Бензол и его гомологи
Арены — ароматические углеводороды, содержащие одно или несколько бензольных колец. Бензольное кольцо составляют 6 атомов углерода, между которыми чередуются двойные и одинарные связи.
Важно заметить, что двойные связи в молекуле бензола не фиксированы, а постоянно перемещаются по кругу.
Арены также называют ароматическими углеводородами. Первый член гомологического ряда — бензол — C6H6. Общая формула их гомологического ряда — CnH2n-6.
Долгое время структурная формула бензола оставалась тайной. Предложенная Кекуле формула с тремя двойными связями не могла объяснить то, что бензол не вступает в реакции присоединения. Как уже было сказано выше, по современным представлениям двойные связи в молекуле бензола постоянно перемещаются, поэтому более верно рисовать их в виде кольца.
За счет чередования двойных связей в молекуле бензола формируется сопряжение. Все атомы углерода находятся в состоянии sp 2 гибридизации. Валентный угол — 120°.
Номенклатура и изомерия аренов
Названия аренов формируются путем добавления названий заместителей к главной цепи — бензольному кольцу: бензол, метилбензол (толуол), этилбензол, пропилбензол и т.д. Заместители, как обычно, перечисляются в алфавитном порядке. Если в бензольном кольце несколько заместителей, то выбирают кратчайший путь между ними.
Для аренов характерна структурная изомерия, связанная с положением заместителей. Например, два заместителя в бензольном кольце могут располагаться в разных положениях.
Название положения заместителей в бензольном кольце формируется на основе их расположения относительно друг друга. Оно обозначается приставками орто-, мета- и пара. Ниже вы найдете мнемонические подсказки для их успешного запоминания 😉
Получение аренов
Арены получают несколькими способами:
- Реакция Зелинского (тримеризация ацетилена)
Данная реакция протекает при пропускании ацетилена над активированным углем при t = 400°C. В результате образуется ароматический углеводород — бензол.
В случае, если к ацетилену добавить пропин, то становится возможным получение толуола. Увеличивая долю пропина, в конечном итоге можно добиться образования 1,3,5-триметилбензола.
В ходе таких реакций, протекающих при повышенной температуре и в присутствии катализатора — Cr2O3, линейная структура алкана замыкается в цикл, отщепляется водород.
При дегидроциклизации гептана получается толуол.
В результате дегидрирования уже «готовых» циклов — циклоалканов, отщепляются 3 моль водорода, и образуется соответствующий арен, с теми же заместителями, которые были у циклоалкана.
Синтез Дюма заключается в сплавлении солей карбоновых кислот с щелочами. В результате такой реакции возможно образование различных органических веществ, в том числе аренов.
Химические свойства аренов
Арены — ароматические углеводороды, которые содержат бензольное кольцо с сопряженными двойными связями. Эта особенность делает реакции присоединения тяжело протекающими (и тем не менее возможными!)
Запомните, что, в отличие от других непредельных соединений, бензол и его гомологи не обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия.
При повышенной температуре и наличии катализатора, водород способен разорвать двойные связи в бензольном кольце и превратить арен в циклоалкан.
Реакция бензола с хлором на свету приводит к образованию гексахлорциклогексана, если же использовать только катализатор, то образуется хлорбензол.
Реакции с толуолом протекают иначе: при УФ-свете хлор направляется в радикал метил и замещает атом водорода в нем, при действии катализатора хлор замещает один атом водорода в бензольном кольце (в орто- или пара-положении).
Почему хлор направляется именно в орто- и пара-положения относительно метильной группы? Здесь самое время коснуться темы ориентантов I (орто-, пара-ориентантов) и II порядков (мета-ориентанты).
К ориентантам первого порядка относятся группы: NH2, OH, OR, CR3, CHR2, CH2R, галогены. К ориентантам второго: NO2, CN, SO3H, CCl3, CHO, COOH, COOR.
Например, ориентант I порядка, гидроксогруппа OH, обеспечивает протекание хлорирования в орто- и пара-положениях. А карбоксильная группа COOH, ориентант II порядка, обуславливает хлорирование в мета-положениях.
Арены вступают в реакции нитрования, протекающие при повышенной температуре и в присутствии серной кислоты, обладающей водоотнимающими свойствами.
Алкилирование аренов осуществляется путем введения алкильного радикала в молекулу бензола. Алкильным радикалом чаще всего выступает алкен или галогеналкан. В подобных реакциях используют катализатор AlCl3.
В случае если для алкилирования используется алкен, то с молекулой бензола соединяется наименее гидрированный атом углерода алкена, прилежащий к двойной связи. Один атом водорода переходит из бензольного кольца к радикалу.
Арены, как и все органические вещества, сгорают с образованием углекислого газа и воды.
При неполном окислении гомологи бензола способны окисляться до бензойной кислоты (при подкислении раствора серной кислотой). Сам бензол не вступает в реакцию окисления с KMnO4, не обесцвечивает его раствор.
В реакцию полимеризации способен вступать стирол (винилбензол), в радикале которого содержится двойная связь.
© 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
Алкины. Задания для подготовки к ЕГЭ.
Алкины. Тестовые задания с выбором двух вариантов ответа.
Выберите два утверждения, справедливые для ацетилена
1) все атомы углерода в состоянии sp 2 -гибридизации
2) имеет структурные изомеры
3) является непредельным углеводородом
4) хорошо растворим в воде
5) при нормальных условиях является газом
Ответ: 35
Выберите два утверждения, справедливые для алкинов
1) являются предельными углеводородами
2) вступают в реакции присоединения
3) могут существовать в виде цис-, транс-изомеров
4) содержат атомы углерода молекулах в состоянии sp 2 -гибридизации
5) обесцвечивают бромную воду
Ответ: 25
Выберите два утверждения, справедливые для всех алкинов.
1) имеют общую формулу CnH2n
2) атомы углерода в молекулах связаны между собой только σ-связями
3) реагируют с натрием
4) реагируют с бромом
5) могут быть получены из дигалогеналканов
Ответ: 45
Выберите два утверждения, справедливые для этина
1) плохо растворим в воде
2) имеет межклассовые изомеры
3) является основным компонентом природного газа
4) может быть получен гидролизом карбида кальция
5) молекула имеет тетраэдрическое строение
Ответ: 14
Выберите два утверждения, справедливые для пропина.
1) вступает в реакцию замещения без разрыва тройной связи
2) при тримеризации образует 1,3,5-триметилбензол
3) может быть получен при гидролизе карбида алюминия
4) является жидкостью, при обычных условиях
5) не обесцвечивают водный раствор перманганата калия
Ответ: 12
Выберите два утверждения, справедливые для бутина -1
1) вступает в реакции замещения с [Ag(NH3)2]OH
2) в реакции гидратации образует бутанол-2
3) образуется при дегидрировании бутана
4) реагирует с бромной водой
5) является изомеров изопрена
Ответ: 14
Выберите два утверждения, справедливые для бутина-1.
1) не вступает в реакцию с водой
2) вступает в реакции замещения с [Cu(NH3)2]Cl
3) при гидратации образует альдегид
4) является изомером дивинила
5) способен присоединить только 1 моль водорода
Ответ: 24
Выберите два утверждения, которые справедливы и для бутина-1, и для бутина-2.
1) 1 моль углеводорода при гидратации может присоединить только 1 моль воды
2) являются жидкостями при обычных условиях
3) вступают в реакции замещения с аммиачным раствором оксида серебра
4) среди продуктов реакции с подкисленным раствором KMnO4 есть карбоновые кислоты
5) могут быть получены из 2-хлорбутана в одну стадию
Ответ: 14
Выберите два утверждения, которые справедливы для бутина-1 и бутина-2.
1) при гидратации образуют одно и то же вещество
2) молекулы имеют плоское строение
3) могут быть получены из 1,1-дибромбутана и 2,3-дибромбутана соответственно
4) вступают в реакции замещения с натрием
5) могут существовать в виде цис-, транс -изомеров
Ответ: 13
Выберите два утверждения, справедливые для всех алкинов.
1) обесцвечивание бромной воды
2) реагируют с аммиачным раствором оксида серебра
3) наличие структурных изомеров
4) хорошо растворимы в воде
5) имеют общую формулу гомологического ряда CnH2n-2
Ответ: 15
Выберите два утверждения, справедливые для всех алкинов.
1) молекулы имеют плоское строение
2) все атомы углерода в молекулах связаны π-связями
3) относятся к непредельным углеводородам
4) вступают в реакциию дегидратации
5) плохо растворимы в воде
Ответ: 35
Выберите два утверждения, которые не справедливы в отношении алкинов.
1) могут существовать в виде цис-, транс-изомеров
2) горят на воздухе
3) содержат атомы углерода в состоянии sp-гибридизации
4) вступают в реакции гидрирования
5) при взаимодействии с водным раствором перманганата калия образуют гликоли
Ответ: 15
Выберите два утверждения, которые справедливы и для этилена, и для ацетилена.
1) относятся к классу алкенов
2) при нормальных условиях являются газами
3) обесцвечивают бромную воду
4) содержат атомы углерода в состоянии sp-гибридизации
5) имеют общую формулу гомологического ряда CnH2n
Ответ: 23
Выберите два утверждения, которые справедливы и для этана, и для ацетилена
1) обесцвечивают водный раствор перманганата калия
2) плохо растворимы в воде
3) образуют взрывчатые смеси с воздухом
4) содержат π-связи в молекулах
5) могут вступать в реакции полимеризации
Ответ: 23
Выберите два утверждения, которые справедливы и для пропана, и для пропина.
1) вступают в реакции гидратации
2) способны к окислению кислородом
3) имеют межклассовые изомеры
4) реагируют с бромом
5) все атомы углерода в молекулах в находятся состоянии sp 3 -гибридизации
Ответ: 24
Из предложенного перечня реакций, выберите две таких, в которые может вступать этин.
Ответ: 34
Из предложенного перечня реакций, выберите две таких, в которые может вступать пропин
Ответ: 23
Из предложенного перечня реакций, выберите две таких, в которые может вступать бутин-2.
Ответ: 24
Из предложенного перечня реакций, выберите две таких, в которые может вступать этин
Ответ: 15
Из предложенного перечня выберите два вещества, которые являются гомологами пропина.
Ответ: 13
Из предложенного перечня выберите два вещества, которые являются друг другу структурными изомерами.
Ответ: 12
Из предложенного перечня выберите два вещества, которые являются структурными изомерами бутина-1
Ответ: 34
Из предложенного перечня выберите два вещества, которые являются структурными изомерами бутина-2.
Ответ: 25
Из предложенного перечня выберите два вещества, которые являются структурными изомерами пентина-2.
Ответ: 12
Из предложенного перечня выберите два вещества, которые являются структурными изомерами пентина-1.
Ответ: 15
Из предложенного перечня выберите два вещества, которые имеют в составе молекул атомы углерода в состоянии sp-гибридизации.
Ответ: 24
Из предложенного перечня выберите два вещества, которые имеют в составе атом углерода в состоянии sp-гибридизации
Ответ: 45
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, с которыми может вступать в реакцию этин.
2) гидроксид калия
3) аммиачный раствор оксида серебра
5) хлорид натрия
Ответ: 34
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, с которыми может вступать в реакцию пропин.
1) оксид меди (II)
2) раствор перманганата калия
3) гидроксид калия
Ответ: 25
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, с которыми может вступать в реакцию ацетилен
- 1. С2H2
- 2. [Cu(NH3)2]Cl
- 3. Na2SO3
- 4. C2H6
- 5. CH4
Ответ: 12
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, с которыми может вступать в реакцию бутин-2.
- 1. [Ag(NH3)2]OH
- 2. Na
- 3. H2O
- 4. [Cu(NH3)2]Cl
- 5. KMnO4
Ответ: 35
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, которые могут вступать в реакцию гидратации.
Ответ: 24
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, которые могут вступать в реакцию гидрогалогенирования.
Ответ: 24
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, которые могут вступать в реакцию олигомеризации.
Ответ: 13
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, которые не могут вступать в реакцию гидрогалогенирования.
Ответ: 35
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, которые могут вступать в реакцию с натрием.
Ответ: 35
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, которые могут вступать в реакцию с натрием.
Ответ: 34
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, которые могут вступать в реакцию гидратации.
Ответ: 24
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, которые могут вступать в реакцию тримеризации.
Ответ: 23
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, с которыми могут вступать в реакцию как ацетилен, так и этан.
Ответ: 15
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, с которыми могут вступать в реакцию как ацетилен, так и этан.
4) раствор перманганата калия
5) аммиачный раствор оксида серебра
Ответ: 23
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, с которыми могут вступать в реакцию как пропин, так и пропен
1) гидроксид натрия
Ответ: 23
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, с которыми могут вступать в реакцию как бутин-1, так и бутин-2.
- 1. [Cu(NH3)2]Cl
- 2. [Ag(NH3)2]OH
- 3. KMnO4
- 4. HBr
- 5. Na
Ответ: 34
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, с которыми могут вступать в реакцию как пропин, так и пропан
2) перманганат калия
Ответ: 35
Из предложенного перечня соединений, выберите два вещества, с которыми могут вступать в реакцию как бутен-2, так и бутин-2.
- 1. KMnO4
- 2. H2
- 3. KOH
- 4. Na
- 5. [Ag(NH3)2]OH
Ответ: 12
Из предложенного перечня, выберите две пары веществ, с каждым из которых реагирует пропин.
- 1. KMnO4, N2
- 2. Br2, Na
- 3. HCl, NaCl
- 4. H2O, O2
- 5. H2, Cu
Ответ: 24
Из предложенного перечня реакций выберите две, которые могут быть использованы для синтеза ацетилена.
1) CH4
3) CH4
Ответ: 14
Из предложенного перечня реакций выберите две такие, с помощью которых может быть получен пропин.
Ответ: 24
Представлена следующая схема превращений веществ:
1,2-дихлорэтан ацетилен
ацетиленид серебра
Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y
3) KOH (водный раствор)
5) KOH (спиртовой раствор)
Ответ: 54
Представлена следующая схема превращений веществ:
1,2-дихлорпропан Х
диметилкетон
Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y
Ответ: 41
Представлена следующая схема превращений веществ:
ацетилен Х
Y
Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y.
1) 1,2- дихлорэтан
Ответ: 53
Представлена следующая схема превращений веществ:
карбид кальция Х
Y
Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y
Ответ: 34
Представлена следующая схема превращений веществ:
ацетиленид натрия ацетилен
Y
Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y.
Ответ: 43
Представлена следующая схема превращений веществ:
NaC≡C-CH3 X
ацетат калия
Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y
Ответ: 45
Представлена следующая схема превращений веществ:
C2H2 HC≡C-CH=CH2
H2C=CH-CH=CH2
Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y.
- 1. H2O
- 2. C2H4
- 3. C2H2
- 4. H2
- 5. HCl
Ответ: 34
Алкины. Задания на установление соответствия.
Установите соответствие между названием вещества и классом/группой органических соединений, к которому(-ой) это вещество принадлежит: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ВЕЩЕСТВО | КЛАСС/ГРУППА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ | ||||||||||||||||||||||
ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВ | РЕАГЕНТ | ||||||||||||||||||||
ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВ | РЕАКТИВ | ||||||||||||||||||
УГЛЕВОДОРОД | ПРОДУКТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ | ||||||||||||||||
АЛКИН | ПРОДУКТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ | ||||||||||||||
АЛКИН | ПРОДУКТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ | ||||||||||||
РЕАГЕНТЫ | ПРОДУКТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ | ||||||||||
РЕАГЕНТЫ | ПРОДУКТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ | ||||||||
СХЕМА РЕАКЦИИ | УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИЙ ПРОДУКТ РЕАКЦИИ | ||||||
РЕАГЕНТ | ОРГАНИЧЕСКИЙ ПРОДУКТ РЕАКЦИИ | ||||
РЕАГЕНТ | ОРГАНИЧЕСКИЙ ПРОДУКТ РЕАКЦИИ | ||
РЕАГЕНТЫ | ПРОДУКТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ |
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТ РЕАКЦИИ |