химический каталог




НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (предельные углеводороды), органическое соединение, углеродные атомы которых соединены между собой простыми (ординарными) связями. В статье рассмотрены алифатич. насыщ. углеводороды общей формулы СnН2n+2 (алканы, парафины, метановые углеводороды). О циклический НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. см. в ст. Алщиклические соединения.

Номенклатура. Различают неразветвленные (нормальные) и разветвленные НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. Названия первых четырех членов гомологич. ряда-метан, этан, пропан, бутан; названия последующих членов ряда состоят из основы-греческого числи-тельного-и окончания "ан", например С5Н12-пентан, С8Н18-октан, С20Н42-эйкозан; гексадекан в техн. литературе часто называют цетаном; для названия углеводородов, имеющих одну или две боковые СН3-группы при втором атоме углерода цепи, используют соответственно префиксы "изо" и "нео", например (СН3)2СНСН2СН3-изопентан, (СН3)3ССН3-неопентан. Названия разветвленных НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. образуют из названия неразветвленных, к-рым соответствует наиболее длинная цепь с обозначением места боковой цепи цифрами. Для НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. возможна структурная изомерия (начиная с С4) и оптическая (начиная с С7); число возможных изомеров возрастает с увеличением числа атомов С.

Распространение в природе. Осн. источник НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. в природе-нефть; фракции нефти 200-430 °С содержат 30-50% (по массе) НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. (из них до 60% углеводородов нормального строения); низшие газообразные НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. входят в состав природные газа (до 98% метана) и растворены в нефти; твердые встречаются в виде залежей озокерита, а также образуют восковые покрытия листьев, цветов и семян растений, входят в состав пчелиного воска.

Свойства. Длины связей С—С в НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. ~ 0,154 нм, С—Н ~0,109 нм, угол ССС в газообразном состоянии 109,47°, в кристаллическом-на 2-3° больше.

Низшие НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. до бутана и неопентан-газы без цвета и запаха, углеводороды С517-бесцв. жидкости с характерным "бензиновым" запахом, высшие НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу.-бесцв. твердые вещества. Физ. свойства некоторых НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. приведены в таблице. Температуры плавления и кипения зависят от размера молекулы и возрастают в гомологич. ряду с увеличением молекулярной массы. Среди изомеров углеводороды нормального строения имеют наиболее высокие температуры кипения и плотности. Кристаллическая НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. с четным числом атомов С (имеют моноклинную сингонию) плавятся выше, чем соседние члены гомологич. ряда с нечетным числом атомов С (кристаллизуются в ромбич. сингонии); чем симметричнее молекула НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу., тем выше температура плавления. Большинство НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. имеют несколько аллотропич. модификаций. НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. обладают большой теплотворной способностью; DH0сгор (МДж/кг) для СН4 - 56, для С4Н10 - 50, для С8Н18 — 48, а также характеризуются высоким удельная электрич. сопротивлением. НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. практически не растворим в воде и не растворяют ее. В НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. раств. галогены, S, Р и некоторые неорганическое соли, например BF3, СоСl2, NiCl2. Растворимость НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. падает по мере увеличения полярности растворителя: они хорошо растворим в углеводородах, их галогенопроизводных, в эфирах; хуже-в этаноле и пиридине; мало растворим в метаноле, феноле, анилине, нитробензоле; практически не растворим в глицерине и этиленгликоле.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ НАСЫЩЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ


a При температура кипения b В жидком состоянии под давлением. в При - 25 °С. г Переохлажденная жидкость.


ИК спектры НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. имеют характеристич. полосы 2850-3000см-1 (С -Н), 1400-1470 см-1 (деформационные колебания связи С—Н в СН3- и СН2-группах) и дополнительной слабую полосу СН3-группы при 1380 см-1. Чистые НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. не поглощают в УФ области выше 200 нм и поэтому в УФ спектроскопии их часто применяют в качестве растворителей. В спектре ЯМР химический сдвиги d для СН3-групп 0,9 м.д., для СН2-групп 1,25 м.д. В масс-спектрах практически всех НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. присутствует мол. ион, хотя и малоинтенсивный, и ионы с m/z = 14n + 1; наиболее интенсивны пики ионов с m/z 43 и 57.

НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. относятся к наим. реакционноспособным органическое соединение, однако они не являются химически инертными. При определенных условиях они вступают в реакции окисления, галогени-рования, нитрования, сульфохлорирования и др. Наиб. инертны метан и этан.

Высокотемпературное окисление НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. в избытке О2 приводит к их полному сгоранию до СО2 и воды и протекает по цепному радикальному механизму. Такое окисление происходит в двигателях всех типов. Низкотемпературное жидкофазное окисление НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. О2 в присутствии солей Мn приводит к образованию смеси предельных кислот. Этот процесс используют в промышлености для получения СН3СООН из бутана и низкокипящих фракций нефти, а также при производстве жирных кислот С1218 окислением твердых НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. При газофазном окислении при низких температурах образуются спирты, альдегиды, кетоны и кислоты (окислители - соединение переходных металлов); в промышлености газофазное окисление используется в производстве ацетальдегида, метанола и формальдегида.

Нагревание НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. без доступа воздуха выше 450 СС приводит к гомолитич. разрыву связей С—Сu образованию олефинов (термодинамически крекинг). Пром. значение имеет пиролиз легких нефтяных фракций в этилен. В отличие от термического каталитических крекинг НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. протекает по ионному механизму и служит для получения высокооктановых бензинов из более тяжелых фракций нефти. В присут. Н2 под давлением и катализаторов (Ni, Pt) идет гидрогенолиз (гидрокрекинг) с образованием НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. меньшей молекулярной массы. Каталитич. риформинг на Pt/Al2O3 приводит к дегидроциклиза-ции НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. в ароматические и циклопентановые углеводороды и сопровождается гидрокрекингом и изомеризацией. При дегидрировании НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. на различные катализаторах при 500-600 °С образуются олефиновые и диеновые углеводороды, в присутствии АlСl3 или Pt/Al2O3 НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. нормального строения изомеризуются в НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. с разветвленной углеродной цепью.

Галогены (F, Cl, Вr) легко реагируют с НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу., образуя моно-и полигалогенопроизводные. Иод, как правило, не реагирует. Для хлорирования может быть использованы SO2Cl2, ICl, трет-бутилгипохлорит и дихлориодбензол, для фторирования-CoF3. Хлорирование НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. с длинной углеродной цепью сопровождается разрывом связей С—С. Галогенирование НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. протекает по радикальному механизму, в сильнокислотных средах (в присутствии SbF5, AlCl3) возможен ионный механизм реакции.

Нитрование НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. HNO3 или N2O4 в газовой фазе приводит к образованию смеси нитропроизводных и протекает по радикальному механизму с разрывом связей С—С (реакция Коновалова). По ионному механизму протекает нитрование устойчивыми нитрониевыми солями, например NOPFeT в растворах HF или HSO3F. НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. вступают в реакции сульфохлорирования и сульфоокисления; образующиеся соединение используют в синтезе ПАВ. Обработка НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. нитрозилхлоридом или смесью NO и Cl2 приводит к нитрозоалканам-промежуточные продуктам в производстве полиамидов. При фосфонилировании смесью РСl3 и О2 образуются дихлориды фосфоновых кислот, а при карбоксилировании фосгеном или оксалилхлоридом-ацил-хлориды.

Для НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. характерно образование клатратных соединений (см. Газовые гидраты). НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. нормального строения, начиная с гексана, образуют комплексы с мочевиной, что используется в промышлености при карбамидной депарафинизации нефтепродуктов. НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. изостроения образуют аналогичные соединения с тиомочевиной, циклодекстрином и холевой кислотой. Низшие газообразные НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу., особенно под давлением, склонны к образованию клатратных соединений с водой (6 молекул воды), которые могут вымерзать на внутр. стенках газопроводов.

Получение. В промышлености НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. получают в составе технический продуктов или выделяют из них при переработке нефти и природные газа, а также угля и горючих сланцев. Смесь различные алканов может быть получена синтезом на основе СО и Н2. Твердые НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. нормального строения получают при депарафинизации масляных дистиллятов нефти (см. Парафин); смеси состава С3655 (см. Церезин)-очисткой озокерита.

В лабораторная условиях НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. получают гидрированием олефинов на катализаторах (Pt, Pd, Ni, Rh); восстановлением гало-генопроизводных НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. амальгамой Na, гидридами металлов, а также Н2 на Pd/BaCO3; по реакции Вюрца [в основном симметрич. НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. (1)]; гидролизом реактивов Гриньяра (2); окислит. декарбоксилированием кислот (3) (полученные НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. содержат на 1 атом углерода меньше, чем исходная кислота). НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. образуются также при фотохимический декарбоксилировании первичных карбоновых кислот Рb(ОСОСН3)4 в СНСl3 или электрохимический синтезом Кольбе (4):


Применение. Н.у. применяют главным образом в составе моторных и реактивных топлив, как сырье для химический и нефтехимический промышлености; жидкие НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫу. и хлорпроизводные метана и этана используют в качестве растворителей, твердые (парафин, церезин)-в производстве пластмасс, каучуков, синтетич. волокон, моющих средств, а также в пищевая промышлености, электро- и радиотехнике.

Литература: Петров Ал. А., Химия алканов, М., 1974; его же, Углеводороды нефти, М., 1984; Несмеянов А. НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ, Несмеянов НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ А., Начало органической химии, 2 изд., кн. 1, М., 1974; Общая органическая химия, пер. с англ., т. 1, М., 1981. А. А. Братков.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
плазма аренда
ремонт бытовых холодильников
RD-247
сетка сварная транспортерная тип 5 купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(20.01.2017)