Реакция	Описание	Уравнение
Гидрирование галогеналканов	Побочным продуктом является кислота	CH3Cl + H2 → CH4 + HCl
Гидролиз карбида алюминия	Метод получения метана	Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4
Взаимодействие карбида алюминия с сильными кислотами	В результате образуется неорганическая соль и метан	– Al4C3 + H2Cl → CH4 + AlCl3; – Al4C3 + H2SO4 → CH4 + Al2(SO4)3
Реакция Дюма	Сплавление солей карбоновых кислот со щелочами	– CH3COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4; – C2H5-COONa + NaOH → C2H6 + Na2CO3
Реакция Вюрца	Взаимодействие натрия с галогенпроизводными алканов	– 2CH3Cl + 2Na → C2H6 + 2NaCl; – CH3I + 2Na + C2H5I → C3H8 + 2NaI
Гидрирование алкенов и алкинов	Условия: высокая температура и присутствие катализатора (никеля)	– C2H4 + H2 → C2H6; – C2H2 + 2H2 → C2H6
Реакция Кольбе (электролиз)	Через раствор солей карбоновых кислот пропускается электрический ток. В результате на аноде протекает процесс окисления с образованием алканов	2H2O + 2CH3COONa → H2 + 2NaHCO3 + C2H6

Получение алканов

Химические свойства алканов

 Химические свойства алканов

1. Реакции замещения.

а)  Галогенирование

при действии света - hν  или нагревании (стадийно – замещение атомов водорода на галоген носит последовательный цепной характер. Большой вклад в  разработку цепных реакций внёс физик, академик, лауреат Нобелевской премии Н. Н. Семёнов )

В реакции образуются вещества галогеналканы  RГ  или С_n H_2n+1Г

  (Г - это галогены F, Cl, Br, I)                                                                                    

CH₄ + Cl₂  ^hν  → CH₃Cl + HCl (1 стадия) ;                       

метан                 хлорметан                                                                                                   

    CH₃Cl + Cl₂  ^hν  →  CH₂Cl₂ + HCl (2 стадия);

                               дихлорметан                      

СH₂Cl₂ + Cl₂ ^hν  →  CHCl₃ + HCl (3 стадия);

                              трихлорметан

CHCl₃ + Cl₂ ^hν  →  CCl₄ + HCl (4 стадия).

                             тетрахлорметан

Скорость реакции замещения водорода на атом галогена у галогеналканов выше, чем у соответствующего алкана, это связано с взаимным влиянием атомов в молекуле:

Электронная плотность связи С – Cl смещена к более электроотрицательному хлору, в результате на нём скапливается частичный отрицательный заряд, а на атоме углерода – частичный положительный заряд.

На атом углерода в метильной группе ( - СН₃) создаётся дефицит электронной плотности, поэтому он компенсирует свой заряд за счёт соседних атомов водорода,  в результате связь С – Н становится менее прочной и атомы водорода легче замещаются на атомы хлора. При увеличении углеводородного радикала наиболее подвижными остаются атомы водорода у атома углерода ближайщего к заместителю:

CH₃ – CH₂ – Cl + Cl₂ ^hν  →  CH₃ – CHCl₂ + HCl

хлорэтан                               1,1 -дихлорэтан

Со фтором реакция идёт со взрывом.

С хлором и бромом требуется инициатор.

Иодирование происходит обратимо, поэтому требуется окислитель для удаления HI из рекции. 

Внимание!

В реакциях замещения алканов легче всего замещаются атомы водорода у третичных атомов углерода, затем у вторичных и, в последнюю очередь, у первичных.  Для хлорирования эта закономерность не соблюдается при T>400˚C.

б) Нитрование

(реакция М.И. Коновалова, он провёл её впервые в 1888 г)                               

CH₄ + HNO₃(раствор) ^t˚С → CH₃NO₂ + H₂O

                                                 нитрометан

RNO₂ или С_n H_2n+1 NO₂ (нитроалкан)

2. Реакции отщепления (дегидрирование)

а)   C_nH_2n+2   ^{t˚С, Ni или Pd} →    C_nH_2n + H₂

б) При нагревании до 1500 С происходит образование ацетилена и водорода:

2CH₄   ^1500°С →   C₂H₂ + 3H₂

3. Реакции перегруппировки (изомеризация)

н-алкан  ^{AlCl3, t°С} →  изоалкан 

4. Реакции горения (горят светлым не коптящим пламенем) 

C_nH_2n+2 + O₂ ^t°С →   nCO₂ + (n+1)H₂O

Помните! Смесь метана с воздухом и кислородом взрывоопасна

V(CH₄) : V(O₂) = 1: 2

V(CH₄) : V(воздуха) = 1 : 10

5. Реакции разложения

а) Крекинг при температуре 700-1000°С разрываются (-С-С-) связи:                 

C₁₀H₂₂ ^t°С →  C₅H₁₂ + C₅H₁₀

                      алкан         алкен 

б) Пиролиз при температуре 1000°С разрываются все связи,

продукты – С и Н₂:

СH₄ ^1000°С → C + 2H₂ 

в) Конверсия метана с образованием  синтез – газа (СО + Н₂)

CH₄ + H₂O ^800˚C, Ni → СО + 3Н₂ 

Химические свойства алкенов

Для алкенов наиболее типичными являются реакции присоединения. В реакциях присоединения двойная связь выступает как донор электронов, поэтому для алкенов характерны реакции электрофильного присоединения.

Реакции присоединения

1. Гидрирование (гидрогенизация – взаимодействие с водородом):                   

C_nH_2n + H₂ ^{t, Ni} → C_nH_2n+2

2. Галогенирование (взаимодействие с галогенами):

C_nH_2n + Г₂ → С_nH_2nГ₂

Это качественная реакция алкенов – бромная вода Br₂ (бурая жидкость) обесцвечивается.

3. Гидрогалогенирование* (взаимодействие с галогенводородами):

4. Гидратация* (присоединение молекул воды):

CH₂=CH₂ + H₂O ^t,H3PO4→ CH₃-CH₂-OH        (этанол – этиловый спирт)

* Присоединение галогенводородов и воды к несимметричным алкенам происходит по правилу Марковникова В.В.

Присоединение водорода происходит к наиболее гидрированному атому углерода при двойной углерод-углеродной связи.

Исключения!!!

1) Если в алкене присутствует электроноакцепторный заместитель, т.е. группа, способная оттягивать на себя электронную плотность:

F₃C ← CH=CH₂ + H-Br   → F₃C - CH₂ - CH₂(Br)   1,1,1- трифтор-3-бромпропан

2) Присоединение в присутствии Н₂О₂ (эффект Хараша)  или органической перекиси (R-O-O-R ):                                   

  СH₃-CH=CH₂ + H-Br  ^Н2О2 →   H₃C - CH₂ - CH₂(Br)