Природний газ. Алкани

У вступі ми визначили органічну хімію як хімію вуглеводнів та їх похідних.

Назва вуглеводні говорить за себе: це речовини, молекули яких складаються з атомів двох хімічних елементів – вуглецю і водню. Завдяки унікальній здатності атомів вуглецю з’єднуватися один з одним в ланцюзі різної форми і довжини, таких з’єднань існує безліч. Тому їх ділять на класи. Знайомитися з деякими з цих класів ми будемо в міру вивчення природних джерел вуглеводнів: природного газу і нафти. І це не випадково, бо наша країна займає одне з провідних місць у світі за запасами, видобутком, експорту та переробці вуглеводневої сировини.

Водночас знання цієї теми представляє певний професійний інтерес не тільки для хіміків, але також для майбутніх геологів і географів, юристів та економістів, суспільствознавців і політологів, інженерів і екологів. Тільки детальне володіння системою знань про вуглеводневому сировину дозволить професійно відбутися фахівцям, пов’язаним з розвідкою, видобутком, транспортуванням і промисловою переробкою природного газу (рис. 8) і нафти (рис. 9).

Природні джерела вуглеводнів є сполучною ланкою міждержавних відносин у політичній та економічній області і нерідко служать причиною конфліктів і воєн за контроль над цими джерелами.

Знайомство з джерелами вуглеводнів ми почнемо з природного газу. Це корисна копалина – найважливіший вид палива і сировина для хімічної промисловості, оскільки має ряд переваг:

це найдешевший вид палива;
володіє високою теплотворною здатністю;
легко транспортується газопроводами;
є екологічно більш чистим видом палива в порівнянні з іншими.
Природний газ – це суміш газоподібних вуглеводнів з невеликою молекулярною масою. Основним компонентом природного газу є метан, частка якого в залежності від родовища становить від 75 до 99% за об’ємом. Крім метану, до складу природного газу входять етан, пропан, бутан і ізобутан, а також азот і вуглекислий газ (рис. 10).

Як ви вже знаєте, метан, етан, пропан, бутан є першими чотирма членами гомологічного ряду граничних вуглеводнів – алканів.

Свою назву «граничні вуглеводні» алкани отримали тому, що всі валентності атомів вуглецю в цих молекулах насичені атомами водню до межі.

Фізичні властивості алканів залежать від складу їх молекул, т. Е. Від відносної молекулярної маси, що наочно ілюструє таблиця 2. Неважко помітити, що зі збільшенням відносної молекулярної маси у алканів збільшуються температура кипіння і щільність, а також змінюється агрегатний стан: перші чотири алкана – газоподібні речовини, наступні одинадцять – рідини, а починаючи з гексадекану – тверді речовини.

Молекула першого члена гомологічного ряду алканів – метану – має тетраедричну будову, тобто. Е. Форму правильної піраміди (рис. 11).

Метан не має запаху, тому для того, щоб виявити витік побутового газу, основу якого і складає метан, до нього додають різко пахнуть органічні сполуки.

Перші чотири члени гомологічного ряду метану отримали тривіальні, історично сформовані назви. Основою назви наступних алканів нормальної будови стали грецькі числівники.

Так як, починаючи з бутану, у кожного алкана з лінійною ланцюгом з’являються ізомери з розгалуженим вуглецевим скелетом, виникла необхідність виробити систему їх назв. Така система була розроблена Міжнародним союзом теоретичної і прикладної хімії (ІЮПАК) і отримала назву міжнародної номенклатури ІЮПАК.

Для складання назв органічних речовин за номенклатурою ІЮПАК необхідно знати формули і назви радикалів і інших заступників (наприклад, галогенів). Радикал – це одновалентна частинка, яка виходить за отщеплении від молекули алкана атома водню, т. Е. Частинка, що містить неспарений електрон. Назва радикала походить від назви відповідного алкана із заміною суфікса на суфікс (див. Табл. 2).

У відповідності з міжнародною номенклатурою слід дотримуватися наступних правил при складанні назви алканів.

1. У структурній формулі вибирають найдовшу ланцюг атомів вуглецю (головну ланцюг).

2. Атоми вуглецю головного ланцюга нумерують, починаючи з того кінця, до якого ближче розгалуження.

3. На початку назви перераховують радикали й інші заступники із зазначенням номерів атомів вуглецю, з якими вони пов’язані. Якщо в молекулі присутні кілька однакових радикалів (два, три, чотири і т. Д.), То цифрою вказують місце кожного з них у головній ланцюга і перед їх назвою ставлять відповідно частинки ди-, три-, тетра- і т. Д.

4. Основою назви служить найменування граничного вуглеводню з тим же числом атомів вуглецю, що і в головній ланцюга.

Посилання на основну публікацію