8.4. Способи добування

8.4.1. Природні джерела

Основні природні джерела алканів — нафта і природний газ. Нафта — це складна суміш органічних сполук, основними компо­нентами якої є нерозгалужені та розгалужені алкани. Природний газ складається з газоподібних алканів — переважно метану (до 95 %), етану, пропану і бутану.

Для одержання з нафти суміші алканів та інших вуглеводнів її піддають фракційній перегонці. Шляхом перегонки одержують де­кілька фракцій: петролейний етер, бензин, гас (керосин), дизель­не паливо, мазут. Кожна з них — це суміш вуглеводнів, які кип­лять у певному інтервалі температур (табл. 8.2).

Вуглеводні. Глава 8

Алкани

73

Таблиця 8.2 Фракції, які одержують перегонкою нафти

Фракція	Температура кипіння, °С	Суміш алканів з кількістю атомів Карбону
Петролейний етер Бензин Гас Дизельне паливо Мазут	20-60 60-180 180-230 230-300 Понад 300	^5, С6 Сц> С12 С13—С17 С18 і вище

З мазуту перегонкою під вакуумом або з водяною парою одер­жують солярове масло (вуглеводні С_!8 — С₂₅), мастила (вуглеводні С₂₈ — С₃₈), вазелін та парафін. Подальшою перегонкою фракцій нафти можна здобути індивідуальні алкани.

Природний газ розділяють на складові компоненти шляхом зрідження з подальшою фракційною перегонкою.

8.4.2. Синтетичні методи добування

Каталітичне гідрування карбон (II) оксиду. Пропускаючи суміш карбон (II) оксиду і водню над залізним або кобальтовим каталі­затором при 180—300 °С, одержують суміш вуглеводнів, що скла­дається переважно з нормальних алканів, молекули яких містять 6—10 атомів Карбону:

СО + 2Н₂ ^{Ре (Со)}- и-алкани + Н₂0

Цей синтез застосовують у промисловості для одержання син­тетичного бензину і окремих вуглеводнів.

Каталітичне гідрування алкенів і алкінів. Як каталізатори засто­совують тонкоздрібнені метали — платину, паладій або нікель. Реакція відбувається при звичайних тиску і температурі:

н₃с—о=с—сн₃ ^ЩРІ- н₃с—сн=сн—сн₃ ^Щ,РІ-

2-бутин 2-бутен

>? Н₃С СН₂ СН₂ СН₃

■, т . я-бутан

У загальному вигляді:

^с_лН_2п_₂ *Т С_лН_2л £*- С„Н_2и+2 алкін алкен алкан

Взаємодія галогеналканів з металічним натрієм (реакція Вюрца).

Цю реакцію відкрив 1854 року французький хімік ПІ. Вюрц:

2СН₃І + 2Иа Н₃С—СН₃ + 2№І

йодометан етан

Вона проходить стадію утворення металоорганічних сполук:

СН₃І + 2Иа СН₃Иа + N31

йодометан метилнатрій

СН₃Ка + СН₃І Н₃С—СН₃ + ВД

Якщо вихідні речовини — два різні галогеналкани, то в резуль­таті реакції утворюється суміш трьох- вуглеводнів:

* Н₃С—СН₃ етан

• СН,І + СН,СН,І ——

  Н₃С—СН₂—СН₃ пропан

• Н₃С—СН₂—СН₂—СН₃ бутан

Замість натрію в цій реакції можуть бути використані й інші метали, зокрема 2п, М§, Ьі. Найлегше реакція Вюрца проходить з первинними йодалканами, важче — з бром- і хлоралканами. Вто­ринні і третинні галогенопохідні в умовах реакції Вюрца практич­но не утворюють алканів. У цьому випадку переважно відбуваєть­ся реакція з утворенням алкенів.

Сплавляння солей карбонових кислот з лугами. Як вихідні речо­вини звичайно використовують солі карбонових кислот з лужними металами і натрій гідроксид. При сплавлянні утворюється алкан, який має на один атом Карбону менше, ніж у вихідній карбоновій кислоті:

Н.СЧОООКа + КаОІН СН₄Ї +Ш₂С0₃

натрій ацетат

Н₃С—СН₇-гСОСЖа + КаО)Н Н₃С—СН₃ + Ка₂С0₃

натрій пропіонат етан

Специфічні методи добування метану: 1. Дія води на алюміній карбід:

А1₄С₃ + 12Н₂0 СН₄І + 4А1(ОН)₃

Вуглеводні. Глава 8

Алкани

75

2. Згорання вуглецю в атмосфері водню при температурі елек­тричної дуги:

С + 2Н₂ СН₄І

Ця реакція набула практичного значення в гідруванні вугілля.