Углеводороды

Углеводороды

Углеводороды - это органические вещества, в состав которых входят атомы Карбона и Гидрогена. Углеводороды, похожие за строением, составом и свойствами, объединяются в гомологические ряды. Гомологи - это похожие за строением и химическими свойствами вещества, состав которых отличается на группу . Изомеры - это вещества, которые имеют одинаковый состав и одинаковую молекулярную массу, но разное строение молекул и потому имеют разные свойства.

Типы химических реакций, характерные для органических соединений

1) Реакции окисающего (горение).

Такие реакции характерны для всех представителей гомологических рядов.

2) Реакции замещения.

Такие реакции характерны для алканов, аренів (при определенных условиях), а также возможны для представителей других гомологических рядов.

3) Реакции отщепления

Такие реакции возможны для алканов.

4) Реакции присоединения.

Такие реакции возможны для алкенов, алкинов, аренов. Физические свойства метана. Газ без цвета и запаха, легче воздуха, малорастворимый в воде. Распространение метана в природе. В природе метан образуется при гниении растительных остатков без доступа воздуха. Метан является основной составной частью природного газа.

Получение метана.

1) Из натрий ацетата :

2) Синтезом из углерода и водорода (400-500 и повышенное давление) :

3) Из алюминий карбида :

Химические свойства метана.

1) Горение:

- при достаточном количестве кислорода образуется углекислый газ и вода :

- при недостаточном количестве кислорода образуется угарный газ и вода :

- или углерод и вода :

Смесь метана с воздухом взрывоопасна.

2) Термическое расписание без доступа кислорода на углерод и водород : .

3) Взаимодействие метана с галогенами, в частности с хлором, проходит за цепным свободнорадикальным механизмом.

В молекулах хлора под действием света происходит разрыв связей и образуются свободные радикалы хлора :

По типу эта реакция принадлежит к реакциям замещения. В результате хлорирования могут образовываться хлорметан, дихлорметан, трихлорметан (хлороформ), тетрахлорметан (четыреххлористый карбон). Применение метана. Метан в больших количествах тратится как топливо. Из него получают водород, ацетилен, сажу. Он используется в органических синтезах, в частности для получения формальдегида, метанола, муравьиной кислоты и других синтетических продуктов.

Гомологический ряд алканов:

Название

Моле­кулярная формула

Метан

CH4

Етан

C2H5

Пропан

C3H6

Бутан

C4H10

Пентан

C5H12

Гексан

C6H14

Гептан

C7H16

Октан

C8H18

Нонан

C9H20

Декан

C10H22

Гомологический ряд метана имеет несколько названий: алкани, или насыщены углеводороды, парафины. Состав молекул всех членов гомологического ряда может быть выражен одной общей формулой. Для алканов это формула .

Изомерия.

Изомерия - это явление, при котором вещества одинакового состава имеют разное пространственное строение и, соответственно, свойства.
Изомеры имеют одинаковый состав, но разное строение.
За заместительной номенклатурой основой для названия служит одна карбонивая цепь, а все другие фрагменты молекулы рассматриваются как заместители. Заместителями могут быть свободные радикалы, образованные алканами.
Гомологический ряд насыщенных спиртов

Название за международной систематичной номенклатурой

Тривольное название

Метанол

Метило­вый спирт

Этанол

Этило­вый спирт

Пропанол

Пропило­вый спирт

Бутанол

Бутило­вый спирт

Пентанол

Амило­вый спирт

Радикалы, которые образованы алканами

Алкан

Радикал

Формула

Название

Формула

Название

Метан

Метил

Этан

Этил

C3H8

Пропан

Пропил

Бутан

Бутил

Чтобы дать название изомеру, нужно:
- выделить цепь с наибольшим количеством атомов Карбона - головной цепь, посчитать в ней количество атомов Карбона; соответствующее название углеводороду будет основой названия изомера;
- определить, к которому за счетом атому Карбона прикрепляется радикал. Это значение будет записано цифрой в начале названия;
- определить название радикала за числом атомов Карбона в нем.
Потом дописываются атомы Гидрогену.
Физические свойства алканов. При обычных условиях первые четыре члена гомологического ряда алканов - газа. Нормальные алканы от пентану к гептадекану - жидкости, начиная с и выше - твердые вещества.

По мере увеличения числа атомов в цепи, то есть с ростом относительной молекулярной массы, растут температуры кипения и плавления алканов.

Алканы практически нерастворимые в воде, потому что их молекулы малополярные и не взаимодействуют с молекулами воды, но хорошо растворяются в неполярных органических растворителях, таких как бензен, тетрахлорметан. Жидкие алканы легко смешиваются друг с другом.
Полимеры
Для ненасыщенных соединений характерные реакции полимеризации. Полимеризация - это последовательное соединение молекул низкомолекулярного вещества с образованием высокомолекулярного вещества. При этом соединение молекул происходит по месту разрыва двойных связей.
Продукт полимеризации называется полимером, а исходное вещество, которое вступает в реакцию, - мономером; повторяемые в полимере группировки называются структурными или элементарными звеньями; число элементарных звеньев в макромолекуле называется степенью полимеризации.
Название полимера состоит из названия мономера и префикса поли-, например полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол.
В зависимости от степени полимеризации из тех же мономеров можно получать вещества с разными свойствами. Например, полиэтилен с короткими цепями является жидкостью, которая имеет смазочные свойства. Полиэтилен с длиной цепи в 1500-2000 звеньев - твердый, но гибкий пластичный материал, который идет на изготовление пленки, посуды, бутылок. Полиэтилен с длиной цепи в 5-6 тыс. звеньев является твердым веществом, из которого можно готовить литые изделия, трубы.

Ароматические углеводороды (арены)

Ароматическими углеводородами (аренами) называются соединения, молекула которых имеет одно или несколько бензеновых колец - циклических групп атомов Карбона с особенным характером соединения.

Гомологический ряд ароматических углеводородов - аренов - имеет общую формулу.

Название первого представителя гомологического ряда - бензен. Его молекулярная формула.

Гомологов бензену можно рассматривать как производные бензену, в котором один или несколько атомов Гидрогену замещены углеводородными радикалами.

Физические свойства бензену. Бесцветная жидкость со специфическим запахом, летучая, огнеопасная, легче воды, не растворяется в ней. Хорошо розчиняється в органических растворителях.

Бензен - ядовитое вещество, вдыхание паров бензену вызывает головокружение и головную боль. Жидкий бензен может проникать в организм сквозь кожу, и вы­звать отравление.