इस तथ्य के बावजूद कि अल्केन निष्क्रिय हैं, वे हैलोजन या अन्य मुक्त कणों के साथ बातचीत करते समय बड़ी मात्रा में ऊर्जा जारी करने में सक्षम हैं। कई उद्योगों में अल्केन्स और उनके साथ प्रतिक्रियाओं का लगातार उपयोग किया जाता है।
अल्केन्स तथ्य
जैविक रसायन में अल्केन्स का महत्वपूर्ण स्थान है। रसायन विज्ञान में अल्केन्स का सूत्र है C H2n+2। सुगंधित पदार्थों के विपरीत, जिनमें बेंजीन की अंगूठी होती है, अल्केन्स को स्निग्ध (एसाइक्लिक) माना जाता है।
किसी भी ऐल्केन के अणु में सभी तत्व एक ही आबंध से जुड़े होते हैं। इसलिए, पदार्थों के इस समूह का अंत "-ए" है। तदनुसार, एल्केन्स में एक दोहरा बंधन होता है, और एल्काइन्स में एक ट्रिपल बॉन्ड होता है। उदाहरण के लिए, एल्कोडिएन्स में दो दोहरे बंधन होते हैं।
अल्केन्स संतृप्त हाइड्रोकार्बन हैं। अर्थात् इनमें H (हाइड्रोजन) परमाणुओं की अधिकतम संख्या होती है। एक अल्केन में सभी कार्बन परमाणु sp3 - संकरण की स्थिति में होते हैं। इसका अर्थ है कि ऐल्केन अणु चतुष्फलकीय नियम के अनुसार निर्मित होता है। मीथेन अणु (CH4) एक चतुष्फलक जैसा दिखता है,और शेष अल्केन्स में टेढ़ी-मेढ़ी संरचना होती है।
अल्केन्स में सभी सी परमाणु ơ - बांड (सिग्मा - बांड) का उपयोग करके जुड़े हुए हैं। सी-सी बांड गैर-ध्रुवीय हैं, सी-एच बांड कमजोर ध्रुवीय हैं।
अल्केन्स के गुण
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अल्केन समूह की गतिविधि बहुत कम है। दो सी परमाणुओं के बीच और सी और एच परमाणुओं के बीच के बंधन मजबूत होते हैं, इसलिए बाहरी प्रभावों से उन्हें नष्ट करना मुश्किल होता है। अल्केन्स में सभी बॉन्ड बॉन्ड होते हैं, इसलिए यदि वे टूटते हैं, तो इसका परिणाम आमतौर पर रेडिकल होता है।
अल्केन्स का हलोजन
परमाणुओं के बंधों के विशेष गुणों के कारण, अल्केन्स प्रतिस्थापन और अपघटन प्रतिक्रियाओं में निहित हैं। अल्केन्स में प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में, हाइड्रोजन परमाणु अन्य परमाणुओं या अणुओं की जगह लेते हैं। अल्केन्स हैलोजन के साथ अच्छी तरह से प्रतिक्रिया करते हैं - पदार्थ जो मेंडेलीव की आवर्त सारणी के समूह 17 में हैं। हैलोजन फ्लोरीन (F), ब्रोमीन (Br), क्लोरीन (Cl), आयोडीन (I), एस्टैटिन (At) और टेनेसीन (Ts) हैं। हैलोजन बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं। वे डी. आई. मेंडेलीव की तालिका से लगभग सभी पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।
अल्केन्स की क्लोरीनेशन प्रतिक्रियाएं
व्यवहार में, ब्रोमीन और क्लोरीन आमतौर पर अल्केन्स के हलोजन में भाग लेते हैं। फ्लोरीन बहुत सक्रिय तत्व है - इसके साथ प्रतिक्रिया विस्फोटक होगी। आयोडीन कमजोर है, इसलिए प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया इसके साथ नहीं जाएगी। और एस्टैटिन प्रकृति में बहुत दुर्लभ है, इसलिए इसे प्रयोगों के लिए पर्याप्त रूप से एकत्र करना मुश्किल है।
हलोजन चरण
सभी अल्केन्स हैलोजन के तीन चरणों से गुजरते हैं:
- श्रृंखला या दीक्षा की उत्पत्ति। प्रभाव मेंसूरज की रोशनी, गर्मी, या पराबैंगनी विकिरण, क्लोरीन अणु Cl2 दो मुक्त कणों में टूट जाता है। प्रत्येक की बाहरी परत में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है।
- श्रृंखला का विकास या वृद्धि। रेडिकल्स मीथेन अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।
- श्रृंखला समाप्ति अल्केन हैलोजन का अंतिम भाग है। सभी रेडिकल एक दूसरे के साथ जुड़ना शुरू करते हैं और अंततः पूरी तरह से गायब हो जाते हैं।
अल्केन्स ब्रोमिनेशन
इथेन के बाद उच्च एल्केन्स को हलोजन करते समय, कठिनाई आइसोमर्स के गठन में होती है। सूर्य के प्रकाश की क्रिया के तहत एक पदार्थ से विभिन्न आइसोमर्स बन सकते हैं। यह एक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप होता है। यह इस बात का प्रमाण है कि हैलोजन के दौरान अल्केन में किसी भी एच परमाणु को एक मुक्त मूलक द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। एक जटिल एल्केन दो पदार्थों में विघटित हो जाता है, जिसका प्रतिशत प्रतिक्रिया की स्थिति के आधार पर बहुत भिन्न हो सकता है।
प्रोपेन ब्रोमिनेशन (2-ब्रोमोप्रोपेन)। उच्च तापमान और सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में Br2 अणु के साथ प्रोपेन के हलोजन की प्रतिक्रिया में, 1-ब्रोमोप्रोपेन - 3% और 2-ब्रोमोप्रोपेन - 97% जारी किया जाता है।
ब्यूटेन का ब्रोमेशन। जब प्रकाश और उच्च तापमान की क्रिया के तहत ब्यूटेन को ब्रोमिनेट किया जाता है, तो 2% 1-ब्रोमोब्यूटेन और 98% 2-ब्रोमोब्यूटेन निकलते हैं।
अल्केन्स के क्लोरीनीकरण और ब्रोमिनेशन के बीच अंतर
उद्योग में क्लोरीनीकरण का अधिक प्रयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, आइसोमर्स के मिश्रण वाले सॉल्वैंट्स के उत्पादन के लिए। हेलोकेन प्राप्त होने परएक दूसरे से अलग करना मुश्किल है, लेकिन बाजार में शुद्ध उत्पाद की तुलना में मिश्रण सस्ता है। प्रयोगशालाओं में, ब्रोमिनेशन अधिक आम है। ब्रोमीन क्लोरीन से कमजोर है। इसकी कम प्रतिक्रियाशीलता है, इसलिए ब्रोमीन परमाणुओं में उच्च चयनात्मकता होती है। इसका मतलब है कि प्रतिक्रिया के दौरान, परमाणु "चुनते हैं" कि किस हाइड्रोजन परमाणु को बदलना है।
क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया की प्रकृति
एल्केन्स को क्लोरीनेट करते समय, आइसोमर्स उनके द्रव्यमान अंश में लगभग समान मात्रा में बनते हैं। उदाहरण के लिए, तापमान में 454 डिग्री की वृद्धि के रूप में उत्प्रेरक के साथ प्रोपेन का क्लोरीनीकरण हमें क्रमशः 25% और 75% के अनुपात में 2-क्लोरोप्रोपेन और 1-क्लोरोप्रोपेन देता है। यदि हैलोजन अभिक्रिया केवल पराबैंगनी विकिरण की सहायता से होती है, तो 1-क्लोरोप्रोपेन का 43% और 2-क्लोरोप्रोपेन का 57% प्राप्त होता है। प्रतिक्रिया की स्थिति के आधार पर, प्राप्त आइसोमर्स का अनुपात भिन्न हो सकता है।
ब्रोमिनेशन प्रतिक्रिया की प्रकृति
अल्केन्स की ब्रोमिनेशन प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, लगभग शुद्ध पदार्थ आसानी से निकल जाता है। उदाहरण के लिए, 1-ब्रोमोप्रोपेन - 3%, 2-ब्रोमोप्रोपेन - एन-प्रोपेन अणु का 97%। इसलिए, एक विशिष्ट पदार्थ को संश्लेषित करने के लिए प्रयोगशालाओं में अक्सर ब्रोमिनेशन का उपयोग किया जाता है।
अल्केन्स का सल्फेशन
मूलक प्रतिस्थापन की क्रियाविधि द्वारा अल्केन्स भी सल्फोनेटेड होते हैं। होने वाली प्रतिक्रिया के लिए, ऑक्सीजन और सल्फर ऑक्साइड SO2 (सल्फ्यूरस एनहाइड्राइड) एक साथ एल्केन पर कार्य करते हैं। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, अल्केन एक अल्काइल सल्फोनिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है। ब्यूटेन सल्फोनेशन का उदाहरण:
सीएच3सीएच2सीएच2सीएच3+ ओ2 +SO2 → CH3CH2CH2CH 2एसओ2ओह
अल्केन्स के सल्फ़ोक्सीडेशन के लिए सामान्य सूत्र:
R―H + O2 + SO2 → R―SO2OH
अल्केन्स का सल्फोक्लोरीनीकरण
सल्फोक्लोरीनीकरण के मामले में, ऑक्सीजन के बजाय, क्लोरीन का उपयोग ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है। इस तरह से अल्केनसल्फोनिक क्लोराइड प्राप्त होते हैं। सल्फोक्लोरिनेशन प्रतिक्रिया सभी हाइड्रोकार्बन के लिए सामान्य है। यह कमरे के तापमान और धूप में होता है। कार्बनिक पेरोक्साइड का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में भी किया जाता है। इस तरह की प्रतिक्रिया केवल कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं से संबंधित माध्यमिक और प्राथमिक बंधनों को प्रभावित करती है। प्रतिक्रिया शृंखला टूटने से मामला तृतीयक परमाणुओं तक नहीं पहुंचता है।
कोनोवालोव की प्रतिक्रिया
नाइट्रेशन प्रतिक्रिया, अल्केन्स की हैलोजन प्रतिक्रिया की तरह, मुक्त-कट्टरपंथी तंत्र के अनुसार आगे बढ़ती है। अत्यधिक तनु (10 - 20%) नाइट्रिक एसिड (HNO3) का उपयोग करके प्रतिक्रिया की जाती है। प्रतिक्रिया तंत्र: प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, अल्केन्स यौगिकों का मिश्रण बनाते हैं। प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने के लिए, तापमान में 140⁰ तक की वृद्धि और सामान्य या ऊंचा परिवेश दबाव का उपयोग किया जाता है। नाइट्रेशन के दौरान, सी-सी बांड नष्ट हो जाते हैं, और न केवल सी-एच, पिछले प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के विपरीत। इसका मतलब है कि क्रैकिंग हो रही है। वह विभाजन प्रतिक्रिया है।
ऑक्सीकरण और दहन प्रतिक्रियाएं
एल्केन भी मुक्त मूलक प्रकार के अनुसार ऑक्सीकृत होते हैं। पैराफिन के लिए, ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रिया का उपयोग करके तीन प्रकार के प्रसंस्करण होते हैं।
- गैस चरण में। इसलिएएल्डिहाइड और कम अल्कोहल प्राप्त करें।
- तरल अवस्था में। बोरिक एसिड के अतिरिक्त के साथ थर्मल ऑक्सीकरण का प्रयोग करें। इस विधि से 10 से С20 तक उच्च ऐल्कोहॉल प्राप्त होते हैं।
- तरल अवस्था में। अल्केन्स कार्बोक्जिलिक एसिड को संश्लेषित करने के लिए ऑक्सीकृत होते हैं।
ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में, मुक्त मूलक O2 हाइड्रोजन घटक को पूरी तरह या आंशिक रूप से बदल देता है। पूर्ण ऑक्सीकरण दहन है।
अच्छे जलने वाले अल्केन्स का उपयोग थर्मल पावर प्लांट और आंतरिक दहन इंजन के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है। अल्केन्स को जलाने से बहुत अधिक ऊष्मा ऊर्जा उत्पन्न होती है। कॉम्प्लेक्स अल्केन्स को आंतरिक दहन इंजन में रखा जाता है। साधारण अल्केन्स में ऑक्सीजन के साथ बातचीत से विस्फोट हो सकता है। उद्योग के लिए डामर, पैराफिन और विभिन्न स्नेहक अल्केन्स के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप अपशिष्ट उत्पादों से बने होते हैं।
