Способы получения диеновых углеводородов каучук

Диеновые углеводороды (алкадиены). Каучуки

Диеновые УВ (алкадиены) – это УВ, в молекулах которых между атомами углерода имеются две двойные связи. Общая формула: С_nH_2n-2, где n≥3.

Химические свойства

1. Реакции присоединения, например, присоединение галогенов:

Бромная вода обесцвечивается.

1. Реакции полимеризации:

Способы получения

1. Получение бутадиена-1,3:

1) Дегидрирование и дегидратация этанола (реакция Лебедева):

2) Дегидрирование н-бутана или бутена-1:

1. Получение изопрена

Каучуки

Каучуки – природные или синтетические продукты полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями. Важнейшими свойствами каучуков являются: эластичность и непроницаемость для воды и газов.

Получение каучуков

1. Получение бутадиенового каучука (метод Лебедева):
2. Получение изопренового каучука:

Вулканизация каучуков

При взаимодействии каучуков с серой происходит образование дисульфидных связей между макромолекулами каучука по месту разрыва двойных связей («сшивание» линейных макромолекул):

Чем больше серы, тем больше образуется дисульфидных связей. В результате этого процесса, который называется вулканизацией каучука, образуются мягкие или твердые резины.

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Бутадиеновый каучук» БУТАДИЕНОВЫЙ-каучук.docx (249 Загрузок)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

Источник

Алкадиены

Алкадиены — непредельные (ненасыщенные) углеводороды, имеющие в молекуле две двойных связи С=С. Каждая такая связь содержит одну сигма-связь (σ-связь) и одну пи-связь (π-связь).

Алкадиены также называют диеновыми углеводородами. Первый член гомологического ряда — пропадиен — CH₂=C=CH₂. Общая формула их гомологического ряда — C_nH_2n-2.

Номенклатура и изомерия алкадиенов

Названия алкенов формируются путем добавления суффикса «диен» к названию алкана с соответствующим числом: пропадиен, бутадиен, пентадиен и т.д.

При составления названия алкадиена важно учесть, что главная цепь атомов углерода должна обязательно содержать двойные связи. Нумерация атомов углерода в ней начинается с того края, к которому ближе двойная связь. В конце названия указывают атомы углерода, у которых начинается двойная связь.

Атомы углерода, прилежащие к двойной связи находятся в sp 2 гибридизации.

Для алкадиенов характерна изомерия углеродного скелета, положения двойных связей, межклассовая изомерия с алкинами и пространственная геометрическая изомерия в виде существования цис- и транс-изомеров.

Также к синтетическим каучукам относится бутадиен-1,3 (дивинил).

Классификация по положению двойных связей

В зависимости от того, как чередуются двойные связи в молекуле алкадиена, они подразделяются на следующие типы:

Кумулированные двойные связи

В случае, если две двойные связи прилежат к одному и тому же атому углерода.

Пример — пропадиен-1,2 (аллен) — CH₂=C=CH₂

В молекуле аллена крайние атомы углерода находятся в состоянии sp 2 -гибридизации, а центральный атом — sp-гибридизации.

Сопряженные двойные связи

В случае, если две двойные связи разделены одной одинарной связью. В результате такого взаиморасположения в молекулах возникает сопряжение: формируется единое π-электронное облако.

Помните, что сигма-связи (σ-связи) перекрываются вдоль линии плоскости, а пи-связи (π-связи) над и под линией плоскости (линией, соединяющей центры атомов).

Изолированные двойные связи

В случае, если две двойные связи разделены двумя и более одинарными связями.

Получение алкадиенов

Алкадиены получают несколькими способами:

Дегидрогалогенирование дигалогеналканов

В результате реакции молекулы алкана, содержащей два атома галогена, со спиртовым (!) раствором щелочи получается алкадиен. В зависимости от положения галогенов возможны разные варианты.

Отщепление идет по правилу Зайцева: атом водорода отщепляется от соседнего, наименее гидрированного атома углерода.

Сергей Васильевич Лебедев в 1927 году разработал первый промышленный способ получения синтетического каучука из этилового спирта.

Каучук занимает важное место в промышленности благодаря своим свойствам: водонепроницаемости, эластичности и способности к электроизоляции. Путем вулканизации из каучука получают резину, используемую повсеместно.

В результате отщепления водорода от молекулы алкана образуются двойные связи. Дегидрирование происходит при повышенной температуре и в присутствии катализатора.

Химические свойства алкадиенов

Алкадиены — ненасыщенные углеводороды, легко вступающие в реакции присоединения. Реакции замещения для них не характерны. Наличие сопряженных двойных связей увеличивает реакционную способность молекулы и обуславливает необычный механизм некоторых реакций.

Водород присоединяется к атомам углерода, образующим двойную связь. Пи-связь (π-связь) рвется, остается единичная сигма-связь (σ-связь).

Реакция с бромной водой является качественной для непредельных соединений, содержащих двойные (и тройные) связи. В ходе такой реакции бромная вода обесцвечивается, что указывает на присоединение брома по кратным связям к органическому веществу.

В случае, если двойные связи находятся в сопряжении, выход продуктов во многом зависит от температуры. Например, в ходе галогенирования бутадиена-1,3 при -80°C преимущественно получается продукт 1,2-присоединения, а при +60°C — продукт 1,4-присоединения.

Алкадиены вступают в реакции гидрогалогенирования, протекающие по типу присоединения.

Гидрогалогенирование протекает по правилу Марковникова, в соответствии с которым атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному, а атом галогена — к наименее гидрированному атому углерода.

При горении алкадиены, как и все органические соединения, сгорают с образованием углекислого газа и воды — полное окисление.

Полимеризация — цепная реакция синтеза полимеров, при котором молекула полимера образуется путем последовательного соединения молекул мономеров.

Индекс «n», степень полимеризации, обозначает число мономерных звеньев, которые входят в состав полимера.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Синтетические каучуки. Строение, свойства, получение и применение

Повторите тему «Понятие о диеновых углеводородах. Природный каучук»

Эластомеры (натуральные или синтетические каучуки) – природные или синтетические высокомолекулярные вещества, отличающиеся от других высокомолекулярных соединений своей эластичностью.

Молекулы эластомеров представляют собой скрученные в клубки цепи углеродных атомов. При растяжении цепи вытягиваются, а при снятии внешней нагрузки – скручиваются. Этим объясняется эластичность каучуков.

Таблица. Важнейшие виды синтетических каучуков

Получение каучуков

Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было способно давать лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность одного гектара гевеи до Второй Мировой войны составляла 300—400 кг технического каучука. Такие объёмы натурального каучука не удовлетворяли растущие потребности промышленности. Поэтому возникла необходимость получить синтетический каучук. Замена натурального каучука синтетическим даёт огромную экономию труда.

Первый синтетический каучук, был получен по методу С.В. Лебедева из спирта:

2CH 3 -CH 2 -OH t=425,ZnO,Al2O3 → CH 2 =CH-CH=CH 2 + H 2 + 2H 2 O

при полимеризации дивинила под действием металлического натрия, представлял собой полимер нерегулярного строения со смешанным типом звеньев 1,2- и 1,4-присоединения:

Источник

§ 5. Алкадиены. Каучуки

Проанализируйте название нового класса углеводородов — алкадиены. Наличие в названии части -диен означает, что в составе молекулы углеводорода содержатся две двойные углерод-углеродные связи (-ди- — два, -ен — двойная связь). Очевидно, что такие углеводороды могут быть получены из алканов путем их более глубокого дегидрирования. Например:

На приведенных примерах нетрудно проследить способ образования названий диеновых углеводородов (алкадиенов): после основы названия добавляют -диен, а через дефис указывают атомы углерода, от которых начинаются двойные связи.

Алкадиены, или диены, — это непредельные углеводороды, содержащие в молекуле, кроме одинарных связей, две двойные углерод-углеродные связи. Состав их отражает общая формула CnH2n-2

Наибольшее значение имеют алкадиены, в молекулах которых две двойные углерод-углеродные связи разделены одной одинарной.

Диеновые углеводороды, в молекулах которых две двойные углерод-углеродные связи разделены одной одинарной связью, называют сопряженными.

Сопряженные диены являются исходными веществами для получения синтетических каучуков.

Производство синтетических каучуков основано на реакции полимеризации:

В свою очередь, каучуки — исходное сырье для получения важнейшего в народнохозяйственном отношении материала — резины (рис. 20).

Рис. 20.
Применение резины в народном хозяйстве:
1 — ластики; 2—4 — товары народного потребления (резиновые перчатки 2, плащи и сапоги 3, шланги 4); 5 — автомобильные покрышки

Процесс получения резины из каучука называют вулканизацией. Название этому процессу дало имя греческого бога огня Вулкана, так как процесс превращения каучука в резину заключается в его нагревании с порошком серы. При этом линейные молекулы каучука «сшиваются» атомами серы в пространственную структуру резины за счет разрыва некоторой части двойных связей в полимерной молекуле каучука.

Слово «вулканизация» можно нередко услышать в службах автосервиса. Залатать дырку в автомобильной камере можно с использованием именно этого процесса, когда кусочек смеси каучука с порошком серы («сырая резина») накладывают на покрышку и нагревают под прессом.

Если серу для процесса вулканизации взять в количестве, достаточном для разрыва всех двойных связей в макромолекулах каучука, то при этом образуется твердый неэластичный материал, называемый эбонитом. Эбонит — хороший диэлектрик и широко используется в электротехнике в качестве изолятора. С эбонитовыми палочками вы работали на практических занятиях на уроках физики.

Впервые в промышленных масштабах синтетический каучук был получен выдающимся русским ученым С. В. Лебедевым. Группа химиков под его руководством в 1931 г. предложила способ получения бутадиена-1,3 из этилового спирта и на основе синтезированного алкадиена получила первую партию бутадиенового каучука.

Очевидно, можно ожидать, что алкадиены, подобно алкенам, дадут качественные реакции на двойные связи. Действительно, алкадиены обесцвечивают бромную воду, вступая в реакцию бромироваяия, которая идет в две стадии. На первой стадии происходит разрыв кратных связей в молекуле бутадиена-1,3 и присоединение атомов брома к крайним атомам углерода при двойных связях (1,4-присоединение). Этот процесс сопровождается образованием двойной связи между центральными атомами углерода:

Образующееся производное бутена способно присоединить еще одну молекулу брома:

Аналогично протекает реакция с бромом и для изопрена:

У сопряженных алкадиенов кроме 1,4-присоединения протекает также реакция 1,2-присоединения:

Именно возможность реализации двух направлений этой реакции и является главной особенностью сопряженных ал кадиенов, как класса органических соединений.

Кроме алкадиенов, такую же общую формулу С_nН_2n-2 имеют углеводороды еще одного класса, которому будет посвящен следующий параграф.

Новые слова и понятия

1. Алкадиены (диеновые углеводороды).
2. Синтетические каучуки.
3. Резина, эбонит.
4. Химические свойства алкадиенов.

Вопросы и задания

1. Какие вещества называют алкадиенами?
2. Дайте характеристику гомологического ряда алкадиенов согласно плану: а) общая формула; б) родовые суффиксы; в) виды изомерии; г) номенклатура; д) характерные реакции.
3. Напишите уравнение реакции получения бутадиена-1,3 из бутана.
4. Для изготовления резиновых изделий, не набухающих в бензине и других нефтепродуктах, используют хлоропреновый каучук. Мономером для его получения является хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3), формула которого

Запишите уравнение реакции полимеризации хлоропрена, укажите структурное звено полимера. Рассчитайте относительную молекулярную массу макромолекулы, если известно, что средняя степень полимеризации равна 450.

В начале XIX в. в Англии стали модными плащи из водонепроницаемой ткани, называемые макинтошами. Это название они получили в честь английского химика и изобретателя Ч. Макинтоша, предложившего пропитывать плащевую ткань раствором натурального каучука. Однако на солнце такие плащи становились липкими, а в морозную погоду — ломкими. Предложите свой способ устранения этих недостатков, повторив тем самым открытие другого выдающегося англичанина — Ч. Гудьира.

Источник