Алкани: таблиця, будова і властивості

Ациклічні вуглеводні називаються алканами. Всього налічується 390 алканів. Найдовшу структуру має нонаконтатріктан (C390H782). До атомам вуглецю можуть приєднуватися галогени, утворюючи галогеналкани.

Будова і номенклатура

За визначенням алкани – граничні або насичені вуглеводні, що мають лінійну або розгалужену структуру. Також називаються парафинами. Молекули алканів містять тільки одинарні ковалентні зв’язки між атомами вуглецю. Загальна формула –

CnH2n + 2.

Щоб назвати речовину, необхідно дотримати правила. За міжнародною номенклатурою назви формуються за допомогою суфікса-ан. Назви перших чотирьох алканів склалися історично. Починаючи з п’ятого представника, назви складаються з приставки, що позначає кількість атомів вуглецю, і суфікса-ан. Наприклад, окта (вісім) утворює октан.

Для розгалужених ланцюгів назви складаються:

  • з цифр, що вказують номери атомів вуглецю, близько яких стоять радикали;
  • з назви радикалів;
  • з назви головного ланцюга.

Приклад: 4-метілпропан – у четвертого атома вуглецю в ланцюзі пропану знаходиться радикал (метил).

Кожен десятий алкан дає називання наступним дев’яти алканів. Після декана йдуть ундекан, додекан і далі, після ейкозан – генейкозан, докозан, трікозан і т.д.

Відповідний ряд

Перший представник – метан, тому алкани також називають гомологічним рядом метану. У таблиці алканів вказані перші 20 представників.

Назва Формула Назва Формула
Метан CH4 Ундекан C11H24
Етан C2H6 Додекан C12H26
Пропан C3H8 Тридекан C13H28
Бутан C4H10 Тетрадекан C14H30
Пентан C5H12 Пентадекан C15H32
Гексан C6H14 Гексадекан C16H34
Гептан C7H16 Гептадекан C17H36
Октан C8H18 Октадекан C18H38
Нонан C9H20 Нанадекан C19H40
Декан C10H22 Ейкозан C20H42

Починаючи з бутану, все алкани мають структурні ізомери. До назви додається приставка з-: ізобутан, ізопропан, ізогексан.

Фізичні властивості

Агрегатний стан речовин змінюється в списку гомологів зверху вниз. Чим більше міститься атомів вуглецю і, відповідно, чим більше молекулярна маса з’єднань, тим вище температура кипіння і твердіше речовина.

Алкани, що містять до чотирьох атомів вуглецю (метан, етан, пропан, бутан), є газоподібними речовинами. Рідини містять від п’яти до 15 атомів вуглецю. До них відносяться всі алкани від пентану (C5H12) до пентадекана (C15H32).

Решта речовини, що містять більше 15 атомів вуглецю, знаходяться в твердому стані.
Октадекан – парафін

Газоподібні алкани горять блакитним або безбарвним полум’ям.

Отримання

Алкани, як і інші класи вуглеводнів, отримують з нафти, газу, кам’яного вугілля. Для цього використовують лабораторні та промислові методи:

газифікація твердого палива:

C + 2H2 → CH4;

гідрування оксиду вуглецю (II):

CO + 3H2 → CH4 + H2O;

гідроліз карбіду алюмінію:

Al4C3 + 12H2O → 4Al (OH) 3 + 3CH4;

реакція карбіду алюмінію з сильними кислотами:

Al4C3 + H2Cl → CH4 + AlCl3;

відновлення галогеналканів (реакція заміщення):

2CH3Cl + 2Na → CH3-CH3 + 2NaCl;

гідрування галогеналканів:

CH3Cl + H2 → CH4 + HCl;

сплавлення солей оцтової кислоти з лугами (реакція Дюма):

CH3COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4.

Алкани можна отримати гідруванням алкенів і алкінів в присутності каталізатора – платини, нікелю, паладію.

Хімічні властивості

Алкани вступають в реакції з неорганічними речовинами:

горіння:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O;

галогенування:

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl;

нітрування (реакція Коновалова):

CH4 + HNO3 → CH3NO2 + H2O;

приєднання:

C6H12 + H2 → C6H14;

розкладання:

C6H12 → C6H6 + 3H2;

крекінг з утворенням алкана і циклоалкани:

C10H22 → C5H12 + C5H10.

Алкани використовуються в якості палива, розчинників, мазей, просочення.

Що ми дізналися?

З уроку хімії 9 класу дізналися про алканах, що відносяться до вуглеводнів. Це гомологічний ряд метану із загальною формулою CnH2n + 2. Агрегатний стан речовин залежить від кількості атомів вуглецю. Перші чотири алкана в гомологічної ряду – гази. Речовини з 5-15 атомами вуглецю – рідини. Тверді речовини містять більше 15 атомів вуглецю. Алкани виділяють з нафти, природного газу, вугілля за допомогою реакцій газифікації, гідрування, гідролізу. Алкани – активні речовини, що вступають в реакції з галогенами, неорганічними кислотами, воднем.

ПОДІЛИТИСЯ: