АЛКАНЫ ЛЕКЦИЯ 1 АЛКАНЫ ПАРАФИНЫ Это углеводороды

АЛКАНЫ ЛЕКЦИЯ 1

АЛКАНЫ (ПАРАФИНЫ) Это углеводороды с открытой цепью и содержащие в своем составе одинарные связи С—С Общая формула Cn. H 2 n+2

СТРОЕНИЕ sp 3 -гибридизация, только -связи СН 3 СН 2 СН 2 СН 2 СН 3

АТОМЫ УГЛЕРОДА • СI – первичный, связан только с одним соседним углеродным атомом; • СII – вторичный, связан с двумя соседними углеродами; • СIII – третичный, связан с тремя соседними углеродными атомами; • СIV – четвертичный, связан с четырьмя соседними углеродами.

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ Легкость образования свободных радикалов и карбкатионов уменьшается в ряду: третичный > вторичный > первичный > метильный т. к. на диссоциацию (ионизацию) атома углерода требуется затратить больше энергии

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ • Из нефти и газа В основном в нефти представлены углеводороды • парафиновые (обычно 30— 35, реже 40— 50 % по объёму) • нафтеновые (25— 75 %) • соединения ароматического ряда (10— 20, реже 35 %) гибридного строения

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ • Гидрирование непредельных соединений • Восстановление галогенуглеводородов

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ • Реакция Вюрца Если используются галогенопроизводные с разным числом атомов углерода в цепочке, то образуется смесь алканов 1817 - 1884

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ • Электролиз солей одноосновных органических кислот (метод Кольбе) • Сплавление солей со щелочами

… … … жидкости ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА … …

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА • Метан, этан и высшие гомологи не имеют запаха, средние – обладают запахом бензина. • Все алканы легче воды, их плотность не превышает 0, 8 г/см 3. • Алканы практически не растворимы в воде, но хорошо растворяются в органических неполярных и полярных растворителях.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Для алканов характерны реакции, идущие по радикальному типу – реакции замещения (SR). Реакции присоединения не характерны, поскольку все связи в молекулах алканов насыщены. При обычных условиях алканы не взаимодействуют с кислотами и щелочами, не окисляются KMn. O 4

ГАЛОГЕНИРОВАНИЕ

МЕХАНИЗМ РЕАКЦИИ

НИТРОВАНИЕ (РЕАКЦИЯ КОНОВАЛОВА) t= 130 -145 C Конц. HNO 3 =10– 15% 1858 - 1906

МЕХАНИЗМ РЕАКЦИИ

СУЛЬФИРОВАНИЕ • Серной кислотой сульфируют алканы, имеющие более 8 атомов углерода • Замещение протекает преимущественно у вторичного атома углерода из-за пространственных затруднений • Для введения сульфогруппы используют методы сульфохлорирования и сульфоокисления

СУЛЬФИРОВАНИЕ • Сульфохлорирование • Сульфоокисление

ОКИСЛЕНИЕ • Полное (горение) Cn. H 2 n+2 + (3 n+1)/2 O 2 n CO 2 + (n+1) H 2 O + Q • Неполное (цепное радикальное)

ПРИМЕРЫ ОКИСЛЕНИЯ

КРЕКИНГ - это разложение соединения под действием высокой температуры ΣСисх=ΣСкон

КРЕКИНГ Крекинг бывает • термический (при t=500 -600 o. C) • каталитический (при t=400 -500 o. C в присутствии катализаторов). При температуре более 700 о. С происходит пиролиз

ПРИМЕНЕНИЕ • Газообразные алканы (метан и пpопан-бутановая смесь) используются в качестве ценного топлива. • Жидкие углеводоpоды составляют значительную долю в моторных и ракетных топливах и используются в качестве растворителей. • Вазелиновое масло (смесь жидких углеводоpодов с числом атомов углерода до 15) - пpозpачная жидкость без запаха и вкуса, используется в медицине, паpфюмеpии и косметике. • Вазелин (смесь жидких и твеpдых пpедельных углеводоpодов с числом углеpодных атомов до 25) пpименяется для пpиготовления мазей, используемых в медицине.

ПРИМЕНЕНИЕ • Паpафин (смесь твеpдых алканов С 19 -С 35) - белая твеpдая масса без запаха и вкуса (т. пл. 50 -70 °C) пpименяется для изготовления свечей, пpопитки спичек и упаковочной бумаги, для тепловых пpоцедуp в медицине. • Нормальные предельные углеводороды средней молекулярной массы используются как питательный субстрат в микробиологическом синтезе белка из нефти. • Большое значение имеют галогенопроизводные алканов, которые используются как растворители, хладоагенты и сырье для дальнейших синтезов.