Материал для подготовки к ЕГЭ по теме" Алканы"
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (11 класс) по теме

Общая формула

 CnH2n+2 

Все атомы углерода  в алканах имеют   sp3- гибридизацию.

Физические свойства:

Первые четыре члена гомологического ряда С1 – С4  – бесцветные газы,

C5–C17 – жидкости,

начиная с C18 – твердые вещества.

     Все алканы легче воды, не растворимы в воде и не смешиваются с ней. 

       С увеличением длины цепочки увеличиваются температуры кипения и плавления.

   У алканов с разветвленным углеродным скелетом температуры кипения и плавления ниже, чем у неразветвленных с таким же числом атомов углерода в молекуле.

1) Реакция Вюрца: действие металлического натрия на моногалогенопроизводные углеводородов:  

       2CH3–CH2Br + 2Na  CH3–CH2–CH2–CH3 +2NaBr

        Происходит удвоение углеродного скелета. Реакция подходит для получения симметричных алканов.

2) Декарбоксилирование солей карбоновых кислот (реакция Дюма): сплавление со щелочами солей карбоновых кислот.  Так получают метан при нагревании ацетата натрия с гидроксидом натрия.  

        CH3COONa + NaOH  -t  CH4 + Na2CO3

1. 3) Электролиз растворов солей карбоновых кислот (синтез Дюма):
   

   2CH3COONa + 2H2O –(эл.ток)  2СО2 + Н2 + С2Н6 + 2NaOH

катод: идёт разрядка воды          2Н2О + 2е   Н2 + 2ОН-

2. анод: разрядка аниона кислоты: 2СН3СОО- -2е  2СО2 + СН3-СН3
   

4)  Метан также можно получить гидролизом карбида алюминия.

   Al4C3 + 12H2O     3CH4 + 4Al(OH)3

5) Гидрирование непредельных или циклических углеводородов в присутствии катализаторов (платины, палладия, никеля).         R–CH=CH–R' + H2 -kat  R–CH2–CH2–R'

(циклопропан) + H2 -Pd  CH3 –CH2 –CH3(пропан)

6) Предельные углеводороды от C1 до C11 выделяют фракционной перегонкой нефти, природного газа или смесей углеводородов, получаемых гидрированием угля.

7) Гидрирование угля, оксида углерода в присутствии катализаторов (железо, кобальт, никель) при повышенной температуре:

n C + (n+1) H2  –400С,p  CnH2n+2

                                   n CO + (2n+1) H2  –200С,Ni CnH2n+2+ n H2O

1)Галогенирова-ние: радикальное замещение.

Газообразные хлор и бром на свету.

А) хлорирование:  неизбирательно, образуется смесь продуктов:

СН3-СН2-СН3 + Cl2–(свет) CH3-CH2-CH2Cl + CH3-CHCl-CH3 + HCl  

Б) бромирование:

              CH3                                                              CH3

              │                                           │

 СН3-СН2-СН-СН3 +Br2 –(свет)СН3-СН2-С-СН3 + HBr

                                                            │

Избирательность бромирования:     Br

третичный > вторичный > первичный атом углерода.

2) Нитрование

(реакция М.И. Коновалова):

нагревание до 1400С с разбавленной (10%-ной) азотной кислотой:  

             CH3                                                       CH3

             │                                      │

 СН3-СН2-СН-СН3 + HNO3  СН3-СН2-С-СН3 + H2O

                                                      │

Избирательность нитрования:         NO2 

 третичный > вторичный > первичный атом углерода.

3)  Крекинг

а) CH3–CH2–CH2–CH3 -400°C CH3-CH3 + CH2=CH2  

б) длительное нагревание метана: CH4 -1500°C  C+ 2H2

в) мгновенное нагревание (пиролиз метана)

2CH4 -1500°C H–C≡C–H + 3H2

4) Изомеризация: при нагревании с катализатором.

СН3-СН2-СН2-СН3 -(100о, AlCl3) CH3-CH-CH3

                                                      │

                                                      CH3

5) Горение

CH4 + 2O2    CO2 + 2H2O
C5H12 + 8O2    5CO2 + 6H2O

6) Дегидрирование  и циклизация.

СН3-СН3 –(кат, t) CH2=CH2  + Н2

В присутствии катализатора  гексан и гептан превращаются в бензол и толуол соответственно.

СН3-СН2-СН2-СН2-СН2-СН3 –(кат, t)  + 4 Н2

7) Окисление

2CH4 + O2  -t, кат  2СН3ОН

CH4 + [O]  -t, кат  НСООН

CH4 + [O]  -t, кат  НСНО

2С4Н10  + 5O2  -t, кат  2СН3СООН + 2Н2О

Циклопропан

Циклобутан

Циклопентан

Циклогексан

Малые циклы

Большие циклы

1)   Гидрирование. При каталитическом гидрировании трех-, четырех- и пятичленные циклы разрываются с образованием алканов.

(циклопропан) + H2 -120ºC,Ni CH3–CH2–CH3

(циклопентан)+ H2-300ºC,PdCH3–CH2–CH2–CH2–CH3

Пятичленный цикл разрывается только при высоких температурах.

2) Галогенирование. Циклопропан и циклобутан при галогенировании разрываются, присоединяя атомы галогена

+  Br2  BrCH2–CH2–CH2Br (1,3- дибромпропан)

Циклопарафины с пяти- и шестичленными циклами вступают при галогенировании в обычные для парафинов реакции замещения.

 + Cl2  (хлорциклопентан) + HCl

3)Гидрогалоге-нирование. Циклопропан и циклобутан взаимодействуют с галогеноводородами с разрывом цикла.

Реакция осуществляется в соответствии с правилом Марковникова. Другие циклопарафины с галогеноводородами не реагируют.

4) Дегидрирование.

Производные циклогексана дегидрируются в производные бензола:

       C6H12 –(Pt, t°C) C6H6 + 3H2

5) Нитрование.

Для больших циклов характерны реакции замещения, как для алканов: галогенирование на свету, нитрование.

Циклопентан + HNO3  нитроциклопентан + вода.

6) Горение

С3Н6 + О2 = СО2 + Н2О