Zasićeni ugljikovodici: svojstva, formule, primjeri

Zasićeni ugljikovodici (parafini) ograničavaju alifatske ugljikovodike, gdje postoji jednostavna (pojedinačna) veza između ugljikovih atoma.

Sve ostale valencije su potpuno zasićene vodikovim atomima.

Serije homologije

Zasićeni zasićeni ugljikovodici imaju opću formulu CnH2n + 2. U normalnim uvjetima, predstavnici ovog razreda pokazuju slabu reaktivnost, pa se nazivaju "parafin". Zasićeni ugljikovodici počinju s metanom, koji ima molekulsku formulu CH4.

Značajke strukture u primjeru metana

Ova organska tvar nema miris i boju, plin je gotovo dvostruko lakši od zraka. U prirodi se stvara pri raspadanju životinja i biljnih organizama, ali samo u nedostatku pristupa zraku. Nalazi se u rudnicima ugljena, u močvarnim vodenim tijelima. U malim količinama, metan je dio korišten prirodni plin sada kao gorivo u proizvodnji, kod kuće.

Ovaj zasićeni ugljikovodik, koji pripada klasi alkana, ima kovalentnu polarnu vezu. Tetraedstruktura je objašnjena sp3 hibridizacijom atoma ugljika, kut valencije 109 ° 28 `.

Nomenklatura parafina

Zasićeni ugljikovodici mogu biti nazvani: sustavna nomenklatura. Postoji određeni red djelovanja, omogućujući da se uzmu u obzir sve grane koje postoje u molekuli krajnjeg ugljikovodika. Prvo, morate identificirati najduži ugljični lanac, a zatim brojčani ugljikovi atomi. Da biste to učinili, odaberite dio molekule u kojem postoji maksimalno grananje (više radikala). U prisutnosti nekoliko identičnih radikala u alkanu, s imenom, navesti prefikse: di-, tri-, tetra. Da biste razjasnili položaj aktivnih čestica u molekuli ugljikovodika, koristite brojke. Posljednja faza u nazivu parafina jest indikacija samog lanca ugljika, uz dodatak sufiksa -an.

Zasićeni ugljikovodici razlikuju se u njihovom agregatnom stanju. Prva četiri predstavnika ovog blagajne su plinoviti spojevi (od metana do butana). Kako se povećava relativna molekularna težina, prelazi se do tekućine, a zatim do čvrstog agregatnog stanja.

Zasićeni i nezasićeni ugljikovodici se ne otapaju u vodi, ali se mogu otopiti u molekulama organskih otapala.

Značajke izomerizma

Koje vrste izomerizma su zasićeni ugljikovodici? Primjeri strukture predstavnika ove klase, počevši od butana, ukazuju na prisutnost izomerizma ugljikovog kostura.

Lanac ugljika koji nastaje kovalentnim polarnim vezama ima cikcak izgled. To je razlog za promjenu osnovnog lanca u prostoru, to jest postojanje strukturnih izomera. Na primjer, s promjenom u rasporedu atoma u molekuli butana, nastaje njegov izomer-2-metilpropan.

Kemijska svojstva

Razmotrimo glavna kemijska svojstva zasićenih ugljikovodika. Za predstavnike ove klase ugljikovodika reakcije dodavanja nisu karakteristične, budući da su sve veze u molekuli jednake (zasićene). Alkanes ulazi u interakcije povezane s zamjenom vodikovog atoma halogenom (halogeniranjem), nitro skupinom (nitracija). Ako su zasićenih ugljikovodika ima formulu pogled SpN2p + 2, a nakon supstitucije formira sastav materijala CnH2n + 1 Cl i CnH2n + 1NO2.

Zamjenski proces ima slobodni radikalni mehanizam. Prvo se stvaraju aktivne čestice (radikali), a potom i stvaranje novih organskih tvari. U reakciji s predstavnicima sedme grupe (glavne podskupine) periodičnog stola, svi alkani ulaze, ali proces se nastavlja samo na povišenoj temperaturi ili u prisustvu kvantnog svjetla.

Također, za sve predstavnike većeg broja metana, karakteristična je interakcija s kisikom u zraku. Tijekom sagorijevanja, ugljični dioksid, vodena para djeluje kao reakcijski proizvodi. Reakcija je praćena formiranjem značajne količine topline.

Interakcija metana s kisikom u zraku može uzrokovati eksploziju. Sličan efekt je karakterističan za druge predstavnike klase ograničavajućih ugljikovodika. Zato je mješavina butana s propanom, etanom, metanom opasna. Na primjer, takvi su klasteri karakteristični za rudnike ugljena, proizvodne radionice. U slučaju zagrijavanja više od 1000 ° C krajnjeg ugljikovodika odvija se njezino raspadanje. Visoke temperature dovode do proizvodnje nezasićenih ugljikovodika, kao i stvaranja plinovitog vodika. Proces dehidrogenacije je industrijske važnosti, omogućava dobivanje raznih organskih tvari.

Za ugljikovodike serije metana, počevši od butana, izomerizacija je karakteristična. Njegova se bitka sastoji u promjeni ugljikovog kostura, dobivanja zasićenih ugljikovodika razgranane prirode.

Značajke aplikacije

Metan kao prirodni plin koristi se kao gorivo. Imaju veliku klorirani metan praktične vrijednosti. Na primjer, kloroform (triklorometan) i jodo formom (triyodmetan) koriste se u medicini, i ugljik-tetraklorid u postupku isparavanja završava pristup kisika iz zraka, tako da se koristi u gašenju.

Zbog velike vrijednosti kalorijske vrijednosti ugljikovodika, oni se koriste u obliku goriva ne samo u industrijskoj proizvodnji već iu domaćim svrhama.

Mješavina propana i butana, nazvanog "ukapljeni plin", posebno je važna u području gdje nema mogućnosti korištenja prirodnog plina.

Zanimljive činjenice

Predstavnici ugljikovodika koji su u tekućem stanju su zapaljivi za motore s unutrašnjim izgaranjem u automobilima (benzin). Osim toga, metan je dostupan sirovina za razne kemijske industrije.

Na primjer, reakcija razgradnje i izgaranje metana koristi se za industrijsku proizvodnju čađe koja je potrebna za proizvodnju tiskarske tinte, kao i sintezu gume iz različitih gumenih proizvoda.

U tu svrhu, količina zraka se isporučuje u peć uz metan tako da se odvija djelomično izgaranje zasićenih ugljikovodika. Kako se temperatura povećava, dio metana će se raspasti, uz formiranje finog raspršenog čađe.

Proizvodnja vodika iz parafina

Metan je glavni izvor vodika u industriji koja se koristi za sintezu amonijaka. Da bi se provodila dehidrogenacija, metan se pomiješa s vodenom parom.

Postupak se odvija pri temperaturi od oko 400 ° C, tlaku od oko 2-3 MPa, i koristi se aluminij i nikalni katalizator. U nekim sintezama koristi se mješavina plinova, koja se formira u tom procesu. Ako naknadne pretvorbe uključuju upotrebu čistog vodika, provodi se katalitička oksidacija ugljičnog monoksida pomoću pare.

U kloriranju se dobiva smjesa klornih derivata metana koji imaju široku industrijsku primjenu. Na primjer, klorometan je u stanju apsorbirati toplinu, pa se koristi kao rashladno sredstvo u modernim rashladnim postrojenjima.

Diklormetan je dobro otapalo organskih tvari, koje se koriste u kemijskoj sintezi.

Vodikov klorid, nastao tijekom radikalne halogene, nakon otapanja u vodi, postaje klorovodična kiselina. Trenutno metan također proizvodi acetilen, koji je vrijedna kemijska sirovina.

zaključak

Predstavnici homologne serije metana su široko rasprostranjeni u prirodi, što ih čini traženjem tvari u mnogim granama moderne industrije. Od homologa metana moguće je proizvesti ugljikovodike razgranane strukture, koje su neophodne za sintezu raznih klasa organskih tvari. Najviši predstavnici alkanske klase su sirovine za proizvodnju sintetičkih deterdženata.

Uz parafine, alkani, cikloalkani, koji se nazivaju cikloparafini, su od praktičnog interesa. Njihove molekule također sadrže jednostavne veze, ali osobitost predstavnika ove klase jest prisutnost cikličke strukture. I alkana i tsikloakany u velikoj količini koristi kao gorivi plin, jer proces je popraćen znatnim količinama topline (egzotermno). Trenutačno se alkani i cikloalkani smatraju najvrednijim kemijskim sirovinama pa njihova praktična upotreba nije ograničena na tipične reakcije izgaranja.