Алканы

Алканы

Алканы – это имя, ранее принятое в химической литературе. В технической литературе, однако, чаще встречается название парафины (лат. Parum affinis = не реактивный).

Алканы также называются насыщенными углеводородами. 

Subscription to the analytical newsletter (800x100)

Структура алканов

Алканы состоят из двух элементов: углерода и водорода. 

Несмотря на относительно простую структуру, существует множество различных видов алканов. Некоторые из них являются газообразными, другие – жидкими, гелеобразными, восковыми или даже твердыми. 

В молекулах валентные электроны всех атомов углерода образуют общую пару электронов с валентными электронами атома водорода или другого атома углерода. Концевые атомы углерода связаны с тремя атомами водорода, средний – с двумя атомами водорода.

Если в цепи имеются разветвления, атом углерода может быть связан только с одним атомом водорода. Если атом углерода находится в конечном положении в алкановой цепи, он называется первичным атомом углерода, поскольку связан только с одним атомом углерода. 

Если он содержит два атома углерода в качестве заместителя, говорят о вторичном атоме углерода, а если в качестве заместителя имеется три атома углерода, он называется третичным атомом углерода. Если все четыре возможности связывания углерода замещены другими атомами углерода, этот атом углерода называется четвертичным

Наличие насыщенных углеводородов обозначается в названии окончанием -an. Чем длиннее становятся углеводородные цепи, тем более многочисленными становятся различные изомеры.

Свойства алканов

Алканы плохо растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях. Причина плохой растворимости алканов заключается в их строении. 

Структура молекул и возникающий тип межмолекулярных сил определяют, являются ли два вещества смешивающимися друг с другом или одно растворимо в другом. 

Растворимость или смешиваемость означает способность веществ образовывать гомогенные смеси друг с другом. Энергия, необходимая для высвобождения водородных связей, намного больше, чем энергия, необходимая для высвобождения сил Ван-Дер-Ваальса между молекулами алкана. В данном случае применяется следующее правило: похожие вещи растворяются в похожих вещах.

Использование алканов

Значительная часть полученных алканов используется для выделения энергии. Природный газ, который состоит в основном из метана, используется в качестве отопительного газа во многих домашних хозяйствах и в промышленности. Пропан и бутан известны как сжиженный нефтяной газ.

Дизельное топливо и топочный мазут, полученные в результате переработки нефти, представляют собой сложные смеси, которые содержат не только алканы, но также циклоалканы и ароматические углеводороды.

Однако алканы также являются важным сырьем в химической промышленности. Метан является исходным материалом во многих важных синтезах, например, метанола, формальдегида, ацетилена или синильной кислоты.

Производство алканов

Алканы встречаются в нефти и природном газе и используются в смеси или разделены целевым образом.

Тем не менее, они также могут быть изготовлены в лаборатории и в технических системах. 

Метан

Вы можете производить метан непосредственно из элементарных веществ (углерода и водорода) между двумя углеродными электродами в атмосфере водорода при температуре 1200 C. Тем не менее, метан относительно быстро разлагается при температуре выше 1000 С. Таким образом, выход метана при данной реакции очень низок.

Метан является основным компонентом природного газа, он также встречается в процессах крекинга и пиролиза при переработке нефти.

Метан также возникает при ферментативном расщеплении целлюлозы в анаэробных условиях. Эта реакция используется в биогазовых установках для переработки растительных отходов и экскрементов животных. Поскольку метан является парниковым газом, крупномасштабное животноводство в значительной степени способствует возникновению антропогенного парникового эффекта. 

Пропан

Пропан образуется в процессах крекинга и пиролиза при переработке нефти. Он используется в качестве исходного материала в нефтехимии, в качестве топливного газа и пропеллента для аэрозолей.

Бутаны, пентаны и высшие гомологи

Есть два изомерных соединения для бутана, которые имеют разные физические и химические свойства с одной и той же эмпирической формулой. Это связано с различной структурой изомеров. 

Есть три изомера пентана. Количество изомеров быстро увеличивается с увеличением числа гомологов. 

В природе высшие алканы встречаются в защитном слое яблок и листьев капусты (от 27 до 29 атомов углерода). Пчелиный воск также содержит алканы с высокой молекулярной цепью.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

4 × 1 =

Пролистать наверх