LovesTheTeam.com

Особливості гомологічного ряду алканів

Загальна молекулярна формула алканів - C (n) H (2n + 2). Ряд починається метаном CH4 і триває етаном C2H6, пропаном C3H8, бутаном C4H10, пентаном C5H12 і так далі. Кожен наступний член відрізняється від попереднього на групу CH2.Прі відібрання від алкана одного атома водню виходить одновалентних вуглеводневий радикал алкіл, що має загальну формулу C (n) H (2n + 1). Найпростіший з них - метил -CH3. Для пропану це буде пропив -C3H7, для бутану - бутил -C4H9. Перший існує у вигляді двох структурних ізомерів - нормального пропила (н-пропила) і ізопропілу (втор-пропила), вільна валентність у якого знаходиться у вторинного атома вуглецю. Бутил має 4 структурних ізомери: н-бутил, ізобутіл, втор-бутил і трет-бутил.

У молекулі алкана атом вуглецю пов'язаний простимизв'язками з чотирма іншими атомами (вуглецем або воднем) та інші атоми приєднувати не може. Тому алкани називаються граничними, або насиченими, вуглеводнями.

Для алканів характерна тільки структурнаізомерія. Пропан, як метан і етан, не має ізомерів, а починаючи з бутану стає можливим розгалуження вуглецевого ланцюга. Чим довше вуглецева ланцюг, тим більше можливо ізомерів для однієї молекулярної формули.

Альтернативне назва изобутана - 2-метілпропан, оскільки його можна представити як молекулу пропану з метильних заступником -CH3 біля другого атома вуглецю в головному ланцюзі.

За фізичними властивостями перші чотири членигомологічного ряду алканів (метан, етан, пропан і бутан) - гази без запаху, від C5H12 до C15H32 - рідини, які мають запах, далі - тверді речовини без запаху. Це безбарвні речовини, погано розчинні у воді, легше води. У міру зростання молекулярної маси нормальних алканів температури кипіння і плавлення збільшуються, тобто температура кипіння бутану вище, ніж пропану.

Які хімічні властивості пропану і бутану

Все алкани, історично звані також«Парафинами», хімічно малоактивні і проявляють низьку реакційну здатність. Це пояснюється малою полярністю зв'язків C-C і С-H в молекулах (атоми вуглецю і водню мають майже однакову електронегативність) .Найбільш характерні для алканів реакції заміщення, що здійснюються за свободнорадикальному механізму: це, наприклад, реакції галогенування, нітрування, сульфування, в внаслідок яких утворюються галогеналкани, нітроалкани і сульфоалкани. При високих температурах алкани окислюються киснем повітря (горять) з отриманням води і вуглекислого газу CO2, чадного газу CO або вуглецю C в залежності від надлишку або нестачі кіслорода.Каталітіческое окислення алканів киснем при невисоких температурах може давати альдегіди, кетони, спирти і карбонові кислоти, причому як з розривом, так і без розриву вуглецевого ланцюга. До термічним реакцій алканів відносять крекінг, дегидрирование, дегидроциклизации, изомеризацию.

Як отримують пропан і бутан

У промисловості гомологи метану добувають зприродної сировини - нафти, газу, гірського воску, а також синтезують з суміші водню і оксиду вуглецю (II). У лабораторії пропан і бутан можна отримати шляхом каталітичного гідрування ненасичених вуглеводнів (пропена і пропіну, бутена і Бутіна) і по реакції Вюрца.