Je, alkanes inalingana na fomula gani ya jumla? Tabia za kemikali za alkanes

Alkanes (methane na homologues zake) zina fomula ya jumla C n H 2 n+2. Hidrokaboni nne za kwanza huitwa methane, ethane, propane, butane. Majina wanachama waandamizi Msururu huu una mzizi - nambari ya Kigiriki na kiambishi tamati -an. Majina ya alkanes ndio msingi wa nomenclature ya IUPAC.

Sheria za utaratibu wa utaratibu wa majina:

Kanuni kuu ya mnyororo.

Mzunguko kuu huchaguliwa kulingana na vigezo vifuatavyo:

Idadi ya juu zaidi ya vibadala vinavyofanya kazi.
Idadi ya juu zaidi ya miunganisho mingi.
Urefu wa juu zaidi.
Idadi ya juu ya vikundi vya hidrokaboni vya upande.

Utawala wa nambari ndogo zaidi (locants).

Mzunguko mkuu umehesabiwa kutoka mwisho mmoja hadi mwingine kwa nambari za Kiarabu. Kila mbadala hupewa nambari ya mnyororo kuu wa atomi ya kaboni ambayo imeunganishwa. Mfuatano wa nambari huchaguliwa kwa njia ambayo jumla ya nambari za vibadala (locants) ni ndogo zaidi. Sheria hii inatumika pia wakati wa kuhesabu misombo ya monocyclic.

Utawala mkali.

Vikundi vyote vya upande wa hidrokaboni vinazingatiwa kama radicals monovalent (zilizounganishwa moja). Ikiwa radical ya upande yenyewe ina minyororo ya upande, basi kulingana na sheria zilizo hapo juu, mnyororo kuu wa ziada huchaguliwa, ambao umehesabiwa kuanzia atomi ya kaboni iliyounganishwa kwenye mnyororo kuu.

Sheria ya mpangilio wa alfabeti.

Jina la kiwanja huanza na orodha ya vibadala, vinavyoonyesha majina yao kwa mpangilio wa alfabeti. Jina la kila kibadala hutanguliwa na nambari yake katika mlolongo mkuu. Uwepo wa viambajengo kadhaa unaonyeshwa na viambishi awali vya nambari: di-, tri-, tetra-, nk Baada ya hayo, hidrokaboni inayolingana na mlolongo mkuu inaitwa.

Katika meza Jedwali 12.1 linaonyesha majina ya hidrokaboni tano za kwanza, radicals zao, isoma zinazowezekana na fomula zao zinazolingana. Majina ya vikali huishia na kiambishi tamati -yl.

Mfumo		Jina
haidrokaboni	mkali	makaa ya mawe hidrojeni	mkali


			Isopropili
		Methylpropane (iso-butane)	Methylpropyl (iso-butyl) Tert-butyl

		methylbutane (isopentane)	methylbutyl (isopentila)
		dimethylpropane (neopentane)	dimethylpropyl (neopenyl)

Jedwali 12.1.

Alkanes wa safu ya acyclopean C n H 2 n +2 .

Mfano. Taja isoma zote za hexane.

Mfano. Taja alkane na muundo ufuatao

Katika mfano huu, kutoka kwa minyororo miwili ya atomi kumi na mbili, moja ambayo jumla ya nambari ni ndogo huchaguliwa (kanuni ya 2).

Kwa kutumia majina ya radikali yenye matawi yaliyotolewa kwenye jedwali. 12.2,

Radical	Jina	Radical	Jina
	isopropili		isopentili
	isobutyl		neopenyl
	sec-butyl		tert-pentili
	tert-butyl		isohexyl

Jedwali 12.2.

Majina ya radicals yenye matawi.

Jina la alkane hii limerahisishwa kwa kiasi fulani:

10-tert-butyl-2,2-(dimethyl)-7-propyl-4-isopropyl-3-ethyl-dodecane.

Wakati mnyororo wa hidrokaboni hufunga ndani ya mzunguko na upotezaji wa atomi mbili za hidrojeni, monocycloalkanes huundwa na formula ya jumla C. n H 2 n. Uendeshaji baiskeli huanza na C 3, majina huundwa kutoka kwa C n na kiambishi awali cha cyclo:

Alkanes za polycyclic. Majina yao huundwa kwa kutumia kiambishi awali bicyclo-, tricyclo-, nk. Michanganyiko ya bicyclic na tricyclic ina, mtawalia, pete mbili na tatu katika molekuli, kuelezea muundo wao katika mabano ya mraba onyesha kwa utaratibu unaopungua idadi ya atomi za kaboni katika kila minyororo inayounganisha atomi za nodi; chini ya formula ni jina la atomi:

Hidrokaboni hii ya tricyclic kwa kawaida huitwa adamantane (kutoka Kicheki adamant - almasi) kwa sababu ni mchanganyiko wa pete tatu za cyclohexane zilizounganishwa katika umbo linalosababisha mpangilio huu wa atomi za kaboni katika kimiani kioo, ambayo ni tabia ya almasi.

Mzunguko wa hidrokaboni na moja atomi ya kawaida kaboni huitwa spinanes, kwa mfano, spiro-5,5-undecane:

Molekuli za mzunguko wa mpangilio hazina uthabiti, kwa hivyo isoma mbalimbali za conformational huundwa. Tofauti na isoma za usanidi (mpangilio wa anga wa atomi katika molekuli bila kuzingatia mwelekeo), isoma za conformational hutofautiana kutoka kwa kila mmoja tu kwa mzunguko wa atomi au radicals karibu na vifungo rahisi wakati wa kudumisha usanidi wa molekuli. Nishati ya malezi ya conformer imara inaitwa ya kufanana.

Conformers ziko katika msawazo unaobadilika na hubadilika kuwa kila mmoja kupitia aina zisizo thabiti. Kukosekana kwa utulivu wa mzunguko wa mipango husababishwa na deformation kubwa ya pembe za dhamana. Wakati wa kudumisha pembe za dhamana ya tetrahedral kwa cyclohexane C 6H 12, miunganisho miwili thabiti inawezekana: kwa sura ya kiti (a) na kwa sura ya bafu (b):

UFAFANUZI

Alkanes- hidrokaboni zilizojaa (aliphatic), muundo ambao unaonyeshwa na formula C n H 2 n +2.

Alkanes huunda mfululizo wa homologous, kila moja kiwanja cha kemikali ambayo hutofautiana katika utunzi na ule uliofuata na uliopita nambari sawa atomi za kaboni na hidrojeni - CH 2, na vitu vilivyojumuishwa katika mfululizo wa homologous huitwa homologues. Msururu wa aina moja wa alkanes umewasilishwa katika Jedwali 1.

Jedwali 1. Mfululizo wa homologous wa alkanes.

Katika molekuli za alkane, msingi (yaani kuunganishwa na kifungo kimoja), sekondari (yaani kuunganishwa na vifungo viwili), ya juu (yaani iliyounganishwa na vifungo vitatu) na quaternary (yaani iliyounganishwa na vifungo vinne) atomi za kaboni zinajulikana.

C 1 H3 – C 2 H 2 – C 1 H 3 (1 – msingi, 2 – atomi za pili za kaboni)

CH 3 –C 3 H(CH 3) – CH 3 (atomi ya kaboni ya kiwango cha 3)

CH 3 – C 4 (CH 3) 3 – CH 3 (chembe ya kaboni 4-quaternary)

Alkanes ni sifa ya isomerism ya kimuundo (isomerism ya mifupa ya kaboni). Kwa hivyo, pentane ina isoma zifuatazo:

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (pentane)

CH 3 –CH(CH 3)-CH 2 -CH 3 (2-methylbutane)

CH 3 -C(CH 3) 2 -CH 3 (2,2 – dimethylpropane)

Alkanes, kuanzia heptane, ina sifa ya isomerism ya macho.

Atomi za kaboni katika hidrokaboni zilizojaa ziko katika mseto wa sp 3. Pembe kati ya vifungo katika molekuli za alkane ni 109.5.

Tabia za kemikali za alkanes

Katika hali ya kawaida Alkane ni ajizi kwa kemikali - hazijibu pamoja na asidi au alkali. Hii inaelezwa na nguvu ya juu ya vifungo vya C-C na C-H. Isiyo ya polar Viunganisho vya S-S na C-H zina uwezo wa kugawanyika kihomolitiki tu chini ya ushawishi wa itikadi kali za bure. Kwa hivyo, alkanes huingia katika athari zinazoendelea na utaratibu wa uingizwaji wa radical. Katika athari kali, atomi za hidrojeni hubadilishwa kwanza kwenye atomi za kaboni za juu, kisha kwenye atomi za kaboni za sekondari na za msingi.

Athari za uingizwaji kali zina asili ya mnyororo. Hatua kuu: nucleation (kuanzishwa) ya mnyororo (1) - hutokea chini ya ushawishi wa mionzi ya UV na husababisha kuundwa kwa radicals bure, ukuaji wa mnyororo (2) - hutokea kutokana na kuondolewa kwa atomi ya hidrojeni kutoka kwa molekuli ya alkane. ; kusitisha mnyororo (3) - hutokea wakati radicals mbili zinazofanana au tofauti zinapogongana.

X:X → 2X . (1)

R:H+X . → HX + R . (2)

R . + X:X → R:X + X . (2)

R . + R . → R:R (3)

R . +X . → R:X (3)

X . +X . → X:X (3)

Halojeni. Wakati alkanes huingiliana na klorini na bromini chini ya ushawishi wa mionzi ya UV au joto la juu mchanganyiko wa bidhaa kutoka kwa mono- hadi polyhalogen-badala ya alkanes huundwa:

CH 3 Cl +Cl 2 = CH 2 Cl 2 + HCl (dichloromethane)

CH 2 Cl 2 + Cl 2 = CHCl 3 + HCl (trichloromethane)

CHCl 3 +Cl 2 = CCl 4 + HCl (tetrakloridi kaboni)

Nitration (majibu ya Konovalov). Wakati asidi ya nitriki iliyoyeyushwa hutenda kwenye alkanes kwa 140C na shinikizo la chini, mmenyuko mkali hutokea:

CH 3 -CH 3 +HNO 3 = CH 3 -CH 2 -NO 2 (nitroethane) + H 2 O

Sulfochlorination na sulfoxidation. Usulfonation wa moja kwa moja wa alkanes ni ngumu na mara nyingi hufuatana na oxidation, na kusababisha kuundwa kwa kloridi ya alkanesulfonyl:

R-H + SO 2 + Cl 2 → R-SO 3 Cl + HCl

Mmenyuko wa oxidation ya sulfonic huendelea vivyo hivyo, tu katika kesi hii asidi ya alkanesulfoniki huundwa:

R-H + SO 2 + ½ O 2 → R-SO 3 H

Kupasuka- mgawanyiko mkubwa wa vifungo vya C-C. Inatokea wakati wa joto na mbele ya vichocheo. Wakati alkanes za juu zinapasuka, alkenes huundwa wakati methane na ethane zinapasuka, asetilini huundwa:

C 8 H 18 = C 4 H 10 (butane) + C 3 H 8 (propane)

2CH 4 = C 2 H 2 (asetilini) + 3H 2

Oxidation. Kwa oxidation kidogo ya methane na oksijeni ya anga, methanoli inaweza kupatikana, formicaldehyde au asidi ya fomu. Alkanes huwaka hewani hadi kaboni dioksidi na maji:

C n H 2 n +2 + (3n+1)/2 O 2 = nCO 2 + (n+1)H 2 O

Mali ya kimwili ya alkanes

Katika hali ya kawaida, C 1 -C 4 ni gesi, C 5 -C 17 ni vinywaji, kuanzia C 18 - yabisi. Alkane kwa kweli haziyeyuki katika maji, lakini huyeyushwa sana katika vimumunyisho visivyo vya polar, kama vile benzene. Kwa hivyo, methane CH 4 (bwawa, gesi ya mgodi) ni gesi isiyo na rangi na isiyo na harufu, mumunyifu sana katika ethanol, etha, hidrokaboni, lakini mumunyifu hafifu katika maji. Methane hutumiwa kama mafuta yenye kalori nyingi gesi asilia, kama malighafi kwa ajili ya uzalishaji wa hidrojeni, asetilini, klorofomu na dutu nyingine za kikaboni kwa kiwango cha viwanda.

Propani C 3 H 8 na butane C 4 H 10 ni gesi zinazotumiwa katika maisha ya kila siku kama gesi za chupa kwa sababu ya umiminikaji wao rahisi. Propani hutumiwa kama mafuta ya gari kwa sababu ni rafiki wa mazingira zaidi kuliko petroli. Butane ni malighafi kwa ajili ya uzalishaji wa 1,3-butadiene, ambayo hutumiwa katika uzalishaji wa mpira wa synthetic.

Maandalizi ya alkanes

Alkanes hupatikana kutoka vyanzo vya asili- gesi asilia (80-90% methane, 2-3% ethane na hidrokaboni zingine zilizojaa), makaa ya mawe, peat, kuni, mafuta na nta ya miamba.

Kuna maabara na mbinu za viwanda kupata alkanes. Katika tasnia, alkanes hupatikana kutoka kwa makaa ya mawe ya bituminous (1) au kwa mmenyuko wa Fischer-Tropsch (2):

nC + (n+1)H 2 = C n H 2 n +2 (1)

nCO + (2n+1)H 2 = C n H 2 n +2 + H 2 O (2)

Njia za maabara za kupata alkanes ni pamoja na: hidrojeni hidrokaboni zilizojaa inapokanzwa na mbele ya vichocheo (Ni, Pt, Pd) (1), mwingiliano wa maji na misombo ya organometallic (2), elektrolisisi ya asidi ya kaboksili (3), na athari za decarboxylation (4) na Wurtz (5) na mbinu zingine.

R 1 -C≡C-R 2 (alkyne) → R 1 -CH = CH-R 2 (alkene) → R 1 -CH 2 - CH 2 -R 2 (alkane) (1)

R-Cl + Mg → R-Mg-Cl + H 2 O → R-H (alkane) + Mg(OH)Cl (2)

CH 3 COONA↔ CH 3 COO — + Na +

2CH 3 COO - → 2CO 2 + C 2 H 6 (ethane) (3)

CH 3 COONA + NaOH → CH 4 + Na 2 CO 3 (4)

R 1 -Cl +2Na +Cl-R 2 →2NaCl + R 1 -R 2 (5)

Mifano ya kutatua matatizo

MFANO 1

Zoezi

Amua wingi wa klorini inayohitajika kwa klorini ya hatua ya kwanza ya lita 11.2 za methane.

Suluhisho

Hebu tuandike equation ya majibu kwa hatua ya kwanza ya klorini ya methane (yaani, katika mmenyuko wa halojeni, atomi moja tu ya hidrojeni inabadilishwa, na kusababisha kuundwa kwa derivative ya monochlorine):

CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl (kloridi ya methane)

Wacha tupate kiasi cha dutu ya methane:

v(CH 4) = V(CH 4)/V m

v(CH 4) = 11.2/22.4 = 0.5 mol

Kulingana na equation ya mmenyuko, idadi ya moles ya klorini na idadi ya moles ya methane ni sawa na 1 mol, kwa hivyo, idadi ya vitendo ya moles ya klorini na methane pia itakuwa sawa na itakuwa sawa na:

v (Cl 2) = v(CH 4) = 0.5 mol

Kujua kiasi cha dutu ya klorini, unaweza kupata wingi wake (ambayo ni nini kinachowekwa katika swali la tatizo). Wingi wa klorini huhesabiwa kama bidhaa ya kiasi cha dutu ya klorini na molekuli yake ya molar ( molekuli ya molekuli 1 mole ya klorini; uzito wa Masi huhesabiwa kwa kutumia meza vipengele vya kemikali DI. Mendeleev). Uzito wa klorini utakuwa sawa na:

m(Cl 2) = v(Cl 2)×M(Cl 2)

m (Cl 2) = 0.5×71 = 35.5 g

Jibu

Uzito wa klorini ni 35.5 g

Jedwali linaonyesha baadhi ya wawakilishi wa idadi ya alkanes na radicals zao.

Mfumo

Jina

Jina la radical

CH3 methyl

C3H7 kata

C4H9 butil

isobutane

isobutyl

isopentane

isopentili

neopentane

neopenyl

Jedwali linaonyesha kuwa hidrokaboni hizi hutofautiana kutoka kwa kila mmoja kwa idadi ya vikundi - CH2 - safu kama hiyo ya miundo inayofanana, yenye mali sawa ya kemikali na tofauti kutoka kwa kila mmoja kwa idadi ya vikundi hivi inaitwa safu ya homologous. Na vitu vinavyounda huitwa homologues.

Homologues - vitu sawa katika muundo na mali, lakini tofauti katika muundo na tofauti moja au zaidi ya homologous (- CH2 -)

Mnyororo wa kaboni - zigzag (kama n ≥ 3)

σ - vifungo (mzunguko wa bure karibu na vifungo)

urefu (-C-C-) 0.154 nm

nishati ya kisheria (-C-C-) 348 kJ/mol

Atomi zote za kaboni katika molekuli za alkane ziko katika hali ya mseto wa sp3

pembe kati Viunganishi vya C-C ni 109°28", kwa hivyo molekuli za alkanes za kawaida nazo idadi kubwa atomi za kaboni zina muundo wa zigzag (zigzag). Urefu wa dhamana ya C-C katika hidrokaboni iliyojaa ni 0.154 nm (1 nm = 1 * 10-9 m).

a) fomula za elektroniki na miundo;

b) muundo wa anga

4. Isomerism- isomerism ya MUUNDO ya mnyororo na C4 ni tabia

Moja ya isoma hizi ( n-butane) ina mnyororo wa kaboni usio na matawi, na nyingine, isobutane, ina matawi (isostructure).

Atomi za kaboni katika mnyororo wa matawi hutofautiana katika aina ya unganisho na atomi zingine za kaboni. Kwa hivyo, atomi ya kaboni iliyounganishwa na atomi nyingine ya kaboni inaitwa msingi, pamoja na atomi nyingine mbili za kaboni - sekondari, na watatu - elimu ya juu, na nne - mtaa wa nne.

Kwa ongezeko la idadi ya atomi za kaboni katika molekuli, uwezekano wa kuongezeka kwa matawi ya mnyororo, i.e. idadi ya isoma huongezeka kwa idadi ya atomi za kaboni.

Tabia za kulinganisha za homologues na isoma

1. Wana majina yao wenyewe wenye itikadi kali(Radikali za hidrokaboni)

Alkane

NAnH2n+2

Radical(K)

NAnH2n+1

NAME

Tabia za kimwili

Katika hali ya kawaida

C1-C4 - gesi

C5-C15 - kioevu

C16 - imara

Viwango vya kuyeyuka na kuchemsha vya alkanes na msongamano wao huongezeka katika mfululizo wa homologous na kuongezeka kwa uzito wa Masi. Alkanes zote ni nyepesi kuliko maji na haziyeyuki ndani yake, lakini huyeyuka katika vimumunyisho visivyo vya polar (kwa mfano, benzene) na zenyewe ni vimumunyisho vyema. Sifa za kimaumbile za baadhi ya alkane zimewasilishwa kwenye jedwali.

Jedwali 2. Tabia za kimwili za baadhi ya alkanes

a) Halojeni

chini ya hatua ya mwanga - hν au inapokanzwa (hatua - uingizwaji wa atomi za hidrojeni na halojeni ni asili ya mlolongo wa mfululizo. Mchango mkubwa katika maendeleo. athari za mnyororo imechangiwa na mwanafizikia, msomi, mshindi wa tuzo Tuzo la Nobel N. N. Semenov)

Mmenyuko huzalisha haloalkanes RG au na n H 2 n +1 G

(G- hizi ni halojeni F, Cl, Br, I)

CH4 + Cl2 hν → CH3Cl + HCl (hatua ya 1);

kloromethane ya methane CH3Cl + Cl2 hν → CH2Cl2 + HCl (hatua ya 2);

dichloromethane

СH2Cl2 + Cl2 hν → CHCl3 + HCl (hatua ya 3);

trikloromethane

CHCl3 + Cl2 hν → CCl4 + HCl (hatua ya 4).

tetrakloridi kaboni

Kiwango cha athari ya kuchukua nafasi ya hidrojeni na atomi ya halojeni ni ya juu kwa haloalkanes kuliko alkane inayolingana, hii ni kwa sababu ya ushawishi wa pande zote atomi katika molekuli:

Uzito wa dhamana ya elektroni C- Cl inabadilishwa kuelekea klorini isiyo na umeme zaidi, kwa sababu hiyo, mkusanyiko wa sehemu hujilimbikiza juu yake. malipo hasi, na atomi ya kaboni ina chaji chanya kiasi.

Atomi ya kaboni katika kikundi cha methyl (- CH3) hupata upungufu wa msongamano wa elektroni, kwa hivyo hulipa fidia kwa malipo yake kwa gharama ya atomi za hidrojeni za jirani, kwa sababu hiyo dhamana ya C-H inakuwa chini ya nguvu na atomi za hidrojeni hubadilishwa kwa urahisi na klorini. atomi. Kadiri nguvu ya hidrokaboni inavyoongezeka, atomi nyingi za hidrojeni zinazohamishika husalia kwenye atomi ya kaboni iliyo karibu zaidi na mbadala:

CH3 - CH2 - Cl + Cl2 hν → CH3 - CHCl2 + HCl

kloroethane 1 ,1-dichloroethane

Kwa fluorine, majibu hutokea kwa mlipuko.

Kwa klorini na bromini, mwanzilishi inahitajika.

Iodini inaweza kubadilishwa, kwa hivyo wakala wa oksidi inahitajika kuondoaHIIkutoka kwa ofisi ya mkurugenzi.

Makini!

Katika athari za ubadilishaji wa alkanes, atomi za hidrojeni hubadilishwa kwa urahisi zaidi katika atomi za kaboni za juu, kisha kwa sekondari na, mapumziko ya mwisho, katika zile za msingi. Kwa klorini, muundo huu hauzingatiwi wakatiT>400˚C.

b) Nitration

(majibu ya M.I. Konovalov, aliifanya kwa mara ya kwanza mnamo 1888)

CH4 + HNO3 (suluhisho) t˚NA → CH3NO2 + H2O

nitromethane

RNO2 au NA n H2n+1 NO2 ( nitroalkane )

Hidrokaboni zilizojaa ni misombo ambayo ni molekuli zinazojumuisha atomi za kaboni katika hali ya mseto wa sp 3. Zimeunganishwa kwa kila mmoja kwa pekee na vifungo vya sigma vya ushirikiano. Jina la "saturated" au "saturated" hidrokaboni linatokana na ukweli kwamba misombo hii haina uwezo wa kuunganisha atomi yoyote. Wao ni uliokithiri, wamejaa kabisa. Isipokuwa ni cycloalkanes.

Alkanes ni nini?

Alkane ni hidrokaboni zilizojaa, na mnyororo wao wa kaboni umefunguliwa na una atomi za kaboni zilizounganishwa kwa kila mmoja kwa kutumia vifungo moja. Haina vifungo vingine (yaani, mara mbili, kama alkenes, au tatu, kama alkyls). Alkanes pia huitwa parafini. Walipokea jina hili kwa sababu mafuta ya taa yanayojulikana sana ni mchanganyiko wa hidrokaboni hizi zilizojaa C 18 -C 35 zenye ajizi fulani.

Maelezo ya jumla kuhusu alkanes na radicals yao

Mfumo wao: C n P 2 n +2, hapa n ni kubwa kuliko au sawa na 1. Masi ya molar huhesabiwa kwa formula: M = 14n + 2. Kipengele: Miisho katika majina yao ni “-an”. Mabaki ya molekuli zao, ambazo huundwa kama matokeo ya uingizwaji wa atomi za hidrojeni na atomi zingine, huitwa radicals aliphatic, au alkyls. Zimeteuliwa kwa herufi R. Fomula ya jumla ya radikali za aliphatiki monovalent: C n P 2 n +1, hapa n ni kubwa kuliko au sawa na 1. Masi ya Molar radicals aliphatic huhesabiwa kwa formula: M = 14n + 1. Kipengele cha tabia ya radicals aliphatic: mwisho katika majina ni "-yl". Molekuli za Alkane zina sifa zao za kimuundo:

Dhamana ya C-C ina sifa ya urefu wa 0.154 nm;
Dhamana ya C-H ina sifa ya urefu wa 0.109 nm;
pembe ya dhamana (pembe kati ya vifungo vya kaboni-kaboni) ni digrii 109 na dakika 28.

Alkanes huanza mfululizo wa homologous: methane, ethane, propane, butane, na kadhalika.

Mali ya kimwili ya alkanes

Alkanes ni vitu visivyo na rangi na visivyoyeyuka katika maji. Joto ambalo alkanes huanza kuyeyuka na joto ambalo huchemsha huongezeka kwa mujibu wa ongezeko la uzito wa Masi na urefu wa mnyororo wa hidrokaboni. Kutoka chini ya matawi hadi alkanes yenye matawi zaidi, pointi za kuchemsha na za kuyeyuka hupungua. Alkanes za gesi zinaweza kuwaka na mwali wa rangi ya samawati au usio na rangi na kutoa joto nyingi sana. CH 4 -C 4 H 10 ni gesi ambazo pia hazina harufu. C 5 H 12 -C 15 H 32 ni vimiminika ambavyo vina harufu maalum. C 15 H 32 na kadhalika ni yabisi ambayo pia hayana harufu.

Tabia za kemikali za alkanes

Misombo hii haifanyi kazi kwa kemikali, ambayo inaweza kuelezewa na nguvu ya vifungo vya sigma vigumu-kuvunja - C-C na C-H. Inafaa pia kuzingatia kwamba vifungo vya C-C sio vya polar, na vifungo vya C-H ni vya chini vya polar. Hizi ni aina za chini za polarized za vifungo vya aina ya sigma na, ipasavyo, zina uwezekano mkubwa wa kuvunjika na utaratibu wa homolytic, kama matokeo ambayo radicals itaundwa. Kwa hivyo, sifa za kemikali za alkanes ni mdogo kwa athari kali za uingizwaji.

Athari za nitration

Alkanes huguswa tu na asidi ya nitriki yenye mkusanyiko wa 10% au kwa oksidi ya nitrojeni ya tetravalent katika mazingira ya gesi kwenye joto la 140 ° C. Mmenyuko wa nitration wa alkanes huitwa mmenyuko wa Konovalov. Matokeo yake, misombo ya nitro na maji huundwa: CH 4 + Asidi ya nitriki(diluted) = CH 3 - NO 2 (nitromethane) + maji.

Athari za mwako

Hidrokaboni zilizojaa hutumiwa mara nyingi kama mafuta, ambayo inathibitishwa na uwezo wao wa kuchoma: C n P 2n+2 + ((3n+1)/2) O 2 = (n+1) H 2 O + n CO 2.

Athari za oksidi

Sifa za kemikali za alkanes pia ni pamoja na uwezo wao wa kuongeza oksidi. Kulingana na hali gani zinazoongozana na majibu na jinsi zinabadilishwa, bidhaa tofauti za mwisho zinaweza kupatikana kutoka kwa dutu moja. Uoksidishaji mdogo wa methane na oksijeni mbele ya kichocheo kinachoharakisha athari na joto la karibu 200 ° C inaweza kusababisha vitu vifuatavyo:

1) 2CH 4 (oxidation na oksijeni) = 2CH 3 OH (pombe - methanol).

2) CH 4 (oxidation na oksijeni) = CH 2 O (aldehyde - methanal au formaldehyde) + H 2 O.

3) 2CH 4 (oxidation na oksijeni) = 2HCOOH ( asidi ya kaboksili- methane au fomu) + 2H 2 O.

Pia, oxidation ya alkanes inaweza kufanywa kwa njia ya gesi au kioevu na hewa. Athari kama hizo husababisha uundaji wa alkoholi za juu za mafuta na asidi zinazolingana.

Kuhusiana na joto

Katika hali ya joto isiyozidi + 150-250 ° C, daima mbele ya kichocheo, upangaji upya wa miundo ya vitu vya kikaboni hutokea, ambayo inajumuisha mabadiliko katika utaratibu wa uunganisho wa atomi. Utaratibu huu unaitwa isomerization, na vitu vinavyotokana na mmenyuko huitwa isoma. Hivyo, kutoka kwa butane ya kawaida, isomer yake inapatikana - isobutane. Kwa joto la 300-600 ° C na kuwepo kwa kichocheo, kupasuka hutokea. Vifungo vya C-H na malezi ya molekuli za hidrojeni (athari ya dehydrogenation), molekuli za hidrojeni na kufungwa kwa mnyororo wa kaboni kwenye mzunguko (baiskeli au athari za kunukia za alkanes):

1) 2CH 4 = C 2 H 4 (ethene) + 2H 2.

2) 2CH 4 = C 2 H 2 (ethyne) + 3H 2.

3) C 7 H 16 (heptane ya kawaida) = C 6 H 5 - CH 3 (toluini) + 4 H 2.

Athari za halojeni

Athari kama hizo zinahusisha kuanzishwa kwa halojeni (atomi zao) kwenye molekuli ya dutu ya kikaboni, na kusababisha kuundwa kwa dhamana ya C-halogen. Wakati alkanes huguswa na halojeni, derivatives ya halogen huundwa. Mwitikio huu una vipengele maalum. Inaendelea kulingana na utaratibu mkali, na ili kuianzisha, ni muhimu kufichua mchanganyiko wa halojeni na alkanes kwa mionzi ya ultraviolet au tu joto. Sifa za alkane huruhusu mmenyuko wa halojeni kuendelea hadi uingizwaji kamili wa atomi za halojeni upatikane. Hiyo ni, klorini ya methane haitaisha katika hatua moja na uzalishaji wa kloridi ya methyl. Majibu yataenda zaidi, yote yataundwa bidhaa zinazowezekana vibadala, kuanzia kloromethane na kuishia na tetrakloridi kaboni. Mfiduo wa alkanes nyingine kwa klorini chini ya hali hizi utasababisha kuundwa kwa bidhaa mbalimbali kutokana na uingizwaji wa hidrojeni kwenye atomi tofauti za kaboni. Joto ambalo majibu hutokea itaamua uwiano wa bidhaa za mwisho na kiwango cha malezi yao. Kadiri msururu wa hidrokaboni wa alkane ulivyo, ndivyo majibu yatakavyokuwa rahisi zaidi. Wakati wa halojeni, atomi ya kaboni isiyo na hidrojeni (ya juu) itabadilishwa kwanza. Ya msingi itajibu baada ya wengine wote. Mmenyuko wa halojeni utatokea kwa hatua. Katika hatua ya kwanza, atomi moja tu ya hidrojeni inabadilishwa. Na suluhisho la halojeni (klorini na maji ya bromini) alkanes haziingiliani.

Athari za sulfochlorination

Tabia za kemikali alkanes pia huongezewa na mmenyuko wa sulfochlorination (inaitwa mmenyuko wa Reed). Inapofunuliwa na mionzi ya ultraviolet, alkanes zinaweza kuguswa na mchanganyiko wa klorini na dioksidi ya sulfuri. Matokeo yake, kloridi ya hidrojeni huundwa, pamoja na radical ya alkyl, ambayo huongeza dioksidi ya sulfuri. Matokeo yake ni muunganisho mgumu, ambayo inakuwa thabiti kwa sababu ya kukamatwa kwa atomi ya klorini na uharibifu wa molekuli yake inayofuata: R-H + SO 2 + Cl 2 + mionzi ya ultraviolet= R-SO 2 Cl + HCl. Kloridi za sulfonyl zilizoundwa kama matokeo ya mmenyuko hutumika sana katika utengenezaji wa surfactants.

Acyclic hidrokaboni huitwa alkanes. Kuna alkanes 390 kwa jumla. Nonacontatrictan (C 390 H 782) ina muundo mrefu zaidi. Halojeni zinaweza kushikamana na atomi za kaboni kuunda haloalkanes.

Muundo na nomenclature

Kwa ufafanuzi, alkanes ni hidrokaboni zilizojaa au zilizojaa ambazo zina muundo wa mstari au matawi. Pia huitwa parafini. Molekuli za Alkane zina moja tu vifungo vya ushirikiano kati ya atomi za kaboni. Fomula ya jumla -

Ili kutaja dutu, lazima ufuate sheria. Kulingana na neno la kimataifa, majina huundwa kwa kutumia kiambishi tamati -an. Majina ya alkanes nne za kwanza ziliundwa kihistoria. Kuanzia kiwakilishi cha tano, majina hayo yanajumuisha kiambishi awali kinachoonyesha idadi ya atomi za kaboni na kiambishi tamati -an. Kwa mfano, okta (nane) huunda octane.

Kwa minyororo yenye matawi, majina yanaongezwa:

kutoka kwa nambari zinazoonyesha idadi ya atomi za kaboni karibu na ambayo radicals iko;
kutoka kwa jina la radicals;
kutoka kwa jina la mzunguko mkuu.

Mfano: 4-methylpropane - atomi ya kaboni ya nne katika mnyororo wa propane ina radical (methyl).

Mchele. 1. Fomula za muundo na majina ya alkanes.

Kila alkane ya kumi inatoa jina kwa alkane tisa zinazofuata. Baada ya decan kuja undecane, dodecane na kisha, baada ya eicosane - heneicosane, docosane, tricosane, nk.

Mfululizo wa homologous

Mwakilishi wa kwanza ni methane, ndiyo sababu alkanes pia huitwa mfululizo wa homologous wa methane. Jedwali la alkanes linaonyesha wawakilishi 20 wa kwanza.

*Jina*	*Mfumo*	*Jina*	*Mfumo*


		Tridecan
		Tetradecane
		Pentadecane
		Hexadecane
		Heptadecane
		Octadecan
		Nanadekana

Kuanzia na butane, alkanes zote zina isoma za miundo. Kiambishi awali iso- huongezwa kwa jina: isobutane, isopropane, isohexane.

Mchele. 2. Mifano ya isoma.

Tabia za kimwili

Hali ya mkusanyiko wa vitu hubadilika katika orodha ya homologues kutoka juu hadi chini. Kadiri atomi za kaboni inavyokuwa nyingi na, ipasavyo, uzito wa molekuli wa misombo, ndivyo kiwango cha mchemko kinaongezeka na kuwa ngumu zaidi.

Dutu zilizobaki zilizo na atomi zaidi ya 15 za kaboni ziko katika hali ngumu.

Alkanes ya gesi huwaka na moto wa bluu au usio na rangi.

Risiti

Alkanes, kama madarasa mengine ya hidrokaboni, hupatikana kutoka kwa mafuta, gesi, makaa ya mawe. Njia za maabara na viwanda hutumiwa kwa hili:

gasification ya mafuta imara:
C + 2H 2 → CH 4;
hidrojeni ya monoksidi kaboni (II):
CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O;

hidrolisisi ya carbudi ya alumini:
Al 4 C 3 + 12H 2 O → 4Al(OH) 3 + 3CH 4;
mmenyuko wa carbudi ya alumini na asidi kali:
Al 4 C 3 + H 2 Cl → CH 4 + AlCl 3;
kupunguzwa kwa haloalkanes (majibu ya badala):
2CH 3 Cl + 2Na → CH 3 -CH 3 + 2NaCl;
hidrojeni ya haloalkanes:
CH 3 Cl + H 2 → CH 4 + HCl;
fusion ya chumvi asidi asetiki na alkali (majibu ya Dumas):
CH 3 COONA + NaOH → Na 2 CO 3 + CH 4.

Alkanes inaweza kupatikana kwa hidrojeni ya alkenes na alkynes mbele ya kichocheo - platinamu, nickel, palladium.

Tabia za kemikali

Alkanes humenyuka na vitu isokaboni:

mwako:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O;
halojeni:
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl;
nitration (majibu ya Konovalov):
CH 4 + HNO 3 → CH 3 NO 2 + H 2 O;
kujiunga: