Хімічні властивості алканів

Для алканів характерні реакції заміщення та розщеплення. Розщеплення по зв’язку С-С вимагає меншої енергії (350 кДж/моль), ніж по зв’язку С-Н (413,7 кДж/моль). Але хімічні реакції здебільшого проходять по зв’язку С-Н, оскільки ці зв’язки більш доступні для реагентів.

І. Реакції заміщення. Місце входження замісники в молекулу насиченого вуглеводню визначається в першу чергу енергією зв’язку, вірогідність утворення та відносною стабільністю в ряду трет > втор > перв за рахунок прояву ефекту надспряження, то і енергія зв’язку С-Н збільшується у цьому ж напрямку:

Енергія звязку, кДж/моль	422,9	401,9	393,6	372,6
Сполука

1. Галогенування. Реакційна здатність зменшується в ряду F>Cl>Br>I. Реакція з F₂ проходить з вибухом, тому потрібно розведення інертним газом, наприклад, аргоном. Реакція з Cl₂ та Br₂ вже потребує високої температури (300⁰С) або ініціювання світлом. Реакція з I₂ практично не відбувається.

Відносна швидкість заміщення при хлоруванні: перв. (1); втор. (3,25); трет.(4,3)

Механізм реакції галогенування:

2. Нітрування розведеною нітратною кислотою за Коноваловим, парофазне нітрування при 250-500⁰С

Механізм реакції:

3. Сульфохлорування

Сульфохлорування відбуваєтьтся лише за первинними та вторинними атомами карбону. Із-за просторових затруднень воно не можливе для третинних атомів карбону.

3. Сульфоокиснення:

4. Окиснення

5. Крекінг:

   1. Диспропорціювання; 2. Рекомбінація; 3. β-розклад

Алкени (олефіни)

Алкенами називають вуглеводні, в молекулах яких знаходяться атоми вуглецю, які витрачають на з’єднання з сусіднім атомом карбону дві валентності, тобто утворюють подвійний зв’язок. Алкени утворюють гомологічний ряд загальної формули C_nH_2n

Способи добування алкенів

І. Реакції відщеплення

1. Дегідрування та піроліз алканів (промисловий спосіб) - відщеплення водню. Швидкість утворення алкенів та їх відносна стабільність зменшується в ряду:

R₂C=CR₂ > R₂C=CHR > R₂C=CH₂ > RCH=CHR > RCH=CH₂ > H₂C=CH₂ , тобто із зменшенням числа замісників у подвійного зв’язку. Чим стабільніший алкен, тим легше він утворюється.

2. Дегідратація спиртів (відщеплення води).

Легкість дегідратації спиртів зростає в ряду первинний вторинний третинний. Правило Зайцева: в реакціях дегідратації або дегідрогалогенування найбільш легко відщеплюється атом водню від найменш гідрогенізованого (насиченого воднем) атому карбону, сусіднього по відношенню до атому карбону, який несе гідроксильну групу або атом галогену.

Причини цього явища:

1. Міцність зв’язків С-Н зменшується в ряду:

первинний атом Карбону > вторинний атом Карбону > третинний атом Карбону

2. Зростає стабільність алкенів, що утворилися, так як утворюється більш розгалужений алкен, який потребує меншої енергії активації процесу відщеплення.

1. Дегідрогалогенування галогеналканів (відщеплення галогеноводнів). Відбувається за правилом Зайцева.