litceysel.ru 1 2 ... 19 20

АЛКАНЫ (ПАРАФИНЫ) это углеводороды, в которых все связи одинарные. Их называют НАСЫЩЕННЫМИ в отличие от углеводородов с кратными связями.




Общая формула

CnH2n+2

Все атомы углерода в алканах имеют sp3- гибридизацию.




Физические свойства:

Первые четыре члена гомологического ряда С1 – С4 – бесцветные газы,

C5–C17жидкости,

начиная с C18 – твердые вещества.

Все алканы легче воды, не растворимы в воде и не смешиваются с ней.

С увеличением длины цепочки увеличиваются температуры кипения и плавления.

У алканов с разветвленным углеродным скелетом температуры кипения и плавления ниже, чем у неразветвленных с таким же числом атомов углерода в молекуле.


Типы атомов углерода


вторичный третичный

С



ССССС первичный

│ │

С С

четвертичный

Гомологический ряд – это совокупность органических соединений, отличающихся друг от друга по составу на одну или несколько СН2-групп (гомологическая разность).


Представители одного гомологического ряда называются гомологами.

Первые пять членов ряда алканов:

СН4 – метан

С2Н6 – этан

С3Н8 – пропан

С4Н10 – бутан

С5Н12 – пентан

Виды изомерии у алканов и галогеналканов.

1) Для алканов возможна только структурная изомерия углеродного скелета (начиная с С4)

2) Для галогеналканов, нитроалканов характерна также изомерия положения заместителей – галогенов, нитрогрупп (начиная с С3)

СН3-СН2-СН2-Сl 1-хлорпропан СН3-СН-СН3 2-хлорпропан

׀

Cl


Получение алканов:

1) Реакция Вюрца: действие металлического натрия на моногалогенопроизводные углеводородов:

2CH3–CH2Br + 2Na  CH3–CH2–CH2–CH3 +2NaBr

Происходит удвоение углеродного скелета. Реакция подходит для получения симметричных алканов.


2) Декарбоксилирование солей карбоновых кислот (реакция Дюма): сплавление со щелочами солей карбоновых кислот. Так получают метан при нагревании ацетата натрия с гидроксидом натрия.

CH3COONa + NaOH  -t  CH4 + Na2CO3

  1. 3) Электролиз растворов солей карбоновых кислот (синтез Дюма):


2CH3COONa + 2H2O –(эл.ток)  2СО2 + Н2 + С2Н6 + 2NaOH

катод: идёт разрядка воды 2О + 2е   Н2 + 2ОН-

  1. анод: разрядка аниона кислоты: 2СН3СОО- -2е  2СО2 + СН3-СН3



4) Метан также можно получить гидролизом карбида алюминия.

Al4C3 + 12H2   3CH4­ + 4Al(OH)3


5) Гидрирование непредельных или циклических углеводородов в присутствии катализаторов (платины, палладия, никеля). RCH=CHR' + H2 -kat  RCH2CH2R'

(циклопропан) + H2 -Pd  CH3CH2CH3(пропан)

6) Предельные углеводороды от C1 до C11 выделяют фракционной перегонкой нефти, природного газа или смесей углеводородов, получаемых гидрированием угля.

7) Гидрирование угля, оксида углерода в присутствии катализаторов (железо, кобальт, никель) при повышенной температуре:


n C + (n+1) H2  –400С,p  CnH2n+2

n CO + (2n+1) H2  –200С,Ni CnH2n+2+ n H2O


Химические свойства алканов.

Алканы не взаимодействуют с концентрированными кислотами, щелочами, перманганатом калия, бромной водой. Не вступают в реакции присоединения. Для них свойственны реакции замещения водородных атомов и расщепления. Эти реакции вследствие прочности связей C–C и C–H протекают или при нагревании, или на свету, или с применением катализаторов.

1)Галогенирова-ние: радикальное замещение.

Газообразные хлор и бром на свету.

А) хлорирование: неизбирательно, образуется смесь продуктов:

СН3-СН2-СН3 + Cl2(свет) CH3-CH2-CH2Cl + CH3-CHCl-CH3 + HCl

Б) бромирование:

CH3 CH3

│ │

СН3-СН2-СН-СН3 +Br2 –(свет)СН3-СН2-С-СН3 + HBr



Избирательность бромирования: Br

третичный > вторичный > первичный атом углерода.

2) Нитрование

(реакция М.И. Коновалова):

нагревание до 1400С с разбавленной (10%-ной) азотной кислотой:


CH3 CH3

│ │

СН3-СН2-СН-СН3 + HNO3  СН3-СН2-С-СН3 + H2O



Избирательность нитрования: NO2

третичный > вторичный > первичный атом углерода.


3)  Крекинг

а) CH3–CH2–CH2–CH3 -400°C CH3-CH3 + CH2=CH2

б) длительное нагревание метана: CH4 -1500°C  C+ 2H2

в) мгновенное нагревание (пиролиз метана)

2CH4 -1500°C H–CC–H + 3H2

4) Изомеризация: при нагревании с катализатором.

СН3-СН2-СН2-СН3 -(100о, AlCl3) CH3-CH-CH3



CH3

5) Горение

CH4 + 2O2    CO2 + 2H2O
C5H12 + 8O2    5CO2 + 6H2O

6) Дегидрирование и циклизация.

СН3-СН3 –(кат, t) CH2=CH2 + Н2


В присутствии катализатора гексан и гептан превращаются в бензол и толуол соответственно.

СН3-СН2-СН2-СН2-СН2-СН3 –(кат, t) + 4 Н2



7) Окисление

2CH4 + O2  -t, кат  2СН3ОН

CH4 + [O]  -t, кат  НСООН

CH4 + [O]  -t, кат  НСНО

4Н10 + 5O2  -t, кат  2СН3СООН + 2Н2О




следующая страница >>