Алкани: хімічні властивості

Граничними вуглеводнями, або парафинами, називаються такі біосоедіненія, в молекулах яких атоми вуглецю з'єднані простий (одинарної) зв'язком, а всі інші одиниці валентності насичені атомами водню.

Алкани: фізичні властивості

Перші представники гомологічного ряду метану - гази, від С5Н12 до С15Н32 - рідини, починаючи з С16Н34 - тверді речовини. Із зростанням кількості атомів вуглецю в молекулі алканів закономірно збільшуються точки їх плавлення і кипіння.

Температура кипіння вуглеводнів з розгалуженим ланцюгом набагато нижче в порівнянні з температурою кипіння їх ізомерів. Метан і етан не мають запаху, летючі рідкі вуглеводні мають запах бензину (пентан і гексан) і гасу, вищі гомологи метану такого не мають. Граничні вуглеводні легше води і практично не розчиняються в ній. Насичені вуглеводні добре розчинні в органічних розчинниках, а рідкі алкани самі є відмінними розчинниками.

Алкани: хімічні властивості

Для цих біосоедіненій характерна мала реакційна здатність. Вони інертні, що відображається в їх назві - парафіни. Це пояснюється тим, що в структурі їх молекул атоми С і Н пов'язані між собою сигма-зв'язками. Хімічна інертність зазначених речовин обумовлена особливостями будови їх молекул. Для того щоб розірвати сигма-зв'язку, необхідно витратити багато енергії. Основні хім. властивості алканів, тобто реакції, в які вони вступають, це реакції нітрування, галогенування, сульфування, сульфохлорування, крекінг. Радикальні реакції алканів ініціюють радикали, УФ- або гамма-випромінювання, пероксиди, нагрівання. У зв'язку з цим для них характерні два типи реакцій: заміщення водню з розривом зв'язку «вуглець-водень» і розщеплення молекули з розривом зв'язків С-С або С-Н.

Алкани: хімічні властивості. Реакція радикального галогенірованія

Дану реакцію іноді називають металепсії. Вона може ініціюватися сонячним світлом. У темряві при 250-400 ° С або при наявності каталізаторів (Хлорид міді, хлорид олова) атоми галогенів послідовно заміщають атоми водню в молекулах алканів.

Алкани: хімічні властивості. Реакція нітрування

Нітрогрупа легко заміщає водень в теоретичних, важче у вторинних і дуже важко в первинних атомах вуглецю. Зараз у промисловому масштабі нітрування алканів проводять в газовій фазі при 150-490 ° С оксидом азоту або парами нітратної кислоти.

Алкани: хімічні властивості. Реакція сульфохлорування

На граничні вуглеводні впливають сумішшю діоксиду сірки і хлору. Каталізаторами найчастіше бувають пероксиди або УФ-випромінювання. Цю реакцію використовують для отримання синтетичних миючих засобів (Детергентів). На алкілсульфохлоріди діють лугами, що призводить до утворення лужних солей сульфокислот, структурних компонентів мийних засобів (пасти, порошки).

Насичені вуглеводні - це сировина для синтезу різноманітних органічних речовин. Передумовою для синтезу багатьох з них є отримання з алканів алкенів, або ненасичених вуглеводнів.

Відщеплення водню від молекули алкана, або дегидрирование, у присутності каталізаторів і при нагріванні (до 460 ° С) дозволяє отримати необхідні алкени. Розроблено методи окислення алканів при невисоких температурах у присутності каталізаторів (солей магнію). Це дозволяє направлено впливати на хід реакції і отримувати необхідні продукти окислення в процесі хімічного синтезу. Приміром, при окислюванні вищих алканів отримують різноманітні вищі спирти або вищі жирні кислоти.

Розщеплення алканів також відбувається і в інших умовах (горіння, крекінг). Насичені вуглеводні горять синім полум'ям з виділенням величезної кількості тепла. Ці властивості дозволяють використовувати їх як висококалорійного палива як у побуті, так і в промисловості.