что значит наиболее гидрированный атом углерода

Органика. 1. Предмет орг химии. Этапы развития. Сырьевые источники. Функциональная группа. Классификация и номенклатура

гидрогенизированный атом углерода – тот атом, к которому присоединен водород. Наиболее гидрогенизированный – там где больше всего Н

Гидратация

Реакция присоединения воды к алкенам протекает в присутствии серной кислоты [21] :

Карбкатион — частица, в которой на атоме углерода сосредоточен положительный заряд, атом углерода имеет вакантную p-орбиталь.

14. Этиленовые углеводороды. Химические свойства: реакции с окислителями. Каталитическое окисление, реакция с надкислотами, реакция окисления до гликолей, с разрывом связи углерод-углерод, озонирование. Вакер-процесс. Реакции замещения.

Окисление

Окисление алкенов может происходить в зависимости от условий и видов окислительных реагентов как с разрывом двойной связи, так и с сохранением углеродного скелета.

При сжигании на воздухе олефины дают углекислый газ и воду.

_(кетон)

При окислении алкенов разбавленным раствором марганцовки образуются двухатомные спирты – гликоли (реакция Е.Е.Вагнера). Реакция протекает на холоде.

Ациклические и циклические алкены при взаимодействии с надкислотами RCOOOH в неполярной, среде образуют эпоксиды (оксираны), поэтому сама реакция носит название реакции эпоксидирования.

при взаимодействии алкенов с озоном образуются перекисные соединения, которые называются озо-нидами. Реакция алкенов с озоном является наиболее важным методом окислительного расщепления алкенов по двойной связи

Алкены не вступают в реакции замещения.

Вакер-процесс основан на реакции окисления этилена дихлоридом палладия:

15. Алкены: химические свойства. Гидрирование. Правило Лебедева. Изомеризация и олигомеризация алкенов. Радикальная и ионная полимеризация. Понятие полимер, олигомер, мономер, элементарное звено, степень полимеризации. Теломеризация и сополимеризация.

Гидрирование

Гидрирование алкенов непосредственно водородом происходит только в присутствии катализатора. Катализаторами гидрирования служат платина,палладий, никель

Гидрирование можно проводить и в жидкой фазе с гомогенными катализаторами

При нагревании возможна изомеризация молекул алкенов, которая

может привести как к перемещению двойной связи, так и к изменению скелета

или n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n (полиэтилен)

Вещество, молекулы которого вступают в реакцию полимеризации, называются мономером. Молекула мономера обязательно должна иметь хотя бы одну двойную связь. Образующиеся полимеры состоят из большого количества повторяющихся цепочек, имеющих одинаковое строение (элементарных звеньев). Число, показывающее, сколько раз в полимере повторяется структурное (элементарное) звено, называется степенью полимеризации (n).

В зависимости от вида промежуточных частиц, образующихся при полимеризации, различают 3 механизма полимеризации: а) радикальный; б)катионный; в) анионный.

По первому методу получают полиэтилен высокого давления:

Катализатором реакции выступают пероксиды.

Второй и третий методы предполагает использование в качестве катализаторов кислот (катионная полимеризация), металлорганических соединений.

Теломеризация – олигомеризация алкенов в присутствии веществ – передатчиков цепи (телогенов). В результате реакции образуется смесь олигомеров (теломеров), концевые группы которых представляют собой части телогена. Например, в реакции CCl₄ с этиленом телогеном является CCl₄.

16. Алкены. Реакции радикального присоединения галогенов и галогеноводородов (механизм). Присоединение карбенов к олефинам. Этилен, пропилен, бутилены. Промышленные источники и основные пути использования.

Алкены легко присоединяют галогены, особенно хлор и бром (галогенирование).

Типичной реакцией такого типа является обесцвечивание бромной воды

CH2=CH2 + Вr2 → СH2Br-CH2Br (1,2-дибромэтан)

Электрофильное присоединение галогенводородов к алкенам происходит по правилу Марковникова :

Марковникова правило: при присоединении протонных кислот или воды к несимметричным алкенам или алкинаматом водорода присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода

Источник

Химические свойства

Для алкенов характерны, прежде всего, реакции присоединения по двойной связи. В основном эти реакции идут по ионному механизму. Пи-связь разрывается, и образуются две новые сигма-связи. Напомню, что для алканов типичными были реакции замещения и шли они по радикальному механизму. Присоединяться к алкенам могут молекулы водорода, эти реакции называются гидрирование, молекулы воды, гидратация, галогены — галогенирование, галогенводороды — гидрогалогенирование. Но обо всем по порядку.

Реакции присоединения по двойной связи

Итак, первое химическое свойство — способность присоединять галогеноводороды, гидрогалогенирование.

Пропен и остальные алкены реагируют с галогеноводородами по правилу Марковникова.

Атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному, или правильнее сказать гидрогенизированному, атому углерода.

Вторым номером в нашем списке свойств будет гидратация, присоединение воды.

Реакция проходит при нагревании в присутствии кислоты — обычно серной или фосфорной. Присоединение воды происходит также по правилу Марковникова, то есть первичный спирт можно получить только гидратацией этилена, остальные неразветвленные алкены дают вторичные спирты.

И для гидрогалогениерования и для гидратации существуют исключения из правила Марковникова. Во-первых, против этого правила присоединение протекает в присутствии пероксидов.

Во-вторых, для производных алкенов, в которых присуствуют электронноакцепторне группы. Например, для 3,3,3-трифторпропена-1.

Атомы фтора за счет высокой электроотрицательности оттягивают на себя электронную плотность по цепи сигма-связей. Такое явление называется отрицательным индуктивным эффектом.

Из-за этого происходит смещение подвижных пи-электронов двойной связи и у крайнего атома углерода оказывается частичный положительный заряд, который обычно обозначается как дельта плюс. Именно к нему и пойдет отрицательно заряженный ион брома, а катион водорода присоединится к наименее гидрированному атому углерода.

Помимо трифторметильной группы отрицательным индуктивным эффектом обладает, например, трихлорметильная группа, нитрогруппа, карбоксильная группа и некоторые другие.

Этот второй случай нарушения правила Марковникова в ЕГЭ встречается очень редко, но все-таки желательно иметь его в виду, если вы планируете сдать экзамен на максимальный балл.

Третье химическое свойство — присоединение молекул галогенов.

В первую очередь это касается брома, поскольку данная реакция является качественной на кратную связь. При пропускании, например, этилена через бромную воду, то есть раствор брома в воде, имеющий коричневый цвет, происходит ее обесцвечивание. Если пропускать через бромную воду смесь газов, например, этан и этен, то можно получить чистый этан без примеси этена, поскольку тот останется в реакционной колбе в виде дибромэтана, представляющего собой жидкость.

Особым образом стоит отметить реакцию алкенов в газовой фазе при сильном нагревании, например, с хлором.

При таких условиях протекает не реакция присоединения, а реакция замещения. При чем исключительно по альфа-атому углерода, то есть атому, соседствующему с двойной связью. В данном случае получается 3-хлорпропен-1. Эти реакции на экзамене встречаются нечасто, поэтому большинство учеников их не помнит и, как правило, совершает ошибки.

Четвертым номером идет реакция гидрирования, а вместе с ней и реакция дегидрирования. То есть присоединение или отщепление водорода.

Гидрирование происходит при не очень высокой температуре на никелевом катализаторе. При более высокой температуре возможно дегидрирование с получением алкинов.

Пятым свойством алкенов является способность к полимеризации, когда сотни и тысячи молекул алкена за счет разрыва пи-связи и образования сигма-свзяей друг с другом образуют очень длинные и прочные цепочки.

В данном случае получился полиэтилен. Обратите внимание, что в получившейся молекуле кратные связи отсутствуют. Такие вещества называются полимерами, исходные молекулы называются мономерами, повторяющийся фрагмент — это элементарное звено полимера, а число n — степень полимеризации.

Также возможны реакции получения других важных полимерных материалов, например, полипропилена.

Еще один важный полимер — поливинилхлорид.

Исходным веществом для производства этого полимера является хлорэтен, тривиальное название которого винилхлорид. Поскольку этот непредельный заместитель называется винил. Часто встречающаяся аббревиатура на пластмассовых изделиях ПВХ как раз расшифровывается как поливинилхлорид.

Мы обсудили пять свойств, которые представляли собой реакции присоединения по двойной связи. Теперь обратимся к реакциям окисления.

Реакции окисления алкенов

Шестое химическое свойство в нашем общем списке — это мягкое окисление или реакция Вагнера. Оно протекает при воздействии на алкен водным раствором перманганата калия на холоду, поэтому часто в экзаменационных заданиях указывают температуру ноль градусов.

В результате получается двухатомный спирт. В данном случае этиленгликоль, а в целом такие спирты носят общее название гликоли. В процессе реакции фиолетово-розовый раствор перманганата обесцвечивается, поэтому эта реакция также является качественной на двойную связь. Марганец в нейтральной среде из степени окисления +7 восстанавливается до степени окисления +4. Рассмотрим еще несколько примеров. УРАВНЕНИЕ

Здесь получился пропандиол-1,2. Однако таким же образом будут реагировать и циклические алкены. УРАВНЕНИЕ

Еще один вариант, когда двойная связь находится, например, в боковой цепи ароматических углеводородов. Регулярно в заданиях егэ встречается реакция Вагнера с участием стирола, его второе название винилбензол.

Я надеюсь, что представил вашему вниманию достаточно примеров, чтобы вы поняли, что мягкое окисление двойной связи всегда подчиняется довольно простому правилу — пи-связь разрывается и к каждому атому углерода присоединяется гидроксигруппа.

Теперь, что касается жесткого окисления. Это будет наше седьмое свойство. Такое окисление происходит, когда алкен реагирует с кислотным раствором перманганата калия при нагревании.

Происходит деструкция молекулы, то есть ее разрушение по двойной связи. В случае бутена-2 получились две молекулы уксусной кислоты. В целом же, по продуктам окисления можно судить о положении кратной связи в углеродной цепи.

При окислении бутена-1 получается молекула пропионовой (пропановой) кислоты и углекислый газ.

В случае этилена получится две молекулы углекислого газа. Во всех случаях в кислой среде марганец из степени окисления +7 восстанавливается до +2.

И, наконец, восьмое свойство — полное окисление или горение.

Алкены сгорают, как и другие углеводороды, до углекислого газа и воды. Запишем уравнение сгорания алкенов в общем виде.

Молекул углекислого газа будет столько же, сколько и атомов углерода в молекуле алкена, поскольку в состав молекулы CO₂ входит один атом углерода. То есть n молекул CO₂. Молекул воды будет в два раза меньше, чем атомов водорода, то есть 2n/2, а значит просто n.

Атомов кислорода слева и справа одинаковое количество. Справа их 2n из углекислого газа плюс n из воды, итого 3n. Слева атомов кислорода столько же, а значит молекул в два раза меньше, потому как в состав молекулы входят два атома. То есть 3n/2 молекул кислорода. Можно записать 1,5n.

Мы рассмотрели восемь химических свойств алкенов.

Источник

Amorphous Hydrogenated Carbon

The hard amorphous hydrogenated carbon films (a-C:H) belong to the class of materials called diamond-like carbon (DLC).

Related terms:

Advances in Plasma-Grown Hydrogenated Films

2.2.1 A-C:H FILM STRUCTURE

Highly Functionalized Polyethylene Terephthalate for Food Packaging

11.3.2 DLC Thin-Films/PET Composites with Enhanced Gas-Barrier Properties

DLC is a hydrogenated amorphous carbon possessing the mixed molecular structures of sp 3 and sp 2 carbon bonds, and has distinguished properties such as high electrical resistivity, high refractive index, and high chemical inertness. Due to these distinguished chemical and physical properties, DLC coatings have been used in the mechanical and electrical industries. Recently DLC has been found to be useful in the food/beverage fields due to its excellent gas-barrier property. DLC is synthesized by various techniques including RF plasma-enhanced chemical vapor deposition, plasma immersion ion implantation and deposition, and the filtered cathodic vacuum arc. The properties of DLC are affected by the deposition techniques and synthesis conditions employed. Thus, the deposition parameters directly affect the chemical structures of DLC films such as the sp 3 /sp 2 ratio and hydrogen content, changing the properties from polymer-like to diamond-like.

Kirin Brewery Co., Ltd has developed a technology using DLC coating for PET bottles with high gas-barrier properties since the early 1990s, and succeeded in making the first DLC-coated PET bottles in 1994 in a cooperative development with Samco International, Inc. The technology was based on the PECVD under vacuum conditions. Since the first official presentation on the excellent properties of DLC-coated PET bottles in 1997, many machine manufacturers have made extensive efforts to reduce the production costs for the commercialization of high gas-barrier PET bottles using dry-vacuum processes.

Kirin’s DLC coating process to the inner surface of PET bottles was achieved by generating capacitively coupled plasma between the designed inner and outer electrodes. ( Figure 11.10 ) The inner electrode was grounded, while the outer electrode was connected to the power supply. In the first step of the process, a bottle was placed in a vacuum chamber, functioning as the outer electrode. RF power of 13.56 MHz was then applied to the outer electrode, when the low temperature plasma state of hydrocarbons was achieved, while acetylene (C₂H₂) gas was injected into the bottle. In the negative self-bias potential over the outer electrode, the deposition of DLC on the inner surface of the PET bottle was successfully conducted.

The DLC coating attained quite a high level of gas-barrier enhancement, and the DLC-coated bottles became comparable to glass bottles in terms of quality of the protection against gas permeation. It was found that the DLC/PET bottles delivered an excellent performance in quality retention, which was even comparable to glass bottles. The results strongly supported that the DLC coating could provide a sufficient gas-barrier property in the plastic-bottle market, such as, for the preservation of beer, one of the most sensitive products to oxygen permeation. Additionally, the sorption test using various aroma components exhibited a much lower sorption amount for the DLC/PET bottles, which was only 5–10% of that of uncoated PET bottles. Thus, it was found that the coating of the DLC film on the inner surface of PET bottles could well preserve fresh flavors of the products because the film prevented the sorption and migration between the bottle wall and the contents. The chemically inert nature of the DLC/polymer bottles can provide a safe and long shelf-life for food and beverages.

A further promising use of DLC coatings for other types of plastic containers could be considered in view of market needs and technical development. For example, a potential worldwide market could be found for high gas-barrier PET bottles containing beer, juice, wine, and carbonated soft drinks, which is approximately 10% of the whole PET-bottle market. At present in Japan, DLC/PET bottles for hot tea drinks have already been sold in the market, and 50 million units of such DLC/PET bottles were produced in 2005. The promising candidates for such bottles using other polymers include polyethylene, polypropylene, and biodegradable plastics. These plastics have already been used in large quantities for containers; however, they often have poor gas-barrier properties on their own without any treatment.

Biomaterials for improving the blood and tissue compatibility of total artificial hearts (TAH) and ventricular assist devices (VAD)

DLC coatings (inorganic)

DLC, known as amorphous hydrogenated carbon (a-C:H), consists of 50–70% carbon and 50–30% hydrogen. DLC can be deposited easily by several methods, including chemical vapour deposition, cathodic arc deposition, pulsed laser deposition, direct ion beam deposition, ion beam conversion of condensed precursor, magnetron sputtering, plasma source ion deposition and direct current/radiofrequency sputtering ( Dearnaley and Arps, 2005 ). A wide range of substance materials, e.g. Ti ( Krishnan et al., 2002 ), NiTi ( Sui and Cai, 2006; Sui et al., 2007 ), Ti-6Al-4 V ( Dion et al., 1993c ), polymeric materials ( Alanazi et al., 2000; Ohgoe et al., 2004; Igarashi et al., 2006 ) are suitable for DLC coating. It has received considerable attention as a coating material due to its advantages such as very smooth surface state, good wear resistance, low frictional coefficient, inertness, excellent biocompatibility and haemocompatibility over other coatings. Several studies of DLC coating with respect to blood compatibility indicated a considerable reduction of platelet adhesion to titanium ( Jones et al., 2000; Krishnan et al., 2002 ).

(Reprinted with permission of John Wiley & Sons, Inc.)

(Reprinted with permission of John Wiley & Sons, Inc.)

Despite the fact that the DLC coating provides excellent haemocompatibility and biocompatibility, DLC coating on Ti-6Al-4 V presented double the platelet retention than on silicon elastomer ( Dion et al., 1993c ). One of the other disadvantages of this coating is the chance of micro-cracks on the surface. In fact, this can cause serious problems after implantation of a DLC-coated device ( Sin et al., 2009 ). Therefore, this limitation deserves serious attention that the deposition process, forming the substrate surface ( Dearnaley and Arps, 2005 ) and alloying DLC with different elements (e.g. Si, F, N, O, W, V, Co, Mo, Ti) ( Hauert, 2003 ) must be effectively optimized to eliminate the failure and to enhance tribological properties.

Commercially, EVAHEART (second generation LVAD) and VentrAssist (third generation LVAD) utilize DLC coatings on their titanium and titanium alloy substrates respectively.

Advances in Plasma-Grown Hydrogenated Films

Determination of Optical Constants by High-Energy, Electron-Energy-Loss Spectroscopy (EELS)

VII COMPARISON WITH REFLECTIVITY MEASUREMENTS

Each method shows its particular strength and weakness. At about 25 eV, the EELS reflectivity seems to be too high compared with the optical data, whereas the EELS volume plasmon, at 23.5 eV, is slightly higher than that derived from optical data. Also, some structures in the EELS spectra are broader and less pronounced than in the optical curves. One possible explanation for this is the completely different method of sample preparation. Large, carefully polished zone-melted single crystals were used by Lynch et al. Thin, self-supported 770 Å-thick poly crystalline films of TiC were prepared by reactive sputtering for the EELS measurements. In both groups great care was taken for a good characterization of the samples.

Plasma-Induced Polymeric Coatings

5.7.3 Metal/Metal Oxide Embedded Plasma Polymer

Diamond-like carbon (DLC) as a biocompatible coating in orthopaedic and cardiac medicine

16.1.1 Diamond-like carbon (DLC)

DLC consists of a mixture of amorphous and crystalline phases, as shown in Fig. 16.1 [ 23 ]. Its properties, including physical properties [ 13 ], biological performance [ 2 ] and surface characteristics, vary considerably with composition. The fraction of sp 3 sites, and the hydrogen content, are the two key compositional parameters that determine the properties of DLC [ 15 ]. This is best represented by a ternary phase diagram, first constructed by Robertson [ 24 ].

(Permission to reproduce images granted by authors).

The coating composition is controlled by the deposition process, and the effects of composition and deposition conditions on the mechanical and physical properties of DLC coating have been studied extensively. On the other hand, both in vitro and in vivo studies have often quoted DLC as a single compound [ 8 ], rather then a class of material with widely varying properties. Hence, few details with regard to the influence of coating composition on the coating biocompatibility have been reported. Results to date only amount to a database of evidence for DLC biocompatibility, rather than conclusive investigations, which detail the effect of physical and compositional characteristics of DLC on the corresponding biological response. This incompleteness in the literature has made it impossible to provide constructive feedback for coating evaluation, and thus hindered the further development and optimization of DLC coatings for a specific biological application. Here, we review the current progress in DLC coating deposition, coating characterization techniques and characteristics of various DLC coatings, and in particular the relevant biological and clinical advancements in the area of orthopaedic and blood-interfacing applications.

Plasmas and Plasma Enhanced CVD

PECVD With Ion Bombardment of Deposit

Super Hard Materials

3.11.4.1.6 The Mechanism of Diamond Nucleation on Iridium

The experimental results described in Sections 3.11.4.1.2-3.11.4.1.5 suggest the following mechanism for the nucleation of diamond on iridium by BEN:

Applying the bias voltage causes an ion bombardment that results in the deposition of carbon on the iridium surface. Due to the low solubility of carbon in iridium, atoms implanted in the metal ( Bauer et al., 2002 ) immediately diffuse out again. The amount of carbon at the surface quickly reaches a saturation value that is controlled by a dynamic equilibrium between deposition and etching. The thickness is about 1 nm. It is an amorphous, highly resistive (hydrogenated) carbon layer without crystalline structures or inclusions.

Spontaneous nucleation of crystalline diamond structures occurs. This may be described by a mechanism suggested by Lifshitz et al. (2002) for the nucleation of diamond from energetic particles. According to this model first an amorphous hydrogenated carbon phase is deposited by bombardment of a surface by energetic particles as in a BEN process. The density of the a-C:H phase is increased by subplantation of particles. Spontaneous nucleation of diamond embryo clusters occurs with a very low probability. Under the harsh bombardment conditions on Ir the probability is even lower. The exceptionally high fraction of epitaxial grains observed in subsequent growth experiments on Ir, indicates that the nucleation event takes place at the iridium/carbon layer interface.

The nuclei immediately try to grow in the same way as on other substrates. Due to the higher bias voltage (as compared to BEN on Si), the growth perpendicular to the surface is suppressed. However, lateral crystal growth close to the iridium interface is apparently still possible.

The lateral growth occurs under a permanent harsh ion bombardment. This ion bombardment can contribute to the lateral growth. In combination with stress effects resulting from the lattice misfit ( Brescia, Schreck, Michler, Gsell, & Stritzker, 2007 ), it can cause the splitting of the laterally growing film into subunits that later represent the nuclei. The higher density of the carbon matrix within the domains as compared to the surrounding a-C:H layer might explain the step at the edge of the domains.

DLC-Coated Tools for Micro-forming

Characteristics of DLC film

Источник