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飽和炭化水素:特性、式、例

飽和炭化水素(パラフィン)は、炭素原子間に単純な(単一の)結合が存在する飽和脂肪族炭化水素です。

他のすべての原子価は、水素原子で完全に飽和しています。

飽和炭化水素

ホモロジーシリーズ

飽和飽和炭化水素には一般的な式SpN2n + 2。通常の条件下では、このクラスの代表は弱い反応性を示すため、「パラフィン」と呼ばれます。飽和炭化水素は、分子式CH4のメタンから始まります。

メタンの例の構造的特徴

この有機物質は無臭です。そして色、ガスは空気のほぼ2倍の明るさです。自然界では、動物や植物の生物の分解中に形成されますが、空気のアクセスがない場合に限ります。炭鉱、湿地の池で見られます。少量では、メタンは天然ガスの一部であり、現在、生産および日常生活で燃料として使用されています。

アルカンのクラスに属するこの飽和炭化水素は、共有結合の極性結合を持っています。四面体構造は炭素原子のsp3混成によって説明され、原子価角は109°28 "です。

飽和飽和炭化水素

パラフィン範囲

飽和炭化水素は呼び出すことができます体系的な命名法。飽和炭化水素分子で利用可能なすべての分岐を考慮することができる特定の手順があります。最初に最長の炭素鎖を特定し、次に炭素原子の番号付けを実行する必要があります。これを行うには、分岐が最大になる(ラジカルが多い)分子の部分を選択します。アルカンに複数の同一のラジカルがある場合、それらの接頭辞は名前で示されます:di-、tri-、tetra。炭化水素分子内の活性粒子の位置を明確にするために、数字が使用されます。パラフィン名の最後のステップは、炭素鎖自体を示すために、接尾辞-anを追加することです。

飽和炭化水素は集合体が異なります状態。この興行収入の最初の4つの代表は、気体化合物(メタンからブタンまで)です。相対分子量が増加すると、液体への移行、そしてその後の凝集状態への移行が発生します。

飽和および不飽和炭化水素は水には溶けませんが、有機溶媒の分子には溶けます。

飽和炭化水素の式

異性の特徴

飽和炭化水素にはどのような異性がありますか?ブタンで始まるこのクラスの代表の構造の例は、炭素骨格の異性の存在を示しています。

共有炭素鎖極性結合、ジグザグの外観を持っています。これが、空間における主鎖の変化、つまり構造異性体の存在の理由です。たとえば、ブタン分子内の原子の配列が変化すると、その異性体である2メチルプロパンが形成されます。

飽和および不飽和炭化水素

化学的性質

Рассмотрим основные химические свойства 飽和炭化水素。このクラスの炭化水素の代表は、分子内のすべての結合が単一(飽和)であるため、付加反応を特徴としません。アルカンは、水素原子をハロゲン(ハロゲン化)、ニトロ基(ニトロ化)で置き換えることに関連する相互作用を起こします。飽和炭化水素の式がSpH2n + 2の形式を持っている場合、置換後にCnH2n + 1CLの組成物とCnH2n + 1NO2の物質が形成されます。

置換プロセスにはフリーラジカルがありますメカニズム。まず、活性粒子(ラジカル)が形成され、次に新しい有機物質の形成が観察されます。すべてのアルカンは周期表の7番目のグループ(メインサブグループ)の代表と反応しますが、プロセスは高温でのみ、または光の量子の存在下でのみ進行します。

Также для всех представителей ряда метана 大気酸素との相互作用が特徴的です。燃焼中、二酸化炭素と水蒸気が反応生成物として作用します。この反応には、かなりの量の熱が発生します。

メタンと酸素の相互作用爆発する可能性があります。同様の効果は、飽和炭化水素のクラスの他の代表の特徴でもあります。そのため、ブタンとプロパン、エタン、メタンの混合物は危険です。たとえば、そのようなクラスターは、炭鉱、生産工場の特徴です。飽和炭化水素を1000°C以上加熱すると、分解します。高温になると、不飽和炭化水素と水素ガスが発生します。脱水素プロセスは産業的に重要であり、さまざまな有機物質を得ることができます。

ブタンから始まる一連のメタンの炭化水素は異性化によって特徴付けられます。その本質は、炭素骨格を変化させ、飽和分岐炭化水素を得ることにあります。

飽和炭化水素の化学的性質

アプリケーション機能

天然ガスとしてのメタンは燃料の種類。実用上非常に重要なのは、メタンの塩素誘導体です。たとえば、クロロホルム(トリクロロメタン)とヨードホルム(トリヨードメタン)は医学で使用され、蒸発過程で四塩化炭素は大気中の酸素のアクセスを停止するため、火を消すために使用されます。

炭化水素は発熱量が大きいため、工業生産だけでなく家庭用にも燃料の形で使用されます。

「液化ガス」と呼ばれるプロパンとブタンの混合物は、天然ガスを使用できない地域に特に関連しています。

アルカンのクラスに属する飽和炭化水素

興味深い事実

液体中の炭化水素の代表条件は、自動車の内燃機関(ガソリン)で可燃性です。さらに、メタンはさまざまな化学産業にとって手頃な価格の原料です。

たとえば、メタンの分解と燃焼これは、印刷インクの製造に必要なsoの工業生産、およびゴムからのさまざまなゴム製品の合成に使用されます。

このために、メタンと一緒に、そのような飽和炭化水素の部分燃焼のための空気の量。温度が上昇すると、メタンの一部が分解し、細かく分散した煤を形成します。

パラフィンからの水素の形成

メタンは、アンモニアの合成に使用される水素の工業生産の主な供給源です。脱水素を行うために、メタンは水蒸気と混合されます。

プロセスは約400°Cの温度で行われ、約2〜3 MPaの圧力、アルミニウムとニッケルの触媒が使用されます。一部の合成では、このプロセスで生成される混合ガスが使用されます。その後の変換で純粋な水素を使用する場合、一酸化炭素は蒸気によって酸化されます。

塩素化により、塩素誘導体の混合物が得られます幅広い産業用途のメタン。たとえば、クロロメタンは熱を吸収できるため、現代の冷凍プラントでは冷媒として使用されています。

ジクロロメタンは有機物質の優れた溶媒であり、化学合成に使用されます。

その過程で発生する塩化水素ラジカルハロゲン化は、水に溶解した後、塩酸になります。現在、アセチレンは貴重な化学原料であるメタンからも得られています。

飽和炭化水素の例

結論

メタン同種シリーズの代表は広く本質的に広く普及しているため、現代産業の多くの分野で要求される物質となっています。メタンの同族体から、様々なクラスの有機物質の合成に必要な分岐炭化水素を得ることが可能です。アルカンクラスの最高の代表は、合成洗剤の生産のための出発材料です。

パラフィン、アルカンに加えて、実用的な関心シクロパラフィンと呼ばれるシクロアルカンも表します。それらの分子にも単純な結合が含まれていますが、このクラスの代表的な特徴は、環状構造の存在です。アルカンとシクロアカンはどちらもガス状燃料として大量に使用されます。これは、プロセスにかなりの量の熱が放出されるためです(発熱効果)。現在、アルカンとシクロアルカンは最も価値のある化学原料と考えられているため、それらの実用化は典型的な燃焼反応に限定されません。

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