Основные химические свойства

Предельные углеводороды в химическом отношении достаточно инертны, так как для них возможны только реакции за счет разрыва прочных химических связей С–С и С–Н. Наиболее вероятны для них реакции замещения водорода на другой химический элемент.

Наиболее часто на практике применяется реакция замещения водорода на кислород. Например, при последовательном замещении атомов водорода в молекуле метана на кислород образуются следующие продукты:

СН₄ (метан) → СН₃ОН (метанол) → СН₂О (метаналь) → НСООН (муравьиная кислота) → СО₂ ( углекислый газ).

Суммарная реакция имеет вид:

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О.

При обычных условиях данная реакция практически не идет, но достаточно внести в смесь источник инициирования (свободные радикалы, искру и др. воздействие), чтобы реакция начала протекать практически мгновенно (со взрывом). Это является следствием протекания реакции по цепному разветвленному механизму.

Непредельные углеводороды значительно более реакционноспособны, так как для них возможны реакции присоединения по двойным связям. Например,

СН₂=СН–СН₃ + Br₂ → CH₂Br–CHBr–CH₃ (1,2-дибромпропан).

Данная реакция протекает при комнатной температуре и является качественной реакцией на непредельные углеводороды.

Для непредельных углеводородов возможны реакции полимеризации. Например,

nCH₂=CH₂ → (–CH₂–CH₂–)_n.

В случае циклических соединений, из-за внутренних напряжений в цикле, возможно их разложение. Например,

Галогенпроизводные химически относительно инертны. При

взаимодействии с водой возможен их гидролиз. Например,

СН₃Сl + НОН → СН₃ОН + НСl.

При замене в углеводороде водорода на галоген способность к окислению снижается. Например, ССl₄, тетрахлорметан , R10 является практически инертным веществом.

В случае других классов соединений следует учитывать возможные реакции для них.

Классификация хладагентов

3.1 По степени воздействия на озоновый слой фреоны разделяются на:

1) озоноопасные – ХФУ (CFC), хлор-фтор-углеводороды;

2) обладающие низкой озоноразрушающей активностью – ГФХУ (HCFC), гидро-хлор-фтор-углеводороды;

3) озонобезопасные – ГФУ (HFC), гидро-фтор-углеводороды.

В настоящее время появилась тенденция при обозначении хладагентов применять не буквы «R» или «Н», а аббревиатуру, указывающую непосредственно на груп­пу, к которой относится хладагент в зависимости от степени воз­действия его на окружающую среду. Например:

R12 обозначается CFC12 так как, принадлежит к группе CFC (ХФУ), в которую входят хладагенты, вредные для окружаю­щей среды;

R125 обозначается HCFC125 так как, относится к группе HCFC (ГХФУ), состоящей из хладагентов, менее вредных для окружающей среды;

R134а обозначается HFC134а так как, входит в группу HFC (ГФУ), состоящую из озонобезопасных хладагентов, безвред­ных для окружающей среды.

3.2 По давлению конденсации при температуре конденсации t_K = 30 °С хладагенты подразделяются на три группы:

1) хладагенты высокого давления (2 МПа < 'р_ъо < 7 МПа).

Например: R744, R13, R14, R23, R170, R503 и др.;

2) хладагенты среднего давления (0,3 МПа < р_м< 2МПа).

Например: R717, R12, R22, R502, R134a, R152a, R500, R501, R218, R115, R290, R143, R143a, R125, R504, R32, R13B1, R401A, R401B, R401C и др.

3) хладагенты низкого давления (p_i0 < 0,ЗМПа).

Например: R11, R142b, R718. R113, R132b, R123, R21,R133a, Rl 14, R12B1, RC318, R124a и др.

Существует ещё ряд классификаций по различным признакам. Например: по нормальным температурам кипения и другим показателям.

Цепные реакции

В случае органических соединений реакции окисления, галогенирования и др. протекают, как правило, по цепному механизму. Несмотря на сложность цепных реакций, вследствие большого количества элементарных стадий, для них присущи общие закономерности.

4.1 Механизм цепной реакции включают три стадии:

1– зарождение цепей,

2 – рост цепей,

3 – обрыв цепей.

В свою очередь цепные реакции могут быть линейные и разветвленные. В случае цепных разветвленных реакций, на стадии роста цепей наблюдается разветвление цепей.

Линейная цепная реакция

Механизм линейной цепной реакции разберемна примере взаимодействия хлора с водородом с образованием хлороводородной кислоты:

1) стадия зарождения цепей приводит к образованием свободных радикалов:

hν

Cl₂ → 2Cl˙;

2) стадия роста цепей продолжает цепную реакцию:

H₂ + Cl˙ = HCl + H˙

Cl₂ + H˙ = HCl + Cl˙ и т.д.;

Свободные радикалы практически мгновенно реагируют с исходными молекулами с образованием продуктов реакции и свободных радикалов, которые далее продолжает цепную реакцию.

3) стадия обрыва цепей возникает при столкновении двух радикалов, что приводит к их взаимному уничтожению (рекомбинации) радикалов и цепная реакция прекращается. Например,

H˙ + Cl˙ = HCl, H˙ + H˙= H₂, Cl˙ + Cl˙ = Cl₂.

Обрыв цепей может происходить при столкновении радикалов со стенкой реакционного сосуда.