Формула за метан бутан пропан хексан. Што е пропан-бутан

Ако Куќа за одморсе наоѓа недалеку од мрежните автопати, тогаш изборот на систем за греење е очигледен: на овој момент природен гасе најекономичен тип на гориво. Но, дури и во отсуство на централно снабдување со гас, многу сопственици претпочитаат греење со гас. За таа цел се користат автономни системи, кои работат на течен гас.

Првиот член на семејството е метанот. Таа е формирана од јаглероден атом опкружен со 4 атоми на водород. Другите членови се разликуваат со додавање на јаглероден атом. Имиња на најпознатите. Како заклучок, забележуваме дека алканите го имаат следново молекуларна формула. Тие се дел од серијата наречена хомологни. Ова ни помага да ги разбереме нивните физички својства затоа што штом ќе го знаеме едното, можеме да ги екстраполираме резултатите на другите. Основни физички карактеристики.

Етанот е исклучително распространет (една од постојаните компоненти на природниот гас). Учествува во сите реакции карактеристични за алканите, првенствено халогенација. Се јавува под влијание на ултравиолетово зрачење, при што се формираат иницијатори на слободни радикали, а може да се забрза со загревање. Етилен се користи во индустријата: тоа е суровина за производство на дихлороетан, винил ацетат, етилен оксид, полиетилен од различни степени, стирен, кој, пак, се користи за производство на полистирен. Се добива и од етилен етанол, оцетна киселина, етилен гликол. Покрај тоа, овој гас се користи за забрзување на зреењето на зеленчукот и овошјето.

Ако селска куќа се наоѓа недалеку од мрежните автопати, тогаш изборот на систем за греење е очигледен: во моментот, природниот гас е најекономичен тип на гориво. Но, дури и со ...

Заситени јаглеводороди од серијата на метан (алкани)

Алканите, или парафините, се алифатични заситени јаглеводороди во чии молекули јаглеродните атоми се поврзани заедно со едноставнас - комуникација. Останатите вредности на јаглеродниот атом, кои не се потрошени за поврзување со други јаглеродни атоми, се целосно заситени со водород. Затоа, заситените јаглеводороди содржат максимален број на атоми на водород во молекулата.

Јаглеводородите на голем број алкани имаат општа формула C n H 2n+2. Во табелата се прикажани некои претставници на голем број алкани и некои од нивните физички својства.

Формула

Име

Радикално име

Т пл. 0 C

Т кип. 0 C

CH 4

метанот

метил

C2H6

етан

етил

C 3 H 8

пропан

пресечете

C4H10

бутан

бутил

C4H10

изобутан

изобутил

C5H12

пентан

пентил

C5H12

изопентан

изопентил

C5H12

неопентан

неопентил

C6H14

хексан

хексил

C 7 H 16

хептан

хептил

C 10 H 22

деканот

децилна

C 15 H 32

пентадекан

C 20 H 42

еикозан

Табелата покажува дека овие јаглеводороди се разликуваат едни од други по бројот на групи - CH 2 - Таквата серија на слични структури, кои имаат слични хемиски својства и се разликуваат едни од други по бројот на овие групи хомологни серии. И супстанциите што го сочинуваат се нарекуваат хомолози .

Симулатор бр. 1 - Хомолози и изомери

Тренер бр.2. - Хомологна серија на заситени јаглеводороди

Физички својства

Првите четири члена хомологни серииметан - гасовити материи, почнувајќи од пентан, се течности, а јаглеводородите со број на јаглеродни атоми од 16 и повисоко се цврсти материи (на обични температури). Алканите се неполарни соединенија и тешко се поларизираат. Тие се полесни од водата и практично нерастворливи во неа. Тие исто така не се раствораат во други високополарни растворувачи. Течните алкани се добри растворувачи за многумина органска материја. Метанот и етанот, како и повисоките алкани, се без мирис. Алканите се запаливи материи. Метанот гори со безбоен пламен.

Подготовка на алкани

Природните извори главно се користат за добивање на алкани.

Гасните алкани се добиваат од природни и поврзани нафтени гасови, а цврстите алкани се од нафта. Природна мешавина од цврсти високомолекуларни алкани е планина восок -природен битумен.

1. Од едноставни материи:

n C+2 n H 2 500 °C, мачка →СО n H 2 n + 2

2. Ефектот на металниот натриум врз халогените деривати на алканите - реакција на А. Вурц:

2CH 3 -Cl + 2Na → CH 3 -CH 3 + 2NaCl

Хемиски својства на алканите

1. Реакции на замена - Халогенација (фаза по фаза)

CH4+Cl2 hν → CH 3 Cl (хлорометан) + HCl (1-ва фаза);

метанот

CH 3 Cl + Cl 2 hν→ CH2Cl2 (дихлорометан) + HCl (втора фаза);

C H 2 Cl 2 + Cl 2 hν → CHCl 3 (трихлорометан) + HCl (3-та фаза);

CHCl 3 + Cl 2 hν → CCl 4 (хлорометан) + HCl (4-та фаза).

2. Реакции на согорување (изгори со лесен пламен за непушачи)

C n H 2n+2 + O 2 t → nCO 2 + (n + 1) H 2 O

3. Реакции на распаѓање

А) Напукнувањена температура од 700-1000°C (-C-C-) врските се кршат:

C 10 H 22 → C 5 H 12 + C 5 H 10

б) Пиролизана температура од 1000°C сите врски се скршени, производите се C (саѓи) и H 2:

C H 4 1000°C → C+2H2

Апликација

· Заситените јаглеводороди се широко користени во широк спектар на области од човечкиот живот и активност.

· Употреба како гориво - во котелски системи, бензин, дизел гориво, воздухопловно гориво, цилиндри со мешавина од пропан-бутан за печки за домаќинство

· Вазелин се користи во медицината, парфимеријата, козметичките производи се наоѓаат во масла за подмачкување алкански соединенија како средства за ладење;

· Мешавината од изомерни пентани и хексани се нарекува нафтен етер и се користи како растворувач. Циклохексанот исто така широко се користи како растворувач и за синтеза на полимери.

· Метанот се користи за производство на гуми и боја

· Значењето на алканите во модерен светогромен. Во петрохемиската индустрија, заситените јаглеводороди се основа за производство на различни органски соединенија, важна суровина во процесите на добивање посредници за производство на пластика, гуми, синтетички влакна, детергентии многу други супстанции. Од големо значење е во медицината, парфимеријата и козметиката.

Задачи за консолидација

бр.1. Запишете ги равенките за реакциите на согорување на етанот и бутанот.

№2. Запишете ги равенките за реакција за производство на бутан од следните халоалкани:

CH 3 - Cl (хлорометан) и C 2 H 5 - I (јодоетан).

бр. 3. Изведете ги трансформациите според шемата, именувајте ги производите:

C→ CH 4 → CH 3 Cl → C 2 H 6 → CO 2

бр. 4. Решете го крстозборот

Хоризонтално:

1. Алкан со молекуларна формула C 3 H 8.
2. Наједноставниот претставник заситени јаглеводороди.
3. француски хемичар, чие име е реакција на производство на јаглеводороди со подолг јаглероден ланец со реакција на халогени деривати на заситени јаглеводороди со натриум метал.
4. Геометриска фигура, што потсетува на просторната структура на молекулата на метанот.
5. Трихлорометан.
6. Име на радикалот C 2 H 5 –.
7. Повеќето карактеристичен изгледреакции за алкани.
8. Состојба на агрегацијапрвите четири претставници на алканите во нормални услови.

Ако точно одговоривте на прашањата, тогаш во означената колона вертикалнодобијте едно од имињата на заситените јаглеводороди. Именувајте го овој збор?

Алканите (метан и неговите хомолози) ја имаат општата формула С n H 2 n+2. Првите четири јаглеводороди се нарекуваат метан, етан, пропан, бутан. Имињата на повисоките членови на оваа серија се состојат од коренот - грчкиот број и суфиксот -ан. Имињата на алканите се основата на номенклатурата на IUPAC.

Правила за систематска номенклатура:

  • Правило на главниот синџир.

Главното коло е избрано врз основа на следниве критериуми:

    • Максимален бројфункционални супституенти.
    • Максимален број на повеќекратни врски.
    • Максимална должина.
    • Максимален број на странични јаглеводородни групи.
  • Правило на најмали броеви (локанти).

Главното коло е нумерирано од едниот до другиот крај со арапски бројки. На секој супституент му е доделен бројот на јаглеродниот атом на главниот синџир на кој е прикачен. Нумеричката низа е избрана така што збирот на броевите на супституентите (локантите) е најмал. Ова правило важи и при нумерирање на моноциклични соединенија.

  • Радикално правило.

Сите странични групи на јаглеводороди се сметаат за едновалентни (едноповрзани) радикали. Ако самиот страничен радикал содржи странични синџири, тогаш според горенаведените правила се избира дополнителен главен синџир, кој се нумерира почнувајќи од јаглеродниот атом прикачен на главниот синџир.

  • Правило за азбучен редослед.

Името на соединението започнува со список на супституенти, со означување на нивните имиња азбучен ред. На името на секој супституент му претходи неговиот број во главниот синџир. Присуството на неколку супституенти е означено со префикси на броител: ди-, три-, тетра-, итн. По ова се именува јаглеводородот што одговара на главниот ланец.

Во табелата 12.1 ги прикажува имињата на првите пет јаглеводороди, нивните радикали, можни изомерии нивните соодветни формули. Имињата на радикалите завршуваат со суфиксот -ил.

Формула

Име

јаглеводород

радикални

јаглен
водород

радикални

Изопропил

Метилпропан
(изо-бутан)

Метилпропил
(изо-бутил)

Терт-бутил

метилбутан
(изопентан)

метилбутил
(изопентил)

диметилпропан
(неопентан)

диметилпропил
(неопентил)

Табела 12.1.

Алкани од ациклопската серија C n H 2 n +2 .

Пример. Наведете ги сите изомери на хексан.

Пример. Именувајте го алканот со следнава структура

Во овој пример, од два синџири со дванаесет атоми, се избира оној во кој збирот на броевите е најмал (правило 2).

Користејќи ги имињата на разгранетите радикали дадени во табелата. 12.2,

Радикална

Име

Радикална

Име

изопропил

изопентил

изобутил

неопентил

сек-бутил

терц-пентил

терц-бутил

изохексил

Табела 12.2.

Имиња на разгранети радикали.

Името на овој алкан е малку поедноставено:

10-терц-бутил-2,2-(диметил)-7-пропил-4-изопропил-3-етил-додекан.

Кога јаглеводородниот синџир се затвора во циклус со губење на два атоми на водород, моноциклоалканите се формираат со општа формулаВ n H 2 n. Циклизацијата започнува со C 3, имињата се формираат од C nсо префиксот цикло:

Полициклични алкани.Нивните имиња се формираат со користење на префиксот бицикло-, трицикло- итн. Бицикличните и трицикличните соединенија содржат, соодветно, два и три прстени во молекулата, за да ја опишат нивната структура во квадратни заградиозначете го по редослед на намалување бројот на јаглеродни атоми во секоја од синџирите што ги поврзуваат атомите на јазлите; под формулата е името на атомот:

Овој трицикличен јаглеводород обично се нарекува адамантан (од чешкиот адамант - дијамант) бидејќи е комбинација од три споени прстени на циклохексан во форма што резултира со овој распоред на јаглеродни атоми во кристална решетка, што е карактеристично за дијамантот.

Циклични јаглеводороди со еден заеднички атомјаглеродот се нарекува спирани, на пример, спиро-5,5-ундекан:

Планарните циклични молекули се нестабилни, па затоа се формираат различни конформациски изомери. За разлика од конфигурациските изомери (просторниот распоред на атомите во молекулата без да се земе предвид ориентацијата), конформациските изомери се разликуваат едни од други само со ротација на атомите или радикалите околу формалната едноставни врскипритоа одржувајќи ја конфигурацијата на молекулите. Енергијата на формирање на стабилен конформер се нарекува конформациски.

Конформерите се во динамична рамнотежа и се трансформираат еден во друг преку нестабилни форми. Нестабилноста на рамните циклуси е предизвикана од значителна деформација на аглите на врската. Додека се одржуваат аглите на тетраедарските врски за циклохексан C 6H 12, можни се две стабилни конформации: во облик на стол (а) и во облик на бања (б):

Јаглеводороди во чии молекули се врзани атомите единечни обврзнициа кои одговараат на општата формула C n H 2 n +2.
Во молекулите на алканите, сите јаглеродни атоми се во состојба на хибридизација sp 3. Ова значи дека сите четири хибридни орбитали на јаглеродниот атом се идентични по форма, енергија и се насочени кон рамностран агли. триаголна пирамида- тетраедар. Аглите помеѓу орбиталите се 109° 28′.

Можна е речиси слободна ротација околу една јаглерод-јаглеродна врска, а молекулите на алканите можат да стекнат најмногу разни формисо агли на јаглеродни атоми блиску до тетраедар (109° 28'), на пример, во молекула n-пентан.

Особено вреди да се потсетиме на врските во молекулите на алканите. Сите врски во молекулите на заситените јаглеводороди се единечни. Преклопувањето се случува по должината на оската,
поврзување на јадрата на атомите, односно тоа се σ врски. Јаглерод-јаглерод врски се неполарни и слабо поларизирани. Должина S-S врскикај алканите е 0,154 nm (1,54 10 - 10 m). Врските C-H се нешто пократки. Густината на електронот е малку поместена кон поелектронегативниот јаглероден атом, т.е. C-H врскае слабо поларен.

Отсуство на заситени јаглеводороди во молекулите поларни врскиводи до фактот дека тие се слабо растворливи во вода и не комуницираат со наелектризираните честички (јони). Најкарактеристичните реакции за алканите се оние кои вклучуваат слободни радикали.

Хомологна серија на метан

Хомолози- супстанции кои се слични по структура и својства и се разликуваат по една или повеќе CH 2 групи.

Изомеризам и номенклатура

Алканите се карактеризираат со таканаречен структурен изомеризам. Структурните изомери се разликуваат едни од други по структурата на јаглеродниот скелет. Наједноставниот алкан, кој се карактеризира со структурни изомери, е бутан.

Основи на номенклатурата

1. Избор на главното коло.Формирањето на името на јаглеводород започнува со дефиницијата на главниот синџир - најдолгиот синџир на јаглеродни атоми во молекулата, што е, како што беше, нејзината основа.
2. Нумерирање на атомите на главниот синџир.На атомите на главниот синџир им се доделуваат броеви. Нумерирањето на атомите на главниот синџир започнува од крајот до кој супституентот е најблиску (структури A, B). Ако супституентите се наоѓаат на еднакво растојание од крајот на синџирот, тогаш нумерирањето започнува од крајот на кој ги има повеќе (структура Б). Ако различни супституенти се наоѓаат на еднакви растојанија од краевите на ланецот, тогаш нумерирањето започнува од крајот до кој е најблиску постариот (структура D). Стажот на јаглеводородните супституенти се одредува според редоследот по кој буквата со која започнува нивното име се појавува во азбуката: метил (-CH 3), потоа етил (-CH 2 -CH 3), пропил (-CH 2 -CH 2 -CH 3 ) итн.
Ве молиме имајте предвид дека името на супституентот се формира со замена на наставката -an со наставката - тињаво името на соодветниот алкан.
3. Формирање на името. На почетокот на името се означени броеви - броевите на јаглеродните атоми на кои се наоѓаат супституентите. Ако има неколку супституенти на даден атом, тогаш соодветниот број во името се повторува двапати одвоен со запирка (2,2-). По бројот, бројот на супституенти се означува со цртичка ( ди- два, три- три, тетра- четири, пента- пет) и името на супституентот (метил, етил, пропил). Потоа, без празни места или цртички, името на главниот синџир. Главниот синџир се нарекува јаглеводород - член на хомологната серија на метан ( метанот CH 4, етан C 2 H 6, пропан C 3 H 8, C 4 H 10, пентан C 5 H 12, хексан C 6 H 14, хептан C 7 H 16, октански C 8 H 18, нонан S 9 H 20, деканот C 10 H 22).

Физички својства на алканите

Првите четири претставници на хомологната серија на метан се гасови. Наједноставниот од нив е метанот - безбоен, без вкус и мирис (мирисот на „гас“, кога го мирисате, треба да повикате 04, се одредува според мирисот на меркаптаните - соединенија што содржат сулфур специјално додадени на користениот метан во апарати за домаќинство и индустриски гас, така што луѓето, лоцирани до нив, може да го откријат истекувањето со мирис).
Јаглеводородите со состав од C 4 H 12 до C 15 H 32 се течности; потешки јаглеводороди - цврсти материи. Точките на вриење и топење на алканите постепено се зголемуваат со зголемување на должината на јаглеродниот синџир. Сите јаглеводороди се слабо растворливи во вода, течните јаглеводороди се вообичаени органски растворувачи.

Хемиски својства на алканите

Реакции на замена.
Најкарактеристичните реакции за алканите се реакции на супституција на слободните радикали, при што водородниот атом се заменува со атом на халоген или некоја група. Да ги претставиме равенките карактеристични реакции халогенација:


Во случај на вишок халоген, хлорирањето може да оди понатаму, до целосна замена на сите атоми на водород со хлор:

Добиените супстанции се широко користени како растворувачи и почетни материјали во органските синтези.
Реакција на дехидрогенизација(апстракција на водород).
За време на минување на алканите преку катализаторот (Pt, Ni, Al 2 0 3, Cr 2 0 3) на висока температура(400-600 °C) се елиминира молекула на водород и се формира алкен:


Реакции придружени со уништување на јаглеродниот синџир.
Сите заситени јаглеводороди согоруваат за да се формираат јаглерод диоксиди вода. Гасовитите јаглеводороди измешани со воздух во одредени размери можат да експлодираат.
1. Согорување на заситени јаглеводородие слободен радикален егзотермна реакција која има многу големо значењекога се користат алкани како гориво:

ВО општ погледРеакцијата на согорување на алканите може да се запише на следниов начин:

2. Термичко разделување на јаглеводороди.

Процесот се одвива преку механизам на слободни радикали. Зголемувањето на температурата доведува до хомолитичко расцепување на врската јаглерод-јаглерод и формирање на слободни радикали.

Овие радикали комуницираат едни со други, разменувајќи атом на водород, за да формираат молекула на алкан и молекула на алкен:

Реакциите на термичко распаѓање се во основата индустриски процес- пукање на јаглеводороди. Овој процес е најважната фаза на рафинирање на нафтата.

3. Пиролиза. Кога метанот се загрева до температура од 1000 °C, започнува пиролизата на метанот - распаѓање на едноставни супстанции:

Кога се загрева до температура од 1500 °C, можно е формирање на ацетилен:

4. Изомеризација. Кога линеарните јаглеводороди се загреваат со катализатор за изомеризација (алуминиум хлорид), се формираат супстанции со разгранет јаглероден скелет:

5. Ароматизација. Алканите со шест или повеќе јаглеродни атоми во синџирот циклизираат во присуство на катализатор за да формираат бензен и неговите деривати:

Алканите влегуваат во реакции кои се одвиваат според механизмот на слободните радикали, бидејќи сите јаглеродни атоми во молекулите на алканите се во состојба на хибридизација sp 3. Молекулите на овие супстанции се изградени со употреба на ковалентни неполарен C-C(јаглерод - јаглерод) врски и слабо поларни врски C-H (јаглерод - водород). Тие не содржат области со зголемена или намалена густина на електрони, лесно поларизирани врски, т.е. густина на електрониво која може да се префрли под влијание надворешни фактори(електростатски полиња на јони). Следствено, алканите нема да реагираат со наелектризираните честички, бидејќи врските во молекулите на алканите не се прекинуваат со хетеролитичкиот механизам.

Преглед на предавање

1. Номенклатура и изомеризам.

2. Номенклатура.

3. Методи на добивање.

4. Физички својства и структура.

5. Хемиски својства.

6. Својства на ковалентни врски.

7. Теорија на молекуларни орбитали.

8. Хибридизација.

9. Класификација на органски реакции.

10. Класификација на органски соединенија.

1. Номенклатура и изомеризам.

Дефиниција : Органските соединенија кои се состојат од атоми на јаглерод и водород се нарекуваат јаглеводороди.

Заситените јаглеводороди, алканите, се органски соединенија изградени од атоми на јаглерод и водород, во чии молекули секој јаглероден атом е поврзан со соседниот јаглероден атом со не повеќе од една врска (една валентна). Валентите кои не се потрошени за комбинирање со јаглеродни атоми се заситени со водород. Сите јаглеродни атоми се во состојба сп 3 -хибридизација.

Заситените јаглеводороди формираат хомологна серија со општата формула C n H 2n+2. Основачот на хомологната серија на алкани е метанот. Првите десет членови на хомологната серија на алкани:

Метан, етан, пропан, бутан, пентан, хексан. хептан, октан, нонан, декан .

Јаглеродниот атом во молекула на алкан поврзан со не повеќе од еден соседен јаглероден атом се нарекува примарен. Јаглеродниот атом во молекула на алкан поврзан со не повеќе од два соседни јаглеродни атоми се нарекува секундарен. Јаглеродниот атом во молекула на алкан поврзан со не повеќе од три соседни јаглеродни атоми се нарекува терцијарен. Јаглеродниот атом во молекула на алкан поврзан со четири соседни јаглеродни атоми се нарекува кватернерен.

Алканите се карактеризираат со структурен изомеризам. Почнувајќи со бутанот, четвртиот член од хомологната серија, неколку структури можат да одговараат на една молекуларна формула:

Бутанот може да има два изомери, пентанот може да има три, хексанот може да има пет итн. Бројот на изомери за кој било хомолог може да се пресмета со формулата ако е познат бројот на изомери во претходниот член на хомологната серија.

Структурата на молекулите на изомерните соединенија може да се претстави како јаглероден скелет на кој се прикачени едновалентни групи или остатоци од молекули на алкани. Таквите остатоци имаат посебно име.

Дефиниција : Остатокот од молекулата на алканот по отстранувањето на атом на водород се нарекува радикал. ВО во овој случајалкил или алкил радикал.

Моновалентните радикали се именувани по матичната алканска молекула. Во овој случај, наставката „an“ на заситени јаглеводороди се заменува со „тиња“. На пример:

Во зависност од тоа кој атом го носи неспарениот електрон, се разликуваат примарни, секундарни и терцијарни радикали. Неразгранет примарен радикал се нарекува нормален и се означува со мала буква “ n-».

Разновидноста на структурите на органските соединенија се рефлектира со номенклатура - систем за именување во кој секое име одговара само на едно соединение.

2. Номенклатура.

Постојат три номенклатури во органската хемија. Но, секое име мора да одговара.

1. Тривијалната номенклатура е систем на историски утврдени имиња, но се користи и денес. Овие имиња се дадени раниот периодразвојот на органската хемија и не ја одразуваат структурата на молекулите. Примери за тривијални имиња се имињата на првите четири членови од хомологната серија на алкани.

2. Структурата на молекулите се зема предвид со рационална номенклатура. Името на органското соединение се заснова на името на првиот член од хомологната серија. Останатите соединенија се сметаат за негови деривати, во кои атомите на водород се заменуваат со алкилни радикали. На пример:

Алкилните радикали се наведени по редослед на зголемување на масата. Радикалот со нормална структура е постар од радикалот со изомерна структура. Ако има повеќе од еден заменски радикал, тогаш нивниот број е означен со префикси ди-три-тетра- .

Како што растеше бројот на соединенија, употребата на рационална номенклатура стана незгодна, а хемичарите се преселија повеќе да не размислуваат за атом или група атоми, туку за структура формирана од синџир на јаглеродни атоми.

3. Разгледување на најголемиот синџир се врши во систематска номенклатура. Основите на систематската номенклатура беа поставени на конгресот на хемичарите во 1892 година во Женева. Што даде основа за името на номенклатурата - Женева. Систематската номенклатура беше подобрена на конгресот во 1930 година во Лиеж. Се појави номенклатурата Лиеж. Модерната верзија на систематската номенклатура беше усвоена од Меѓународната унија за чиста и применета хемија (IUPAC) во 1957 година. и се подобри во 1965 година.

За да се именува органско соединение со систематска номенклатура, потребно е:

Изберете го најдолгиот (главен) синџир;

Определете го стажот на групите;

Нумерирајте го главниот синџир, давајќи ѝ на највисоката група најнискиот број на локант;

Листа на префикси;

Наведете го целосното име на врската.