Дать общую характеристику свойствам органических соединений класса насыченые углеводороды

Дать общую характеристику свойствам органических соединений класса насыченые углеводороды

  • Алканы (насыщенные углеводороды, парафины, алифатические соединения) — ациклические углеводороды линейного или разветвлённого строения, содержащие только простые связи и образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n+2.
    Алканы являются насыщенными углеводородами и содержат максимально возможное число атомов водорода. Каждый атом углерода в молекулах алканов находится в состоянии sp³-гибридизации — все 4 гибридные орбитали атома С равны по форме и энергии, 4 электронных облака направлены в вершины тетраэдра под углами 109°28′. За счёт одинарных связей между атомами С возможно свободное вращение вокруг углеродной связи. Тип углеродной связи — σ-связи, связи малополярны и плохо поляризуемы. Длина углеродной связи — 0,154 нм.
    Простейшими представителями класса являются метан (CH4) и этан С2Н6.
    По номенклатуре ИЮПАК названия алканов образуются при помощи суффикса -ан путём добавления к соответствующему корню от названия углеводорода. Выбирается наиболее длинная неразветвлённая углеводородная цепь так, чтобы у наибольшего числа заместителей был минимальный номер в цепи. В названии соединения цифрой указывают номер углеродного атома, при котором находится замещающий радикал, затем название радикала и название главной цепи. Если радикалы повторяются, то перечисляют цифры, указывающие их положение, а число одинаковых радикалов указывают приставками ди-, три-, тетра-. Если радикалы неодинаковые, то их названия перечисляются в алфавитном порядке.
    Физические свойства
    * Температуры плавления и кипения увеличиваются с молекулярной массой и длиной главной углеродной цепи
    * При нормальных условиях неразветвлённые алканы с CH4 до C4H10 — газы; с C5H12 до C13H28 — жидкости. И после C14H30 — твёрдые тела.
    * Температуры плавления и кипения понижаются от менее разветвленных к более разветвленным. Так, например, при 20 °C н-пентан жидкость, а неопентан — газ.
    Химические свойства
    Алканы имеют низкую химическую активность. Это объясняется тем, что единичные C-H и C-C связи относительно прочны и их сложно разрушить. Оеакции характерны в основном свободно радикальные: галогенирование, нитрование, сульфохлорирование
    Реакции окисления
    [править] Горение
    Основным химическим свойством предельных углеводородов, определяющих их использование в качестве топлива, является реакция горения. Пример:
    CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q
    В случае нехватки кислорода вместо углекислого газа получается угарный газ или уголь (в зависимости от концентрации кислорода) . В общем случае уравнение реакции горения для любого углеводорода CxHy, можно записать в следующем виде:
    CxHy + (x + 0,5y)O2 → xCO2 + 0,5yH2O

    Каталитическое окисление
    Могут образовываться спирты, альдегиды, карбоновые кислоты.

    Термические превращения алканов
    Разложение
    Реакции разложения происходят лишь под влиянием больших температур. Повышение температуры приводит к разрыву углеродной связи и образованию свободных радикалов.
    Примеры:
    CH4 → C + 2H2 (t > 1000 °C)
    C2H6 → 2C + 3H2
    Крекинг
    При нагревании выше 500 °C алканы подвергаются пиролитическому разложению с образованием сложной смеси продуктов, состав и соотношение которых зависят от температуры и времени реакции. При пиролизе происходит расщепление углерод-углеродных связей с образованием алкильных радикалов («термический крекинг») . С помощью термического крекинга удавалось увеличить количество бензиновой фракции за счёт расщепления алканов, содержащихся в керосиновой фракции (10-15 атомов С в углеродном скелете) и фракции солярового масла (12-20 атомов С) . Однако октановое число бензина, полученного при термическом крекинге, не превышает 65, что не удовлетворяет требованиям условий эксплуатации современных двигателей внутреннего сгорания. В настоящее время термический крекинг полностью вытеснен в промышленности каталитическим крекингом, который проводят в газовой фазе при более низких температурах — 400—450°С и низком давлении.





Внимание, только СЕГОДНЯ!

Предыдущий:

Следующий: