Химия Предельные углеводороды

и номенклатура.
5.Получение.
6.Нахождение в природе.
7.Физические свойства.
8.Химические свойства.
9.Применение.
Содержание:

связями и которые соответствуют общей формуле CnH2n+2.
В молекулах алканов все

атомы углерода находятся в состоянии SP3 – гибридизации. Это означает, что все четыре гибридные орбитали атома углерода одинаковы по форме, энергии и направлены в углы равносторонней треугольной пирамиды – тетраэдра. Углы между орбиталями равны 109 градусам 28 минутам.







Отсутствие в молекулах предельных углеводородов полярных связей приводит к тому, что они плохо растворяются в воде, не вступают во взаимодействие с заряженными частицами (ионами). Наиболее характерными для алканов являются реакции, протекающие с участием свободных радикалов.

1.Строение предельных углеводородов

и отличающиеся на одну или более групп CH2. Например, мысленно

к молекуле метана CH4 добавить группу CH2 (группу CH2 называют гомологической разностью), то получиться следующий углеводород – этан C2H6 и т.д. Формулы углеводородов ряда метана даны в таблице 1.
Предельные углеводороды составляют гомологический ряд метана.

2.Гомологический ряд метана

предельных углеводородов. Если мысленно вычесть из их формул по одному

атому водорода, то получаются группы атомов, которые называют радикалами. Названия радикалов образуются от названий соответствующих углеводородов путем изменения суффикса –ан на –ил, например: метил CH3 –, этил CH3 – CH2 –, пропил CH3 – CH2 –CH2 – и т.д.
Для составления названий предельных углеводородов с разветвленной цепью принимают, что во всех молекулах атомы водорода замещены различными радикалами. Для определения названий данного углеводорода придерживаются определенного порядка:
1.Выбирают в формуле наиболее длинную углеводородную цепь и символы атомов углерода в ней нумеруют, начиная с того конца к которому ближе разветвление:
1 2 3 4 5 3 4 5
а) CH3 – CH–CH2 –CH2 –CH3 б) CH3 – CH–CH2 –CH3
| |2
CH3 CH2
|1 CH3
2.Называют радикалы и при помощи цифр указывают их место у нумерованных атомов углерода. Число одинаковых радикалов указывают при помощи чисел на греческом языке («ди»-два, «три»-три, «тетра»-четыре и т.д.)
а) 2 – метил… б) 3 – метил …

4.Изомерия и номенклатура.

при нагревании ацетата натрия CH3COONa с твердым гидроксидом натрия:

CH3COONa+NaOH –-- CH4 +Na2CO3
2.Синтез Вюрца. Этан и другие предельные углеводороды с более длинной цепью можно получить при взаимодействии однородных галогенпроизводных предельных углеводородов с металлическим натрием:
CH3 - I Na
+ –--CH3 – CH3 +2Na I
CH3- I Na
йодметан этан
Первым эту реакцию в 1855 году осуществил французский химик А.Вюрц (реакция Вюрца)

5.Получение.

нефть и природный газ. Основной компонент природного газа – простейший

углеводород метан, который используется непосредственно или подвергается переработке.
Нефть, извлеченная из земных недр, также подвергается переработке.
4.Изомеризация. Наличие катализаторов изомеризации ускоряет образование углеводородов с разветвленным скелетом из линейных углеводородов: катализатор,450С
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 -------------
н-октан
CH3
|
------CH3 – C – CH2 –CH – CH3
| |
CH3 CH3
изооктан
Добавление катализаторов позволяет несколько уменьшить температуру, при которой протекает реакция.

непредельных углеводородов с двойной связью – алкенов. Уменьшить их можно,

добавив в систему водород и катализаторов гидрирования – металлы (платина, палладий, никель):
Pt
CH3–CH2–CH=CH2+H2---- CH3–CH2–CH2–CH3
Крекинг в присутствии катализаторов гидрирования с добавлением водорода называется восстановительным крекингом.
6.Гидролиз карбидов. При обработке некоторых карбидов, содержащих углерод в степени окисления – 4 (например, карбида алюминия), водой образуется метан:
Al4C3 + 12H2O = 3CH4 + 4Al(OH)3

природе в результате разложения остатков растительных и животных организмов без

доступа воздуха. Этим объясняется появление пузырьков газа в заболоченных водоёмах. Иногда метан выделяется из каменноугольных пластов и накапливается в шахтах. Метан составляет основную массу природного газа (80 – 97%). Он содержится и в газах, выделяющихся при добыче нефти. В состав природного газа и нефтяных газов входят также этан C2H6, пропан C3H6, бутан C4H6 и некоторые другие. Газообразные, жидкие и твердые предельные углеводороды содержаться в нефти.

5.Нахождение в природе.

2 раза легче воздуха, мало растворим в воде. Этан, пропан,

бутан при нормальных условиях – газы, от пентана до пентадекана – жидкости, а следующие гомологи – твердые вещества (таблица 1). Пропан и бутан под давлением могут находиться в жидком состоянии и при обыкновенной температуре.
Как видно по данным таблицы 1, с увеличением относительных молекулярных масс предельных углеводородов закономерно повышается их температуры кипения и плавления.

6.Физические свойства.

например, при освещении метан реагирует с хлором (при сильном освещении

может произойти взрыв):
H H
| t |
H – C – H + Cl –Cl ----H – C –Cl + HCl
| |
H H
хлорметан

7.Химические свойства.

воды. Метан горит бесцветным пламенем, с выделением теплоты:
CH4+2O2=CO2+H2O+880

кДж
Смесь метана с кислородом (в объемном отношении 1:2) или с воздухом (1:10) при поджигании сгорает со взрывом. Взрыв может происходить и при др.соотношениях смеси с воздухом.
3.При сильном нагревании(выше 1000 градусов) без доступа воздуха предельные углеводороды разлагаются:
CH4 ----C+2H2
Если метан нагреть до более высокой температуры (1500 градусов), то реакция происходит так:
2CH4 ---- C2H2 +3H2
ацетилен
4.Углеводороды нормального строения под влиянием катализаторов и при нагревании подвергаются реакциям изомеризации и превращаются в углеводороды разветвленного строения:
CH3- CH2- CH2- CH2- CH3 ---- CH3 - CH- CH2- CH3
|
CH3

топлива. Метан является исходным продуктом для получения метанола, уксусной кислоты,

синтетических каучуков, синтетического бензина и многих других ценных продуктов.

8.Применение.