Присоединяйтесь к онлайн-школе и получайте доход за интересные сообщения и другие действия!

ЗНАНИЯ

Физические и химические свойства алканов

Физические свойства

Метан (СН4) – это природный газ, бесцветный, не имеющий запах и вкус. Метан применяют в качестве топлива. Малорастворим в воде и почти вдвое легче воздуха. Молекулярная масса его составляет 16 г/моль; tплав = -182,49оС; tкип. = -161,56оС; tвспышки = -87,8оС; tсамовоспламенения = -537,8оС. Этан, пропан и бутан являются газообразными веществами, далее от пентана до пентадекана – составляют жидкие вещества и следующие предельные углеводороды – твердые вещества. В обычных температурных условиях под высоким давлением газообразные вещества могут находиться в виде жидкостей. Это является их отличительным свойством и успешно применяется при их транспортировке.

Химические свойства

Для алканов характерны реакции замещения, которые в свою очередь, делятся на реакции галогенирования и реакцию нитрования. Рассмотрим первый случай:

1) Реакция галогенирования в алканах

Например, взаимодействие метана с хлором протекает под действием света(hν) или действуют на реакцию нагреванием. Происходит стадийное замещение атомов водорода на галоген. Реакция носит последовательный цепной характер.

В результате образуются такие соединения, как галогеналканы RНаl или СnH2n+1Hal, где Hal– это F, Cl, Br и I.

Реакции взаимодействия алканов с галогенами протекают достаточно сложно. Такой тип реакций относят к свободнорадикальному механизму. Напомним, что молекулы хлора распадаются на атомы под действием световой энергии:

Атомы хлора с одним неспаренным электроном являются химически активными. В результате его взаимодействии с метаном образуется также свободный и химически очень активный радикал – метил (СН3-), активность которого определяется также наличием неспаренного электрона:

В данном случае радикал метил моментально вступает в химическую реакцию уже с другой молекулой хлора, при этом разрываются связи между атомами и отщепляются свободные атомы хлора с неспаренными электронами. В результате получаются новые химически активные частицы, которые последовательно вызывают дальнейшие процессы.

Необходимо отметить, что значимый вклад в учении о химических процессах, катализе, а также цепных реакций внёс русский физик и физико-химик, академик, лауреат Нобелевской премии (1956 г) Николай Николаевич Семёнов (1896 – 1987).

Таким образом, цепными реакциями называют такие химические реакции, в ходе которых происходит цепь последовательных превращений.

По такому же механизму протекают реакции галогенирования и с другими алканами (этан, пропан, бутан и т.д.). В качестве примера рассмотрим реакцию взаимодействия этана с хлором:

Полученные соединения называют галогенпроизводными, большинство из которых применяют в качестве растворителей.

Взаимодействие с другими галогенами проводят гораздо реже, так как, например, реакция с фтором сопровождается взрывом, с бромом требуется инициатор, а в случае с йодом реакция обратима и поэтому, для удаления HI из реакции необходимо применять окислитель.

2) Реакции горения

В результате реакций горения алканов образуется оксид углерода(IV) и вода. Общую формулу можно записать так:

CnH2n+2 + O2t°С → nCO2 + (n+1)H2O

Метан горит светлым не коптящим пламенем с выделением теплоты:

Однако важно помнить, что химическая реакция метана с кислородом в отношениях 1:2 или с воздухом 1:10 при поджигании – взрывоопасна! Это касается также этана, пропана и бутана, образующиеся в каменноугольных шахтах, заводских котельных и в жилых помещениях.

3) Реакции разложения

При нагревании выше 1000оС алканы разлагаются, например, метан:

При более продолжительном их нагревании(до 1500оС) происходит радикальный разрыв связей С-С (крекинг) и в результате образуются алкены. Реакция протекает под действием катализаторов. Например, при крекинге метана и этана образуется ацетилен:

Этилен успешно применяют в получении синтетических каучуков, спиртов, и много других веществ, используемых в быту.

4) Реакции изомеризации

К реакциям изомеризации относятся те, в которых углеводороды с линейным строением, в присутствии катализаторов и при нагревании, превращаются в углеводороды разветвленного строения (изомеры), например:
​​​​​​​

<< Предыдущий урок
ОПЫТ:

Следующий урок >>
Комментарии:

Добавление комментариев доступно только зарегистрированным пользователям

<<
>>