Алкадиены. Каучук

Содержание.
1. Строение алкадиенов. Молекулярное, структурное.
2. Вид гибридизации.
3. Гомологический ряд.
4. Изомерия.
5. Свойства.
6. Получение.
7. Применение.
8. Каучук.

   Алкадиены, или диеновые углеводороды, — не­предельные углеводороды, содержащие в углеродной цепи молекулы две двойные связи.
1.   Строение алкадиенов:
а) молекулярное  C4H6 – бутадиен, C5H8 - пентадиен.
б) структурное:
CH2 = CH – CH = CH2 бутадиен-1,3
CH2 = CH – CH = CH2
                          |
                         CH3
2-метилбутадиен-1,3
2.   Вид гибридизации.
CH2 = CH – CH = CH2 бутадиен-1,3
   Атомы углерода в молекуле бутадиена-1,3 находятся в состоянии sp­3-гибридизации. За счет гибридных sp3-орбиталей, оси симметрии которых лежат в одной плоскости, в молекуле возникают s-связи между всеми атомами углерода и s-связи угле­род – водород. Центры всех атомов в молекуле бута­диена-1,3 лежат в одной плоскости. Негибридные       p-орбитали атомов углерода (по одной у каждого атома) рас­положены перпендикулярно к плоскости молекулы и перекрываются не только между атомами 1,2 и 3,4, но и между атомами 2,3. Электроны на таких орбиталях образуют общую p-электронную систему однако перекрывание p-орбиталей между ато­мами углерода 2 и 3 менее полное, чем 1,2- и 3,4-перекрывание.
3.   Гомологический ряд.
   Общая формула диеновых углеводородов CnH2n-2
C3H4 – пропадиен
C4H6 – бутадиен
C5H8 – пентадиен
C6H10 – гексадиен
C7H12 – гептадиен
C8H14 – октадиен
C9H16 – нонадиен
C10H18 – декадиен
4.   Изомерия.
I. Структурная:
а) C-скелет:
CH2 = CH – CH = CH – CH                CH2 = CH – C = CH2−CH3
петадииен-1,3                                   2-метилбутадиен-1,3

б) двойная связь
CH2 = CH – CH = CH – CH3                                                CH2 = C = CH –  CH2 – CH3
            пентадиен-1,3                                                              пентадиен-1,2
в) межклассовая (с алкинами)
C3H4                                                                                     C3H4
CH º C – CH3                                                             CH2 = C = CH2
II. Пространственная
CH3 – CH = CH – CH = CH2
 H      H                                                                       CH3     H
 |        |                                                                       |          |
 C  =  C                                                                        C   =   C
 |        |                                                                       |          |
CH   CH=CH2                                                        H -  CH =    CH2
циспентодиен-2,4                                         транспентодиен-2,4
5.   Свойства.
а)  физические
Бутадиен-1,3 (Дивинил)– бесцветный газ  с неприятным запахом, температурой плавления –4,5°C. Практически нерастворим в воде, 2-Метилбутадиен-1,3 (Изопрен) – при обычных условиях – жидкость с температурой кипения 34°C.
б) химические
1.    Гидрирование и галогенирование
   Алкаднены могут присоединять водород (в момент выделения, т е. водород в виде атомов Н) и галогены. Обычно атомы водорода или галогена присоединяются к атомам углерода, занимающим в цепи положения 1 и 4 (так называемое 1,4-присоединение). При этом образуется новая двойная связь между углеродными атомами. Атомы водорода или галогена могут присоединяться так­же к атомам углерода 1 и 2 (1,2-присоединение), при этом вторая двойная связь в алкадиене не изменяется.
CH2 = CH – CH = CH2 + H2 ­   CH3 – CH = CH – CH3
CH2 = CH – CH = CH2 + Br2 ­   CH2Br – CH = CH – CH2Br
2.    Гидрогалогенирование
Присоединение хлороводорода к бутадиену-1,3 приводит к образованию продуктов 1,2- и 1,4-присоединения:
CH2Cl – CH = CH – CH3
CH2 = CH – CH = CH2 + HCl –|
                                        CH2 = CH – CHCl – CH3
3.    Полимеризация.
4.    Горение.
6.   Получение.
1.    Дегидрирование алканов
CH3 – CH2 – CH2 – CH3    CH2 = CH – CH = CH2 + 2H2
2.    Реакция Лебедева (дегидрирование и дегидратация)
ZnO и Al2O3 – католизаторы
C2H5OH + C2H5OH  CH2 = CH – CH = CH2 + 2H2O + H2
7.   Применение.
Алкадиены применяются для производства каучука.
8. Каучук.
   В современной промышленности важную роль играю эластомеры – высокомолекулярные вещества, сохраняющие эластичность в широком интервале температур Эластомеры легко изменяют фирму при внешнем воздействии, а после окончания воздействия принимают исходную форму. Типичными эластомерами являются каучуки.
- Натуральный каучук. Натуральный каучук получается из природного сырья — сока дерева гевеи, распространенного в Южной Америке (главным образом в Бразилии). На воздухе белый млечный сок этого дерева быстро твердеет и темнеет, превращаясь в эластичную массу. Натуральный каучук представляет собой полимер изопрена, его состав отвечает формуле:
(рисунок 19)
- Синтетический каучук. Большие потребности промышленности в каучуке обусловили разработку синтетических способов его получения.
   В СССР синтетический каучук начал впервые производиться в промышленных масштабах в 1932 по способу С. В. Лебедева. Этот способ заключался в полимеризации бутадиена-1,3 в присутствии металлического натрия в качестве катализатора:
nСН2 = СН – СН =CH2  (– СН2 – СН = СН – СН2 –)n
бутадиен-1,3                     бутадиеновый каучук
(полибуталиен)
   Такой каучук уступает по свойствам натуральному: он менее эластичен, изделия из него быстрее изнашиваются. Каучук используют в производстве шин, резинотехнических изделий, клеев, эбонита, медицинских и бытовых изделий. Для превращения каучука в резину проводят вулканизацию каучука. Резина отличается от каучука большей эластичностью и прочностью. Она устойчивее к действию температуры и растворите­лей.

Нравится

Тридцатая школа