ALKINY

WPROWADZENIE

Alkiny to węglowodory zawierające potrójne wiązanie węgiel-węgiel.

Najprostszym alkinem jest acetylen.

Acetylen używany jest w produkcji polimerów akrylowych. Jest dobrym paliwem, powszechnie stosowany w butlach do procesów spawania.

Otrzymuje się go przez wysokotemperaturowy rozkład (pirolizę) metanu.

acetylen

Acetylen C₂H₂ jest cząsteczką liniową o kątach między wiązaniami H-C-C równych 180^o

NAZEWNICTWO ALKINÓW

Do alkinów stosuje się ogólne zasady nazewnictwa węglowodorów. W nazwie stosuje się przyrostek in lub yn , a miejsce potrójnego wiązania wskazane jest przez numer pierwszego alkinowego atomu węgla w łańcuchu. Numerowanie głównego łańcucha rozpoczyna się od końca bliższego wiązania potrójnego, tak by to wiązanie otrzymało najmniejszy numer.

6-metylo-3-oktyn

4-metylo-7-nonen-1-yn

REDUKCJA ALKINÓW

Alkiny łatwo redukują się do alkanów przez przyłączenie wodoru na katalizatorze metalicznym. Reakcja zachodzi stopniowo poprzez pośredni alken.

Całkowita redukcja do alkanu zachodzi, gdy jako katalizatora używa się palladu osadzonego na węglu aktywnym Pd/C, ale reakcje można zatrzymać na etapie alkenu .

HALOGENKI ALKILOWE

Istnieje wiele alkanów, w których atomy wodoru zostały podstawione atomami fluorowca.

Fluorowce

Halogenki alkilowe stosowane są jako rozpuszczalniki w przemyśle, jako anestetyki wziewne w medycynie, jako czynniki chłodzące oraz pestycydy i fungicydy.

1,2-dichloroetan rozpuszczalnik

1-bromo-1-chloro-2,2,2-trifluoroetan halotan, anestetyk wziewny

dichlorodifluorometan chłodziwo

NAZEWNICTWO

Halogenki alkilowe nazywamy w taki sam sposób jak alkany, traktując atom fluorowca jak podstawnik w łańcuchu macierzystego alkanu.

• ponumerowanie łańcucha macierzystego zaczynając od końca bliższego pierwszego podstawnika

• gdy obecnych jest więcej niż jeden atom danego fluorowca, numeruje się każdy z nich i używa się przedrostki di, tri, tetra itd.

• gdy obecne są różne fluorowce, wymienia się je w porządku alfabetycznym

2-bromo-5-metyloheksan

OCHRONNA WARSTWA OZONU W STRATOSFERZE

Tworzenie się ozonu w stratosferze

O₂ + hv -> O + O

O + O₂ -> O₃

Warstwa ozonu w stratosferze chroni powierzchnię ziemi przed nadmiernym szkodliwym promieniowaniem słonecznym w zakresie nadfioletu

Emisja niektórych lotnych związków organicznych niszczy warstwę ozonu w stratosferze i powstaje zjawisko tzw „dziury ozonowej”

ZANIKANIE WARSTWY OZONOWEJ

Zanikanie warstwy ozonowej nad Arktyką

w latach 1960 -1990

PARADOKS OZONU W ŚRODOWISKU CZŁOWIEKA

zanikanie warstwy ozonowej w stratosferze

tworzenie się ozonu tuż przy powierzchni Ziemi, jako jeden ze składników tzw smogu fotochemicznego, bardzo niebezpiecznego dla zdrowia

HALOGENKI ALKILOWE

HALOGENKI ALKILOWE A „DZIURA OZONOWA”

Warstwa ozonowa jest pasmem atmosfery, rozciągającym się od około 20 do 40 km ponad powierzchnią ziemi.

Ozon O₃ na mniejszych wysokościach jest groźny dla organizmów żywych, ale jego obecność w wyższych warstwach atmosfery ma podstawowe znaczenie, ponieważ działa on jak tarcza chroniąca Ziemię przed intensywnym nadfioletowym promieniowaniem słonecznym.

Gdyby warstwa ozonowa została zniszczona, więcej promieniowania nadfioletowego docierałoby do powierzchni Ziemi, powodując częste zachorowania na raka i zaćmę.

Liczne badania wykazały, że niektóre halogenki alkilowe, a szczególnie chlorofluoroalkany (CFC) (z ang.) Chlorofluorocarbon są związkami, które ulatując w górne warstwy atmosfery niszczą ozon i tworzy się „dziura ozonowa”.

CFC były powszechnie stosowane w pojemnikach aerozolowych do rozpylania dezodorantów, środków owadobójczych, czy też farb, lakierów itp.

HALOGENKI ALKILOWE A „DZIURA OZONOWA”

CFC to proste alkany, w których wszystkie atomy wodoru zostały zastąpione chlorem lub fluorem.

Trichlorofluorometan CCl₃F i dichlorodifluorometan CCl₂F₂ to dwa najpopularniejsze CFC.

CFC wykorzystywano jako propelenty w aerozolach dlatego, że są one chemicznie obojętne i niepalne, nie reagują z zawartością pojemnika, nie pozostawiają po sobie śladu i są nietoksyczne. A więc wydawało się, że mają same zalety. Ulatują natomiast do atmosfery i ostatecznie gromadzą się w stratosferze i tam niszczą ozon. Nie tylko te związki chemiczne niszczą ozon.

Mechanizm niszczenia ozonu polega na reakcjach rodnikowych. Promieniowanie nadfioletowe działając na cząsteczkę CFC rozrywa wiązanie C-Cl, tworząc rodnik chlorowy i ten reaguje z ozonem.

POLARNOŚĆ WIĄZAŃ I CZĄSTECZEK

Wiele cząsteczek organicznych jest elektrycznie obojętna: nie maja żadnego ładunku, ani dodatniego, ani ujemnego.

Niektóre wiązania w cząsteczce, a szczególnie niektóre wiązania w grupach funkcyjnych są polarne.

Polarność wiązania jest konsekwencją niesymetrycznego rozkładu elektronów w wiązaniu i jest związana z różnicą elektroujemności powiązanych ze sobą atomów.

Pierwiastki takie jak tlen, azot, fluor, chlor i brom, są bardziej elektroujemne niż węgiel. W ten sposób atom węgla przyłączony do jednego z tych elektroujemnych pierwiastków obarczony jest cząstkowym ładunkiem dodatnim, a atom elektroujemny w konsekwencji ma nieznaczny cząstkowy ładunek ujemny.

Metale są mniej elektroujemne niż węgiel, atom węgla przyłączony do metalu ma cząstkowy ładunek ujemny, a atom metalu ma cząstkowy ładunek dodatni.

POLARNOŚĆ

Polarność wiązania jest spowodowana różnicą elektroujemności, czyli właściwości atomu polegającej na zdolności przyciągania elektronów w wiązaniu atomowym.

Metale, które znajdują się po lewej stronie układu okresowego pierwiastków, przyciągają elektrony bardzo słabo, podczas gdy fluorowce i inne reaktywne niemetale znajdujące się po prawej stronie układu okresowego przyciągają elektrony silnie.

POLARNOŚĆ

Wartości elektroujemności ustalono arbitralnie, od wartości 2,1 dla wodoru do wartości 4,0 dla fluoru. Wartość elektroujemności dla węgla wynosi 2,5.

Jako regułę przyjęto:

• wiązania między atomami o podobnej elektroujemności są atomowe

• wiązania między atomami, których elektroujemność różni się o mniej niż dwie jednostki są wiązaniami atomowymi spolaryzowanymi

• wiązania między atomami, których elektroujemności różnią się o więcej niż dwie jednostki, są w dużym stopniu jonowe

Wiązania węgiel wodór są stosunkowo niepolarne, ponieważ mają podobne elektroujemności.

Wiązania między atomami węgla i atomami fluorowców są tak spolaryzowane, że elektrony wiążące są odsunięte od atomu węgla i znacząco przesunięte ku atomowi elektroujemnemu.

POLARNOŚĆ

Gdy poszczególne wiązania w cząsteczce są polarne, wtedy cząsteczka jako całość również jest polarna.

Całkowita polarność cząsteczki wynika z sumy wszystkich polarności poszczególnych wiązań i rozmieszczenia wolnych par elektronowych w cząsteczce. Średnią polarność w cząsteczce można zmierzyć ilościowo i nosi ona nazwę momentu dipolowego. Momenty dipolowe są wyrażane w debajach D. (Peter Debye, uczony holenderski, nagroda Nobla 1936 r.)

SCHEMATY POLARNOŚCI W NIEKTÓRYCH GRUPACH FUNKCYJNYCH