Алканы – соединения гомологического ряда метана. Это насыщенные нециклические углеводороды. Химические свойства алканов зависят от строения молекулы и физического состояния веществ.
Алканы относятся к предельным или насыщенным углеродам. Это значит, что молекулы содержат максимальное количество атомов водорода. Из-за отсутствия свободных связей реакции присоединения для алканов не характерны.
Химические свойства
Общие свойства алканов приведены в таблице.
|
Типы химических реакций |
Описание |
Уравнение |
|
Галогенирование |
Реагируют с F2, Cl2, Br2. Реакция с йодом не идёт. Галогены замещают атом водорода. Реакция с фтором сопровождается взрывом. Хлорирование и бромирование происходит при температуре 300-400°C. В результате образуются галогеналканы |
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl |
|
Нитрование (реакция Коновалова) |
Взаимодействие с разбавленной азотной кислотой при температуре 140°C. Атом водорода замещается нитрогруппой NO2. В результате образуются нитроалканы |
CH3-CH3 +HNO3 → CH3-CH2-NO2 + H2O |
|
Сульфохлорирование |
Сопровождается окислением с образованием алкансульфонилхлоридов |
R-H + SO2 + Cl2 → R-SO3Cl + HCl |
|
Сульфоокисление |
Образование алкансульфоновых кислот в избытке кислорода. Атом водорода замещается группой SO3H |
C5H12 + HOSO3H → C5H11SO3H + H2O |
|
Крекинг |
Происходит в присутствии катализатора при высоких температурах. В результате разрыва связей С-С образуются алканы и алкены |
C4H10 → C2H6 + C2H4 |
|
Горение |
В избытке кислорода происходит полное окисление до углекислого газа. При недостатке кислорода происходит неполное окисление с образованием угарного газа, сажи |
– CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O; – 2CH4 + 3O2 → 2CO + 4H2O |
|
Каталитическое окисление |
Происходит частичное окисление алканов при небольшой температуре и в присутствии катализаторов. Могут образовываться кетоны, альдегиды, спирты, карбоновые кислоты |
C4H10 → 2CH3COOH + H2O |
|
Дегидрирование |
Отщепление водорода в результате разрыва связей С-Н в присутствии катализатора (платины, оксида алюминия, оксида хрома) при температуре 400-600°С. Образуются алкены |
C2H6 → C2H4 + H2 |
|
Ароматизация |
Реакция дегидрирования с образованием циклоалканов |
C6H14 → C6H6 + 4H2 |
|
Изомеризация |
Образование изомеров под действием температуры и катализаторов |
C5H12 → CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 |
Чтобы понимать, как проходит реакция и какие радикалы замещаются, рекомендуется записывать структурные формулы.
Применение
Алканы широко применяются в промышленной химии, косметологии, строительстве. Из соединений изготавливают:
- топливо (бензин, керосин);
- асфальт;
- смазочные масла;
- вазелин;
- парафин;
- мыло;
- лаки;
- краски;
- эмали;
- спирты;
- синтетические ткани;
- каучук;
- адьдегиды;
- пластмассы;
- моющие средства;
- кислоты;
- пропелленты;
- косметические средства.
Что мы узнали?
Узнали о химических свойствах и применении алканов. Из-за прочных ковалентных связей между атомами углерода, а также между атомами углерода и водорода, алканы проявляют инертность. Возможны реакции замещения и разложения в присутствии катализатора при высоких температурах. Алканы – предельные углеводороды, поэтому реакции присоединения невозможны. Алканы используются для производства материалов, моющих средств, органических соединений.
