Справочники / Врублевский А.И. Химия. Теоретический курс для подготовки к ЕГЭ
.pdfГлава 21. Алканы. Циклоалканы |
|
|
|
|
|
481 |
|||
В результате реакций радикалов между собой происходит |
|||||||||
обрыв цепи: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С1« + С-*>1С1 |
2 |
|
|
|
||
|
|
•СН3 + СЬ |
СН3С1 |
|
|
||||
|
|
•СН3 + СН, -> С,Н, |
|
|
|||||
|
|
|
j |
5 |
|
2 |
о |
|
|
При избытке галогена возможно замещение всех атомов |
|||||||||
водорода в метане: |
|
|
|
|
|
|
|
||
сн4 |
-НС1 > СН3С1 |
-на > |
СН,С12 |
-НСci21 ■» СНС13 -НСci21 > СС14 |
|||||
|
хлорметан |
дихлорметан |
трихлорметан |
тетра- |
|||||
|
|
|
(хлористый |
(хлороформ) |
хлор- |
||||
|
|
|
|
метилен) |
|
|
|
метан |
|
На практике в реакциях с участием более сложных алканов |
|||||||||
образуется смесь продуктов: |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
_____ СП |
СП |
СП |
С1 |
||
ртд |
СП |
ртт |
CL, hv |
|
|
|
С1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
L 3 |
С112 |
СН3 |
нс1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
___СПk_/l—сиVzl—1 СН 1 |
|
||||
В общем виде уравнение реакции галогенирования алкана |
|||||||||
можно представить так: |
|
|
|
|
|
|
|||
|
С Н, ,,+хГ, -> С Н, |
., |
Г + хНГ, |
|
|||||
|
п |
2п + 2 |
2 |
п |
2п |
+ 2 — х |
х |
7 |
|
где Г — С1„ Вг,; х — число замещенных атомов Н.
Нитрование алканов проводится разбавленной (10—20%-ный раствор) азотной кислотой в газовой фазе при нагревании, при этом образуются нитроалканы (функциональная группа нитро алканов —NO,):
сн3—сн3 + HONO, А сн3—СН,—no2 + Н,0
нитроэтан
Дегидрирование (т. е. отрыв молекул водорода) алканов осуществляется при температуре 300—350 °C (при этой темпе ратуре крекинг еще не протекает) в присутствии катализатора
482 |
Органическая химия |
(Ni или Pt). Продуктами реакции являются ненасыщенные углеводороды (алкены, алкины, диены):
С,Н, -U Н,С=СН, + Н„
2 о Ni |
2 |
2 |
2’ |
этан |
|
этен |
|
сн,—сн,—сн, -Ч НС=С—СН, + 2Н„
пропан |
пропин |
СН,—СН,—СН,—СН, -2-> СН,=СН—СН=СН, + 2Н,.
бутан |
бутадиен-1,3 |
Крекинг — разрыв связей С—С с образованием углеводоро дов с меньшей молярной массой — алкана и алкена, например:
н3с—СН2—СН2—СН3 |
СН—СН3 + СН=СН2. |
|
бутан |
этан |
этен |
Высокотемпературный крекинг называется пиролизом. Пи ролиз приводит к еще более глубоким изменениям в структу ре молекул, например:
2СН4 С2Н2 + ЗН2,
сн,—сн,—СН,—СН,—СН,—СН, А сн, + с,н, + с,н,. |
|||||||
э |
2 |
2 |
2 |
2 |
5 |
4 |
3 О 2 4 |
При сильном нагревании без доступа воздуха метан раз лагается на простые вещества:
СН4 4 С + 2Н2.
Дегидроциклизация — одновременный отрыв водорода и образование цикла; осуществляется при нагревании и повы шенном давлении в присутствии катализатора (Pt/Al2O3, Сг2О3); продуктами реакций являются пятичленные циклоалканы или арены:
н,с—сн,—сн,—сн,—сн,—сн, pt/^°3> \ |
П + 4Н,, |
||||||
3 |
Z |
Z |
Z |
Z |
3 4, jp I |
I I |
Z |
гексан
бензол
Глава 21. Алканы. Циклоалканы |
483 |
н3с—сн—сн2—сн—СН.
сн3 сн3 1,3-диметилциклопентан
Изомеризация алканов происходит при их нагревании в присутствии А1С13:
A1CL, t |
СН3 |
I |
сн3—сн2—сн2—сн3 —м- сн3—сн—сн3
бутан |
изобутан |
пентан 2-метилбутан 2,2-диметилпропан
При нагревании алканы сгорают на воздухе, т. е. протека ет полное окисление алканов. Например, горение метана:
СН4 + 2О2 А СО2 + 2Н2О + Q
или в общем виде
СН, +, + 3,1+1 |
О9 -> «СО, + (и + 1)Н,О. |
п 2п + 2 2 |
2 ' 7 2 |
В случае хлорзамещенных алканов и других органических соединений, содержащих хлор, при окислении образуется также хлороводород:
2СН3С1 + ЗО2 А 2СО2 + 2Н2О + 2НС1.
При недостатке кислорода вместо углекислого газа обра зуется СО или углерод (сажа) — неполное окисление:
2СН4 + ЗО2 -4 2СО + 4Н2О.
Окисляя метан дозированным количеством кислорода, по лучают смесь ацетилена, водорода и угарного газа:
6СН4 + О2 А 2СН=СН + 10Н2 + 2СО.
