Metan CH 4 C H. 0,110 nm. 109,5 o

Σχετικά έγγραφα
SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

ОРГАНСКA ХЕМИЈA ХАЛОГЕНАЛКАНИ

C n H 2n+2 ALICIKLIČNI AROMATIČNI. alkani alkeni. dieni. alkini. Jedinjenja sastavljeni samo od dve vrste atoma, ugljenika i vodonika.

HEMIJSKA VEZA TEORIJA VALENTNE VEZE

NOMENKLATURA ORGANSKIH SPOJEVA. Imenovanje aromatskih ugljikovodika

3. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer ALKENI. Aciklični nezasićeni ugljovodonici koji imaju jednu dvostruku vezu.

C C C C C C C C C C C C H C CH 2 H 3 C H. Br C CH 2. 1 konjugovane 2 izolovane 3 kumulovane C=C veze. C=C veze. C=C veze. 1,3-cikloheksadien

UGLJOVODONICI. Organska jedinjenja koja sadrže samo ugljenik i vodonik (C i H)

АЛКАНИ И ЦИКЛОАЛКАНИ

MEĐUMOLEKULSKE SILE JON-DIPOL DIPOL VODONIČNE NE VEZE DIPOL DIPOL-DIPOL DIPOL-INDUKOVANI INDUKOVANI JON-INDUKOVANI DISPERZNE SILE

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

REAKCIJE ELIMINACIJE

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

MEĐUMOLEKULSKE SILE Jon-jon Kulonove sile kj/mol, Šarl-Оgisten de Кulon (Charles-Augustin de Coulomb) , francuski fizičar

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

Osnovne veličine, jedinice i izračunavanja u hemiji

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

numeričkih deskriptivnih mera.

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Radoslav D. Mićić, doc. PhD, Hemija nafte i gasa. Presentation 3.

C kao nukleofil (Organometalni spojevi)

H 3 CH 3 CH 2 C CH CH CHC CH CH 2 C CH C CH CH 2. propin. 2-butin (acetilen) etin. (metilacetilen) (dimetilacetilen)

STVARANJE VEZE C-C POMO]U ORGANOBORANA

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

21. ŠKOLSKO/OPĆINSKO/GRADSKO NATJECANJE IZ GEOGRAFIJE GODINE 8. RAZRED TOČNI ODGOVORI

Operacije s matricama

ALKENI. Nezasićeni ugljovodonici Sadrže dvostruku vezu Može biti više dvostrukih veza u molekulu

Inženjerska grafika geometrijskih oblika (5. predavanje, tema1)

Osnove organske hemije. Halogenalkani (alkil-halogenidi) Aril-halogenidi

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

5. Karakteristične funkcije

Ο H C C H HC5 3CH \ / \ 4 /

Teorijske osnove informatike 1

Računarska grafika. Rasterizacija linije

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Alkeni ili olefini C n H 2n. sp 2 hibridne orbitale

IZVODI ZADACI (I deo)

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

Strukture podataka i algoritmi 1. kolokvij 16. studenog Zadatak 1

XI dvoqas veжbi dr Vladimir Balti. 4. Stabla

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

7 Algebarske jednadžbe

Pri međusobnom spajanju atoma nastaje energetski stabilniji sistem. To se postiže:

Reverzibilni procesi

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

Kaskadna kompenzacija SAU

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 17.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

HEMIJSKI PRINCIPI U INŽENJERSTVU ZAŠTITE ŽIVOTNE SREDINE

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

OBRTNA TELA. Vladimir Marinkov OBRTNA TELA VALJAK

Osnove organske hemije. Alkeni, nomenklatura, dobivanje i reakcije

KOMUTATIVNI I ASOCIJATIVNI GRUPOIDI. NEUTRALNI ELEMENT GRUPOIDA.

U unutrašnja energija H entalpija S entropija G 298. G Gibsova energija TERMOHEMIJA I TERMODINAMIKA HEMIJSKA TERMODINAMIKA

Geometrija molekula Lusiove formule su dvodimezione i ne daju nam nikakve informacije o geometriji molekula Srećom postoje razvijene eksperimentalne

100g maslaca: 751kcal = 20g : E maslac E maslac = (751 x 20)/100 E maslac = 150,2kcal 100g med: 320kcal = 30g : E med E med = (320 x 30)/100 E med =

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

Računarska grafika. Rasterizacija linije

= T 2. AgBr (s) + ½ Cl 2(g) + ½ Br 2(g) = AgCl (s) O (l) O (g) +1/2O 2(g) H 2(g) =H 2. značaj navođenja agregatnog stanja

Kiselo bazni indikatori

Konstruisanje. Dobro došli na... SREDNJA MAŠINSKA ŠKOLA NOVI SAD DEPARTMAN ZA PROJEKTOVANJE I KONSTRUISANJE

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

1s 2 2s 2 2p 2. C-atom. Hibridne atomske orbitale. sp 3 hibridizacija. sp 3. Elektronska konfiguracija ugljenika: aktivacija. ekscitovano stanje

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

III VEŽBA: FURIJEOVI REDOVI

Osnove elektrotehnike I popravni parcijalni ispit VARIJANTA A

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

STRUKTURA ATOMA. Dalton (1803) Tomson (1904) Raderford (1911) Bor (1913) Šredinger (1926)

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

ОРГАНСКA ХЕМИЈA АЛКИНИ И ДИЕНИ

Mašinsko učenje. Regresija.

Geometrija molekula Lusiove formule su dvodimezione i ne daju nam nikakve informacije o geometriji molekula Srećom postoje razvijene eksperimentalne

Ponašanje pneumatika pod dejstvom bočne sile

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

Pravilo 1. Svaki tip entiteta ER modela postaje relaciona šema sa istim imenom.

Supstituisane k.k. Sinteza Aminokiseline Biodegradabilni polimeri Peptidi. Industrijska primena Aminokiseline Stočarstvo Hiralni katalizatori

DRUGI KOLOKVIJUM IZ MATEMATIKE 9x + 6y + z = 1 4x 2y + z = 1 x + 2y + 3z = 2. je neprekidna za a =

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

2log. se zove numerus (logaritmand), je osnova (baza) log. log. log =

4.7. Zadaci Formalizam diferenciranja (teorija na stranama ) 343. Znajući izvod funkcije x arctg x, odrediti izvod funkcije x arcctg x.

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

18. listopada listopada / 13

OSNOVI ELEKTRONIKE. Vežbe (2 časa nedeljno): mr Goran Savić

Kvantitativni odnosi strukture i dejstva

POTPUNO RIJEŠENIH ZADATAKA PRIRUČNIK ZA SAMOSTALNO UČENJE

Transcript:

1 2 ALKANI Zasićeni (aciklični) ugljovodonici ili parafini neaktivni (nedovoljno afiniteta, lat parum affinis) Pokazuju slabu reaktivnost Nemaju funkcionalnu grupu! Svi -atomi su sp 3 hibridizovani Opšta (molekulska) formula: n 2n+2 U homologom nizu alkana svaki sledeći član se razlikuje od prethodnog za jednu 2 -grupu (metilenska grupa) Vrste -atoma: primarni (1 ) vezan za samo još jedan, sekundarni (2 ) vezan za dva druga, tercijarni (3 ) vezan za tri druga, kvaternerni vezan za četiri -atoma Vrste -atoma: primarni (1 ) vezan za 1, sekundarni (2 ) vezan za 2, tercijarni (3 ) vezan za 3 Metan 4 0,110 nm 109,5 o Struktura metana: tetraedarska Sve 4 veze su iste dužine veza, σ-veza, nastala preklapanjem sp 3 hibridne orbitale sa s atomskom orbitalom Sva 4 -atoma u molekulu metana su meñusobno ekvivalentna EKVIVALENTNI -atomi: svaki -atom se prema ostatku molekula odnosi na identican način, zamenom bilo kog -atoma iz grupe ekvivalentnih, dobilo bi se isto jedinjenje

3 4 Etan 2 6 109,5 o 0,110 nm 0,154 nm veza, σ-veza, nastala preklapanjem sp 3 hibridne orbitale sa s atomskom orbitalom veza, σ-veza, nastala preklapanjem sp 3 hibridne orbitale jednog sa sp 3 hibridnom orbitalom drugog Svih 6 1 -atoma u molekulu etana su meñusobno ekvivalentna Propan 3 8 2 2 grupe ekvivalentnih - atoma: 6 1 -atoma na 1 - atomima, 2 2 -atoma na 2 -atomu -atomi unutar jedne grupe su meñusobno ekvivalentni!!! Butani 4 10 Dva izomerna butana: n-butan 2 2 2 grupe -atoma: 6 1 -atoma (ekv), 4 2 -atoma (ekv) izobutan ( ) 3 2 grupe -atoma: 9 1 -atoma (ekv), 1 3 -atom

5 6 Pentani 5 12 Tri izomerna pentana: n-pentan 2 2 2 3 grupe ekvivalentnih -atoma 6 1 o -atoma 4 2 o -atoma 2 2 o -atoma izopentan ( ) 2 2 2 3 grupe ekvivalentnih -atoma 6 1 o -atoma 3 1 o -atoma 2 2 o -atoma 1 3 o -atom eksani 6 14 Pet izomerna heksana: n-heksan 2 2 2 2 izoheksan ( ) 2 2 2 neoheksan ( ) 3 2 dva izomera koja nemaju tzv trivijalna imena: 2 2 2 2 2 neopentan 3 ( ) 4 grupe ekvivalentnih -atoma 12 1 o -atoma Broj strukturnih izomera kod alkana ( n 2n+2 ): 4 1 6 14 5 15 32 4,347 2 6 1 7 16 9 20 42 366,319 3 8 1 8 18 18 4 10 2 9 20 35 5 12 3 10 22 75

7 8 Alkil-grupa Deo molekula koji se dobija uklanjanjem jednog -atoma iz molekula alkana Imenuje se tako što se od naziva alkana oduzme sufiks -an i doda sufiks il Podela alkil-grupe prema -atomu preko koga se uspostavlja veza: primarna (1 ), sekundarna (2 ), tercijarna (3 ) izobutan izobutan neopentan ( ) 2 2 ili 2 izobutil 2-metilpropil 1 ( ) 3 ili terc-butil 1,1-dimetiletil 3 ( ) 3 2 ili 2,2- neopentil 2 -dimetilpropil 1 Važnije alkil-grupe Alkan Alkil-grupa Triv IUPA naziv naziv Tip metan metil metil etan 2 etil etil 1 2 2 n-propil propil 1 propan ( ) 2 ili izopropil 1-metiletil 2 IUPA dozvoljava: n-butan 2 2 2 n-butil butil 1 2 ili n-butan 2 sek-butil 1-metilpropil 2

9 10 IUPA nomenklatura alkana Za alkane sa normalnim (ravnim) nizom, koriste se njihova uobičajena (trivijalna) imena ali bez prefiksa n- Latinski ili Grčki prefiksi za broj atoma + sufiks -an IUPA nazivi alkana ravnog niza Broj -atoma Naziv Struktura 1 metan 4 2 etan IUPA ova pravila ❶ Naći i imenovati najduži niz u molekulu Najduži niz je osnovni niz Grupe vezane za osnovni niz su supstituenti metil-supstituisani pentan Ukoliko molekul ima dva ili više nizova iste dužine, onaj sa većim brojem supstituenta je osnovni niz 3 propan 2 4 butan 2 2 5 pentan ( 2 ) 3 6 heksan ( 2 ) 4 7 heptan ( 2 ) 5 8 oktan ( 2 ) 6 9 nonan ( 2 ) 7 10 dekan ( 2 ) 8 11 undekan ( 2 ) 9 12 dodekan ( 2 ) 10 heptan (4 supstituenta) heptan (3 supstituenta) ispravno pogrešno ❷ Imenovati kao alkil-supstituente sve grupe vezane za najduži niz Ako je supstituent račvast primenjuju se ista pravila kao i za osnovni niz

11 12 ❸ Numerisati ugljenikove atome najdužeg niza polazeći od onog kraja koji je najbliži supstituentu Ukoliko dva supstituenta mogu biti na istom rastojanju od dva različita kraja niza, osnovni niz se numeriše prema abecednom redu Prvi supstituent prema abecednom redu se vezuje za ugljenik nižeg broja 1 2 3 4 5 6 7 8 Primeri: 2-metilbutan 2,3-dimetilbutan niz numerisati tako da se dobije manji broj na mestu prvog razlikovanja dva moguca nacina numerisanja 7 4 4-etil-2,2,7-trimetiloktan 2 2 4 7 2 5 7 7 (princip razlikovanja na prvoj tacki) 1 etil pre metil ❹ Napisati ime alkana prvo ureñujući sve supstituente po abecednom redu (svakom prethodi broj ugljenikovih atoma za koji je vezan), a zatim dodati ime osnovnog niza Ukoliko molekul sadrži više istih supstituenata, imenu alkil-grupe prethode prefiksi di-, tri-, tetra- itd Ovi prefiksi kao i sek- i terc- NE rasporeñuju se po abecednom redu, o osim ako su deo složenog imena susptituenta složeno ime supstituenta započinje prvim slovom celokupnog imena 1 4 9 1 4 4-(1-etilpropil)-2,3,5-trimetilnonan 4-izopropilheptan 4-(1-metiletil)heptan 2 2 6 5 3 1 13 7 5 1 2 2 2 2 ( 2 ) 4 2 2 ( 2 ) 3 7 2 2 9 3 3 2 F F 3,3-dietil-5,7-dimetil-6-propilnonan 7-(1,2-difluorbutil)-5-etiltridekan 3 3 5 6 7 3 4 5 7 7 (princip razlikovanja na prvoj tacki)

FIZIČKE OSOBINE ALKANA Zavise od jačine intermolekulskih privlačnih sila Alkani su nepolarni meñu molekulima deluju isključivo London-ove sile (interakcije tipa indukovani dipol indukovani dopol) 1 Londonove sile: deluju samo na dodirnoj površini molekula, veća dodirna površina, jače sile Usled stalnog kretanja elektrona u molekulskim orbitalama, u nekom trenutku dolazi do nesimetrične raspodele naelektrisanja elektronskog oblaka molekula nastaje nestabilan trenutni dipol Taj trenutni dipoli zatim indukuje suprotni dipol u molekulu do sebe itd Rezultat je meñusobno privlačenje molekula 1 Usled kretanja el u molekulskim orbitalama, u nekom trenutku se u jednom delu molekula javlja višak parcijalnog " " naelektrisanja ( ) a u drugom manjak ( + ) El gustina jednog molekula se odražava na el gustinu susednog molekula na dodirnoj površuni elektronskih oblaka dva molekula nastaje elektrostatičko privlačenje (London-ove sile) 13 + - + - - + 3 2-2 2 - + + + - + + - - - + 3 2-2 2 - + + + - London-ove privlacne sile u kristalnom stanju Temperature ključanja i topljenja Da bi jedinjenje prešlo iz jednog agregatnog stanja u drugo, moraju se raskunuti London-ove sile potrabna je energija u obliku toplote T klj i T t : rastu sa porastom broja atoma više atoma, više elektrona, više mogućnosti za indukovanje dipola, opadaju sa granjanjem račvasti molekuli imaju manju dodirnu površinu u odnosu na njihove izomere ravnog niza (račvasti molekuli poprimaju oblik sfere) T t : meñumolekulske sile u kristalu ne zavise samo od veličine molekula već i od načina "pakovanja" u kristalnu rešetku razgranati molekuli se lošije "pakuju", o izuzetak su razgranati visokokompaktni molekuli (velika težnja ka dobrom "pakovanju") T klj i T t izomernih pentana Jedinjenje 2 2 2 2 T klj ( ) 36 28 9,5 T t ( ) 129,8 159,9 16,8 14

15 16 DOBIJANJE ALKANA U industriji: preradom nafte i zemnog gasa Laboratorijsko dobijanje 1 idrogenovanje alkena i alkina 3 2-buten 2 1-butin + 2 + 2 2 Pt, Pd ili Ni Pt, Pd ili Ni 2 Redukcija alkil-halogenida 21 Redukcija metalom i kiselinom R-X alkil-halogenid Br 2-brompropan Zn/l ili Zn/ O 2 Zn/ O 2 R- alkan 2 2 2 butan 22 Redukcija sa litijum-aluminijumhidridom 23 idroliza Grignard-ovog reagensa + - apsolutni - + R-X + Mg R-MgX etar alkil-halogenid alkilmagnezijum- -halogenid R = 1 o, 2 o, 3 o alkil-grupa X = l, Br, I Grignard-ov reagens R MgX + 2 O R jaca kiselina slabija kiselina + Mg(O)X Jaca kiselina, 2 O, istiskuje slabiju, R-, iz njene soli!!! apsolutni -I + Mg -MgI 2 O - etar metil-jodid metan - + R MgX jak nukleofil: izvor nukleofilnog -atoma Grignard-ova jedinjenja su veoma reaktivna: R MgX se ponaša kao R : + MgX Alkani su veoma slabe kiseline njihove konjugovane baze, karb-anjoni ( R : ) su veoma jake organske baze!!! Sa Grignard-ovim reagensom mogu da reaguju sva organska jedinjenja koja imaju kiseli vodonik: R S, R O, R N 2, R 1) LiAl R-X 4 alkil-halogenid 2) 3 O + 2 2 Br 2-brompentan R- 1) LiAl 4 2) 3 O + 2 2 2 pentan 3 Vircova (Würtz) reakcija (sint simetričnih alkana) apsolutni R-X + 2Na + R-X R-R + 2NaX etar alkil-halogenid alkan 2 3 2 2 Br 2 Na aps etar 2 2 2 2 + 2 NaBr propil-bromid heksan

17 18 EMIJSKE OSOBINE ALKANA Alkani su slabo reaktivna jedinjenja posledica strukture: sastoje se isključivo iz - i -atoma, i veze su nepolarne Stabilni su prema: jakim kiselinama (l, 2 SO 4 ), oksidacionim sredstvima (KMnO 4 ) EMIJSKE REAKIJE ALKANA Transformacije kojima podležu alkani uključuju r- je preko slobodnih radikala tzv radikalske reakcije U reakcijama po tipu radikala, kovalentne veze se uvek raskidaju homolitički: A B A + B Nastale reakcione vrste (fragmenti), A i B, sadrže po jedan NEspareni elektron i veoma su reaktivne: atomi (npr, l itd) ili radikali (, 2 ; sadrže više od jednog atoma) omolitičko raskidanje veze zahteva utrošak energije, istu količinu koja se oslobodi prilikom uspostavljanja veze Utrošena energija se zove ENERGIJA DISOIJAIJE VEZE (D ) ili JAČINA VEZE Za neku hemijsku r-ju važno je znati kolika je promena entalpije, (def: toplota dotične hemijske r-je na p = const): = (zbir energija raskinutih veza) (zbir energija formiranih veza) < 0, r-ja je EGZOTERMNA > 0, r-ja je ENDOTERMNA

19 20 1 OKSIDAIJA (Sagorevanje) Sagorevanjem ugljovodonika nastaje O 2 i 2 O, uz oslobañanje velike količine toplote: 2 n 2n+2 + (3n + 1)O 2 2n O 2 + (2n + 2) 2 O + 0 sag Toplota sagorevanja, º sag (kcal mol 1 ) količina toplote osloboñena po molu ugljovodonika Kod alkana º sag : raste sa dužinom niza (više i atoma za oksidaciju), smanjuje se sa račvanjem niza (nije ista za izomerne alkane) º sag (kcal mol 1 ) vrednosti za butane Jedninjenje 2 2 n-butan ( ) 3 izobutan º sag 687,4 685,4 º sag izobutana je manja termodimamički je stabilniji od butana (posledica razlike u energiji veza) º sag organskih molekula omogućavaju kvantitativno odreñivanje njihovog energetskog sadržaja, i stoga, njihovu relativnu stabilnost 2 alogenovanje alkana Reakcija po tipu radikala Reakcija supstitucije -atom alkana je zamenjen (supstituisan) atomom halogena R- + X 2 alkan halogen X 2 = F 2, l 2, Br 2, I 2 (250-400 o ) ili hν R-X + X halogenalkan Relativna reaktivnost halogena: F 2 > l 2 > Br 2 > (I 2 ) koriste samo l 2 i Br 2 (do jodovanja uopšte ne dolazi; reakcije sa F 2 su veoma burne) lorovanje metana D o + l l l l ili hν 3 + 105 58 85 103 D o = energija disocijacije veze = unos energije izlaz energije = ΣD (raskinutih veza) ΣD (nastalih veza) = (105 + 58) (85 + 103) = 25 kcal mol 1 l 2 l 2 l 4 l hν 2 l 2 l hν 2 l 2 3 l hν hν 4 dihlormetan trihlormetan tetrahlormetan (metilen-hlorid) (hloroform) (ugljentetrahlorid) Reakcija ide dalje za monohlorovanje je potreban veliki višak metana!

21 22 MEANIZAM ALOGENOVANJA Faze reakcije: inicijacija, propagacija 1 i 2, i terminacija Inicijacija D o l 58 l ili hν 2l atom hlora = D (l 2 ) = 58 kcal mol 1 Propagaciona faza 1 (PF1) (apstrakcija -atoma atomom l) l + l + D o 105 103 metil-radikal = D ( ) D ( l) = 2 kcal mol 1 Ovo je najsporija faza čitavog procesa odreñuje ukupnu brzinu r-je halogenovanja! = + l l + l sp 3 sp 2 reaktanti prelazno stanje izmedju sp 3 i sp 2 Isprekidanom linijom se označava veza u: raskidanju, nastajanju Simbol " " označava učešće nesparenog elektrona na pojedinom atomu U prelaznom stanju (PS): proizvodi -atom se nalazi izmeñu atoma i l, delimično vezan za oba, slob elektron je podeljen izmeñu i l Raspored atoma u PS je prolazan i bez reda ne može se ni izolovati ni ispitati! Struktura metilradikala trigonalna hibridizacija (sp 2 ) 120 o

23 24 Razlika u sadržaju energije izmeñu: reaktanata i prelaznog stanja je energija aktivacije, Ea reaktanata i proizvoda je promena entalpije, Ea minimalna energija koja se mora dovesti sudarom da bi došlo do reakcije emijska reakcija zahteva sudare dovoljne energije i pravilne orijentacije Propagaciona faza 2 (PF2) + l l l + l nastavlja LR D o 58 85 = D (l 2 ) D ( l) = 27 kcal mol 1 = l l prelazno stanje (PS) Terminacija Reaguju dva radikala! l + l l + 3 + l 2 l reakciona koordinata (rk) [stepen napredovanja reakcije] Inhibitori supstance koje usporavaju ili zaustavljaju reakciju, čak i u maloj količini O + 2 -O-O manje reaktivan od metil-radikala

25 26 Reakcioni dijagram: propagacija 1 propagacija 2 Druga radikalska halogenovanja metana (kcal mol 1 ) vrednosti propagacione faze različitih halogenovanja metana Reakcija F l Br I PF1 X + 4 + X 31 2 18 34 PF2 + X 2 X + X 72 27 24 21 4 + X 2 X + X 103 25 6 13 Slabi jačina veze!!! PF1: kod fluora < 0; kod svih ostalih halogena > 0 idući od F ka I, slabi jačina veze X Što je veza X jača, tj što je vrednost D veća, to je veća reaktivnost atoma halogena u rekcijama apstrakcije (oduzimanja) -atoma!!! rk D (kcal mol 1 ) vrednosti za molekule halogena X 2 D F 2 38 l 2 58 Br 2 46 I 2 36

27 28 Stabilnost alkil-radikala Alkil-radikal sadrži manje energije, stabilniji je, što je energija potrebna za njegovo nastajanje (energija aktivacije, Ea) manja!!! Stabilnost alkil-radikala opada u nizu: tercijarni > sekundarni > primarni > (3 > 2 > 1 > ) Stabilniji alkil-radikal lakše i brže nastaje! veza slabija lakše se raskida + D = 105 kcal mol 1 R R + primarni R D = 101 kcal mol 1 sekundarni R D = 98,5 kcal mol 1 tercijarni R D = 96,5 kcal mol 1 Stabilnost radikala dovodimo u vezu sa brojem alkil-grupa na -atomu na kome se nalazi nespareni elektron: više alkil grupa, veća stabilnost radikala nastali R stabilniji ALOGENOVANJE VIŠI ALKANA lorovanje etana + l 2 etan ili hν 2 l + l hloretan (etil-hlorid) = 28 kcal mol 1 Svih 6 -atoma su meñusobno ekvivalentni nastaje samo jedan proizvod monohlorovanja Propagacija 1 i 2 PF1 + l = 2 kcal mol 1 PF2 2 + l 2 = 26 kcal mol 1 ili + l 2 + l etil-radikal 2 l + l l 2 2 2 l + l etil-radikal

lorovanje propana 1 o 2 o 2 + l 2 propan 1 o 25 o hν l 2 2 l + + l 1-hlorpropan 2-hlorpropan 43% 57% Dve grupe ekvivalentnih -atoma: šest 1 i dva 2 (3 : 1) Očekivani statistički odnos proizvoda: da l istom brzinom apstrahuje (oduzima) i zamenjuje 1 i 2 -atome, u smeši bi bilo 3 x više 1- hlorpropana! Energetski faktor: 2 veze su slabije od 1 ; apstrakcija 2 -atoma je egzotermniji proces sa nižom Ea očekujemo više 2-hlorpropana! 29 Odnos proizvoda hlorovanja propana, na 25 Odnos proizvoda 1-hlorpropan : 2-hlorpropan očekivani statistički odnos 3 : 1 očekivani odnos na osnovu reaktivnosti veza manje : više eksperimentalni odnos 43 : 57 Očigledno je da na 25 statistički i energetski faktori odreñuju odnos proizvoda Možemo izračunati: 30 lor pokazuje selektivnost od 4 : 1, prilikom uklanjanja 2, u poreñenju sa 1 -atomima, na 25 Na povišenoj temperaturi (npr 600 ) hlorovanje NIJE selektivno odnos proizvoda je kontrolisan isključivo statističkim faktorom Utvrñen eksp odnos na 600 1-hlorpropana : 2-hlorptopanu = 3 : 1 rk

31 32 lorovanje 2-metilpropana 3 1 o 1 o 25 o + l 2 l 2 + 3 l + l hν 3 o 3 1 o 2-metilpropan 1-hlor-2-metilpropan 64% 2-hlor-2-metilpropan 36% Dve grupe ekvivalentnih -atoma: devet 1 i jedan 3 (9 : 1) Očigledno je da na 25 statistički i energetski faktori odreñuju odnos proizvoda lorovanjem 2-metilpropana na 25, svaki 3 - atom je 5 x reaktivniji od 1 -atoma Relativna reaktivnost veza prilikom hlorovanja na 25 : 3 : 2 : 1 = 5 : 4 : 1 Važno: Selektivnost l 2 opada na višim temp Bromovanje 2-metilpropana 3 150 o + Br 2 3 Br + Br 2 + Br ili hν 2-metilpropan 2-brom-2-metilpropan 1-brom-2-metilpropan (izobutan) (terc-butil-bromid) (izobutil-bromid) > 99% < 1% Bromovanje je veoma selektivno pogodan način za dobijanje alkil-bromida Selektivnost radikalskog halogenovanja Rel reaktivnost različitih tipova -atoma, u odnosu na 1, u r-ji halogenovanja -atom F 2 (25 ) l 2 (25 ) Br 2 (150 ) iz metana 0,5 0,004 0,002 1 1 1 1 2 1,2 4 80 3 1,4 5 1700 F 2 > l 2 > Br 2 > (I 2 ) Povećana reaktivnost halogena vodi smanjenju selektivnosti u rekciji halogenovanja Reaktivniji halogeni F 2 i l 2, prave manju razliku izmeñu različitih tipova -atoma, odnosno, različitih tipova veza, nego manje reaktivni Br 2

33 34 Zadatak 1 Napišite očekivane glavne proizvode sledećih reakcija: (a) jodovanje etana (d) hlorovanje 2-metilbutana 2 + l 2 hν l 2 2 2-metilbutan 1-hlor-2-metilbutan + 2 2 l 1-hlor-3-metilbutan + + I 2 etan nema reakcije + 2 Jodovanje endotermno! (b) fluorovanje propana F Slaba selektivnost hlora! l 2-hlor-3-metilbutan l 2-hlor-2-metilbutan 2 + F 2 2 2 F + propan 1-fluorpropan 2-fluorpropan (propil-fluorid) (izopropil-fluorid) Fluorovanje nije selektivno! (c) bromovanje 2-metilbutana 2 + Br 2 150 o ili hν 2 2-metilbutan Br 2-brom-2-metilbutan Zadatak 2 Izračunati procentualne sadržaje (apsolutni prinos) svih monohalogenih derivata koji nastaju u reakciji pod (d) iz zadatka 1, ako je poznato da je odnos reaktivnosti: u reakciji hlorovanja: 1 : 2 : 3 = 1 : 4 : 5 2-metilbutan ima 4 grupe ekvivalentnih -atoma: Preostala 3 monobromna derivata su u smeši prisutna u zanemarljivoj količini!!! Bromovanje je selektivno! 3 6 1 o -atoma 3 1 o -atoma 2 2 o -atoma 1 3 o -atom

Reakcija hlorovanja 2-metilbutana Proizvod l 2 2 1-hlor-2- -metilbutan 2 2 l 1-hlor-3- -metilbutan 2-hlor-3- l -metilbutan Statistički faktor Rel reaktivnost Rel sadržaj a 6 1 6 3 1 3 2 4 8 Apsolutni prinos (%) 35 (6/22) x 100 = = 27 (3/22) x 100 = = 14 (8/22) x 100 = = 36 Rotacija oko jednostruke veze KONFORMAIJE Konformeri ili rotameri su strukture koje nastaju usled slobodne rotacije oko veze Molekuli stalno rotiraju i prolaze kroz sve moguće konformacije Konformeri se razlikuju po količini potencijalne energije (Ep) Preovlañuje konformer sa najnižom energijom Promena energije kao rezultat rotacije oko veze zove se rotaciona ili torziona energija ili torzioni napon Stepen rotacije zovemo torzioni (dihedralni) ugao Konformeri etana 36 2 l 2-hlor-2- -metilbutan 1 5 5 (5/22) x 100 = = 23 Σ rel sadržaja sva 4 proizvoda 22 100 a Relativni sadržaj = stat faktor x rel reaktivnost model Njumanova projekciona formula

37 38 Stepeničaste konformacije imaju najnižu energiju torzioni (dihedralni) ugao je 60 Eklipsna konformacija ima najveću energiju torzioni (dihedralni) ugao je 0 Torzioni ugao: E eklipsna eklipsna θ = 0 stepeničasta θ = 60 stepeničasta l l l 60 120 180 stepen rotacije Relativno mala stabilnost eklipsne ili bilo koje kose konformacije pripisuje se torzionom naponu Energetska barijera od 12 kj mol 1 (2,9 kcal mol 1 ) je E potrebna da se -atomi mimoiñu prilikom eklipsna θ = 0 stepeničasta θ 60 kosa θ = bilo koji drugi rotacije Postoji usled interakcije elektronskih oblaka koji potiču od veza To su odbojne sile uzajamno delovanje meñu vezama na susednim atomima

39 Konformeri butana eklipsna sin eklipsna eklipsna E anti goš (gauche nezgodan) anti stepen rotacije Energija koja je u vezi sa uzajamnim delovanjem dve -grupe ( / ), veća je od E izazvane delovanjem izmeñu: -grupe i -atoma ( /), dva -atoma (/) Interakcije eloblaka koji potiču od i veza, su iste u svim slučajevima Dodatna odbijanja su posledica sterne interakcije meñu atomima supstituenata ( / ) Sterna interakcija / i / sterna smetnja posledica veličine -grupe (zapremine) van der Valsovo odbijanje: efekat se pripisuje velikoj zapremini: dva molekulska fragmenta ne mogu zauzimati istu oblast u prostoru