МЕТАН И ЕГО СВОЙСТВА Предельные углеводороды Метан

МЕТАН И ЕГО СВОЙСТВА

Предельные углеводороды. Метан. Алканы. Общая формула предельных углеводородов. Cn. H 2 n+2 где n≥ 1. При образовании связей атома углерода с водородом образуется четыре SP 3 электрона, взаимно отталкиваясь друг от друга занимает тетраэдрическое положение в пространстве, под углом 109˚ 28‘, расстояние между атомами 0, 154 нм.

Физические свойства. Метан – газ, без цвета и запаха, легче воздуха (Мr = 16), малорастворим в воде.

Химические свойства. Горит. С воздухом образует взрывчатые смеси. СН 4 + 2 О 2 → СО 2 + 2 Н 2 О При недостатке кислорода протекает неполное сгорание. СН 4 + О 2 → С + 2 Н 2 О В присутствии катализаторов (нитрозных газов) могут образоваться метиловый спирт и формальдегид. СН 4 + О 2 → Н-С=О + Н 2 О │ Н 2 СН 4 + О 2 → 2 Н 3 С-ОН

При сильном нагревании получают сажу. СН 4 → С + 2 Н 2 Промежуточный продукт 2 СН 4 → С 2 Н 4 + 2 Н 2; 2 СН 4 → С 2 Н 2 + 3 Н 2 Ацетилен в 2 раза дешевле полученного из карбида кальция. Конверсией получают чистый водород. Метан стоик при обычных условиях к щелочам, кислотам и окислителям. Он не способен к реакциям присоединения, зато для него характерны реакции замещения.

На свету с Cl 2 или Br 2 эта реакция протекает по свободно-радикальному механизму со взрывом. Cl 2 → 2 Cl* СН 4 + Cl*→ СН 3* + НCl СН 3*+ Cl 2 → СН 3 Cl + Cl*→ СН 2 Cl* + НCl СН 2 Cl* + Cl 2 → СН 2 Cl 2 + Cl*→ СНCl 2 * + НCl СНCl 2* + Cl 2 → СHCl 3 + Cl*→ СCl 3* + HCl СCl 3* + Cl 2 → СCl 4 + Cl*

Метан в природе. Метан широко распространён в природе, он является главной составной частью многих природных газов. (90 -98%). Образуется при сухой перегонке древесины, торфа, кокса, при крекинге нефти. Кроме метана в попутных газах есть этан, пропан, бутан и пентан. Лабораторный способ получения метана. CH 3 COONa + Na. OH → CH 4 + Na 2 CO 3 Al 4 C 3 + 12 H 2 O → 3 CH 4 + 4 Al(OH)3

Синтетический способ получения метана. Ni(1200 ˚C) C + 2 H 2 → CH 4; Ni, Ni. CO 3, Co CO + 3 H 2 → CH 4 + H 2 O; Ni, Ni. CO 3, Co CO 2 + 4 H 2 → CH 4 + 2 H 2 O Эти способы получения метана имеют промышленное значение.

Применение. Используется как топливо, для получения водорода, этилена, ацетилена, сажи, для получения спирта и формальдегида. Получение синтез-газа который используется в доменном процессе: Ni, Mg. CO 3 CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2 H 2 SO 4 CH 4 + HNO 3 → CH 3 - NO 2 + H 2 O