62863 Obraz3 (130)

42

1. Cząsteczka tlenu odrywa atom wodoru od atomu węgla:

R-H + Qz -| R- + H-O-O-

rodnik    rodnik

alkilowy    wodoro nadtlenkowy

2. Rodnik alkilowy reaguje z tlenem:

R- + Ch -► R-O-O-

rodnik

alkik) nadtlenkowy

3. W reakcji rodników alkflonadtlenkowych z alkanami powstają rodniki i wodoronadtlenki alkilowe:

R-O-O- + H-R -► R-O-O-H + R-

Łańcuchowy charakter utleniania polega na tym, że reakcje 2 i 3 mogą powtarzać się wiele razy.

Wodoronadtlenki ulegają różnym reakcjom, prowadzącym ostatecznie do końcowych produktów utlenienia. Są to złożone reakcje, których omawianie wykracza poza ramy elementarnej chemii. Powiemy jeszcze tylko tyle, że jedną z reakcji wodoro nadtlenków jest ich dysocjacja, polegająca na rozpadzie wiązania między atomami tlenu. Produktami takiej dysocjacji są rodniki wodorotlenowe i rodniki alkoksyłowe. Rodniki te są produktami pośrednimi utleniania biologicznego i dlatego są zawsze obecne w naszych organizmach. Ich czas życia jest krótki, ale bez przerwy powstają i ulegają dalszym przemianom.

R-O-O-H -► HO- .+ R-O-

rodnik    rodnik

wodorotlenowy alkoksylowy

W podwyższonych temperaturach, w jakich odbywa się spalanie związków organicznych, reakcja może być inicjowana przez tlen. Tlen jest jednak zbyt mało reaktywny i nie może skutecznie inicjować reakcji utleniania w niskich temperaturach. Gdyby tak nie byk), to substancje organiczne nie mogłyby istnieć w atmosferze zawierającej tlen i nie mogłyby powstać na Ziemi aerobowe formy życia.

Oprócz spalania, dostarczającego energii potrzebnej nam do życia i do funkcjonowania gospodarki, w naszym otoczeniu nieustannie przebiegają mniej dostrzegalne ale doniosłe w skutkach reakcje powolnego utleniania. Są to reakcje autoksydacji.

A u toksydacją nazywamy reakcję związków organicznych z tlenem atmosferycznym, przebiegającą powoli w niskich temperaturach.

Autoksydacja jest przyspieszana przez światło, ponieważ absorpcja światła przez cząsteczki wytwarza wolne rodniki, potrzebne do zainicjowania reakcji Działając przez dłuższy czas autoksydacja może doprowadzić do daleko idącego rozkładu substancji organicznych. Jest to uciążliwe i szkodliwe zjawisko, bo jego konsekwencją jest „psucie się” wielu produktów organicznych. Guma i tworzywa sztuczne kruszeją, organiczne farby i lakiery pękają i tracą swoje działanie ochronne a żywność wymaga ochrony nie tylko przed bakteriami i pleśniami, ale także przed dostępem powietrza i światła. Są też jednak i dobre strony autoksydacji, bo dzięki niej zużyte produkty przemysłu organicznego są usuwane ze środowiska nawet bez ingerencji człowieka. Samooczyszczanie się środowiska jest jednak w głównej mierze wynikiem działania mikroorganizmów.

Ropa naftowa, rozlewana w wyniku katastrof tankowców albo awarii szybów naftowych i rurociągów, jest szybko usuwana przez bakterie, dla których węglowodory są źródłem węgla, potrzebnego do budowy komórek. Pierwszym etapem wykorzystania węglowodorów przez bakterie musi oczywiście być utlenianie.

2.12. Alkany jako paliwa silnikowe

Benzyna stosowana w silnikach z zapłonem iskrowym jest frakcją ropy naftowej wrzącą w zakresie 50 - 200°C. Otrzymana przez destylację ropy surowa benzyna zawiera dużo prostołaócucbowych alkanów i dlatego nie nadaje się do napędu silników.

Alkany o prostych łańcuchach są niepożądanymi składnikami benzyn, powodują bowiem „stukanie” silników, wywołane spalaniem mieszanki w cylindrze jeszcze przed osiągnięciem maksymalnego sprężenia. Zmniejsza to moc silnika i powoduje jego zbyt szybkie zużycie. Powszechnie stosowaną miarą jakości benzyn jest tzw. liczba oktanowa. Wzorcem liczby oktanowej jest benzyna sporządzona przez zmieszanie heptanu (bardzo złe paliwo, liczba oktanowa 0) z 2,2,4-trimetylopentanem, który w żargonie technicznym jest nazywany izooktanem. Węglowodór ten jest bardzo dobrym paliwem, jego umownie przyjęta liczba oktanowa wynosi 100. Liczbę oktanową