Соединения брома

Получение

В промышленности

В промышленности получают из нефтяных и природных газов, где он составляет до 10 % по объему. В России содержание этана в нефтяных газах очень низкое. В США и Канаде (где его содержание в нефтяных и природных газах высоко) служит основным сырьем для получения этилена.

В лабораторных условиях

Получают из иодметана по реакции Вюрца, из ацетата натрияэлектролизом по реакции Кольбе, сплавлением пропионата натрия с щелочью, из этилбромида по реакции Гриньяра, гидрированием этилена (над Pd) или ацетилена (в присутствии Никель Ренея).

Интересные факты

Интересно, что на поверхности Титана (спутник Сатурна) в условиях низких температур (−180 °C) существуют целые озёра и реки из жидкой метано-этановой смеси.

Свойства

Физические

Этан при н. у. — бесцветный газ, без запаха и вкуса. Молярная масса — 30,07. Температура плавления −182,81 °C, кипения −88,63 °C[2]. Плотность ρгаз.=0,001342 г/см³ или 1,342 кг/м³ (н. у.), ρжидк.=0,561 г/см³ (T=-100 °C). Давление паров при 0 °С — 2,379 МПа[3].

Химические

Химическая формула C2H6 (рациональная CН3СН3). Наиболее характерны реакции замещения водорода галогенами, проходящие по свободно радикальному механизму.

Термическое дегидрирование этана при 550—650 °С приводит к этилену, при температурах свыше 800 °С — к ацетилену (образуются также бензол и сажа). Прямое хлорирование при 300—450 °С — к этилхлориду, нитрование в газовой фазе дает смесь (3:1) нитроэтана и нитрометана.

Физиологическое действие

Обладает слабым наркотическим действием (ослаблено за счет низкой растворимости в жидкостях организма).

Бромоводород (НBr)

Способы получения бромоводорода

  • из бромидов вытеснением НВr из его соли ортофосфорной кислотой:

КВг + H3PO4 = НВr↑ + КН2PO4

  • гидролизом галогенидов неметаллов:

РВr3 + ЗН2O = H3PO3 + ЗНВr↑

  • восстановлением свободных галогенов в водных растворах

4Br2 + BaS + 4Н2O = 8HBr↑ + BaSO4

Br2 + SO2 + 2Н2O = 2НВr↑ + H2SO4

Химические свойства бромоводорода

НВr по физическим и химическим свойствам сходен с HCl, однако молекула НВr менее устойчива, чем HCl.

Восстановительные свойства галогеноводородов усиливаются в ряду HF – HCl – HBr – HI.

  • Бромоводородсильный восстановитель и взаимодействует с окислителями — соединениями марганца, хрома (VI), концентрированной серной кислотой и др:

2HBr + H2SO4(конц.) → Br2 + SO2 + 2H2O

14HBr + K2Cr2O7 → 2KBr + 2CrBr3 + 3Br2 + 7H2O

 4HBr + MnO2 → MnBr2 + Br2 + 2H2O

2HBr + H2O2 → Br2 + 2H2O

  • Качественная реакция на бромид-ионы – взаимодействие с растворимыми солями серебра. При этом образуется осадок бромида серебра – бледно-желтого цвета:

HBr + AgNO3 = AgBr↓ + HNO3

Кислородные кислоты и окислы брома

%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D1%8B-%D0%B1%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0.png

Строение

im244-320px-Ethane-staggered-CRC-MW-dimensions-2D.pngПараметры молекулы этанаim244-Cof%C3%B3rmeros_de_etano.pngКонформеры этана

Молекула этана имеет тетраэдрическое строение: атомы углерода являются sp3-гибридными. Связь C–C образована перекрыванием sp3-гибридных орбиталей, а связь C–H — перекрыванием sp3-гибридной орбитали углерода и s-орбитали водорода. Длина связи C–C равна 1,54 Å, а длина связи C–H равна 1,095 Å[5].

Поскольку С–С-связь в этане одинарная, вокруг неё возможно свободное вращение метильных групп. При вращении возникают различные пространственные формы молекулы этана, которые называются конформациями. Конформации принято изображать в виде перспективного изображения (такие изображения иногда называют «лесопильными козлами») либо в виде проекций Ньюмена[5].

Число конформаций для этана бесконечно, однако принято рассматривать две крайние конформации:

  • заслонённую, в которой атомы водорода максимально сближены в пространстве;
  • и заторможенную, в которой атомы водорода максимально удалены[5].

Заслонённая конформация имеет наибольшую энергию из всех конформаций, а заторможенная — наименьшую, то есть является наиболее энергетически выгодной и, следовательно, более устойчивой. Разница энергии между этими конформациями равна 2,9 ккал/моль. Считается, что это число отражает торсионное напряжение в менее выгодной заслонённой конформации. Если разделить эту энергию на три взаимодействия между парами атомов водорода, то энергия торсионного взаимодействия двух атомов водорода составит примерно 1 ккал/моль[5].

По значению 2,9 ккал/моль из уравнения Гиббса можно вычислить константу равновесия между двумя конформациями этана. При температуре 25 °С значительно преобладает заторможенная конформация: 99 % молекул этана находятся в этой конформации и лишь 1 % — в заслонённой[5].

Энергии крайних и промежуточных конформаций принято представлять в виде циклических графиков, где по оси абсцисс отложен торсионный угол, а по оси ординат — энергия.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий