Nasičeni ogljikovodiki: lastnosti, formule, primeri

Nasičeni ogljikovodiki (parafini) omejujejo alifatske ogljikovodike, kjer obstaja preprosta (enojna) vez med atomi ogljika.

Vse ostale valence so v celoti polnjene z atomi vodika.

Homologijska serija

Nasičeni nasičeni ogljikovodiki imajo splošno formulo CnH2n + 2. V normalnih razmerah predstavniki tega razreda kažejo šibko reaktivnost, zato jih imenujemo "parafin". Nasičeni ogljikovodiki se začnejo z metanom, ki ima molekulsko formulo CH4.

Značilnosti strukture v primeru metana

Ta organska snov nima vonja in barve, plin je skoraj dvakrat lažji od zraka. V naravi se tvori med razgradnjo živali in rastlinskih organizmov, vendar le v odsotnosti dostopa do zraka. Najdemo ga v rudnikih premoga, v močvirnih vodnih telesih. V majhnih količinah je metan del uporabljen zemeljski plin zdaj kot gorivo v proizvodnji, doma.

Ta nasičen ogljikovodik, ki spada v razred alkanov, ima kovalentno polarno vez. Tetraedrična struktura je razložena s sp3 hibridizacijo ogljikovega atoma, valenčni kot 109 ° 28 `.

Nomenklatura parafinov

Nasičene ogljikovodike lahko imenujemo sistematična nomenklatura. Obstaja določen red dejanj, ki omogočajo, da se upoštevajo vse veje, ki obstajajo v molekuli končnega ogljikovodika. Najprej morate identificirati najdaljšo ogljikovo verigo, nato pa dodati ogljikove atome. Če želite to narediti, izberite del molekule, v kateri je največja razvejanost (več radikalov). V prisotnosti več enakih radikalov v alkanu s svojim imenom določite predpone: di-, tri-, tetra. Za pojasnitev položaja aktivnih delcev v molekuli ogljikovodikov uporabite številke. Končna faza v imenu parafinov je indikacija same ogljikove verige z dodatkom suffix -an.

Nasičeni ogljikovodiki se v agregatnem stanju razlikujejo. Prvih štirih predstavnikov te blagajne so plinaste spojine (od metana do butana). S povečanjem relativne molekulske mase pride do prehoda v tekočino in nato v trdno agregatno stanje.

Nasičeni in nenasičeni ogljikovodiki se ne raztopijo v vodi, ampak se lahko raztopijo v molekulah organskih topil.

Značilnosti izomernosti

Katere vrste izomerizma so nasičeni ogljikovodiki? Primeri strukture predstavnikov tega razreda, ki se začnejo z butanom, kažejo na prisotnost izomernosti ogljikovega ogrodja.

Ogljikova veriga, ki jo sestavljajo kovalentne polarne vezi, ima cikcak videz. To je razlog za spremembo osnovne verige v prostoru, to je obstoj strukturnih izomerov. Na primer, s spremembo razporeditve atomov v molekuli butana se tvori njegov izomer-2-metilpropan.

Kemijske lastnosti

Razmislimo o glavnih kemijskih lastnostih nasičenih ogljikovodikov. Za predstavnike tega razreda ogljikovodikov dodane reakcije niso značilne, saj so vse vezi v molekuli ene (nasičene). Alkani vstopajo v interakcije, povezane z zamenjavo vodikovega atoma s halogenom (halogenacija), nitro skupino (nitriranje). Če so formule nasičenih ogljikovodikov v obliki CnH2n + 2, potem se po zamenjavi tvori substanca CnH2n + 1CL in tudi CnH2n + 1NO2.

Postopek zamenjave ima mehanizem prostega radikala. Najprej se tvorijo aktivni delci (radikali), ki jim sledi nastanek novih organskih snovi. V reakciji s predstavniki sedme skupine (glavne podskupine) periodične tabele vstopajo vsi alkani, vendar proces poteka le pri povišani temperaturi ali v prisotnosti kvantne svetlobe.

Za vse predstavnike številnih metanov je značilna tudi interakcija s kisikovim zrakom. Med zgorevanjem ogljikov dioksid, vodna para deluje kot reakcijski produkt. Reakcijo spremlja nastajanje znatne količine toplote.

Medsebojno delovanje metana s kisikom v zraku lahko povzroči eksplozijo. Podoben učinek je značilen tudi za druge predstavnike razreda mejnih ogljikovodikov. Zato je mešanica butana s propanom, etanom in metanom nevarno. Takšni grozdi so na primer značilni za rudnike premoga, proizvodne delavnice. V primeru segrevanja končnega ogljikovodika nad 1000 ° C se razgradi. Višje temperature povzročajo proizvodnjo nenasičenih ogljikovodikov in tvorbo vodikovega plina. Postopek dehidrogenacije je industrijskega pomena, omogoča pridobivanje različnih organskih snovi.

Za ogljikovodike serije metana je značilno, da se začne z butanom, izomerizacija. Njeno bistvo je spreminjanje ogljikovega ogrodja, pridobivanje nasičenih ogljikovodikov razvejane narave.

Funkcije aplikacije

Metan kot zemeljski plin se uporablja v obliki goriva. Klorov derivati ​​metana so zelo praktičen. Na primer, kloroform (triklorometan) in jodom (triyodmetan) se uporabljajo v medicini in ogljikovega tetraklorida v procesu izparevanja prekine dostop atmosferskim kisikom, tako da se uporablja pri gašenju požarov.

Zaradi velike vrednosti kalorične vrednosti ogljikovodikov se uporabljajo kot gorivo ne samo v industrijski proizvodnji, temveč tudi v gospodinjstvih.

Mešanica propan in butan, imenovana "utekočinjen plin", je še posebej pomembna na območju, kjer ni možnosti uporabe zemeljskega plina.

Zanimiva dejstva

Predstavniki ogljikovodikov, ki so v tekočem stanju, so gorljivi za motorje z notranjim zgorevanjem v avtomobilih (bencin). Poleg tega je metan razpoložljiva surovina za različne kemične industrije.

Na primer, reakcija razkroja in zgorevanje metana se uporablja za industrijsko proizvodnjo saj, ki je potrebna za proizvodnjo tiskarskega črnila, pa tudi sintezo gume iz različnih izdelkov iz gume.

V ta namen se v peč skupaj z metanom dovede količina zraka, tako da pride do delnega zgorevanja nasičenega ogljikovodika. Ko se temperatura dvigne, se del metana razgradi s tvorbo fino razpršene saj.

Proizvodnja vodika iz parafinov

Metan je glavni vir vodika v industriji, ki se uporablja za sintezo amoniaka. Za vodenje dehidrogenacije metan mešamo z vodno paro.

Postopek poteka pri temperaturi okoli 400 ° C, tlaku okoli 2-3 MPa, in uporabi katalizator iz aluminija in niklja. V nekaterih sintezah se uporablja mešanica plinov, ki se v tem procesu oblikuje. Če naknadne pretvorbe vključujejo uporabo čistega vodika, se izvede katalitična oksidacija ogljikovega monoksida s paro.

Pri kloriranju dobimo mešanico klorinskih derivatov metana s široko industrijsko uporabo. Na primer, klorometan lahko absorbira toploto, zato se uporablja kot hladilno sredstvo v sodobnih hladilnih obratih.

Diklorometan je dobro topilo organskih snovi, ki se uporablja pri kemični sintezi.

Vodikov klorid, ki nastane med radikalno halogenacijo, po raztapljanju v vodi postane klorovodikova kislina. Trenutno metan proizvaja tudi acetilen, ki je dragocena kemična surovina.

Zaključek

Predstavniki homologne serije metana so v naravi zelo razširjeni, zaradi česar so zahtevana snov v številnih panogah moderne industrije. Od homologov metana je možno proizvajati ogljikovodike z razvejano strukturo, ki so potrebne za sintezo različnih razredov organskih snovi. Najvišji predstavniki razreda alkana so surovine za proizvodnjo sintetičnih detergentov.

Poleg parafinov so alkani, cikloalkani, imenovani cikloparafini, praktičnega pomena. Njihove molekule vsebujejo tudi preproste vezi, vendar je posebnost predstavnikov tega razreda prisotnost ciklične strukture. V plinastem gorivu se v velikih količinah uporabljata alkani in cikloakani, saj proces spremlja sproščanje znatne količine toplote (eksotermni učinek). Trenutno velja, da so alkani in cikloalkani najdragocenejša kemična surovina, zato njihova praktična uporaba ni omejena na značilne reakcije zgorevanja.