Węglowodory nasycone alkany
Zastosowanie, znaczenie, funkcje
Metan, główny składnik gazu ziemnego , jest substancją naturalnie występującą w przyrodzie. Powstaje w wyniku procesów beztlenowego rozkładu szczątków organicznych, co tłumaczy jego obecność w pobliżu złóż ropy naftowej i pokładów węgla kamiennego. Metan, nazywany także gazem kopalnianym , stanowi duże zagrożenie dla górników pracujących w kopalniach, gdyż jest łatwopalny i z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową. Poziom metanu w kopalniach musi być stale monitorowany, aby zapobiegać...
Budowa i właściwości fizyczne
stan hybrydyzacji orbitali walencyjnych atomów węgla krotność wiązania pomiędzy atomami węgla długość wiązania pojedynczego węgiel–węgiel energia wiązania pojedynczego węgiel–węgiel sp 3 wiązanie pojedyncze 154 pm 338 kJ/mol Cząsteczki alkanów zbudowane są z atomów węgla, których orbitale walencyjne są w stanie hybrydyzacji sp 3 . Atomy węgla połączone są ze sobą wyłącznie wiązaniami pojedynczymi σ. Długość wiązania pojedynczego...
Właściwości chemiczne
Wiązania węgiel–węgiel i węgiel–wodór w cząsteczkach alkanów są typu σ. Należą do wiązań mocnych (duża energia wiązania), trudnych do rozerwania i dlatego alkany charakteryzuje bierność chemiczna. Podwyższona temperatura i promieniowanie UV powodują wzrost aktywności alkanów. Reaktywność poszczególnych atomów wodoru w alkanach maleje wraz z rzędowością atomów węgla, z którymi są związane (połączone). Reakcją wspólną dla wszystkich alkanów jest reakcja spalania , której najszybciej...
Węglowodory nasycone (Alkany)
Cząsteczki alkanów zbudowane są z atomów węgla, których orbitale walencyjne są w stanie hybrydyzacji sp 3 . Atomy węgla połączone są ze sobą wyłącznie wiązaniami pojedynczymi σ. Długość wiązania pojedynczego węgiel-węgiel wynosi 154 pm, a energia wiązania 368 kJ/mol. Cząsteczki alkanów nie są płaskie, a możliwość obrotu atomów lub grup atomów połączonych z sąsiednimi atomami węgla wokół wiązania σ powoduje, że istnieją różnorodne orientacje w przestrzeni określane mianem konformacji...
Metody otrzymywania alkanów
a) reakcja Würtza, czyli działanie metalicznym sodem (lub litem) na halogenki alkilowe (schemat): jeżeli substratami są różne halogenki alkilowe, to powstaje mieszanina produktów jeżeli substratem jest określony halogenek alkilu, to powstaje jeden alkan posiadający zawsze parzystą liczbę atomów węgla w cząsteczce b) katalityczne uwodornienie alkenów lub alkinów:
Metody otrzymywania wybranych alkanów
synteza metanu z pierwiastków w ściśle określonych warunkach: C + 2 H 2 → CH4 otrzymywanie metanu z gazu syntezowego: CO + 3 H 2 → CH 4 + H 2 O hydroliza węgliku glinu: Al 4 C 3 + 12 H 2 O → 3 CH 4 + 4 Al(OH) 3 reakcja węgliku glinu z kwasem solnym: Al 4 C 3 + 12 HCl → 4 AlCl 3 + 3 CH 4 stapianie octanu sodu z wodorotlenkiem sodu: CH 3 COONa + NaOH → CH 4 + Na 2 CO 3 przeróbka ropy naftowej i gazu ziemnego.
Izomeria
Węglowodór o wzorze sumarycznym C 5 H 12 może występować w trzech postaciach jako: Występowanie trzech różnych związków o wzorze sumarycznym C 5 H 12 jest przykładem zjawiska zwanego izomerią. Związki zwane izomerami różnią się budową łańcucha węglowego. Ten typ izomerii nosi nazwę izomerii łańcuchowej. Różnica w strukturze cząsteczek związków (tutaj: odmienna budowa łańcucha węglowego) powoduje różnice w ich właściwościach, co potwierdzają dane zawarte w poniższej tabeli....
Metody otrzymywania alkanów
reakcja Würtza , czyli działanie metalicznym sodem (lub litem, cynkiem, magnezem) na halogenki alkilowe: jeżeli substratami są różne halogenki alkilowe to powstaje mieszanina produktów. Jeżeli substratem jest określony halogenek alkilu to powstaje jeden alkan posiadający zawsze parzystą liczbę atomów węgla w cząsteczce. katalityczne uwodornienie alkenów lub alkinów:
Nomenklatura
Nazwy systematyczne wybranych n-alkanów (o nierozgałęzionych łańcuchach) zestawiono w poniższej tabeli. wzór sumaryczny nazwa wzór sumaryczny nazwa CH 4 metan C 8 H 18 oktan C 2 H 6 etan C 9 H 20 nonan C 3 H 8 propan C 10 H 22 dekan C 4 H 10 butan C 11 H 24 undekan C 5 H 12 pentan C 12 H 26 dodekan C 6 H 14 heksan C 15 H 32 pentadekan C...
Metody otrzymywania metanu
synteza metanu z pierwiastków w ściśle określonych warunkach: C + 2 H 2 --> CH 4 otrzymywanie metanu z gazu syntezowego: CO + 3 H 2 --> CH 4 + H 2 O hydroliza węgliku glinu: Al 4 C 3 + 12 H 2 O --> 3 CH 4 + 4 Al(OH) 3 reakcja węgliku glinu z kwasem solnym: Al 4 C 3 + 12 HCl 4 --> AlCl 3 + 3 CH 4 stapianie etanianu sodu z wodorotlenkiem sodu: CH 3 COONa + NaOH --> CH 4 + Na 2 CO 3