Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Циклоалканы

Циклоалканы (циклопарафины, нафтены) — циклические насыщенные углеводороды, по химическому строению близкие к алканам. Содержат только простые одинарные сигма связи (σ-связи), не содержат ароматических связей.

Циклоалканы имеют большую плотность и более высокие температуры плавления, кипения, чем соответствующие алканы. Общая формула их гомологического ряда — CnH2n.

Номенклатура и изомерия циклоалканов

Названия циклоалканов формируются путем добавления приставки «цикло-» к названию алкана с соответствующим числом: циклопропан, циклобутан и т.д.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Как и у алканов, атомы углерода циклоалканов находятся в sp 3 гибридизации.

Помимо изомерии углеродного скелета, для циклоалканов характерна межклассовая изомерия с алкенами и пространственная геометрическая изомерия в виде существования цис- и транс-изомеров.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Получение циклоалканов

В промышленности циклоалканы получают несколькими способами:

    Из ароматических углеводородов

Циклоалканы можно получить гидрированием (присоединением водорода) бензола и его гомологов.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

При наличии катализатора и повышенной температуры алканы способны образовывать цикл, отщепляя при этом водород.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

В лабораторных условиях циклоалканы можно получить реакцией дегалогенирования дигалогеналканов.

    Дегалогенирование дигалогеналканов (внутримолекулярная реакция Вюрца)

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Химические свойства циклоалканов

Важно заметить, что циклопропан и циклобутан вступают в реакции присоединения, проявляя свойства ненасыщенных соединений. Для циклопентана и циклогексана реакции присоединения не характерны, они преимущественно вступают в реакции замещения.

Наиболее легко в реакции гидрирования вступают циклопропан и циклобутан. Циклопентан и циклогексан не вступают в реакции гидрирования (в рамках вопросов ЕГЭ — не вступают, но на самом деле эти реакции идут, просто крайне затруднены).

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Без освещения реакция циклопропана и циклобутана с хлором идет по типу присоединения. При освещении хлор образует свободные радикалы, реакция идет, как и у алканов, по механизму замещения.

У циклопентана и циклогексана реакция идет только путем замещения.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

В реакции гидрогалогенирования, протекающие по типу присоединения, вступают циклопропан и циклобутан.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

При отщеплении водорода от циклогексана образуется бензол, при наличии радикалов — гомологи бензола.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

В ходе нагревания с катализатором — AlCl3 циклоалканы образуют изомеры.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

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.

Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать

Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 класс

Химические свойства циклоалканов

Количество углеродных атомов в цикле, образующем молекулу, влияет на свойства циклоалканов, проявляемые в различных видах химических взаимодействий. Соединения с малыми циклами, в которых существенную роль играет угловое напряжение, отличаются неустойчивостью и близки по свойствам к непредельным углеводородам. Чем больше звеньев в цикле, тем сильнее проявляются свойства, присущие алканам.

Видео:5.3. Циклоалканы: Химические свойства. ЕГЭ по химииСкачать

5.3. Циклоалканы: Химические свойства. ЕГЭ по химии

Реакции присоединения

Участие в процессах этого типа, связанных с разрывом замкнутого участка молекулы, свойственно циклопропану Химические свойства циклобутана уравнение реакций и циклобутану Химические свойства циклобутана уравнение реакций, обладающим малыми циклами.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Гидрирование

Условиями реакции являются нагревание и присутствие катализатора. Цикл размыкается с образованием алкана:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Для вступления в реакцию циклопентана требуются более жесткие условия:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Это единственная реакция присоединения, в которую способен вступать циклопентан. Сходство химических свойств циклоалканов с более высоким углеродным числом обусловливает их неучастие в реакциях присоединения.

Галогенирование

Продуктом этой реакции становится дигалогеналкан:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Гидрогалогенирование

Циклопропан реагирует в водном растворе с галогенводородами:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Присоединять галогенводород способны и гомологи циклопропана с углеводородным радикалом и трехчленным циклом. В процессах гидрогалогенирования циклоалканов соблюдается правило Марковникова, согласно которому водород присоединяется к максимально гидрогенизированному атому углерода:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Видео:Химические свойства циклоалканов. Малые циклы: циклопропан и циклобутан.Скачать

Химические свойства циклоалканов. Малые циклы: циклопропан и циклобутан.

Реакции замещения

Для циклоалканов со слабо напряженным или ненапряженным циклом (Химические свойства циклобутана уравнение реакций) характерно замещение водорода без разрушения цикла.

Галогенирование

В результате реакции образуется галогенциклоалкан:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Хлорирование малого цикла также может происходить без его разрыва, если температура реакции не превысит 100° C:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Нитрование

Азотная кислота должна быть разбавленной. Продукт взаимодействия – нитроциклоалкан:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Видео:Химические свойства алканов. 1 часть. 10 класс.Скачать

Химические свойства алканов.  1 часть. 10 класс.

Окисление циклоалканов

Реакции окисления одинаково свойственны всем циклоалканам. Аналогично предельным незамкнутым углеводородам, они не реагируют с водным раствором Химические свойства циклобутана уравнение реакций, но подвергаются каталитическому окислению и горят, как все углеводороды.

Мягкое окисление

При мягком окислении воздухом на хлориде кобальта получают алициклические кислородсодержащие соединения (кетон и спирт):

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Жесткое окисление

С использованием катализатора воздействие сильного окислителя (например, разбавленной азотной кислоты) на циклоалкан приводит к образованию двухосновных кислот. Реакция протекает в жестких условиях:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Полное окисление (горение)

В общем виде уравнение горения циклоалканов записывается:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Инициирует реакцию контакт с открытым пламенем.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Видео:ВСЕ ПРО АЛКАНЫ за 8 минут: Химические Свойства и ПолучениеСкачать

ВСЕ ПРО АЛКАНЫ за 8 минут: Химические Свойства и Получение

Реакция отщепления

Нагревание в присутствии металлического катализатора приводит к дегидрированию циклоалканов – отщеплению водорода и образованию ароматического соединения бензольного ряда:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Видео:5.1. Циклоалканы: Строение, изомерия. ЕГЭ по химииСкачать

5.1. Циклоалканы: Строение, изомерия. ЕГЭ по химии

Изомеризация

Циклоалканы способны изомеризоваться с перегруппировкой атомов в углеродном скелете. Процесс протекает на платине, хлориде или бромиде алюминия и сопровождается сужением либо расширением цикла. Образование средних циклов происходит легче, и они отличаются большей устойчивостью:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Реакция идет в обоих направлениях до установления равновесия.

Для низших циклоалканов предпочтительной оказывается изомеризация с расширением цикла, так как она ведет к ослаблению углового напряжения в молекуле. Так, метилциклобутан переходит в циклопентан необратимо:

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Видео:ОСНОВАНИЯ В ХИМИИ — Химические свойства оснований. Реакции оснований с кислотами и солямиСкачать

ОСНОВАНИЯ В ХИМИИ — Химические свойства оснований. Реакции оснований с кислотами и солями

Заключение

Циклоалканы, находящиеся в начале гомологического ряда, сочетают в своих химических взаимодействиях свойства предельных и непредельных углеводородов линейного строения. Комбинация свойств вызвана, с одной стороны, особыми условиями образования непрочных изогнутых связей в простейших циклах, и, с другой стороны, насыщенностью соединений.

Высшие циклоалканы практически не отличаются по химическим свойствам от алканов, так как их макроциклы не оказывают деформирующего влияния на строение химических связей.

Видео:Как расставлять коэффициенты в уравнении реакции? Химия с нуля 7-8 класс | TutorOnlineСкачать

Как расставлять коэффициенты в уравнении реакции? Химия с нуля 7-8 класс | TutorOnline

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Химические свойства циклоалканов сильно зависят от размера цикла, определяющего его устойчивость.

Трех- и четырехчленные циклы (малые циклы), являются насыщенными, но, несмотря на это резко отличаются от всех остальных предельных углеводородов. Валентные углы в циклопропане и циклобутане значительно меньше нормального тетраэдрического угла 109°28’, свойственного sp 3 -гибридизованному атому углерода.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Это приводит к большой напряженности таких циклов и их стремлению к раскрытию под действием реагентов. Поэтому циклопропан, циклобутан и их производные вступают в реакции присоединения, проявляя характер ненасыщенных соединений. Легкость реакций присоединения уменьшается с уменьшением напряженности цикла в ряду:

циклопропан > циклобутан >> циклопентан.

Наиболее устойчивыми являются 6-членные циклы, в которых отсутствуют угловое и другие виды напряжения.

В циклах (начиная с С5) угловое напряжение снимается благодаря неплоскому строению молекул. Поэтому для циклоалканов (С5 и выше) вследствие их устойчивости характерны реакции, в которых сохраняется циклическая структура, т.е. реакции замещения.

Реакции присоединения (малые циклы (n=3,4)) — сходство с алкенами

1. Гидрирование

Циклопропан, циклобутан довольно легко присоединяют водород, образуя соответствующие нормальные алканы.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

2. Галогенирование

Малые циклы (С3 — С4) способны присоединять бром (хотя реакция и идет труднее, чем с пропеном или бутеном). С алкенами реакция идет при комнатной температуре, для циклоалканов необходимо нагревание.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

3. Гидрогалогенирование

В реакцию присоединения с галогеноводородами опять де вступают только малые циклы при нагревании.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Присоединение к гомологам циклопропана происходит по правилу Марковникова.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Реакции замещения (обычные циклы (n=5-7)) – сходство с алканами

1. Галогенирование

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

2. Нитрование

Химические свойства циклобутана уравнение реакций
Реакции отщепления (обычные циклы (n=5-7)) – сходство с алканами

1. Дегидрирование

Эти соединения, подобно алканам, вступают в реакции дегидрирования.

Дегидрирования циклогексана (реакция Зелинского-Казанского) и его алкильных производных.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Реакции окисления

1. Реакция горения

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

2. Окисление в присутствии катализатора.

При действии сильных окислителей (например, 50%-ной азотной кислоты) на циклогексан в присутствии катализатора образуется адипиновая (гександиовая) кислота.

Химические свойства циклобутана уравнение реакций

Сравнение свойств

Столь резкое отличие в свойствах циклоалканов в зависимости от размеров цикла приводит к необходимости рассматривать не общий гомологический ряд циклоалканов, а отдельные их ряды по размерам цикла.

Например, в гомологический ряд циклопропана входят: циклопропан С3Н6, метилциклопропан С4Н8, этилциклопропан С5Н10 и т.д.

🌟 Видео

Урок 7. Циклоалканы (химические свойства)Скачать

Урок 7. Циклоалканы (химические свойства)

Химические уравнения - Как составлять уравнения реакций // Составление Уравнений Химических РеакцийСкачать

Химические уравнения - Как составлять уравнения реакций // Составление Уравнений Химических Реакций

Химические свойства циклоалканов. Обычные циклы и полициклоалканы.Скачать

Химические свойства циклоалканов. Обычные циклы и полициклоалканы.

Всё о циклоалканах за 40 минут | Химия 10 класс | УмскулСкачать

Всё о циклоалканах за 40 минут | Химия 10 класс | Умскул

Химические свойства циклоалкановСкачать

Химические свойства циклоалканов

#16. Физические и химические свойства циклоалкановСкачать

#16. Физические и химические свойства циклоалканов

Типы Химических Реакций — Химия // Урок Химии 8 КлассСкачать

Типы Химических Реакций — Химия // Урок Химии 8 Класс

Химические свойства циклоалкановСкачать

Химические свойства циклоалканов

ЦиклоалканыСкачать

Циклоалканы

Видеоурок «Циклоалканы»Скачать

Видеоурок «Циклоалканы»

5.2. Циклоалканы: Способы получения. ЕГЭ по химииСкачать

5.2. Циклоалканы: Способы получения. ЕГЭ по химии
Поделиться или сохранить к себе: