Что собой представляют предельные углеводороды?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Что собой представляют предельные углеводороды?

Наиболее простые по составу органические вещества, состоящие только из атомов углерода и водорода, образуют класс с соответствующим названием углеводороды. Их простейший представитель - метан СН 4, структурная формула которого записана в предыдущем параграфе.

Соберите шаростержневую модель молекулы метана, а теперь отнимите от нее один атом водорода - вы получите углеводородный остаток, или радикал, - СН 3, который называют метил. В нем одна валентность углерода не насыщена, свободна. Такие радикалы существуют очень короткое время: в момент образования они соединяются с другими атомами, или один с другим.

Соедините между собой два радикала метила, и вы получите другой углеводород, ближайший родственник метана - этан:

СН 3 --+ - СН 3 --> СН 3 - СН 3

Если от молекулы этана отнять один атом водорода, то получится радикал этил СН 3--СН 2--, или --С 2Н 5.

При соединении между собой двух этилов образуется молекула бутана С 4Н 10:

СН 3 -СН 2- СН 2- СН 3

На прошлом уроке мы предлагали вам подумать - только ли в линию могут выстраиваться углеродные атомы, соединяясь один с другим. Конечно же нет, для молекулы состава С 4Н 10 возможно и разветвленное строение:

СН 3- СН- СН 3

1

СН 3

Бутан, в молекуле которого атомы углерода расположены в виде прямой цепочки, называют нормальным бутаном (сокращенно н-бутан). Бутан, цепь атомов углерода которого разветвлена, называется изобутаном:

Вещества, которые имеют один и тот же качественный и количественный составы, но отличаются по своему строению и свойствам, называются изомерами, а явление существования таких веществ носит название изомерии.

Явление изомерии также объясняет многообразие органических веществ. Итак, мы рассмотрели метан СН 4, этан С 2Н 6, пропан С 3Н 8, бутан С 4Н 10.

У всех этих углеводородов имеются только простые связи между углеродными атомами, которые соединены с максимально возможным числом атомов водорода, т. е. насыщены ими до предела. Поэтому такие углеводороды называют предельными или насыщенными.

Гомологический ряд предельных углеводородов

Ряд веществ, расположенных в порядке возрастания относительных молекулярных масс, сходных по строению и свойствам, но отличающихся друг от друга по составу на одну или несколько групп --СН 2--, называется гомологическим рядом (от греч. гомолог - сходный). Вещества такого ряда называются гомологами.

Первые четыре представителя ряда метана имеют тривиальные названия: метан, этан, пропан, бутан. Названия последующих членов гомологического ряда производятся от греческих числительных, которые указывают число углеродных атомов, с прибавлением суффикса -ан: пентан, гексан и т. д.

Названия радикалов дают исходя из названия соответствующего углеводорода с заменой суффикса -ан на -ил, например известный уже вам метил, пентил, гексил и т. д.

При составлении названий углеводородов разветвленного строения действуют по следующему плану: выбирают главную, т. е. наиболее длинную цепь углеродных атомов, нумеруют ее углеродные атомы, начиная с конца, близкого к разветвлению, называют радикалы с указанием их положения в цепи цифрами и количества греческими числительными (ди, три, тетра), а затем называют главную цепь, например:

Свойства предельных углеводородов

Свойства гомологов в ряду постепенно изменяются с возрастанием их относительной молекулярной массы: первые четыре члена ряда - газы, следующие тринадцать - жидкости, а далее - твердые вещества.

Газообразные гомологи метана вам хорошо известны по их применению в быту в качестве топлива. Они содержатся в природном газе. Жидкие предельные углеводороды входят в состав таких широко известных нефтепродуктов, как бензин, керосин, солярка, дизельное топливо, мазут. Их получают из нефти, которая, как и природный газ, является источником предельных углеводородов.

Твердые предельные углеводороды вам также хорошо известны. Это, в частности, парафин, из которого изготавливают свечи. Чтобы доказать наличие углерода и водорода в составе парафина, проделайте такой опыт.

В широкий химический стакан поместите небольшой кусочек парафиновой свечи и подожгите ее с помощью горящей лучинки. Обратите внимание на стенки стакана - на них появляются капельки воды, следовательно, в состав парафина входит водород. Погасите свечу и выньте ее из стакана. Затем налейте немного прозрачной известковой воды и осторожно взболтайте - известковая вода помутнеет от карбоната кальция, который образовался при ее взаимодействии с углекислым газом, получившимся при горении свечи. Следовательно, в парафине содержится углерод.

Важнейшее свойство предельных углеводородов, как и большинства других органических веществ, - горение. Например, реакцию горения метана описывает следующее уравнение:

СН 4 + 202 С 02 + 2Н 20

При обычной температуре предельные углеводороды весьма химически инертны. Наиболее характерной реакцией для них является замещение водорода в их молекулах на атомы галогенов. Например, метан реагирует с хлором на свету, причем замещение атомов водорода на атомы хлора протекает последовательно:

Некоторые продукты таких реакций предельных углеводородов применяются в качестве растворителей. При высоких температурах молекулы предельных углеводородов расщепляются. Например, метан при температуре более 1500 °С распадается на углерод (образуется сажа) и водород.

Реакции, в которых от молекул органического вещества отщепляются молекулы водорода, называются реакциями дегидрирования.

При дегидрировании этана наряду с водородом получается этилен:

С 2Н 6 -> С 2Н 4 + Н 2

Этилен С 2Н 4 - представитель непредельных углеводородов, о которых речь пойдет в следующем параграфе.

1. Предельные углеводороды.

2. Гомологический ряд.

3. Радикалы.

4. Изомеры и изомерия.

5. Названия предельных углеводородов.

6. Физические свойства предельных углеводородов.

7. Химические свойства предельных углеводородов: реакции горения, замещения и дегидрирования.

Практическое задание

Какие причины обусловливают многообразие углеводородов?

На примере гомологического ряда предельных углеводородов проиллюстрируйте переход количественных изменений в качественные.

Какие нефтепродукты применяются на городском и сельскохозяйственном транспорте? Какие правила техники безопасности и охраны окружающей среды следует выполнять, используя их?

Напишите по две формулы изомеров и гомологов вещества, формула которого

СН 3 - СН- СН 2- СН 3

l

СН 3

Назовите их.

Запишите уравнения реакций дегидрирования пропана С 3Н 8 и бутана С 4Н 10 и попробуйте дать названия продуктам по аналогии с этиленом.

Придумайте и решите задачу, основанную на расчете по уравнению реакций горения пропана, взятого в смеси с углекислым газом. В условии задачи задайте объем газовой смеси, т. е. укажите объемную долю углекислого газа в ней (как негорючей примеси).

Предельные углеводороды

Применение

На этом уроке химии вы уже познакомились с такими веществами, как углеводороды и имеет представление об предельных углеводородах. А теперь давайте попробуем разобраться, какое значение они имеют в жизни человека и где их применяют.

Стоит обратить ваше внимание на то, что предельные углеводороды применяются практически во всех сферах жизни и деятельности человека:

* Во-первых, предельные углеводороды нашли широкое применение в качестве топлива. Их используют в бензине, дизельном и авиационном топливе, а баллоны со смесью пропана и бутана необходимы для бытовых плит. Они также необходимы в котельных установках.

* Во-вторых, предельные углеводороды применяются в медицине, при производстве парфюмерии и косметики. Кроме этого, их соединения используют при производстве холодильников и кондиционеров, так как такие углеводороды нашли применение в виде хладагентов. В состав смазочных масел из этих веществ применяются высшие алканы.

* В-третьих, предельные углеводороды и их производные незаменимы в качестве растворителей. А для синтеза полимеров применяется циклогексан.

* В-четвертых, предельные углеводороды играют огромную роль в нефтехимической промышленности. На их базе получают различные органические соединения, которые потом используют в производстве каучуков, синтетических волокон, пластмасс, разнообразных моющих средств и других, необходимых в быту веществ.

* В-пятых, при производстве различных красителей, типографической краски, а также автомобильных шин и других изделий из резины и каучука, как правило, в качестве химического сырья используют метан, как самый доступный углеводород. Кроме этого, метан является основным источником при получении водорода.

Предельные углеводороды нахождение в природе

По поводу вопроса о нахождении углеводородов в природной среде, то можно с уверенностью сказать, что он довольно широко распространен в природе. Его простейший представитель, такой как метан, образуется в результате разложения остатков растительных и животных организмов, там, где нет доступа воздуха, например, в болотистых местах, где его можно обнаружить в виде пузырьков газа. Также метан накапливается в каменноугольных шахтах, куда выделяется из угольных пластов и иногда это накопление бывает причиной взрывов в шахтах. А происходят такие взрывы в результате того, что при взаимодействии метана с воздухом, образуются взрывчатые вещества. углеводород метан галоген

Также, предельные углеводороды в газообразном, жидком и твердом виде в немалом количестве содержатся в нефти.

Кроме метана в состав природного и нефтяного газов, также входят пропан, бутан, этан и другие.

Размещено на Allbest.ru