Egy kémia óra szinopszisa az alkánok témában. Óraösszefoglaló a témában: Alkánok. Homológ sorozat, izomerek. Az alkánok nómenklatúrája. Az alkánok szerkezete. Természetben való megtalálás és alkánok előállítása. az alkánok tulajdonságai. Új anyagok tanulása

Kémia órák a 10. osztályban Gabrielyan O.S. kétórás programja szerint.

Abbakumov A.V.

(előadás)
Az óra céljai: A szénhidrogének főbb természetes forrásait két felhasználási terület tükrében vizsgáljuk: mint energianyersanyagot és a kémiai szintézis alapját. Ezen az anyagon ismételje meg, rögzítse és általánosítsa a telített szénhidrogének tulajdonságairól és alkalmazásáról korábban szerzett ismereteket.
Felszerelés: gyűjtemények "Olaj és olajtermékek", "Szén és feldolgozási termékei", táblázatok a természetes és kapcsolódó gázok összetételéről, M.V. portréi. Lomonoszov, D.I. Mengyelejev, N.D. Zelinsky, V.G. Shukhov.
^ Óra előrehaladása.
I. Felkészülés a tanórára(ellenőrizze a tanulócsoportok órára való felkészültségét, felszerelését, osztályát; jelölje meg a naplóban a hiányzó tanulókat; számoljon be az óra témájáról, céljairól).
II. Előadás.

Előadásterv.

1. 
   Földgázok és felhasználásuk.
2. 
   A szénhidrogének fogalma.
3. 
   A metánmolekula elektron- és térszerkezete.
4. 
   Telített szénhidrogének homológ sorozata.
5. 
   Az alkánok izomerizmusa és nómenklatúrája.
6. 
   Alkánok megszerzésének módszerei és fizikai tulajdonságai.
7. 
   Az alkánok kémiai tulajdonságai és alkalmazása.

1. Földgázok és felhasználásuk.

Hazánk a világon az első helyen áll a földgázkészletek tekintetében. Mintegy 200 földgázmezőt fedeztek fel Oroszországban. A megtermelt gáz túlnyomó részét üzemanyagként használják fel.

A gáz előnyei más üzemanyagokkal szemben:

• 
  magas fűtőérték (1 m 3 földgáz elégetésekor akár 54 400 kJ szabadul fel);
• 
  olcsóság;
• 
  ökológiai tisztaság;
• 
  könnyű szállítás gázvezetékeken keresztül.

Így ma a földgáz az egyik legjobb üzemanyagfajta a háztartási és ipari (gépkocsik, kohászati, üveg- és szappankemencék stb.) szükségleteihez. Emellett a földgáz értékes és olcsó alapanyag a vegyipar számára.
^ A földgáz összetétele .

A különböző mezőkből származó földgáz összetétele eltérő. Azonban minden mező gázai alacsony relatív molekulatömegű szénhidrogéneket tartalmaznak.

A földgáz összetétele:

• 
  80-90% metán;
• 
  homológjainak 2-3%-a (etán, propán, bután);
• 
  alacsony szennyezőanyag-tartalom (hidrogén-szulfid, nitrogén, nemesgázok, szén-dioxid és vízgőz).

2. A szénhidrogének fogalma.

A szerves vegyületek csoportjának neve, amelyet ma kezdünk tanulmányozni, az összetételüket tükrözi.

A szénhidrogének csak szén- és hidrogénatomokból álló vegyületek.
Szénhidrogén osztályozás

szénhidrogének

Ciklikus (karbociklusos) Aciklikus

A ciklikus (karbociklusos) vegyületek olyan vegyületek, amelyek egy vagy több, csak szénatomokból álló ciklust tartalmaznak. Ezeket viszont aromás és nem aromás csoportokra osztják.

Az aciklusos szénhidrogének közé tartoznak azok a szerves vegyületek, amelyek molekuláinak szénváza nyitott lánc.

Ezek a láncok létrejöhetnek egyszeres kötésekkel (alkánok), tartalmazhatnak egy kettős kötést (alkének), két kettős kötést (diének), egy hármas kötést (alkinek).
3. ^ A metánmolekula elektron- és térszerkezete .

Ma elkezdjük tanulmányozni a szénhidrogének első osztályát - az alkánokat (telített, paraffinos szénhidrogének).

^ Az alkánok olyan szénhidrogének, amelyek molekuláiban az atomok egyszeres kötéssel kapcsolódnak egymáshoz, és amelyek megfelelnek a C általános képletnek. n H 2 n +2 .

[ A metán kálium-permanganát és brómos víz oldatához viszonyított arányának bemutatása].

Ennek az osztálynak a legegyszerűbb képviselőjét, a metánt már nagyon régóta ismerik az emberek. Mocsári vagy bányagáznak hívták.

A metán szénatomja sp 3 hibridizációs állapotban van. A szénnek ebben az esetben négy egyenértékű hibrid pályája van, amelyek tengelyei a tetraéder csúcsaira irányulnak. Ezen pályák tengelyei közötti szög 109°28". /Kép a szénatom szerkezetéről sp 3 - hibrid állapot /.

A szénatom elektronszerkezete határozza meg az atomok térbeli elrendezését a metánmolekulában. Mind a négy C–H kovalens kötés a szénatom sp 3 pályájának és a hidrogén s pályájának átfedésével jön létre. A metánmolekulában minden kötés σ típusú. A hidrogénatomok magjainak középpontjai egy szabályos tetraéder csúcsaiban helyezkednek el. /A metán molekula modell bemutatása/ .

Egyetlen szén-szén kötés körül szinte szabad forgás lehetséges, és az alkánmolekulák nagyon sokféle formát ölthetnek. /Bemutató a bután molekula modelljén/ .

A szén-szén kötések nem polárisak és rosszul polarizálhatók. A C-C kötés hossza alkánokban 0,154 nm. A C-H kötés gyengén poláris.

A poláris kötések hiánya a telített szénhidrogének molekuláiban ahhoz a tényhez vezet, hogy rosszul oldódnak vízben.
4. ^ Telített szénhidrogének homológ sorozata .

A limitált szénhidrogének alkotják a metán homológ sorozatát.

A homológ sorozat olyan szerves vegyületek halmaza, amelyek hasonló szerkezettel és tulajdonságokkal rendelkeznek, és egy vagy több csoportban különböznek egymástól összetételükben - CH 2 - (homológiai különbség).

Ugyanazon homológ sorozat képviselőit homológoknak nevezzük.

Az első négy képviselő példájával állítsa le az alkánok általános képletét:

metán - CH 4; Etán - C2H6; propán - C3H8; Bután - C4H10; Pentán – C 5 H 12.

(Az alkánok általános képlete C n H 2 n +2).
5. ^ Az alkánok izomerizmusa és nómenklatúrája .

Az alkánokat szerkezeti izoméria jellemzi. A szerkezeti izomerek a szénváz szerkezetében különböznek egymástól.
Az IUPAC-nómenklatúra alapjai.

1. 
   A fő áramkör kiválasztása.
2. 
   A főlánc atomszámozása.
3. 
   Névképzés.

A szénatomhoz kapcsolódó gyökök számától függően vannak: primer, szekunder, tercier és kvaterner szénatom.
6. Alkánok megszerzésének módszerei és fizikai tulajdonságai.

1. 
   Kőolajtermékek krakkolása
2. 
   Alkének hidrogénezése
3. 
   Karbonsavak sóinak pirolízise
4. 
   Wurtz reakció

1). Égési reakció.

Számos kémiai reakció megy végbe mind az ember körül, mind önmagában. Néha egyszerűen nem figyelünk ezekre a kémiai jelenségekre. Amikor gázt gyújtunk a konyhában, öngyújtót ütögetünk, autót vezetünk, vagy a bányában történt robbanás tragikus következményeit nézzük a tévében, az alkánok égési reakciójának lehetünk tanúi [Methane Combustion Demonstration].

A legtöbb szerves anyaghoz hasonlóan a telített szénhidrogének is vízgőzt és szén-dioxidot képeznek az égés során:

CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O

A telített szénhidrogének elégetésekor nagy mennyiségű hő szabadul fel, ami előre meghatározza tüzelőanyagként való felhasználásukat.
2). ^ helyettesítési reakció .

Emlékezzen a metán szerkezetére. A szénatomok teljesen kimerítették vegyérték-lehetőségeiket. Ahhoz, hogy a metánból egy másik anyagot nyerjen, meg kell szakítania a C-H kötéseket, és a hidrogént másik atommal vagy atomcsoporttal kell helyettesítenie. Így a szubsztitúciós reakciók az alkánokra jellemzőek.

׀ ׀

H−C−H + Cl−Cl → H−C−Cl + H−Cl

Megfelelő mennyiségű halogénnel a reakció addig folytatódik, amíg többszörösen helyettesített termékek keletkeznek.

Az ilyen reakciókban halogénként csak klór és bróm használható. A fluorral való reakció robbanással megy végbe, és az alkánmolekula pusztulásához vezet, és a jód, mint kevésbé aktív halogén, nem képes ilyen átalakulásra.
3). ^ bomlási reakció .

Ha az alkánokat levegőhöz való hozzáférés nélkül hevítik, az iparban használt sokféle átalakulás megy végbe vele. Amikor a metánt 1000 °C-ra melegítjük, megkezdődik a metán pirolízise - egyszerű anyagokra bomlik.

CH 4
C + 2H 2

2CH 4
^ CH≡CH + 3H 2

Így a paraffinokból kettős és hármas kötéssel rendelkező szénhidrogének nyerhetők.

4). Dehidrogénezési reakció.

A metánhomológok esetében egy másik, gyakorlatilag fontos folyamat lehetséges: a dehidrogénezési reakció. Ez az átalakulás katalizátor jelenlétében, megemelt hőmérsékleten megy végbe, és etilén-szénhidrogének képződéséhez vezet.

H−S−S−N
H−S=S−H + H−H

׀ ׀

Meg kell jegyezni, hogy szobahőmérsékleten a telített szénhidrogének nagyon inert vegyületek, amelyek nem lépnek kölcsönhatásba agresszív anyagokkal. A gyökös szubsztitúciós reakciók (halogénezés, nitrálás) leginkább az alkánokra jellemzőek.

Ahogy egy anyag szerkezete határozza meg reakcióképességét, úgy a tulajdonságok is nagymértékben meghatározzák a vegyületek alkalmazási területeit.

A gáznemű alkánok nemcsak háztartási és ipari tüzelőanyagok, hanem a vegyipar alapanyagai is. Halogénszármazékokat nyernek belőlük, beleértve a teljesen fluorozott szénhidrogéneket (freonokat), amelyek háztartási és ipari hűtőszekrények és klímaberendezések hűtőközegei. Etánból és propánból telítetlen szénhidrogéneket, majd polimer anyagokat nyernek. A folyékony szénhidrogének mindenekelőtt különféle típusú hajtóművek üzemanyagai (egy szuperszonikus repülőgép percenként akár 100 liter kerozint fogyaszt!), oldószerek, alkének előállításához szükséges alapanyagok.

III. Házi feladat: 3. § ex. 4

Alkánok- telített (korlátozó) szénhidrogének. Ennek az osztálynak a képviselője a metán ( CH 4). Minden ezt követő telített szénhidrogén különbözik CH 2- egy csoport, amelyet homológ csoportnak, a vegyületeket pedig homológoknak nevezik.

Általános képlet - TÓL TŐLnH 2 n +2 .

Az alkánok szerkezete.

Minden szénatom benne van sp 3- hibridizáció, 4-es formák σ - csatlakozások (1 S-Sés 3 S-N). A molekula alakja tetraéder, amelynek szöge 109,5°.

A kötés átfedő hibrid pályákból jön létre, ahol a maximális átfedési terület a térben az atommagokat összekötő egyenes vonalon fekszik. Ez a leghatékonyabb átfedés, ezért a σ-kötés tekinthető a legerősebbnek.

Az alkánok izomerizmusa.

Mert alkánok a szénváz izomériája. A határkötések különféle geometriai alakzatokat vehetnek fel, miközben megtartják a kötések közötti szöget. Például,

A szénlánc különböző helyzeteit konformációknak nevezzük. Normál körülmények között az alkánok konformációi a C-C kötések forgása révén szabadon átmennek egymásba, ezért gyakran nevezik őket rotációs izomereknek. 2 fő konformáció létezik - "gátolt" és "elfedett":

Az alkánok szénvázának izomerizmusa.

Az izomerek száma a szénlánc növekedésével növekszik. Például a butánnak 2 ismert izomerje van:

Pentánhoz - 3, heptánhoz - 9 stb.

Ha a molekula alkán levonva egy protont (hidrogénatomot), akkor egy gyököt kapunk:

Az alkánok fizikai tulajdonságai.

Normál körülmények között - C1-C4- gázok , C5-C17- folyadékok és 18 szénatomot meghaladó szénhidrogének - szilárd anyagok.

A lánc növekedésével a forráspont és az olvadáspont növekszik. Az elágazó láncú alkánok forráspontja alacsonyabb, mint a normálaké.

Alkánok vízben oldhatatlan, de nem poláris szerves oldószerekben jól oldódik. Könnyen keverhető egymással.

Alkánok beszerzése.

Szintetikus módszerek alkánok előállítására:

1. Telítetlen szénhidrogénekből - a "hidrogénezési" reakció katalizátor (nikkel, platina) hatására és hőmérsékleten megy végbe:

2. Halogén származékokból - wurtz reakció: monohalogén-alkánok reakciója fémnátriummal, amelynek eredményeként kétszer annyi szénatomot tartalmazó alkánok keletkeznek a láncban:

3. Karbonsavak sóiból. Amikor egy só kölcsönhatásba lép egy lúggal, olyan alkánok keletkeznek, amelyek 1-gyel kevesebb szénatomot tartalmaznak, mint az eredeti karbonsav:

4. Metán beszerzése. Elektromos ívben hidrogénatmoszférában:

C+2H2=CH4.

A laboratóriumban a metánt a következőképpen állítják elő:

Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d 3CH 4 + 4Al (OH) 3.

Az alkánok kémiai tulajdonságai.

Normál körülmények között az alkánok kémiailag inert vegyületek, nem lépnek reakcióba tömény kén- és salétromsavval, tömény lúggal vagy kálium-permanganáttal.

A stabilitást a kötések erőssége és nem polaritása magyarázza.

A vegyületek nem hajlamosak kötésbontási reakciókra (addíciós reakció), szubsztitúció jellemzi őket.

1. Alkánok halogénezése. Fénykvantum hatására megindul az alkán gyökös helyettesítése (klórozása). Általános séma:

A reakció egy láncmechanizmus szerint megy végbe, amelyben vannak:

A) Áramkör kezdeményezése:

B) Lánc növekedés:

C) Nyitott áramkör:

Összességében a következőképpen ábrázolható:

2. Alkánok nitrálása (Konovalov-reakció). A reakció 140 °C-on megy végbe:

A reakció legkönnyebben egy tercier szénatommal megy végbe, mint a primer és szekunder szénatommal.

3. Alkánok izomerizációja. Bizonyos körülmények között a normál szerkezetű alkánok elágazó láncúakká alakulhatnak:

4. Alkánok feltörése. Magas hőmérséklet és katalizátorok hatására a magasabb alkánok felszakíthatják kötéseiket, így rövidebb alkének és alkánok képződnek:

5. Alkánok oxidációja. Különböző körülmények között és különböző katalizátorokkal egy alkán oxidációja alkohol, aldehid (keton) és ecetsav képződéséhez vezethet. A teljes oxidáció körülményei között a reakció a végéig folytatódik - víz és szén-dioxid képződéséig:

Alkánok használata.

Az alkánokat széles körben alkalmazzák az iparban, olaj-, üzemanyag- stb. szintézisben.

Óraterv sz.19

Dátum Tárgy Kémia Csoport

TELJES NÉV. tanár: Kaiyrbekova I.A.

Téma : Alkánok. Homológ sorozatok, izomerek, nómenklatúra, alkánok tulajdonságai és előállítása Gólok : Az alkánok, mint az aciklusos vegyületek egyik osztályának vizsgálata.

Feladatok:

Nevelési:

Folytassa a szénhidrogének fő osztályai fogalmának kialakítását; kezdik kialakítani a karbociklusos vegyületek fogalmát; az alkánok szerkezetének, nómenklatúrájának és izomériájának tanulmányozása; fontolja meg az alkánok megszerzésének és felhasználásának fő módjait; tanulmányozza az alkánok kémiai tulajdonságait és a más szénhidrogén-osztályokkal való genetikai kapcsolatot.

Fejlesztés:

A tanulók kognitív szférájának fejlesztése; a tanulók általános műveltségi készségei; fejlessze az elemzés és az önálló következtetések levonásának képességét;

Nevelési:

A szellemi munka és együttműködés kultúrájának meghonosítása; ápolják a fegyelmet; kollektivizmus és felelősségérzet; hozzájáruljon a kedvező pszicho-érzelmi légkör megteremtéséhez az osztályteremben;

Az óra típusa: tanulási lecke.

II. Várható eredmények:

a) A tanulóknak tudniuk kell: alkánok szerkezete, tulajdonságai

a) A tanulóknak képesnek kell lenniük:összehasonlítani, bizonyítani

b) a tanulóknak képesnek kell lenniük: vegyi reagensekkel dolgozni, megfigyelve a tuberkulózist

III. Az óra egyes szakaszainak módszerei és technikái: verbális és vizuális, magyarázó és szemléltető IV. Felszerelés: interaktív tábla, tankönyv

Az órák alatt

1. Szervezési pillanat: Ellenőrizze a tanulók részvételét. Mutassa be az óra céljait!

2. Felkészülés az új anyag észlelésére: Elméleti diktálás:

A) A. M. Butlerov kémiai szerkezetének elméletének főbb rendelkezései. Adj rá példákat.

b) Mik azok az izomerek?

C) Melyek a kötések felszakításának főbb mechanizmusai?

3. Új anyag magyarázatai (új ismeretek asszimilációja).

Terv:

A szénhidrogének fogalma. Korlátozza a szénhidrogéneket.

A metán molekula szerkezete.

A metán homológ sorozata.

A telített szénhidrogének szerkezete.

A telített szénhidrogének nómenklatúrája.

Izomerizmus.

4. Az ismeretek és készségek megszilárdítása:

38. oldal 4-8, 13 gyakorlat

5. Összegezve a tanulságot: Frontális szavazás: az előadás szerint.

6. Házi feladat: Absztrakt munka . §6 pp 38 11-12 gyakorlat

3. A földgáz a metánon kívül sok más, a metánhoz hasonló szerkezetű és tulajdonságú szénhidrogént is tartalmaz. Telített szénhidrogéneknek vagy paraffinoknak vagy alkánoknak nevezik. Ezek a szénhidrogének telített szénhidrogének homológ sorozatát alkotják: CH 4 - metán C 2 H 6 - etán C 3 H 8 - propán C 4 H 10 - bután C 5 H 12 - pentán C 6 H 14 - hexán C 7 H 16 - heptán C 8 H 18 - oktán C 9 H 20 - nonán C 10 H 22 - dékán. A homológok olyan anyagok, amelyek szerkezetükben és kémiai tulajdonságaikban hasonlóak, de CH atomok csoportjában különböznek egymástól. 2 . A metánsorozat homológjainak általános képlete: C n N 2p+2 ahol n a szénatomok száma.A szénatomok a szénhidrogénmolekulában egymással láncban összekapcsolódva cikcakkot alkotnak, vagyis a szénlánc cikcakkos, ennek oka a szénatomok vegyértékkötéseinek tetraéderes iránya.

A kötések felbomlásakor a szénhidrogénmolekulák szabad gyökökké alakulhatnak. Ha egy hidrogénatomot eltávolítunk, egyértékű gyökök képződnek: CH 4 - metán - CH 3 metil C 2 H 6 - etán - C 2 H 5 - etil C 3 H 8 - propán - C 3 H 7 - propil C 4 H 10 - bután - C 4 H 9 butil. 5. Többféle nómenklatúra létezik: történelmi, racionális, modern vagy nemzetközi. A fő a nemzetközi szisztematikus nómenklatúra vagy Genf. Fő elveit az 1892-es genfi ​​nemzetközi vegyészkongresszuson fogadták el.Alapszabályok:A) A szerkezeti képletben megkülönböztetjük a szénatomok leghosszabb láncát, és attól a végétől számozzuk, ahol az elágazás közelebb van.B) az anyag neve számmal jelzi, hogy a szubsztituens csoport melyik szénatomon található.C) Ha az elágazás a főlánctól egyenlő távolságra lévő szénatomoknál kezdődik, a számozás attól a végtől történik, amelyhez közelebb van az egyszerűbb szerkezetű gyök.6. a korlátozásra a szerkezeti izoméria csak 1 típusa létezik - lánc vagy szénváz izoméria.Mondjon példát butánra!

Szénhidrogének, amelyek molekuláiban az atomok egyes kötéssel kapcsolódnak egymáshoz, és amelyek megfelelnek a C n H 2 n +2 általános képletnek.
Az alkánmolekulákban minden szénatom sp 3 hibridizációs állapotban van. Ez azt jelenti, hogy a szénatom mind a négy hibrid pályája alakja, energiája azonos, és egy egyenlő oldalú háromszög alakú piramis - egy tetraéder - sarkaira irányul. A pályák közötti szögek 109° 28'.

Gyakorlatilag szabad forgás lehetséges egyetlen szén-szén kötés körül, és az alkánmolekulák sokféle formát ölthetnek, a szénatomok szögei közel tetraéderhez (109 ° 28 ′), például egy molekulában. n-pentán.

Különösen érdemes felidézni az alkánok molekuláiban lévő kötéseket. A telített szénhidrogének molekuláiban minden kötés egyszeres. Az átfedés a tengely mentén történik,
az atommagokat összekötő, vagyis ezek σ-kötések. A szén-szén kötések nem polárisak és rosszul polarizálhatók. A C-C kötés hossza az alkánokban 0,154 nm (1,54 x 10 - 10 m). A C-H kötések valamivel rövidebbek. Az elektronsűrűség kissé eltolódik az elektronegatívabb szénatom felé, azaz a CH kötés gyengén poláris.

A poláris kötések hiánya a telített szénhidrogének molekuláiban azt a tényt okozza, hogy rosszul oldódnak vízben, és nem lépnek kölcsönhatásba töltött részecskékkel (ionokkal). Az alkánokra a legjellemzőbbek azok a reakciók, amelyekben szabad gyökök vesznek részt.

A metán homológ sorozata

homológok- szerkezetükben és tulajdonságaiban hasonló anyagok, amelyek egy vagy több CH 2 csoportban különböznek egymástól.

Izomerizmus és nómenklatúra

Az alkánokat az úgynevezett szerkezeti izoméria jellemzi. A szerkezeti izomerek a szénváz szerkezetében különböznek egymástól. A legegyszerűbb alkán, amelyet szerkezeti izomerek jellemeznek, a bután.

A nómenklatúra alapjai

1. A főáramkör kiválasztása. A szénhidrogén nevének kialakulása a fő lánc meghatározásával kezdődik - a molekula szénatomjainak leghosszabb lánca, amely mintegy az alapja.
2. A főlánc atomjainak számozása. A főlánc atomjai számokkal vannak rendelve. A főlánc atomjainak számozása a szubsztituenshez legközelebb eső végtől kezdődik (A, B szerkezetek). Ha a szubsztituensek egyenlő távolságra vannak a lánc végétől, akkor a számozás attól a végtől kezdődik, ahol több van (B szerkezet). Ha a különböző szubsztituensek egyenlő távolságra vannak a lánc végeitől, akkor a számozás attól a végtől kezdődik, amelyikhez a régebbi közelebb van (D szerkezet). A szénhidrogén szubsztituensek rangját az határozza meg, hogy a nevük kezdőbetűje milyen sorrendben következik az ábécében: metil (-CH 3), majd etil (-CH 2 -CH 3), propil (-CH 2 -CH 2 -CH 3 ) stb.
Vegye figyelembe, hogy a helyettesítő neve az -an utótag helyére a - utótaggal - iszap a megfelelő alkán nevében.
3. Névképzés. A számok a név elején vannak feltüntetve - azon szénatomok száma, amelyeknél a szubsztituensek találhatók. Ha egy adott atomon több szubsztituens van, akkor a névben szereplő megfelelő szám kétszer megismétlődik, vesszővel elválasztva (2,2-). A szám után kötőjel jelzi a szubsztituensek számát ( di- két, három- három, tetra- négy, penta- öt) és a szubsztituens neve (metil, etil, propil). Ezután szóközök és kötőjelek nélkül - a főlánc neve. A főláncot szénhidrogénnek nevezik, amely a metán homológ sorozat tagja ( metán CH 4, etán C 2 H 6, propán C 3 H 8, C 4 H 10, pentán C 5 H 12, hexán C 6 H 14, heptán C 7 H 16, oktán C 8 H 18, nonan C 9 H 20, dékán C10H22).

Az alkánok fizikai tulajdonságai

A metán homológ sorozatának első négy képviselője gáz. A legegyszerűbb közülük a metán - színtelen, íztelen és szagtalan gáz (a „gáz szagát”, érezve, hogy hívni kell a 04-et, a merkaptánok szaga határozza meg - a háztartásban használt metánhoz speciálisan hozzáadott kéntartalmú vegyületek. és ipari gázkészülékek, hogy a közelükben lévők érezzék a szivárgás szagát).
C 4 H 12 - C 15 H 32 összetételű szénhidrogének - folyadékok; a nehezebb szénhidrogének szilárd anyagok. Az alkánok forrás- és olvadáspontja a szénlánc hosszának növekedésével fokozatosan növekszik. Minden szénhidrogén rosszul oldódik vízben, a folyékony szénhidrogének gyakori szerves oldószerek.

Az alkánok kémiai tulajdonságai

helyettesítési reakciók.
Az alkánokra a legjellemzőbbek a szabad gyökös szubsztitúciós reakciók, amelyek során egy hidrogénatomot halogénatommal vagy valamilyen csoporttal helyettesítenek. Mutassuk be a jellemző reakciók egyenleteit! halogénezés:


Halogénfelesleg esetén a klórozás tovább mehet, egészen az összes hidrogénatom klórral való teljes helyettesítéséig:

A kapott anyagokat széles körben használják oldószerként és kiindulási anyagként a szerves szintézisekben.
Dehidrogénezési reakció(hidrogén leválik).
Amikor az alkánok a katalizátoron (Pt, Ni, Al 2 0 3, Cr 2 0 3) magas hőmérsékleten (400-600 °C) haladnak át, egy hidrogénmolekula leszakad, és alkén képződik:


A szénlánc lebomlásával járó reakciók.
Minden telített szénhidrogén szén-dioxid és víz képződésével ég. A levegővel bizonyos arányban kevert gáznemű szénhidrogének felrobbanhatnak.
1. Telített szénhidrogének elégetése szabad gyökös exoterm reakció, ami nagyon fontos alkánok tüzelőanyagként történő felhasználása esetén:

Általában az alkánok égési reakciója a következőképpen írható le:

2. Szénhidrogének termikus hasítása.

A folyamat a szabad gyökök mechanizmusa szerint megy végbe. A hőmérséklet emelkedése a szén-szén kötés homolitikus felszakadásához és szabad gyökök képződéséhez vezet.

Ezek a gyökök kölcsönhatásba lépnek egymással, hidrogénatomot cserélnek, és alkánmolekulát és alkénmolekulát képeznek:

Az ipari folyamat – a szénhidrogén krakkolás – hátterében termikus hasadási reakciók állnak. Ez a folyamat az olajfinomítás legfontosabb szakasza.

3. Pirolízis. Amikor a metánt 1000 ° C-ra melegítjük, a metán pirolízise megkezdődik - egyszerű anyagokra bomlik:

1500 ° C-ra melegítve acetilén képződése lehetséges:

4. Izomerizáció. Ha a lineáris szénhidrogéneket izomerizációs katalizátorral (alumínium-kloriddal) hevítjük, elágazó szénvázú anyagok képződnek:

5. Aromatizálás. A láncban hat vagy több szénatomot tartalmazó alkánok katalizátor jelenlétében ciklizálva benzolt és származékait képezik:

Az alkánok olyan reakciókba lépnek be, amelyek a szabad gyökös mechanizmus szerint mennek végbe, mivel az alkánmolekulák összes szénatomja sp 3 hibridizációs állapotban van. Ezeknek az anyagoknak a molekulái kovalens nem poláris C-C (szén-szén) kötések és gyengén poláris C-H (szén-hidrogén) kötések felhasználásával épülnek fel. Nincsenek bennük nagy és kis elektronsűrűségű, könnyen polarizálható kötések, azaz olyan kötések, amelyekben az elektronsűrűség külső tényezők hatására (az ionok elektrosztatikus mezeje) eltolható. Következésképpen az alkánok nem lépnek reakcióba töltött részecskékkel, mivel az alkánmolekulák kötései nem szakadnak meg heterolitikus mechanizmussal.

Az alkánokat kőolajtermékekből, földgázból, szénből nyerik. Az alkánokat főként tüzelőanyagként használják. Anyagokból készülnek oldószerek, kozmetikumok, aszfalt is.

Leírás

Az alkánok a telített vagy telített szénhidrogének egy osztálya. Ez azt jelenti, hogy az alkánmolekulák maximális számú hidrogénatomot tartalmaznak. Az alkánok homológ sorozatába tartozó vegyületek általános képlete a C n H 2n+2. Az anyagok nevei a számok görög jelöléséből és az -an utótagból állnak.

Az alkánok fizikai és kémiai tulajdonságai szerkezetüktől függenek. A molekulában lévő szénatomok számának növekedésével a gáz halmazállapotú anyagokból szilárd vegyületekké alakul át.

Az alkánok aggregált állapota a szénatomok számától függően:

• C1-C4- gázok;
• C5-C15- folyadékok;
• C 16 - C 390- szilárd anyagok.

A gázok kék lánggal égnek nagy mennyiségű hő felszabadulásával. A 18-35 szénatomot tartalmazó alkánok viaszszerű, lágy anyagok. A paraffin gyertyák ezek keverékéből készülnek.

Rizs. 1. Paraffin gyertyák.

A homológ sorozatban a molekulatömeg növekedésével az olvadáspont és a forráspont növekszik.

Alkalmazás

Az alkánokat ásványi anyagokból - olajból, gázból, szénből - izolálják. A feldolgozás különböző szakaszaiban benzint, kerozint, fűtőolajat nyernek. Az alkánokat az orvostudományban, a kozmetológiában, az építőiparban használják.

Rizs. 2. Az olaj folyékony alkánokat tartalmaz.

A táblázat a telített szénhidrogének fő alkalmazási területeit írja le.

Rizs. 3. Tar.

Az alkánokat gumi, szintetikus szövetek, műanyagok és felületaktív anyagok gyártásához használják. A cseppfolyósított propánt és butánt tüzelőanyagként használják a tűzoltó palackokhoz.

Mit tanultunk?

Röviden megismertük az alkánok körét. A telített szénhidrogéneket gáznemű, folyékony, szilárd halmazállapotban használják a vegyiparban, az élelmiszeriparban, a papíriparban, az energiaiparban, a kozmetológiában és az építőiparban. Alkánokból oldószereket, festékeket, lakkokat, szappanokat, gyertyákat, kenőcsöket és aszfaltot állítanak elő. Üzemanyagként benzint, kerozint, fűtőolajat használnak, amely folyékony alkánokból áll. A gáznemű alkánokat a mindennapi életben és aeroszolok előállítására használják. Az alkánok fő forrásai az olaj, a földgáz, a szén.

Téma kvíz

Jelentés értékelése

Átlagos értékelés: 4.5. Összes értékelés: 131.