Презентація "Алкани"

Органічні речовини. Алкани.

Насичені вуглеводні, молекули яких мають відкритий карбоновий ланцюг, називають алканами. Загальна формула алканів — CnH2n+2  (n = 1, 2, ...). У молекулах цих вуглеводнів усі атоми сполучені простим ковалентним зв’язком, а кути між лініями, що з’єднують центри сусідніх атомів, становлять 109,5°. Вуглеводні СН4, С2Н6, С3Н8 та інші аналогічні сполуки є гомологами й утворюють гомологічний ряд алканів.

Ізомерія. Для алканів, крім метану СН4, етану С2Н6 і пропану С3Н8, існують ізомери. Формулу С4Н10 мають два алкани. Молекула одного з них містить нерозгалужений карбоновий ланцюг, а іншого — розгалужений:

Назви. Згідно із систематичною номенклатурою органічних сполук, назви всіх алканів мають суфікс -ан. Для перших чотирьох сполук цього гомологічного ряду використовують традиційні назви: метан, етан, пропан, бутан. Основу назв решти алканів становлять іншомовні числівники (грецькі, латинські), які вказують на кількість атомів Карбону в молекулах: С5Н12 — пентан, С6Н14 — гексан, С7Н16 — гептан, С8Н18 — октан, С9Н20 — нонан, С10Н22 — декан.

Фізичні властивості насичених вуглеводнів закономірно змінюються з ростом числа атомів Карбону у їх складі: перші чотири гомологи (CH4−C4H10) за нормальних умов є газами; наступні одинадцять (C5H12−C16H34) — рідини; починаючи з C17H36 — тверді речовини.

Зі збільшенням молекулярних мас сполук поступово зростають: температури кипіння; температури плавлення; густина.

Ізомери з більш розгалуженим карбоновим ланцюгом, як правило, мають трохи меншу густину у рідкому та твердому стані, у порівнянні з ізомерами з нерозгалуженим ланцюгом.   CH4−C4H10 — безбарвні гази.   C5H12−C16H34 —  безбарвні рідини з характерним (бензиновим) запахом. C17H36 та наступні алкани — білі тверді легкоплавкі речовини без запаху.   Усі алкани практично не розчиняютьсяу воді, але добре розчиняються у багатьох органічних розчинниках.

За нормальних умов насичені вуглеводні — малоактивні речовини. Вони є досить стійкими до дії кислот, лугів, та окисників (не реагують з водними розчинами калій перманганату, гідроген пероксиду, брому).

Реакції за участю алканів  1. Реакція горіння (повного окиснення). Усі алкани горять. При цьому утворюються вуглекислий газ і вода, та виділяється велика кількість тепла:   2C2H6+7O2→4CO2↑+6H2O;C7H16+11O2→7CO2↑+8H2O   2. Реакції неповного окиснення. Якщо кисню недостатньо, під час горіння утворюється карбон(II) оксид (чадний газ) або вуглець:   2CH4+3O2→2CO↑+4H2O;CH4+O2→C+2H2O

3. Реакції розкладу (дегідрування). При сильному нагріванні без доступу кисню алкани розкладаються на вуглець і водень (або ненасичені вуглеводні і водень):   CH4→C+2H2;2CH4→C2H2+3H2;C2H6→C2H4+H2   4. Реакції галогенування. З фтором насичені вуглеводні реагують з вибухом, з хлором і бромом — при освітленні, або нагріванні, з йодом — не взаємодіють.   Під час взаємодії з хлором і бромом відбувається заміщення атомів Гідрогену в молекулі алкана на атоми галогену:   C2H6+Cl2−→−hνC2H5Clхлороетан+HCl;C2H5Cl+Cl2−→−hνC2H4Cl2дихлороетан+HCl;C2H4Cl2+Cl2−→−hνC2H3Cl3трихлороетан+HCl;тощо.

5. Реакції  крекінгу. При високих температурах відбувається розщеплення молекул алканів з розривом зв'язків між атомами Карбону. Цей процес називають крекінгом. Під час крекінгу алканів утворюються ненасичені сполуки  і алкани з меншою кількістю атомів Карбону у ланцюгу:   C5H12→CH4+C4H8; C5H12→C2H6+C3H6; C5H12→C3H8+C2H4   6. Реакція ізомеризації. Якщо у молекулах насичених вуглеводнів міститься від 4 і більше атомів Карбону, може відбуватися реакція ізомеризації:   t°,AlCl3 CH3−CH2−CH2−CH3→−−−−CH3−CH−CH3 н−бутан | CH3 2-метилпропан

Одержання алканів: газоподібні алкани (метан — бутан) входять до складу природного газу. Рідкі і тверді алкани містяться у нафті; алкани можна отримати гідруванням ненасичених вуглеводнів (алкенів та алкінів): CH2=CH−CH3+H2→CH3−CH2−CH3;   CH≡CH+2H2→CH3−CH3;   метан та інші алкани отримують реакцією між воднем і вугіллям за наявності каталізатора (Ni, 500°С): C+2H2−→Ni,t−−°CH4.   Ця реакція має промислове значення. При високих температурі та тиску, наявності каталізатору у надлишку водню утворюється суміш вуглеводнів (синтетичний бензин).

Застосування алканів: завдяки великій теплоті, що виділяється внаслідок згоряння алканів, вони використовуються як паливо у побуті та промисловості.; гомологи метану є складниками бензину та гасу; з алканів отримують різні хімічні речовини: водень, ацетилен, формальдегід, спирти, кислоти, мила, мийні засоби, лаки, емалі, різноманітні синтетичні продукти; хлорометан використовують у холодильних установках, оскільки випаровуючись, він вбирає багато теплоти; хлоропохідні алканів використовують як розчинники, у медицині, при виробництві лаків і фарб, тощо.

Домашнє завдання Опрацювати § 5, 6 https://uahistory.co/pidruchniki/popel-chemistry-10-class-2018-standard-level/