Алканы
Всего получено оценок: 2076.
Ациклические углеводороды называются алканами. Всего насчитывается 390 алканов. Самую длинную структуру имеет нонаконтатриктан (C390H782). К атомам углерода могут присоединяться галогены, образуя галогеналканы.
Строение и номенклатура
По определению алканы – предельные или насыщенные углеводороды, имеющие линейную или разветвлённую структуру. Также называются парафинами. Молекулы алканов содержат только одинарные ковалентные связи между атомами углерода. Общая формула –
Чтобы назвать вещество, необходимо соблюсти правила. По международной номенклатуре названия формируются с помощью суффикса -ан. Названия первых четырёх алканов сложились исторически. Начиная с пятого представителя, названия составляются из приставки, обозначающей количество атомов углерода, и суффикса -ан. Например, окта (восемь) образует октан.
Для разветвлённых цепей названия складываются:
Пример: 4-метилпропан – у четвёртого атома углерода в цепи пропана находится радикал (метил).
Рис. 1. Структурные формулы с названиями алканов.
Каждый десятый алкан даёт называние следующим девяти алканам. После декана идут ундекан, додекан и далее, после эйкозана – генэйкозан, докозан, трикозан и т.д.
Гомологический ряд
Первый представитель – метан, поэтому алканы также называют гомологическим рядом метана. В таблице алканов указаны первые 20 представителей.
Начиная с бутана, все алканы имеют структурные изомеры. К названию прибавляется приставка изо-: изобутан, изопентан, изогексан.
Рис. 2. Примеры изомеров.
Физические свойства
Агрегатное состояние веществ меняется в списке гомологов сверху вниз. Чем больше содержится атомов углерода и, соответственно, чем больше молекулярная масса соединений, тем выше температура кипения и твёрже вещество.
Алканы, содержащие до четырёх атомов углерода (метан, этан, пропан, бутан), являются газообразными веществами. Жидкости содержат от пяти до 15 атомов углерода. К ним относятся все алканы от пентана (C5H12) до пентадекана (C15H32). Остальные вещества, содержащие больше 15 атомов углерода, находятся в твёрдом состоянии.
Рис. 3. Октадекан – парафин.
Газообразные алканы горят голубым или бесцветным пламенем.
Получение
Алканы, как и другие классы углеводородов, получают из нефти, газа, каменного угля. Для этого используют лабораторные и промышленные методы:
Алканы можно получить гидрированием алкенов и алкинов в присутствии катализатора – платины, никеля, палладия.
Химические свойства
Алканы вступают в реакции с неорганическими веществами:
Алканы используются в качестве топлива, растворителей, мазей, пропитки.
Что мы узнали?
Из урока химии 9 класса узнали об алканах, относящихся к углеводородам. Это гомологический ряд метана с общей формулой CnH2n+2. Агрегатное состояние веществ зависит от количества атомов углерода. Первые четыре алкана в гомологическом ряду – газы. Вещества с 5-15 атомами углерода – жидкости. Твёрдые вещества содержат более 15 атомов углерода. Алканы выделяют из нефти, природного газа, угля с помощью реакций газификации, гидрирования, гидролиза. Алканы – активные вещества, вступающие в реакции с галогенами, неорганическими кислотами, водородом.
Тест по теме
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Оценка доклада
А какая ваша оценка?
Метан, бутан и пропан — все это примеры углеводородов, которые представляют собой органические соединения углерода и водорода. Эти три газа вместе со следовыми количествами других газов и другим углеводородом, называемым этаном, составляют ископаемое топливо, известное как природный газ.
Натуральный газ
Природный газ — это ископаемое топливо, которое встречается в подземных резервуарах, часто расположенных рядом с нефтяными месторождениями. В сыром виде природный газ не имеет запаха и цвета, но легко воспламеняется. Он горит относительно чисто, то есть выделяет меньше загрязняющих веществ, чем другие виды топлива, и обычно используется для обогрева домов, приготовления пищи и выработки электроэнергии. Характерный запах тухлого яйца, связанный с природным газом, подаваемым в дома, возникает из-за запаха под названием Меркаптан, специально добавленный для облегчения обнаружения утечек природного газа, которые могут стать взрывоопасными при более высоких температурах. концентрации.
Метан
Молекула метана, сокращенно СН4, содержит один атом углерода и четыре атома водорода. Даже в сыром виде природный газ на 70–90 процентов состоит из метана. Обработка удаляет большинство других газов и углеводородов, производя топливо из природного газа, которое при подаче в дома по трубопроводу представляет собой почти чистый метан. Хотя метан в основном используется в энергетических целях, он также используется для получения хлороформа, формальдегида, некоторых фреонов и других веществ. Ученые могут синтезировать метан, перегоняя уголь.
Бутан
Термин бутан относится к любому из двух газообразных углеводородов, каждая молекула которого содержит четыре атома углерода и 10 атомов водорода (C4H10). Когда атомы углерода молекулы выстраиваются в прямую цепочку, результат называется нормальным бутаном или н-бутаном; когда цепь атомов кажется разветвленной, молекула называется изобутаном. Оба присутствуют в природном газе и сырой нефти и производятся в больших количествах, когда сырая нефть перерабатывается в бензин. Легковоспламеняющийся, но без запаха, бесцветный и легко сжижаемый, зажигалки и переносные плиты и увеличивает летучесть бензина.
Пропан
Газообразный в своей природной форме пропан извлекается при переработке сырой нефти и обработки природного газа, который содержит около 5 процентов пропана. Каждая молекула пропана (C3H8) содержит три атома углерода и восемь атомов водорода. При практическом использовании пропан обычно хранится в его менее объемной жидкой форме в особом резервуаре, который можно было бы увидеть. прикреплен к уличному газовому грилю или к транспортному средству с газовыми приборами для приготовления пищи, обогрева и охлаждение. Пропан часто служит основным источником энергии для домов в сельской местности без доступа к линиям природного газа.
Физические свойства алканов
С ростом числа атомов углерода в гомологическом ряду алканов :
, , и представляют собой бесцветные , не имеющие запаха.
и следующие алканы — бесцветные с характерным запахом.
Все алканы практически в воде.
Химические свойства алканов
Алканы реагируют при освещении с галогенами (хлором и бромом). При этом постепенно происходит замещение атомов водорода в молекуле алкана на атомы галогена:
При нагревании все алканы способны разлагаться с отщеплением водорода:
3. Реакции .
При сильном нагревании алканы разлагаются на уголь и водород:
4. Реакция .
Все алканы горят. При этом образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество тепла:
Нахождение в природе и применение алканов
Газообразные алканы (метан — бутан) входят в состав . Жидкие и твёрдые алканы содержатся в .
Применение алканов основано на их свойствах.
Выделение большого количества теплоты позволяет использовать насыщенные углеводороды в качестве .
Способность вступать в химические реакции даёт возможность применять алканы в качестве для производства разнообразных органических веществ.
Алканы — предельные (насыщенные) алифатические (нециклические) углеводороды.
Насыщенными они называются потому, что в молекулах алканов все четыре валентности атома углерода полностью, до предела насыщены атомами водорода и углерода. Атомы углерода связаны только одинарными, сигма-связями.
Общая формула алканов:
Гомологический ряд алканов начинается с метана:
Молекулярная формула метана —
. В молекуле метана содержится один атом углерода и четыре атома водорода. В молекуле этана
на один атом углерода и два атома водорода больше.
Каждый последующий член гомологического ряда имеет более длинную углеводородную цепь и отличается от предыдущего на
структурные формулы пропана и его :
В названиях всех предельных углеводородов используется суффикс -.
Первые четыре вещества гомологического ряда алканов имеют исторически сложившиеся (тривиальные) названия.
Начиная с пентана, названия алканов образованы от греческих названий чисел.