Вопрос. Предельные углеводороды

Предельные углеводороды - это углеводороды, в молекулах которых имеются только простые (одинарные) связи ( -связи). Предельнымиуглеводородамиявляютсяалканыициклоалканы. Атомыуглеродавпредельныхуглеводородахнаходятсявсостоянииsp³-гибридизации.
Алканы - предельные углеводороды, состав которых выражается общей формулой C_nH_2n+2. Алканы являются насыщенными углеводородами.

Физические свойства алкановПри комнатной температуре С₁-C₄ - газы, C₅-C₁₅ - жидкости, C₁₆ и следующие - твердые вещества; нерастворимы в воде; плотность меньше 1 г/см³; жидкие - с запахом бензина.
С увеличением числа атомов углерода в молекуле возрастает температура кипения.

Химические свойства алкановМалоактивны в обычных условиях, не реагируют с растворами кислот и щелочей, не обесцвечивают раствор KMnO₄ и бромную воду.

-Горение (окисление с разрывом связей C—C и C—H): CH₄ + 2O₂ CO₂ + 2H₂O + Q

-Замещение(сразрывомсвязейC—H):

а) галогенирование (только с хлором и с бромом):

1-я стадия: CH₄ + Cl₂ CH₃Cl + HCl (при нагревании или на свету).

При достаточном количестве галогена происходит дальнейшее замещение атомов водорода:

CH4 + HONO2	CH3NO2 нитрометан	+ H2O (при нагревании)

б) нитрование (реакция Коновалова):

Получение алканов

Лабораторные способы:

-Гидролиз карбида алюминия (получение метана): Al₄C₃ + 12H₂O 4Al(OH)₃ + 3CH₄

-Реакция обмена: CH₃COONa + NaOH Na₂CO₃ + CH₄ (при нагревании)

-Реакция Вюрца: 2CH₃Cl + 2Na CH₃—CH₃ + 2NaCl

Промышленные способы:

-Выделение из природных источников (природного газа, нефти, каменного угля, горючих сланцев).

-Газификация твердого топлива: C + 2H₂ CH₄ (при нагревании под давлением в присутствии Ni-катализатора)

Циклоалканы - предельные углеводороды, состав которых выражается формулой C_nH_2n. В состав молекул циклоалканов входят замкнутые углеродные цепи (циклы).

Химические свойства

За исключением циклопропана и циклобутана циклоалканы, как и алканы, малоактивны в обычных условиях.

Общие свойства циклоалканов (на примере циклогексана):

-горение (окисление с разрывом связей C—C и C—H):

C₆H₁₂ + 9O₂ 6CO₂ + 6H₂O + Q

-замещение (галогенирование, нитрование):

C₆H₁₂ + Cl₂ C₆H₁₁Cl + HCl (при нагревании или на свету)

-присоединение (гидрирование):

C₆H₁₂ + H₂ C₆H₁₄ (при нагревании под давлением в присутствии Ni-катализатора)

-разложение (дегидрирование, крекинг, пиролиз):

C₆H₁₂ C₆H₆ + 3H₂ (при нагревании с катализатором).

Особые свойства циклопропана и циклобутана (склонность к реакциям присоединения):

-галогенирование:

+ Br₂ BrCH₂—CH₂—CH₂Br

-гидрогалогенирование:

+ HBr CH₃—CH₂—CH₂Br

Способы получения циклоалканов

-Выделение из природных источников (нефть, природный газ).

-Дегидрирование алканов:

2—CH2—CH2—CH3

+ H2

-Дегалогенирование галогеналканов:

Br—CH2—CH2—CH2—CH2—Br + Zn

+ ZnBr2

-Гидрирование ароматических углеводородов:

C6H6 + 3H2

C6H12