Nasycené uhlovodíky: vlastnosti, vzorce, příklady

Nasycené uhlovodíky (parafiny) omezují alifatické uhlovodíky, kde existuje jednoduchá (jediná) vazba mezi atomy uhlíku.

Všechny ostatní valencie jsou plně nasyceny atomy vodíku.

Série homologie

Nasycené nasycené uhlovodíky mají obecný vzorec CnH2n + 2. Za normálních podmínek mají zástupci této třídy slabou reaktivitu, takže se nazývají "parafín". Nasycené uhlovodíky začínají methanem, který má molekulární vzorec CH4.

Vlastnosti struktury v příkladu metanu

Tato organická látka nemá vůně a barvu, plyn je téměř dvakrát lehčí než vzduch. V přírodě se vytváří během rozkladu živočichů a rostlinných organismů, ale pouze při nepřítomnosti přístupu vzduchu. To se nachází v uhelných dolech, v bažinatých vodních útvarech. V malých množstvích je metan součástí použitý zemní plyn nyní jako palivo ve výrobě, doma.

Tento nasycený uhlovodík, patřící do třídy alkanů, má kovalentní polární vazbu. Tetrahedrická struktura je vysvětlena sp3 hybridizací atomu uhlíku, úhel valence je 109 ° 28 `.

Nomenklatura parafinů

Nasycené uhlovodíky lze pojmenovat podle systematická nomenklatura. Existuje určitý pořadí akcí, které umožňují vzít v úvahu všechny rozvětvení, které existují v molekule konečného uhlovodíku. Nejprve je třeba identifikovat nejdelší uhlíkový řetězec a potom číslovat atomy uhlíku. Chcete-li to provést, vyberte část molekuly, ve které je maximální větvení (více radikálů). V přítomnosti několika identických radikálů v alkaně, s jejich jménem, ​​specifikujte předpony: di-, tri-, tetra. Pro vyjasnění polohy aktivních částic v molekule uhlovodíku použijte obrázky. Konečná fáze v názvu parafinů je indikací samotného uhlíkového řetězce s přidáním přípony -an.

Nasycené uhlovodíky se liší v jejich celkovém stavu. První čtyři zástupci této pokladny jsou plynné sloučeniny (od metanu k butanu). Jak vzrůstá relativní molekulová hmotnost, dochází k přechodu k kapalině a pak k pevnému stavu agregátu.

Nasycené a nenasycené uhlovodíky se nerozpouštějí ve vodě, ale mohou se rozpouštět v molekulách organických rozpouštědel.

Vlastnosti isomerismu

Jaké typy isomerizmu jsou nasycené uhlovodíky? Příklady struktury zástupců této třídy, počínaje butanem, naznačují přítomnost izomerie uhlíkového skeletu.

Uhlíkový řetězec tvořený kovalentními polárními vazbami má vzhled cikcaku. To je důvod pro změnu základního řetězce v prostoru, tedy existence strukturních izomerů. Například při změně uspořádání atomů v butanové molekule se vytváří její isomer-2-methylpropan.

Chemické vlastnosti

Uvažujme o hlavních chemických vlastnostech nasycených uhlovodíků. Pro zástupce této skupiny uhlovodíků nejsou adiční reakce charakteristické, protože všechny vazby v molekule jsou jednoduché (nasycené). Alkany vstupují do interakcí spojených s nahrazením atomu vodíku halogenem (halogenací), nitro skupinou (nitrací). Pokud nasycených uhlovodíků mají vzorec pohled SpN2p + 2, pak po vytvoření substituce složení materiálu C nH 2n + 1CL a C nH 2n + 1NO2.

Náhradní proces má mechanismus radikálních radikálů. Nejprve se vytvoří aktivní částice (radikály), následované tvorbou nových organických látek. V reakci se zástupci sedmé skupiny (hlavní podskupiny) periodické tabulky vstupují všechny alkány, ale proces probíhá pouze při zvýšené teplotě nebo za přítomnosti kvantového světla.

Také pro všechny představitele množství methanu je charakteristická interakce s kyslíkem ve vzduchu. Během spalování působí oxid uhličitý a vodní pára jako reakční produkty. Reakce je doprovázena tvorbou významného množství tepla.

Interakce methanu s kyslíkem ve vzduchu může způsobit explozi. Podobný účinek je charakteristický pro ostatní zástupce třídy omezujících uhlovodíků. To je důvod, proč směs butanu a propanu, ethanu, metanu je nebezpečná. Takové klastry jsou například charakteristické pro uhelné doly, výrobní dílny. V případě zahřívání konečného uhlovodíku o více než 1000 ° C dochází k jeho rozkladu. Vyšší teploty vedou k produkci nenasycených uhlovodíků, stejně jako k vytváření plynného vodíku. Proces dehydrogenace má průmyslový význam, umožňuje získávat různé organické látky.

U uhlovodíků řady metanu, počínaje butanem, je charakteristická izomerace. Jeho podstatou je změna uhlíkového skeletu a získání nasycených uhlovodíků rozvětvené povahy.

Funkce aplikace

Metan jako zemní plyn se používá ve formě paliva. Chlorové deriváty methanu mají velký praktický význam. Například, chloroform (trichlormethan) a Jodoform (triyodmetan) se používají v medicíně, a chlorid uhličitý v procesu odpařování ukončí přístupu vzdušného kyslíku, takže se používá při hašení požárů.

Vzhledem k vysoké hodnotě výhřevnosti uhlovodíků se používají ve formě paliva nejen v průmyslové výrobě, ale také pro domácí účely.

Směs propanu a butanu, nazývaná "zkapalněný plyn", je obzvláště důležitá v oblasti, kde neexistuje možnost využití zemního plynu.

Zajímavé fakty

Zástupci uhlovodíků, které jsou v kapalném stavu, jsou hořlavé pro spalovací motory v automobilech (benzín). Metan je navíc k dispozici jako surovina pro různé chemické obory.

Například, reakce rozkladu a spalování methanu se používá pro průmyslovou výrobu sazí, která je nezbytná pro výrobu tiskařské barvy, stejně jako pro syntézu pryže z různých pryžových výrobků.

Za tímto účelem se do pece dodává množství vzduchu spolu s metanem, takže dochází k částečnému spalování nasyceného uhlovodíku. Jak teplota stoupá, část methanu se rozloží, s tvorbou jemně rozptýlených sazí.

Výroba vodíku z parafinů

Metan je hlavním zdrojem vodíku v průmyslu používaném pro syntézu amoniaku. K provedení dehydrogenace se metan mísí s vodní párou.

Proces probíhá při teplotě asi 400 ° C, tlaku asi 2 až 3 MPa a používá se hliníkový a niklový katalyzátor. Při některých syntézách se používá směs plynů, která se v tomto procesu vytváří. Pokud následné přeměny zahrnují použití čistého vodíku, provede se katalytická oxidace oxidu uhelnatého parou.

Při chloraci se získává směs chlorovaných derivátů metanu, které mají široké průmyslové využití. Například chlormethan je schopen absorbovat teplo, a proto je používán jako chladivo v moderních chladicích zařízeních.

Dichlormethan je dobré rozpouštědlo organických látek používaných při chemické syntéze.

Chlorovodík, vzniklý během radikálové halogenace, po rozpuštění ve vodě se stává kyselinou chlorovodíkovou. V současné době se metan vyrábí také acetylenem, což je cenná chemická surovina.

Závěr

Zástupci homologní řady metanu jsou v přírodě široce rozšiřováni, což z nich činí požadovanou látku v mnoha odvětvích moderního průmyslu. Z homologů methanu je možné vyrábět uhlovodíky rozvětvené struktury, které jsou nezbytné pro syntézu různých tříd organických látek. Nejvyššími představiteli tříd alkanu jsou suroviny pro výrobu syntetických detergentů.

Kromě parafinů jsou prakticky zajímavé alkany, cykloalkany, nazvané cykloparafiny. Jejich molekuly také obsahují jednoduché vazby, ale zvláštností zástupců této třídy je přítomnost cyklické struktury. A alkany a tsikloakany ve velkém množství se používá jako topný plyn, protože je proces doprovázen značným množstvím tepla (exotermická reakce). V současné době, alkany, cykloalkany považován za cenné chemické suroviny, tak jejich praktické použití není omezeno na typické spalovací reakce.