Фізичні властивості

Метан — безбарвний газ без запаху і смаку, майже у два рази легший від повітря. У воді малорозчинний.

Має густину за повітрям 0,555 (20 °C); молекулярна маса 16,04, t_пл = −182,49 °C, t_кип = −161,56 °C, критичний тиск 4,58 МПа, критична температура −82,°С, температура спалаху 87,8 °C, температура самозаймання 537,8 °C.

Будова молекули

Молекулярна формула СН₄. Структурна і електронна формули:

Н

|

Н—С-Н

|

H

Хімічні властивості

Перший член гомологічного ряду насичених (метанових) вуглеводнів. Метан являє собою малоактивну в хімічному відношенні речовину. При звичайних умовах він досить стійкий до дії кислот, лугів і окисників. Так, при пропусканні метану через розчин KMnO₄, який є досить сильним окисником, він не окислюється і фіолетове забарвлення розчину не зникає. В реакції приєднання (сполучення) метан не вступає, оскільки в його молекулі всі чотири валентності атома вуглецю повністю насичені. Для метану, як і інших насичених вуглеводнів, типовими є реакції заміщення, при яких атоми водню заміщаються атомами інших елементів або атомними групами. Характерна для метану також реакція з хлором, яка відбувається при звичайній температурі під впливом розсіяного світла (при прямому сонячному світлі може статися вибух). При цьому атоми водню в молекулі метану послідовно заміщаються атомами хлору:

• CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl

• CH₃Cl + Cl₂ = CH₂Cl₂ + HCl

• CH₂Cl₂ + Cl₂ = CHCl₃ + HCl

• CHCl₃ + Cl₂ = CCl₄ + HCl

Внаслідок реакції утворюється суміш хлоропохідних метану.

В атмосфері повітря метан горить безбарвним полум'ям з виділенням значної кількості тепла:

• CH₄ + 2O₂ = СО₂ + 2Н₂О

З повітрям метан утворює вогненебезпечну вибухову суміш. При нагріванні метану без доступу повітря до температури вище 1000 °C він розкладається на елементи — на вуглець (сажу) і водень:

• CH₄ = С + 2Н₂

50) Тве́рдість води́ — якщо вода містить значні кількості солей кальцію і магнію, то таку воду називають твердою, а коли цих солей зовсім немає, або вони містяться в незначних кількостях, то — м'якою.Відрізняють тимчасову, або карбонатну, твердість води і сталу. Тимчасова твердість обумовлюється наявністю кислих карбонатів (гідрокарбонатів) кальцію і магнію: Ca(HCO₃)₂ і Mg(HCO₃)₂, а стала — наявністю сульфатів і хлоридів кальцію і магнію: CaSO₄, MgSO₄, CaCl₂ і MgCl₂. Загальна твердість води являє собою суму тимчасової і сталої твердості.Тверда вода непридатна майже для всіх галузей виробництва. Так, наприклад, тверду воду не можна вживати для прання білизни, миття шерсті і фарбування тканин, бо в ній мило втрачає свою мийну здатність. Це пояснюється тим, що розчинний у воді стеарат натрію С₁₇Н₃₅COONa, який становить головну складову частину мила, переходить у нерозчинний стеарат кальцію (або магнію), утворюючи так зване кальцієве (або магнієве) мило:2С₁₇Н₃₅COONa + CaSO₄ = Са(С₁₇Н₃₅СОО)₂ ↓ + Na₂SO₄При цьому мильна піна утворюється тільки після повного осадження іонів кальцію і магнію, на що непродуктивно витрачається багато мила. Крім того, утворюваний осад кальцієвого і магнієвого мила міцно осідає на волокнах тканин і забруднює їх, а при фарбуванні утворює плями.Тверда вода непридатна і для цілого ряду інших виробництв: паперового, шкіряного, крохмального, спиртового тощо. Вона непридатна і для паросилового господарства, бо при кип'ятінні води утворюється накип, який погано проводить тепло, внаслідок чого збільшується витрата палива. Накип викликає інтенсивне руйнування стінок котлів, що може призвести до аварії.Для приготовлення їжі тверду воду теж не вживають, бо в ній погано розварюються м'ясо і овочі. Для пиття вона теж непридатна.

Способи усунення твердості водиДля зниження твердості води застосовують різні способи. Серед них найбільш поширеним є так званий содово-вапняний спосіб. Суть його полягає в тому, що до води додають розраховану кількість розчину гідроксиду кальцію Са(ОН)₂ (вапняна вода) і соди Na₂CO₃. Розрахунок кількості розчинів Са(ОН)₂ та Na₂CO₃ проводять за такими формулами:V_Са(ОН)2 = (Тв_карб*V_H2O)/(1000*C_Са(ОН)2) таV_Na2CO3 = (Тв_некарб*V_H2O)/(1000*C_Na2CO3) де C_Са(ОН)2 та C_Na2CO3 - концентраціїї Са(ОН)₂ та Na₂CO₃ відповідно у моль/дм³,V - об'єми води та розчинів реагентів у см³; Тв_карб та Тв_некарб - карбонатна та некарбонатна твердості пом'якшуваної води у моль/дм³. Гідроксид кальцію знижує карбонатну (тимчасову) твердість:Ca(НСО₃)₂ + Са(ОН)₂ = 2СаСО₃ ↓ + 2Н₂ОMg(НСО₃)₂ + Са(ОН)₂ = MgCO₃ ↓ +CaCO₃ ↓ +2Н₂ОСода знижує сталу твердість води:СаСl₂ + Na₂СО₃ = СаСО₃ ↓ +2NaClMgSO₄ + Na₂СО₃ = MgCO₃ ↓ + Na₂SO₄

Утворені осади карбонатів кальцію і магнію відфільтровують. Карбонатну твердість можна усунути також шляхом нагрівання води до кипіння. При цьому кислі карбонати розкладаються з утворенням нормальних карбонатів кальцію і магнію, які виділяються в осад:Са(НСО₃)₂ = СаСО₃ ↓ + Н₂О + СО₂ ↑Mg(НСО₃)₂ = MgСО₃ ↓ + Н₂О + СО₂ ↑Тому карбонатну твердість називають також тимчасовою.

51)Найпростішим представником ароматичних вуглеводнів є бензен, більш складними — нафтален, антрацен, які мають кілька бензенових ядер.У великій кількості вони містяться в кам'яновугільній смолі, яку одержують при коксуванні вугілля. Назва «ароматичні» виникла в зв'язку з тим, що перші сполуки цього класу добували з природних запашних речовин. Ароматичні вуглеводні відзначаються особливою здатністю до реакцій заміщення і стійкістю бензенового ядра. При заміні водню в ароматичних вуглеводнів на галоген утворюються галогенопохідні; при реакціях з концентрованою азотною або сірчаною кислотами — нітросполуки або сульфосполуки.Ароматичні вуглеводні майже не здатні до реакцій приєднання. Ароматичні вуглеводні синтезують за реакціями Фіттіга та Фріделя — Крафтса. В промисловості ароматичні вуглеводні спочатку добували з кам'яновугільної смоли; тепер їх добувають гол. чин. ароматизацією погонів нафти. Ароматичні вуглеводні широко застосовують у виробництві барвників, пластичних мас, хіміко-фармацевтичних препаратів, вибухових речовин, синтетичних волокон, моторного палива тощо.