисляется даже под действием сильных окислителей (KMnO4, K2Cr2O7 и т.п.), поэтому используется как инертный растворитель при окислении других органических соединений.

1. Горение бензола

Бензол содержит около 92% углерода, при неполном сгорании бензола образуется много копоти (C). При горении бензола образуются углекислый газ и водяные пары.

Бензол не подвергается окислению

2. Окисление оксидом марганца
Метильная боковая цепь в толуоле подвергается окислению даже такими сравнительно мягкими окислителями, как оксид марганца (IV):

3. Окисление перманганатом калия в кислой среде

Более сильные окислители, например перманганат калия, вызывают дальнейшее окисление:

3) Окисление перманганатом калия в нейтральной среде при нагревании - образуется соль бензойной кислоты и карбонаты:

СТИРОЛ (винилбензол) С8Н8

производное бензола, которое имеет в своём составе двойную связь в боковом заместителе, поэтому он НЕ относится к гомологическому ряду аренов. Проявляются все свойства непредельных углеводородов.

РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ

протекают в боковой цепи в соответствии с правилом Марковникова, например:

1. Гидратация

РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ

1. Мягкое окисление стирола:

в нейтральной среде → многоатомный спирт

2. Жесткое окисление (t°) стирола:

в кислой среде → бензойная кислота,

в нейтральной при нагревании → бензоаты

3. Полимеризация полистирола (по боковой цепи): → полистирол.

Полистирол - полимер широкого применения

Из-за блокировщика рекламы некоторые функции на сайте могут работать некорректно! Пожалуйста, отключите блокировщик рекламы на этом сайте.