Химические свойства алканов (насыщенных алифатических углеводородов)
У алканов все атомы углерода соединены одинарными связями, что делает их структурно стабильными. В основном они подвергаются следующим реакциям:
Реакции замещения: под действием света атомы водорода в алканах могут замещаться галогенами с образованием галогеналканов и галогеноводородов. Типичным примером является реакция замещения метана и хлора, протекающая поэтапно и приводящая к множеству продуктов замещения.
Реакция окисления (горение): Алканы горючи, при полном сгорании образуются углекислый газ и вода. Общая формула: CnH2n + 2 + 3n + 1 2 O2= = = (зажигание) nСО 2 + (n + 1)H2OC nСО 2 + (n+1)H2О. Метан горит бледно-голубым пламенем и не реагирует с кислым раствором перманганата калия при комнатной температуре (очевидного явления нет).
Реакция крекинга: при высоких температурах алканы подвергаются разрыву цепи и дегидрированию с образованием алканов и алкенов с меньшим числом атомов углерода. Это основная реакция в нефтехимическом производстве.. 1. Цикл дегидрирования: алканы с прямой- цепью C6-C8 могут подвергаться циклизации дегидрирования с образованием ароматических углеводородов на основе бензола.
Химические свойства алкенов (содержащих углеродные-двойные углеродные связи, ненасыщенные алифатические углеводороды)
Структуры с двойной связью обладают высокой реакционной способностью и могут вступать в различные типы реакций:
Реакции окисления: Горючий, образующий яркое пламя с черным дымом; двойная связь может быть окислена кислым перманганатом калия, в результате чего кислый раствор перманганата калия обесцвечивается.
Реакции присоединения: Ненасыщенные атомы углерода могут напрямую соединяться с другими атомами/группами с образованием новых соединений. Типичные реакции включают в себя:
Добавление брома: Обесцвечивает бромную воду/бром в растворе четыреххлористого углерода. Формула реакции:
CH₂=CH2 + Br₂ → CH2Br−CH2 =CH2 + Br2 → CH2Br−CH2 Br реагирует с водородом с образованием алканов, с хлористым водородом с образованием хлорированных углеводородов и с водой с образованием спиртов (промышленный метод получения этанола).
Дополнительная полимеризация: под действием катализатора двойные связи открываются, что приводит к полимеризации с образованием высокомолекулярных соединений, например, полимеризации этилена с образованием полиэтилена:
n CH2=CH2===катализатор
[− CH2− CH2−]
п nCH2 =CH2
=== катализатор
[-CH2-CH2-]
n
Специальное присоединение диенов: диены, такие как 1,3-бутадиен, демонстрируют продукты как 1,2-присоединения, так и 1,4-присоединения.
Химические свойства алкинов (содержащих тройную углеродную-углеродную связь, ненасыщенные алифатические углеводороды)
Структура тройной связи более реакционноспособна, чем двойная связь, и ее реакционные характеристики аналогичны характеристикам алкенов:
Реакции окисления: Горючее, с образованием очень яркого пламени и густого черного дыма; тройная связь может быть окислена кислым перманганатом калия, в результате чего кислый раствор перманганата калия обесцвечивается.
Реакции присоединения: Могут происходить поэтапное присоединение; 1 моль тройной связи может реагировать максимум с 2 молями добавки. Например, ацетилен присоединяется к небольшому количеству бромной воды с образованием CHBr=CHBr, а к избытку бромной воды образуется CHBr2-CHBr2-CHBr2; он также может вступать в реакции присоединения с водородом, хлористым водородом, водой и т. д. Полимеризация присоединения: под действием катализатора полимеры могут образовывать высокомолекулярные соединения. Например, ацетилен полимеризуется с образованием полиацетилена:
n CH≡ CH====катализатор
[− СН= СН−]
п nCH≡CH
=== катализатор
[-CH=CH-]
n