✅Хімічні властивості алканів – опис, таблиця

Алкани – сполуки гомологічного ряду метану. Це насичені нециклічні вуглеводні. Хімічні властивості алканів залежать від будови молекули і фізичного стану речовин.

Будова алканів

Молекула алкана складається з атомів вуглецю і водню, які утворюють метиленові (-CH2-) і метильні (-CH3) групи. Вуглець може створювати чотири ковалентні неполярні зв’язки з сусідніми атомами. Саме наявність міцних σ-зв’язків-С – С-і-С-Н обумовлює інертність гомологічного ряду алканів.

З’єднання реагують на світлі або при нагріванні. Реакції протікають по ланцюговому (вільно-радикальному) механізму. Таким чином, зв’язки здатні розщеплюватися тільки під дією вільних радикалів. В результаті заміщення водню утворюються галогеналкани, солі, Циклоалкани.

Алкани відносяться до граничних або насичених вуглеців.

Це означає, що молекули містять максимальну кількість атомів водню. Через відсутність вільних зв’язків реакції приєднання для алканів не характерні.

Хімічна властивість

Загальні властивості алканів наведені в таблиці.

Типи хімічних реакцій

Опис

Рівняння

Галогенування

Реагує з F2, Cl2, Br2. Реакція з йодом не йде. Галогени заміщають атом водню. Реакція з фтором супроводжується вибухом. Хлорування і бромування відбувається при температурі 300-400°C. в результаті утворюються галогеналкани

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

Нітрування (реакція Коновалова)

Взаємодія з розведеною азотною кислотою при температурі 140°C. Атом водню заміщається нітрогрупою NO2. В результаті утворюються нітроалкани

CH3-CH3 +HNO3 → CH3-CH2-NO2 + H2O

Сульфохлорування

Супроводжується окисленням з утворенням алкансульфонилхлоридів

R-H + SO2 + Cl2 → R-SO3Cl + HCl

Сульфоокиснення

Утворення алкансульфонових кислот в надлишку кисню. Атом водню заміщається групою SO3H

C5H12 + HOSO3H → C5H11SO3H + H2O

Крекінг

Відбувається в присутності каталізатора при високих температурах. В результаті розриву зв’язків С-С утворюються алкани і алкени

C4H10 → C2H6 + C2H4

Горіння

У надлишку кисню відбувається повне окислення до вуглекислого газу. При нестачі кисню відбувається неповне окислення з утворенням чадного газу, сажі

– CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O;

– 2CH4 + 3O2 → 2CO + 4H2O

Каталітичне окислення

Відбувається часткове окислення алканів при невеликій температурі і в присутності каталізаторів. Можуть утворюватися кетони, альдегіди, спирти, карбонові кислоти

C4H10 → 2CH3COOH + H2O

Дегідрування

Відщеплення водню в результаті розриву зв’язків С-Н в присутності каталізатора (платини, оксиду алюмінію, оксиду хрому) при температурі 400-600°с. утворюються алкени

C2H6 → C2H4 + H2

Ароматизація

Реакція дегідрування з утворенням циклоалканів

C6H14 → C6H6 + 4H2

Ізомеризація

Утворення ізомерів під дією температури і каталізаторів

C5H12 → CH3-CH(CH3)-CH2-CH3

Щоб розуміти, як проходить реакція і які радикали заміщаються, рекомендується записувати структурні формули.

Застосування

Алкани широко застосовуються в промисловій хімії, косметології, будівництві. Із з’єднань виготовляють:

  • паливо (бензин, гас);
  • асфальт;
  • мастило;
  • вазелін;
  • парафін;
  • мило;
  • лаки;
  • фарба;
  • емаль;
  • спирт;
  • синтетична тканина;
  • каучук;
  • адьдегіди;
  • пластмаса;
  • миючий засіб;
  • кислота;
  • пропеленти;
  • косметичні засоби.

Що ми дізналися?

Дізналися про хімічні властивості і застосування алканів. Через міцних ковалентних зв’язків між атомами вуглецю, а також між атомами вуглецю і водню, алкани проявляють інертність. Можливі реакції заміщення і розкладання в присутності каталізатора при високих температурах. Алкани – граничні вуглеводні, тому реакції приєднання неможливі. Алкани використовуються для виробництва матеріалів, миючих засобів, органічних сполук.

Посилання на основну публікацію