Mettede hydrokarboner (parafiner) er mettede alifatiske hydrokarboner, der det er en enkel (enkelt)binding mellom karbonatomer.
Alle andre valenser er fullstendig mettet med hydrogenatomer.
Homologisk serie
Ultimate mettede hydrokarboner har den generelle formelen SpH2p+2. Under normale forhold viser representanter for denne klassen en svak reaktivitet, så de kalles "parafiner". Mettede hydrokarboner starter med metan, som har molekylformelen CH4.
Strukturtrekk på eksemplet med metan
Dette organiske stoffet er luktfritt og fargeløst, gassen er nesten dobbelt så lett som luft. I naturen dannes det under nedbrytning av dyre- og planteorganismer, men bare i fravær av lufttilgang. Det finnes i kullgruver, i sumpete reservoarer. I små mengder er metan en del av naturgass, som i dag brukes som drivstoff i produksjonen, i hverdagen.
Dette mettede hydrokarbonet som tilhører klassen alkaner har en kovalent polar binding. Den tetraedriske strukturen forklares med sp3hybridisering av et karbonatom, bindingsvinkelen er 109°28'.
nomenklatur for parafiner
Mettede hydrokarboner kan navngis i henhold til systematisk nomenklatur. Det er en viss prosedyre som lar deg ta hensyn til alle grenene som er tilstede i molekylet til det mettede hydrokarbonet. Først må du identifisere den lengste karbonkjeden, og deretter nummerere karbonatomene. For å gjøre dette, velg den delen av molekylet der det er en maksimal forgrening (et større antall radikaler). Hvis det er flere identiske radikaler i alkanen, er spesifiserte prefikser angitt med navnet deres: di-, tri-, tetra. Tall brukes for å klargjøre posisjonen til aktive partikler i et hydrokarbonmolekyl. Det siste trinnet i parafinenes navn er indikasjonen av selve karbonkjeden, med tillegg av suffikset -an.
Mettede hydrokarboner er forskjellige i deres aggregeringstilstand. De fire første representantene for dette kassaapparatet er gassformige forbindelser (fra metan til butan). Når den relative molekylvekten øker, skjer det en overgang til en væske, og deretter til en fast aggregeringstilstand.
Mettede og umettede hydrokarboner løses ikke opp i vann, men kan oppløses i organiske løsemiddelmolekyler.
Features of isomerism
Hvilke typer isomerisme har mettede hydrokarboner? Eksempler på strukturen til representanter for denne klassen, som starter med butan, indikerertilstedeværelse av isomerisme av karbonskjelettet.
Karbonkjeden dannet av kovalente polare bindinger har en sikksakk-form. Dette er årsaken til endringen i hovedkjeden i rommet, det vil si eksistensen av strukturelle isomerer. For eksempel, når du endrer arrangementet av atomer i et butanmolekyl, dannes dets isomer - 2metylpropan.
Kjemiske egenskaper
La oss vurdere de grunnleggende kjemiske egenskapene til mettede hydrokarboner. For representanter for denne klassen av hydrokarboner er addisjonsreaksjoner ikke karakteristiske, siden alle bindinger i molekylet er enkle (mettede). Alkaner inngår interaksjoner knyttet til erstatning av et hydrogenatom med et halogen (halogenering), en nitrogruppe (nitrering). Hvis formlene for mettede hydrokarboner har formen SpH2n + 2, dannes det etter substitusjon et stoff med sammensetningen CnH2n + 1CL, samt CnH2n + 1NO2.
Substitusjonsprosessen har en frie radikalmekanisme. Først dannes aktive partikler (radikaler), deretter observeres dannelsen av nye organiske stoffer. Alle alkaner reagerer med representanter for den syvende gruppen (hovedundergruppen) i det periodiske systemet, men prosessen fortsetter bare ved forhøyet temperatur, eller i nærvær av et lett kvante.
Alle representanter for metanserien er også preget av interaksjon med atmosfærisk oksygen. Under forbrenning fungerer karbondioksid og vanndamp som reaksjonsprodukter. Reaksjonen er ledsaget av dannelsen av en betydelig mengde varme.
Når metan interagerer med atmosfærisk oksygenen eksplosjon er mulig. En lignende effekt er typisk for andre representanter for klassen mettede hydrokarboner. Det er derfor en blanding av butan med propan, etan, metan er farlig. For eksempel er slike ansamlinger typiske for kullgruver, industriverksteder. Hvis det mettede hydrokarbonet varmes opp over 1000 °C, sp altes det. Høyere temperaturer fører til produksjon av umettede hydrokarboner, samt til dannelse av hydrogengass. Dehydrogeneringsprosessen er av industriell betydning, den lar deg få en rekke organiske stoffer.
For hydrokarboner i metanserien, starter med butan, er isomerisering karakteristisk. Dens essens ligger i å endre karbonskjelettet, oppnå mettede forgrenede hydrokarboner.
App-funksjoner
Metan som naturgass brukes som drivstoff. Klorderivater av metan er av stor praktisk betydning. For eksempel brukes kloroform (triklormetan) og jodoform (trijodmetan) i medisin, og karbontetraklorid i fordampningsprosessen stopper tilgangen til atmosfærisk oksygen, så det brukes til å slukke branner.
På grunn av den høye brennverdien til hydrokarboner, brukes de som drivstoff ikke bare i industriell produksjon, men også til husholdningsformål.
En blanding av propan og butan, k alt "flytende gass", er spesielt relevant i områder der naturgass ikke er tilgjengelig.
Interessante fakta
Representanter for hydrokarboner, som er i flytende tilstand, er drivstoff til forbrenningsmotorer i biler (bensin). I tillegg er metan en rimelig råvare for ulike kjemiske industrier.
For eksempel brukes reaksjonen av nedbrytning og forbrenning av metan til industriell produksjon av sot, som er nødvendig for produksjon av trykksverte, samt syntese av ulike gummiprodukter fra gummi.
For å gjøre dette tilføres et slikt volum luft til ovnen sammen med metan slik at det oppstår delvis forbrenning av mettet hydrokarbon. Når temperaturen stiger, vil noe av metanet brytes ned og danne fin sot.
Danning av hydrogen fra parafiner
Metan er hovedkilden til industriell hydrogen som brukes til ammoniakksyntese. For å utføre dehydrogenering blandes metan med damp.
Prosessen foregår ved en temperatur på ca. 400 °C, et trykk på ca. 2-3 MPa, aluminium- og nikkelkatalysatorer brukes. I noen synteser brukes en blanding av gasser som dannes i denne prosessen. Hvis påfølgende transformasjoner involverer bruk av rent hydrogen, utføres katalytisk oksidasjon av karbonmonoksid med vanndamp
Klorering produserer en blanding av metanklorderivater, som har en bred industriell anvendelse. For eksempel er klormetan i stand til å absorbere varme, og det er derfor det brukes som kjølemiddel i moderne kjølesystemer.
Diklormetan er et godt løsemiddel for organiske stoffer, brukt i kjemisk syntese.
Hydrogenklorid, dannet i prosessen med radikal halogenering, etter oppløsning i vann, blir til s altsyre. For tiden oppnås også acetylen fra metan, som er et verdifullt kjemisk råstoff.
Konklusjon
Representanter for den homologe metan-serien er vidt distribuert i naturen, noe som gjør dem til populære stoffer i mange grener av moderne industri. Fra metanhomologer kan forgrenede hydrokarboner oppnås, som er nødvendige for syntese av forskjellige klasser av organiske stoffer. De høyeste representantene for alkanklassen er råvarene for produksjon av syntetiske vaskemidler.
I tillegg til parafiner er også alkaner, cykloalkaner, k alt cyklopafiner, av praktisk interesse. Molekylene deres inneholder også enkle bindinger, men det særegne til representantene for denne klassen er tilstedeværelsen av en syklisk struktur. Både alkaner og cykloakaner brukes i store mengder som gassformig brensel, siden prosessene er ledsaget av frigjøring av en betydelig mengde varme (eksoterm effekt). For tiden regnes alkaner, sykloalkaner som de mest verdifulle kjemiske råstoffene, så deres praktiske bruk er ikke begrenset til typiske forbrenningsreaksjoner.
