Природные углеводороды химические свойства

ПОЛУЧЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕВОДОРОДОВ

Примечание. Сайт Вконтакте, как и большинство других сайтов, не позволяет правильно записывать химические формулы, поэтому в этом документе я приведу правильные записи.
Во-первых, в органической химии вместо знака = пишется знак →
Во-вторых вы конечно же, помните, что перед формулой пишется коэффициент, а внутри формулы — индексы, которые обозначаются подстрочным шрифтом.

Получение углеводородов.
1. Газообразные углеводороды получают из природного газа.
2. Жидкие углеводороды получают из нефти.
3. Метан можно получить из карбида алюминия:
Al₄C₃ + 12HCl → 3CH₄ + 4AlCl₃
4. Ацетилен можно получить из карбида кальция:
СаС₂ + 2Н₂О → Са(ОН)₂ + С₂Н₂

Химические свойства алканов (метана, этана, пропана, бутана)
1. Реакции замещения.
Алканы реагируют при освещении с галогенами (хлором и бромом). При этом постепенно происходит замещение атомов водорода в молекуле алкана на атомы галогена:
СН₄ + Cl₂ →CH₃Cl + HCl

2. Реакции дегидрирования.
При нагревании все алканы способны разлагаться с отщеплением водорода:
C₂H₆ → C₂H₄ + H₂

3. Реакции разложения.
При сильном нагревании алканы разлагаются на уголь и водород:
CH₄ → C + 2H₂

4. Реакция горения.
Все углеводороды горят. При этом образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество тепла, поетому углеводороды используются в качестве топлива:
CH₄ +2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Химические свойства алкенов

1.Реакции присоединения.

Протекают с разрывом одной из двух связей C = C. При этом алкены превращаются в алканы или их производные.

2. Реакция полимеризации.

Молекулы алкенов за счёт разрыва двойной связи соединяются друг с другом в длинные цепи, образуя полимеры.

3.Реакция горения.

Все алкены горят с образованием углекислого газа и воды:

Химические свойства алкинов и диенов

Характерны те же свойства, что и алкенам: реакции присоединения, полимеризации, горения.

Отличие реакций присоединения заключается в том, что алкин или диен способны присоединить две молекулы реагента.

При гидрировании ацетилена к его молекуле по месту двойной связи может присоединиться одна молекула водорода. Образуется углеводород с одной двойной связью — этен:

Если водорода много, то присоединяются две молекулы и образуется насыщенный углеводород этан:

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Найдите 2 минуты и прочитайте про:

Отдельные компоненты уровня и качества жизни Показатели и критерии качества и уровня жизни населения Уровень и качество жизни Под «уровнем жизни» понимается.
Формы государственного устройства Форма государственного устройства — это элемент формы государства.
Нормирование труда Сущность нормирования труда. Задачи и методы технического нормирования. Виды норм затрат труда. Рабочее время.
Понятие, цели, задачи и признаки деятельности правоохранительных органов и самих правоохранительных органов Понятие, цели и задачи правоохранительной деятельности 1. Понятие, цели, задачи и признаки деятельности правоохранительных органов и.
Задача № 22. Если больной принимает пищу с помощью младшего медицинского персонала.

Источник

Алканы

Мы приступаем к новому разделу — органической химии. Совершенно необязательно (и даже преступно по отношению к собственному времени!) знать наизусть, зубрить свойства органических веществ.

По мере изучения вы поймете, что свойства вещества определяются его строением, и научитесь легко предсказывать ход реакций 😉

Атомы в молекуле соединены в определенной последовательности, в соответствии с их валентностью. Порядок связи атомов отражает химическое строение.
Зная свойства веществ, можно установить их химическое строение, и наоборот, зная строение вещества можно сделать вывод о его свойствах.
Атомы или группы атомов оказывают взаимное влияние друг на друга непосредственно или через другие атомы
Свойства вещества зависят от количественного и качественного состава, а также от химического строения молекулы

Алканы (парафины) — насыщенные углеводороды, имеющие линейное или разветвленное строение, содержащие только простые связи. Относятся к алифатическим углеводородам, так как не содержат ароматических связей.

Алканы являются насыщенными соединениями — содержат максимально возможное число атомов водорода. Общая формула их гомологического ряда — C_nH_2n+2.

Номенклатура алканов

Номенклатура (от лат. nomen — имя + calare — созывать) — совокупность названий индивидуальных химических веществ, а также правила составления этих названий. Названия у алканов формируются путем добавления суффикса «ан»: метан, этан, пропан, бутан и т.д.

Гомологами называют вещества, сходные по строению и свойствам, отличающиеся на одну или более групп CH₂

Перечисленные выше алканы, являются по отношению друг к другу гомологами, то есть составляют один гомологический ряд (греч. homólogos — соответственный).

Названия алканов формируются по нескольким правилам. Если вы знаете их, можете пропустить этот пункт, однако я должен познакомить читателя с ними. Итак, алгоритм составления названий следующий:

В структурной формуле вещества необходимо выбрать самую длинную (пусть и изогнутую на рисунке!) цепь атомов углерода
Атомы выбранной цепи нумеруют, начиная с того конца, к которому ближе разветвление (радикал)
В начале название перечисляют радикалы и другие заместители с указанием номеров атомов углерода, с которыми они связаны. Если в молекуле имеется несколько одинаковых радикалов, то цифрой указывают нахождение каждого из них в главной цепи и перед их названием соответственно ставят частицы ди-, три-, тетра- и т.д.
Основой названия служит наименование предельного углеводорода с тем же количеством атомов углерода, что и в главной цепи

Внимательно изучите составленные для различных веществ названия ниже.

В углеводородной цепочке различают несколько типов атомов углерода, в зависимости от того, с каким числом других атомов углерода соединен данный атом. Различают первичные, вторичные, третичные и четвертичные атомы углерода.

Изомерами (греч. isomeros — составленный из равных частей) называют вещества, имеющие одну молекулярную формулу, но отличающиеся по строению (структурная изомерия) или расположению атомов в пространстве (пространственная изомерия).

Изомерия бывает структурной (межклассовая, углеродного скелета, положения функциональной группы или связи) и пространственной (геометрической, оптической). По мере изучения классов органических веществ вы узнаете о всех этих видах.

В молекулах алканов отсутствуют функциональные группы, кратные связи. Для алканов возможна изомерия только углеродного скелета. Так у пентана C₅H₁₂ существует 3 структурных изомера.

В молекулах алканов присутствуют одиночные сигма-связи (σ-связи), длина которых составляет 0,154 нм
Тип гибридизации атомов углерода — sp 3
Валентный угол (между химическими связями) составляет 109°28′

Природный газ и нефть

Алканы входят в состав природного газа: метан 80-97%, этан 0.5-4%, пропан 0.2-1.5% , бутан 0.1-1%, пентан 0-1%. Состав нефти нельзя выразить одной формулой, он непостоянен и зависит от месторождения.

В состав нефти входят алканы с длинными углеродными цепочками, например: C₈H₁₈, C₁₂H₂₆. Путем крекинга из нефти получают алканы.

Получение алканов

В ходе крекинга нефти получается один алкан и один алкен.

Данный синтез заключается в сплавлении соли карбоновой кислоты с щелочью, в результате образуется алкан.

Эта реакция заключается во взаимодействии галогеналкана с металлическим натрием, калием или литием. В результате происходит удвоение углеводородного радикала, рост цепи осуществляется зеркально: в том месте, где находился атом галогена.

В ходе синтеза Гриньяра с помощью реактива Гриньяра (алкилмагнийгалогенида) получают различные органические соединения, в том числе несимметричные (в отличие от реакции Вюрца).

На схеме выше мы сначала получили реактив Гриньяра, а потом использовали его для синтеза. Однако можно записать получение реактива Гриньяра и сам синтез в одну реакцию, как показано на примерах ниже.

В результате электролиза солей карбоновых кислот может происходить образование алканов.

В результате разложения карбида алюминия образуется метан и гидроксид алюминия.

Химические свойства алканов

Атом галогена замещает атом водорода в молекуле алкана. Запомните, что легче всего идет замещение у третичного атома углерода, чуть труднее — у вторичного и значительно труднее — у первичного.

Реакции с хлором на свету происходят по свободнорадикальному механизму. На свету молекула хлора распадается на свободные радикалы, которые и осуществляют атаку на молекулу углеводорода.

Реакция Коновалова заключается в нитровании алифатических (а также ароматических) соединений разбавленной азотной кислотой. Реакция идет при повышенном давлении, по свободнорадикальному механизму.

Для удобства и более глубокого понимания, азотную кислоту — HNO₃ — можно представить как HO-NO₂.

Все органические вещества, в их числе алканы, сгорают с образованием углекислого газа и воды.

В ходе каталитического, управляемого окисления, возможна остановка на стадии спирта, альдегида, кислоты.

Пиролиз (греч. πῦρ — огонь + λύσις — разложение) — термическое разложение неорганических и органических соединений. Принципиальное отличие пиролиза от горения — в отсутствии кислорода.

В реакциях, по итогам которых образуются изомеры, используется характерный катализатор AlCl₃.

Вам уже известно, что в результате крекинга образуется один алкан и один алкен. Это не только способ получения алканов, но и их химическое свойство.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник