Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Химические свойства низших алканов
Углеводороды ряда метана (алканы, парафины) имеют общую формулу CnH2n+2. Отношение числа водородных атомов к углероду в метане составляет 4, в этане 3, в пропане 2,66, а в высокомолекулярных парафиновых углеводородах приближается к 2. Для низших алканов характерна высокая величина энергии разрыва С-Н связи (табл. 9), определяющая их низкую реакционную способность. Поэтому они относятся к наименее
реакционноспособным органическим соединениям. Но по мере увеличения числа атомов углерода в молекуле их реакционная способность возрастает. При определенных условиях они вступают в реакции окисления, галоидирования, нитрования, сульфохлорирования и др. При сравнительно невысоких температурах протекает лишь небольшое число реакций, при которых происходит замещение атома водорода на различные атомы или группы. К реакциям присоединения алканы неспособны в силу насыщенности всех связей углерода.
Таблица 9 Энергия разрыва связей в молекулах и радикалах низших алканов [35]
Большая энергия отрыва атома Н и разрыва С-С связей в молекулах низших алканов [35,36] является главной проблемой при создании технологических процессов их химической конверсии, которые, как правило,
требуют высоких температур даже при проведении процесса в присутствии катализатора или промотора.
Высокотемпературное окисление алканов в избытке кислорода протекает по радикально-цепному механизму и приводит к их полному сгоранию до СО2 и Н2О. При газофазном низкотемпературном окислении алканов образуются спирты, альдегиды, кетоны и кислоты. Нагрев алканов С2-С4 приводит к разрыву С-С связей и образованию олефинов (термический крекинг). Галогены (F, Cl, Br) легко реагирую с алканами, образуя моно- и полигалогенопроизводные. Для низших алканов характерно образование клатратных соединений (газовых гидратов).
Простейший представитель ряда метановых углеводородов - метан - состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Строение молекулы метана можно представить в виде тетраэдра, в центре которого находится атом углерода, а по углам - четыре атома водорода. Тетраэдрическое строение молекулы метана обусловлено sp3-гибридизацией углеродного атома. Подобно другим алканам метан вступает в реакции радикального замещения (галоидирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает значительно меньшей, чем они, реакционной способностью. Для метана специфична реакция с парами воды, которая без катализатора протекает при температурах 1400-1600оС и приводит к образованию синтез-газа. При высоких температурах происходит пиролиз метана с образованием углерода и водорода.
Главное отличие метана от всех других углеводородов - это наличие только связи C-H, средняя энергия которой составляет 99,3 ккал/моль, и отсутствие углеродных связей C-C. Энергия отрыва первого атома H еще выше - 104,0 ккал/моль (табл. 9). Метан является самым восстановленным из всех углеводородов. Его нахождение в недрах в восстановительной обстановке также закономерно, как углекислого газа в окислительных условиях. Исключительное положение метана в земной коре и повсеместное
его распространение можно объяснить еще и тем, что по сравнению со всеми остальными углеводородами он обладает минимальным уровнем свободной энергии (-12,14 ккал/моль), минимальными значениями энтальпии (теплосодержания, -17,89 ккал/моль) и теплоемкости при постоянном давлении (8,536 ккал/моль.град), а также максимумом энтропии (44,50 ед. энтропии). Эти свойства в сочетании с очень низкими значением критической температуры (-82,4oС) и высоким значением критического давления (4,58 МПа) (табл. 7) ставят метан в особое положение среди остальных углеводородов [31].
Этан так же как и метан вступает в реакции замещения по радикальному механизму. Термическое дегидрирование этана при 550-650оС приводит к образованию этилена, а при температурах выше 800оС – ацетилена, бензола, сажи.
Пропан – первый представитель ряда алканов, имеющий в своем составе типичную для большинства членов этого ряда СН2 группу. Обладает большей реакционной способностью, чем метан и этан. При термическом крекинге (750-820оС) разлагается с образованием метана, этана, этилена и пропилена. Пиролиз смеси пропана и этана используется для получения низших олефинов. При низкотемпературном окислении пропана (250-500оС, 0,1-10 МПа) образуются низшие спирты и альдегиды, ацетон, муравьиная и пропионовая кислоты. При нитровании пропана образуется смесь нитропарафинов.
Бутан – типичный представитель алканов. Существует в виде двух изомеров: нормальный бутан СН3(СН2)2СН3 и изобутан (2-метилпропан, триметилметан) (СН3)3СН. Каталитическую изомеризацию бутана осуществляют в газовой (150-200оС, 1,4-2,8 МПа, катализатор – Pt на носителе) или жидкой фазе (50-130оС, 2,1 МПа, катализатор – AlCl3).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-26; просмотров: 893; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.142.197.212 (0.009 с.) |