С помощью каких реакций можно различить следующие углеводороды: бутан, 1-бутен, 1-бутин, 1,3-бутадиен?

Для различения бутана, 1-бутена, 1-бутена и 1,3-бутадиена можно использовать несколько специфичных химических реакций. Рассмотрим, какие реакции подходят для каждого из этих углеводородов.

1. Бутан (C₄H₁₀) – это насыщенный углеводород (алкан), и его реакционная способность ограничена. Он не реагирует с бромной водой в нормальных условиях, поскольку не содержит двойных или тройных связей. Однако он может вступать в реакцию с кислородом при высокой температуре, с образованием углекислого газа и воды.

2. 1-Бутен (C₄H₈) – это ненасыщенный углеводород (алкен), содержащий одну двойную связь. Для его различия можно использовать реакцию с бромной водой. При добавлении брома к 1-бутену происходит обесцвечивание бромной воды, так как происходит добавление атомов брома к двойной связи:

   $$C₄H₈ + Br₂ → C₄H₈Br₂$$

   Бутан не реагирует с бромной водой, а 1-бутен обесцвечивает ее, что позволяет их различить.

3. 1-Бутин (C₄H₆) – это алкин с тройной связью. Он также реагирует с бромной водой, но в отличие от 1-бутена, реакция с ним происходит через добавление брома к тройной связи. Обесцвечивание бромной воды также подтверждает присутствие тройной связи, однако реакция идет быстрее и с образованием ди- или тетрабромпроизводного. Кроме того, 1-бутин может реагировать с аммиачным раствором нитрата серебра, образуя осадок серебра (при взаимодействии с тройной связью):

   $$C₄H₆ + AgNO₃ (аммиачный раствор) → [AgC₄H₅] + NO₃⁻$$

4. 1,3-Бутадиен (C₄H₆) – это диен с двумя двойными связями. Он также обесцвечивает бромную воду, подобно алкену и алкину, однако с ним можно провести дополнительные реакции, такие как полимеризация. В отличие от 1-бутена и 1-бутина, 1,3-бутадиен может участвовать в реакции с озоном (озонолиз), при которой происходит разрыв одной из двойных связей, образуя кетоны и альдегиды:

   $$C₄H₆ + O₃ → продукты озонолиза (альдегиды или кетоны)$$

   Это также помогает отличить 1,3-бутадиен от других углеводородов.

Итак, для различения этих углеводородов можно использовать следующие реакции:

• Обесцвечивание бромной воды – для различения алкенов (например, 1-бутен) и алканов (бутан).

• Реакция с аммиачным раствором нитрата серебра – для 1-бутина.

• Озонолиз – для 1,3-бутадиена, что отличает его от других углеводородов.

Эти реакции позволяют точно и быстро различить данные углеводороды.