Взаимодействие алканов с бромом, страница 163 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Взаимодействие алканов с бромом

В две пробирки налейте по 1 мл гексана и прибавьте бромную воду. Изменение окраски брома связано с его переходом из водного слоя в органический. О протекании реакции судят по исчезновению окраски. Одну пробирку поставьте на солнечный свет, а другую оберните тёмной бумагой и держите в темноте. Сделайте вывод об условиях протекания реакции бромирования алканов.

При смешивании гексана с бромной водой в обеих пробирках происходит расслоение жидкостей, так как гексан (неполярная жидкость) и вода (полярная жидкость) не смешиваются. Гексан, имея меньшую плотность, образует верхний слой. Молекулярный бром ($Br_2$) лучше растворяется в неполярном гексане, чем в воде, поэтому он переходит из нижнего водного слоя в верхний органический. Этот физический процесс, называемый экстракцией, приводит к окрашиванию гексанового слоя в буро-оранжевый цвет, в то время как водный слой становится практически бесцветным.

Далее рассмотрим поведение смеси в разных условиях.

В пробирке на солнечном свету:

В этой пробирке через некоторое время наблюдается постепенное исчезновение буро-оранжевой окраски. Это является признаком протекания химической реакции. Алканы, к которым относится гексан, вступают в реакцию с галогенами по механизму свободнорадикального замещения. Инициатором этой реакции служит солнечное излучение, а точнее его ультрафиолетовая составляющая (которую в уравнениях обозначают как $h\nu$). Кванты света поставляют энергию, достаточную для разрыва связи в молекуле брома и образования высокоактивных частиц — свободных радикалов брома ($Br\cdot$).

Суммарное уравнение реакции гексана с бромом выглядит следующим образом:

$C_6H_{14} + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_{13}Br + HBr$

В ходе реакции образуются бромгексан ($C_6H_{13}Br$) и бромоводород ($HBr$). Оба эти вещества являются бесцветными, поэтому по мере того, как исходный бром расходуется, окраска раствора исчезает.

В пробирке в темноте:

В пробирке, которая была обернута темной бумагой для предотвращения доступа света, никаких изменений не происходит. Буро-оранжевая окраска гексанового слоя сохраняется. Это доказывает, что в отсутствие световой энергии реакция между алканом и бромом не идет.

Сделайте вывод об условиях протекания реакции бромирования алканов.

Сравнивая результаты в двух пробирках, можно сделать однозначный вывод. Реакция замещения атомов водорода в молекулах алканов на атомы брома (бромирование) протекает только при определенных условиях. Эксперимент наглядно демонстрирует, что для инициирования этой реакции необходимо воздействие света (в частности, ультрафиолетового излучения). В темноте при обычных условиях данная реакция не протекает. Таким образом, свет является обязательным условием для бромирования алканов по свободнорадикальному механизму.

Ответ: обязательным условием для протекания реакции бромирования алканов является наличие светового облучения (солнечного или ультрафиолетового света).