Nasycone węglowodory (parafiny) to nasycone węglowodory alifatyczne, w których istnieje proste (pojedyncze) wiązanie między atomami węgla.
Wszystkie inne wartościowości są w pełni nasycone atomami wodoru.
Nasycone nasycone węglowodory mają wspólną cechęformuła SpN2n + 2. W zwykłych warunkach przedstawiciele tej klasy wykazują słabą reaktywność, dlatego nazywani są „parafinami”. Nasycone węglowodory zaczynają się od metanu o wzorze cząsteczkowym CH4.
Ta substancja organiczna jest bezwonna.i kolor, gaz jest prawie dwa razy jaśniejszy niż powietrze. W naturze powstaje podczas rozkładu zwierząt i organizmów roślinnych, ale tylko przy braku dostępu do powietrza. Występuje w kopalniach węgla, w stawach bagiennych. W małych ilościach metan jest częścią gazu ziemnego, który jest obecnie wykorzystywany jako paliwo w produkcji i życiu codziennym.
Ten nasycony węglowodór, należący do klasy alkanów, ma kowalencyjne wiązanie polarne. Strukturę tetraedryczną wyjaśnia hybrydyzacja atomu węgla sp3, kąt wiązania wynosi 109 ° 28 ".
Węglowodory nasycone można nazwaćsystematyczne nazewnictwo. Istnieje pewna procedura, która pozwala wziąć pod uwagę wszystkie gałęzie obecne w nasyconej cząsteczce węglowodoru. Najpierw musisz zidentyfikować najdłuższy łańcuch węglowy, a następnie policzyć atomy węgla. Aby to zrobić, wybierz część cząsteczki, w której występuje maksymalne rozgałęzienie (więcej rodników). Jeśli w alkanie występuje kilka identycznych rodników, ich przedrostki są oznaczone ich nazwą: di-, tri-, tetra. Aby wyjaśnić pozycję aktywnych cząstek w cząsteczce węglowodoru, stosuje się liczby. Ostatnim krokiem w nazwie parafiny jest wskazanie samego łańcucha węglowego z dodanym przyrostkiem –an.
Węglowodory nasycone różnią się agregatemstan: schorzenie. Czterech pierwszych przedstawicieli tej kasy to związki gazowe (od metanu do butanu). Wraz ze wzrostem względnej masy cząsteczkowej następuje przejście do cieczy, a następnie do stałego stanu skupienia.
Węglowodory nasycone i nienasycone nie rozpuszczają się w wodzie, ale mogą rozpuszczać się w cząsteczkach rozpuszczalników organicznych.
Jakie rodzaje izomerii mają węglowodory nasycone? Przykłady budowy przedstawicieli tej klasy, począwszy od butanu, wskazują na obecność izomerii szkieletu węglowego.
Łańcuch węglowy utworzony przez kowalencjęwiązań polarnych, ma zygzakowaty wygląd. To jest przyczyna zmiany głównego łańcucha w przestrzeni, czyli istnienia izomerów strukturalnych. Na przykład, gdy zmienia się układ atomów w cząsteczce butanu, powstaje jej izomer, 2-metylopropan.
Rozważ podstawowe właściwości chemicznewęglowodory nasycone. Dla przedstawicieli tej klasy węglowodorów reakcje addycji nie są charakterystyczne, ponieważ wszystkie wiązania w cząsteczce są pojedyncze (nasycone). Alkany wchodzą w interakcje związane z zastąpieniem atomu wodoru przez halogen (halogenowanie), grupę nitrową (nitrację). Jeżeli wzory węglowodorów nasyconych mają postać CnH2n + 2, to po podstawieniu powstaje substancja o składzie CnH2n + 1CL i CnH2n + 1NO2.
Proces substytucji ma wolny rodnikmechanizm. Najpierw powstają aktywne cząsteczki (rodniki), następnie obserwuje się tworzenie nowych substancji organicznych. Wszystkie alkany wchodzą w reakcję z przedstawicielami siódmej grupy (głównej podgrupy) układu okresowego, ale proces przebiega tylko w podwyższonych temperaturach lub w obecności kwantowego światła.
Również dla wszystkich przedstawicieli serii metanowejcharakterystyczne jest oddziaływanie z tlenem atmosferycznym. Podczas spalania dwutlenek węgla i para wodna działają jako produkty reakcji. Reakcji towarzyszy wydzielanie się znacznej ilości ciepła.
Kiedy metan wchodzi w interakcję z tlenem atmosferycznymmożliwa eksplozja. Podobny efekt jest typowy dla innych przedstawicieli klasy węglowodorów nasyconych. Dlatego mieszanina butanu z propanem, etanem, metanem jest niebezpieczna. Na przykład takie akumulacje są typowe dla kopalni węgla i warsztatów przemysłowych. Jeśli nasycony węglowodór zostanie podgrzany do ponad 1000 ° C, następuje jego rozkład. Wyższe temperatury prowadzą do produkcji nienasyconych węglowodorów, a także do tworzenia się wodoru. Proces odwodornienia ma znaczenie przemysłowe, pozwala uzyskać różnorodne substancje organiczne.
W przypadku węglowodorów z szeregu metanowego, począwszy od butanu, charakterystyczna jest izomeryzacja. Jego istota polega na zmianie szkieletu węglowego, otrzymywaniu węglowodorów nasyconych o charakterze rozgałęzionym.
Metan jest używany jako gaz ziemny wrodzaj paliwa. Chloropochodne metanu mają duże znaczenie praktyczne. Na przykład w medycynie stosuje się chloroform (trichlorometan) i jodoform (trijodometan), a czterochlorek węgla podczas parowania blokuje dostęp tlenu do powietrza, dlatego służy do gaszenia pożarów.
Ze względu na wysoką wartość opałową węglowodorów są one wykorzystywane jako paliwo nie tylko do produkcji przemysłowej, ale także do celów domowych.
Mieszanina propanu i butanu, zwana „gazem skroplonym”, jest szczególnie istotna na obszarach, gdzie nie ma możliwości wykorzystania gazu ziemnego.
Przedstawiciele węglowodorów w cieczystan, są palne do silników spalinowych w samochodach (benzyna). Ponadto metan jest dostępnym surowcem dla różnych gałęzi przemysłu chemicznego.
Na przykład reakcja rozkładu i spalania metanuSłuży do przemysłowej produkcji sadzy, niezbędnej do produkcji farb drukarskich, a także do syntezy różnych wyrobów gumowych z gumy.
Aby to zrobić, razem z metanem, npobjętość powietrza tak, aby nastąpiło częściowe spalenie nasyconego węglowodoru. Wraz ze wzrostem temperatury część metanu ulegnie rozkładowi, tworząc drobno rozproszoną sadzę.
Metan jest głównym źródłem produkcji wodoru w przemyśle, który jest zużywany do syntezy amoniaku. W celu odwodornienia metan miesza się z parą wodną.
Proces odbywa się w temperaturze około 400 ° C,ciśnienie rzędu 2-3 MPa, stosuje się katalizatory aluminiowe i niklowe. W niektórych syntezach stosuje się mieszaninę gazów, która powstaje w tym procesie. Jeżeli kolejne przemiany wymagają użycia czystego wodoru, wówczas przeprowadza się katalityczne utlenianie tlenku węgla parą wodną.
Chlorowanie daje mieszaninę pochodnych chlorumetan o szerokim zastosowaniu przemysłowym. Na przykład chlorometan może absorbować ciepło, dlatego jest stosowany jako czynnik chłodniczy w nowoczesnych instalacjach chłodniczych.
Dichlorometan jest dobrym rozpuszczalnikiem dla substancji organicznych i jest stosowany w syntezie chemicznej.
Powstający w procesie chlorowodórrodnikowe halogenowanie po rozpuszczeniu w wodzie przechodzi w kwas solny. Obecnie acetylen produkowany jest również z metanu, który jest cennym surowcem chemicznym.
Przedstawiciele serii homologicznych do metanu są szerokomają charakter powszechny, co czyni je substancjami poszukiwanymi w wielu gałęziach współczesnego przemysłu. Z homologów metanu można otrzymać rozgałęzione węglowodory, które są niezbędne do syntezy różnych klas substancji organicznych. Surowcem do produkcji detergentów syntetycznych są najwyżsi przedstawiciele klasy alkanów.
Oprócz parafin, alkanów, zainteresowania praktycznereprezentują również cykloalkany zwane cykloparafinami. Ich cząsteczki zawierają również proste wiązania, ale osobliwością przedstawicieli tej klasy jest obecność struktury cyklicznej. Zarówno alkany, jak i cykloakany są stosowane w dużych ilościach jako paliwa gazowe, ponieważ procesom tym towarzyszy wydzielanie znacznej ilości ciepła (efekt egzotermiczny). Obecnie alkany i cykloalkany uważane są za najcenniejsze surowce chemiczne, dlatego ich praktyczne zastosowanie nie ogranicza się do typowych reakcji spalania.
