Chemické vlastnosti alkanů

Metan a jeho homology se nazývají nasycené (nasycené) parafínové uhlovodíky nebo alkány. Poslední jmenované organické látky (mají obecný chemický vzorec C nH 2n + 2, který odráží nasycení molekul, atomů, které jsou spojeny kovalentními vazbami jednoduchými uhlík-vodík nebo uhlík-uhlík) je přiřazena v souladu s mezinárodní klasifikace chemických sloučenin. Mají dva hlavní zdroje: ropa a zemní plyn. Vlastnosti alkánů v homologie řady s nárůstem molekuly se počet uhlíkových atomů přirozeně mění.

První čtyři zástupci homologní série mají historicky vytvořená jména. Uhlovodíky za nimi jsou označeny řeckými číslicemi s koncovým -an. Relativní molekulová hmotnost Každý následující uhlovodík se liší od předchozího o 14 amu. Fyzikální vlastnosti jako jsou teplota tání (teplota varu) a teplota varu (kondenzace), hustota a index lomu, rostou s rostoucí molekulovou hmotností. Z methanu na butan jsou plyny, od pentanu k pentadekanové kapalině, a následně pevných látek. Všechny parafiny jsou lehčí než voda a nerozpouštějí se. Alkány zahrnují:

• CH4 je metan;
• C2H6-ethan;
• C3H8-propan;
• C4H10 je butan;
• C5H12-pentan;
• C6H14-hexan;
• C7H16-heptan;
• C8H18-oktan;
• C9H20-nonan;
• C10H22-dekan;
• CnH24-undekan;
• C12H26-dodekan;
• C13H28-tridekan;
• C14H30-tetradekan;
• C15H32-pentadekan;
• C16H34-hexadekan;
• C17H36-heptadekan;
• C18H38-oktadekan;
• C19H40-nonadekan;
• C20H42 - eikozan a tak dále.

Chemické vlastnosti alkanů jsou charakterizovány nízkou aktivitou. To je vysvětleno relativní silou nepolárních C-C a nízkopolárních vazeb C-H, stejně jako saturace molekul. Všechny atomy jsou spojeny jedním sigma - vazby, které je obtížné zničit díky nízké polarizovatelnosti. Ruptura z nich může být realizována pouze za určitých podmínek, zbytky jsou tvořeny, které jsou názvy parafinických sloučenin s uzávěrem výměnu. Například propan-propyl (C3H7-), ethan-ethyl (C2H5-), methan-methyl (CH3-) a tak dále.

Chemické vlastnosti alkanů naznačují inertnost těchto sloučenin. Nejsou schopni spojit reakce. Náhradní reakce jsou pro ně typické. Oxidace (spalování) parafinových uhlovodíků probíhá pouze při zvýšené teplotě. Mohou být oxidovány na alkoholy, aldehydy a kyseliny. Výsledkem registrace (procesu tepelného rozkladu uhlovodíků) vyšších alkanů při teplotě 450 až 550 ° C může být tvorba nasycených uhlovodíků s nižší molekulovou hmotností. S rostoucí teplotou se termální rozklad nazývá pyrolýza.

Chemické vlastnosti alkanů závisí nejen na počtu atomů uhlíku v molekule, ale také na struktuře. Všechny normální parafiny mohou být odděleny (jeden atom C může být spojen s ne více než dvěma atomy uhlíku) a iso-struktura (C atom může být připojena k další čtyři atomy uhlíku prostřednictvím této molekuly má prostorovou strukturu). Například, pentan, 2,2-dimethylpropan mají stejnou molekulovou hmotnost a chemický vzorec C5H12, ale i chemické a fyzikální vlastnosti, které se liší: bod tání minus 129,7 ° C a minus 16,6 ° C, 36,1 ° C Teplota a 9,5 ° C. Izomery snadno vstupují chemické reakce, než uhlovodíky normální struktury se stejným počtem atomů C.

Charakteristické chemické vlastnosti alkanů jsou substituční reakce, které zahrnují halogenaci nebo sulfonaci. Reakce chloru parafínu o radikálovým mechanismem pod vlivem tepla nebo světla generuje chlorovaného methan: chlormethanu CH3Cl, dichlormethan CH2CI2, CHCI3 trichlormethan a tetrachlormethanu CCI4. Při sulfonační alkany v UV světle, se získají sulfonylchloridy: R-H + SO2 + Cl2 → R-SO 2-Cl + HCl. Tyto látky se používají při výrobě povrchově aktivních látek.