Химия
8 класс
Вопрос
Некоторый алкилиодид, смешанный в равных количествах с метилиодидом, при действии металлического натрия образует углеводород, содержащий 82,8 % углерода и 17,2 % водорода. Плотность паров полученного углеводорода в пересчете на нормальные условия равна 2,589 г/л. При обработке неизвестного алкилиодида, использованного для проведения первой реакции, влажным оксидом серебра получается вещество, которое при окислении превращается в ацетон.
Определите:
а) молекулярную формулу полученного углеводорода;
б) структурную формулу этого углеводорода и его название по тривиальной и женевской номенклатурам.
Напишите уравнения названных реакций.
Ответ
$RI + CH_3I + 2Na \rightarrow R - CH_3 + CH_3 - CH_3 + R - R + 2NaI$.
При нагревании смеси алкилгалогенидов образуется смесь углеводородов, среди которых имеется и продукт «перекрестной» реакции Вюрца, т. е. соединение, образовавшееся при сдваивании различных радикалов. В результате «перекрестной» реакции с участием иодистого метила получается углеводород, содержащий на 1 атом углерода больше, чем исходный алкилиодид.
Формула образовавшегося углеводорода $C_{x}H_{y}$; поскольку
$12 x : y = 82,8 : 17,2$;
$x : y = \frac{82,8}{12} : \frac{17,2}{1} = 2 : 5$,
то она имеет вид $(C_2H_5)_n$, а точнее $C_4H_{10}$, так как в $C_2H_5$ использовано нечетное число валентностей четырехвалентного углерода, и, кроме того, $n$ не может быть больше 2, иначе число атомов водорода в молекуле превысит максимально, возможное для предельных углеводородов $C_nH_{2n+2}$.
Молекулярная масса $M = n \cdot M_0 = n \cdot 29$ (по экспериментальным данным $M = 2,589 г/л \cdot 22,4 л = 57,9936 \simeq 58$) совпадает с вычисленной для $C_4H_{10}$ ($M = 58 = 2M_0$). Полученный углеводород представляет собой один из изомеров бутана.
Исходный алкилиодид подвергается превращениям
$2RI + Ag_2O + H_2O \rightarrow 2R - OH + 2AgI$
$R - OH \overset{[O] }{ \rightarrow} \overset{ \underset{|}{CH_{3} } }{ \underset{ \overset{|}{CH_{3} }} {C}} = O$
Поскольку кетоны образуются при окислении вторичных спиртов, то промежуточно полученный спирт, как и исходный алкилиодид $CH_3CHICH_3$, был вторичным $CH_3CHOHCH_3$.
Описанные превращения следует представить следующими уравнениями:
$ \overset{ \underset{|}{CH_{3} } }{ \underset{ \overset{|}{CH_{3} }} {C}} - I + 2Na + I - CH_{3} \rightarrow \overset{ \underset{|}{CH_{3} } }{ \underset{ \overset{|}{CH_{3} }} {C}} + \left ( CH_{3} - CH_{3} + \overset{ \underset{|}{CH_{3} } }{ \underset{ \overset{|}{CH_{3} }} {C}} - \overset{ \underset{|}{CH_{3} } }{ \underset{ \overset{|}{CH_{3} }} {C}} \right ) + 2NaI$
$2 \overset{ \underset{|}{CH_{3} } }{ \underset{ \overset{|}{CH_{3} }} {C}} - I + 2Ag_{2}O + H_{2}O \rightarrow 2 \overset{ \underset{|}{CH_{3} } }{ \underset{ \overset{|}{CH_{3} }} {C}} - OH + 2AgI \overset{ \underset{|}{CH_{3} } }{ \underset{ \overset{|}{CH_{3} }} {C}} - OH \overset{[O]}{ \rightarrow } \overset{ \underset{|}{CH_{3} } }{ \underset{ \overset{|}{CH_{3} }} {C}} = O$
В результате синтеза наряду с этаном и диизопропилом (2,3-диметилбутаном - изомером гексана $C_6H_{14}$) был получен изобутан (2-метилпропан, триметилметан)
$\overset{ \underset{|}{CH_{3} } }{ \underset{ \overset{|}{CH_{3} }} {C}} - CH_{3}$