Алкани: таблиця, будова і властивості
Ациклічні вуглеводні називаються алканами. Всього налічується 390 алканів. Найдовшу структуру має нонаконтатріктан (C390H782). До атомам вуглецю можуть приєднуватися галогени, утворюючи галогеналкани.
Будова і номенклатура
За визначенням алкани – граничні або насичені вуглеводні, що мають лінійну або розгалужену структуру. Також називаються парафинами. Молекули алканів містять тільки одинарні ковалентні зв’язки між атомами вуглецю. Загальна формула –
CNH2n + 2.
Щоб назвати речовину, необхідно дотримати правила. За міжнародною номенклатурою назви формуються за допомогою суфікса-ан. Назви перших чотирьох алканів склалися історично. Починаючи з п’ятого представника, назви складаються з приставки, що позначає кількість атомів вуглецю, і суфікса-ан. Наприклад, окта (вісім) утворює октан.
Для розгалужених ланцюгів назви складаються:
- З цифр, що вказують номери атомів вуглецю, близько яких стоять радикали; З назви радикалів; З назви головного ланцюга.
Приклад: 4-метілпропан – у четвертого атома вуглецю в ланцюзі пропану знаходиться радикал (метил).
Кожен десятий алкан дає називання наступним дев’яти алканів. Після декана йдуть ундекан, додекан і далі, після ейкозан – генейкозан, докозан, трікозан і т. д.
Відповідний ряд
Перший представник – метан, тому алкани також називають гомологічним рядом метану. У таблиці алканів вказані перші 20 представників.
| Назва | Формула | Назва | Формула |
| Метан | CH4 | Ундекан | C11H24 |
| Етан | C2H6 | Додекан | C12H26 |
| Пропан | C3H8 | Тридекан | C13H28 |
| Бутан | C4H10 | Тетрадекан | C14H30 |
| Пентан | C5H12 | Пентадекан | C15H32 |
| Гексан | C6H14 | Гексадекан | C16H34 |
| Гептан | C7H16 | Гептадекан | C17H36 |
| Октан | C8H18 | Октадекан | C18H38 |
| Нонан | C9H20 | Нанадекан | C19H40 |
| Декан | C10H22 | Ейкозан | C20H42 |
Починаючи з бутану, все алкани мають структурні ізомери. До назви додається приставка з-: ізобутан, ізопропан, ізогексан.
Фізичні властивості
Агрегатний стан речовин змінюється в списку гомологів зверху вниз. Чим більше міститься атомів вуглецю і, відповідно, чим більше молекулярна маса з’єднань, тим вище температура кипіння і твердіше речовина.
Алкани, що містять до чотирьох атомів вуглецю (метан, етан, пропан, бутан), є газоподібними речовинами. Рідини містять від п’яти до 15 атомів вуглецю. До них відносяться всі алкани від пентану (C5H12) до пентадекана (C15H32).
Решта речовини, що містять більше 15 атомів вуглецю, знаходяться в твердому стані.
Октадекан – парафін
Газоподібні алкани горять блакитним або безбарвним полум’ям.
Отримання
Алкани, як і інші класи вуглеводнів, отримують з нафти, газу, кам’яного вугілля. Для цього використовують лабораторні та промислові методи:
Газифікація твердого палива:
C + 2H2 → CH4;
Гідрування оксиду вуглецю (II):
CO + 3H2 → CH4 + H2O;
Гідроліз карбіду алюмінію:
Al4C3 + 12H2O → 4Al (OH) 3 + 3CH4;
Реакція карбіду алюмінію з сильними кислотами:
Al4C3 + H2Cl → CH4 + AlCl3;
Відновлення галогеналканів (реакція заміщення):
2CH3Cl + 2Na → CH3-CH3 + 2NaCl;
Гідрування галогеналканів:
CH3Cl + H2 → CH4 + HCl;
Сплавлення солей оцтової кислоти з лугами (реакція Дюма):
CH3COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4.
Алкани можна отримати гідруванням алкенів і алкінів в присутності каталізатора – платини, нікелю, паладію.
Хімічні властивості
Алкани вступають в реакції з неорганічними речовинами:
Горіння:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O;
Галогенування:
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl;
Нітрування (реакція Коновалова):
CH4 + HNO3 → CH3NO2 + H2O;
Приєднання:
C6H12 + H2 → C6H14;
Розкладання:
C6H12 → C6H6 + 3H2;
Крекінг з утворенням алкана і циклоалкани:
C10H22 → C5H12 + C5H10.
Алкани використовуються в якості палива, розчинників, мазей, просочення.
Що ми дізналися?
З уроку хімії 9 класу дізналися про алканах, що відносяться до вуглеводнів. Це гомологічний ряд метану із загальною формулою CnH2n + 2. Агрегатний стан речовин залежить від кількості атомів вуглецю. Перші чотири алкана в гомологічної ряду – гази. Речовини з 5-15 атомами вуглецю – рідини. Тверді речовини містять більше 15 атомів вуглецю. Алкани виділяють з нафти, природного газу, вугілля за допомогою реакцій газифікації, гідрування, гідролізу. Алкани – активні речовини, що вступають в реакції з галогенами, неорганічними кислотами, воднем.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)