Хімічні властивості алканів

Метан і його гомологи називаються граничними (насиченими) парафіновими вуглеводнями або алканами. Остання назва органічним речовин (мають спільну хімічну формулу CnH2n + 2, яка відображатиме насиченість молекул, атоми в яких пов`язані простими ковалентними зв`язками вуглець-водень або вуглець-вуглець) присвоєно відповідно до міжнародної номенклатурою хімічних сполук. У них є два основних джерела: сира нафта і природний газ. Властивості алканів в гомологічної ряду з підвищенням в молекулі числа вуглецевих атомів закономірно змінюються.

Перші чотири представники гомологічного ряду мають історично сформовані назви. Вуглеводні, що стоять за ними позначаються грецькими числівниками із закінченням -а. Відносна молекулярна маса кожного наступного вуглеводню відрізняється від попереднього на 14 а.е.м. Фізичні властивості алканів, такі як температура плавлення (застигання) і кипіння (конденсації), щільність і показник заломлення, ростуть із збільшенням молекулярної маси. З метану по бутан - це гази, з пентана по пентадекан -рідина, потім слідують тверді речовини. Всі парафіни легше води і не розчиняються в ній. До алканами відносяться:

• CH4 - метан;
• C2H6 - етан;
• C3H8 - пропан;
• C4H10 - бутан;
• C5H12 - пентан;
• C6H14 - гексан;
• C7H16 - гептан;
• C8H18 - октан
• C9H20 - нонан;
• C10H22 - декан;
• C11H24 - ундекан;
• C12H26 - додекан;
• C13H28 - трідекан;
• C14H30 - тетрадекан;
• C15H32 - пентадекан;
• C16H34 - гексадекан;
• C17H36 - гептадекан;
• C18H38 - октадекан;
• C19H40 - нонадекан;
• C20H42 - Ейкозан і так далі.

Хімічні властивості алканів відрізняються низькою активністю. Це пояснюється відносною міцністю неполярних CC і малополярних CH зв`язків, а також насиченістю молекул. Всі атоми з`єднані одинарними sigma - зв`язками, які складно зруйнувати через їхню малу поляризуемости. Розрив їх може здійснитися тільки за певних умов, при цьому утворюються радикали, які носять назви відповідних парафінових сполук з заміною закінчення. Наприклад, пропан - пропив (C3H7-), етан - етил (C2H5-), метан - метил (CH3-) і так далі.

Хімічні властивості алканів говорять про інертність цих з`єднань. Вони не здатні до реакцій приєднання. Типовими для них є реакції заміщення. Окислення (горіння) парафінових вуглеводнів протікає тільки при підвищеній температурі. Вони можуть окислюватися до спиртів, альдегідів і кислот. В результаті крегінга (процес термічного розщеплення вуглеводнів) вищих алканів при температурі від 450 до 550 ° С можуть утворюватися насичені вуглеводні з меншою молекулярною масою. З підвищенням температури термічний розклад називають піролізом.

Хімічні властивості алканів залежать не тільки від числа в молекулі вуглецевих атомів, але також і від будови. Всі парафіни можна розділити нормального (кожен атом C може з`єднуватися не більше ніж з двома вуглецевим атомами) і изо-будови (атом C може бути з`єднаний з чотирма іншими C-атомами, за рахунок цього молекула має просторова будова). Наприклад, пентан і 2,2-Діметілпропан мають однакову молекулярну масу і хімічну формулу C5H12, але за хімічними та фізичними властивостями вони відрізнятимуться: температура плавлення мінус 129,7 ° С і мінус 16,6 ° С, кипіння 36,1 ° С і 9,5 ° С відповідно. Ізомери легше вступають в хімічні реакції, ніж вуглеводні нормальної будови з однаковим числом атомів C.

Характерні хімічні властивості алканів - це реакції заміщення, до яких відносяться галогенирование або сульфування. В результаті взаємодії з хлором парафіну по радикальному механізму під дією температури або світла утворюються хлорпохідні метану: хлорметан CH3Cl, дихлорметан CH2Cl2, тріхлорметан CHCl3 і тетрахлорметан CCl4. При сульфірованіі алканів під дією УФ-світла, виходять сульфонілхлоріди: RH + SO2 + Cl2 - R-SO2-Cl + HCl. Ці речовини використовуються у виробництві ПАР.