HIDROCARBURI ALIFATICE - ALCANI



HIDROCARBURI ALIFATICE


I ALCANI (PARAFINE)


1. DEFINITIE: Se numesc alcani(parafine) hifrocarburile alifatice saturate aciclice.




2. FORMULA GENERALA: CnH2n


3. NOMENCLATURA:

n=1   metan

n=2 etan

n=3 propan

n=4 butan

n=5 pentan

n=6 hexan

n=7 heptan

n=8 octan

n=9 nonan

n=10 decan


4. STRUCTURA:

- legaturi simple de tip σ C - H

C - C

- C hibridizare sp

- orientarea covalentelor carbonului - tetraedrica

- unghiul intre legaturile carbonului - 109s28'

- lungimea legaturii C - 1.1Å - H

C - 1.54Å - C


5. RADICALI: sunt fragmente moleculare obtinute prin indeparterea unui numar oarecare de atomi de H din molecula alcanului; apar intermediar in reactii chimice.

= radical hidrocarbonat alcanic = radical alchil


monovalenti: numele hc - an + il

ex: CH -> -CH

metan metil


divalenti: numele hc - an + ilen

ex: CH -> >CH

metan metilen


trivalenti: numele hc - an + in

ex: CH -> ->CH

metan metin


6. IZOMERIE: de catena pentru alcanii cu n≥4

catena - liniara - n. alcan (normal alcan)

- ramificata - pozitia + numele ramificatiei + numele alcanului corespunzator catenei principale

ex: C4H10 CH - CH - CH - CH n.butan

CH - CH - CH 2 - metil - propan

(izobutan)

CH

Izomeri = compusi cu aceeasi formula moleculara si aranjament structural

diferit, avand proprietati fizice si chimice putin diferite.


7. PROPRIETATI FIZICE:

n = 1÷ 4 -> termini gazosi

n = 5 ÷ 15 +: termini lichizi

n ≥ 16 -> termini solizi


- p.f.s si p.t.s cresc cu numarul atomilor de C din molecula

- ramificarea catenei micsoreaza p.f.s

- termenii lichizi si solizi au densitatea mai mica decat a apei

- alcanii lichizi si solizi sunt insolubili in apa, solubili in solventi organici


8. PROPRIETATI CHIMICE


- alcanii au reactivitate mica.


A. Reactii de substitutie

a) Halogenarea (X=Cl, Br)

Conditii de reactie: lumina(hυ) sau 300 - 600sC

Mecanism de reactie: substitutie radicalica SR

CH4 + Cl2 - hυ -> CH3 - Cl + HCl

metan monoclormetan

(clorura de metil)

CH3 - Cl + Cl2 - hυ -> CH2Cl2 + HCl

clorura de metil                       diclormetan

(clorura de metilen)

CH2Cl2 + Cl2 - hυ -> CHCl3 + HCl

clorura de metilen                 clorura de metin

(triclormetan, cloroform)

CHCl3 + Cl2 - hυ -> CCl4 + HCl

cloroform tetraclorura de carbon


b) Nitrarea (cu HNO3)

Mecanism de reactie: substitutie radicalica SR

CH4 + HONO2 - tsC -> CH3 - NO2 +H2O

metan nitrometan


c) Sulfoclorurarea (+ SO2 + Cl2) SR

CH4 + SO2 +Cl2 -> CH3 - SO2Cl + HCl

metan sulfoclorura de metil


B. Reactii de izomerizare

Mecanism de reactie: transpozitie T

Conditii de reactie: AlCl3, 50 - 100sC

CH3 - CH2 - CH2 - CH3 <= AlCl3, ts => CH3 - CH - CH3

n.butan

CH3

2 - metal - propan

(izobutan)

C. Descompunerea termica - dehidrogenare + cracare          


t<650s -> cracare

t>650s -> piroliza CH4 +CH2 = CH - CH3

>cracare

CH3 - CH2 - CH2 - CH3 -              CH3 - CH3 + CH2=CH2


H2 + CH2 = CH - CH2 - CH3

>dehidrogenare

H2 + CH3 - CH = CH - CH


D. Reactii de oxidare

a) Oxidari => produsi ce apartin altor clase de substante

CH4 + 1/2O2 - 60 atm, 400sC -> CH3 - OH

metanol

(alcool metilic, hidroxi-metan)


CH4 + O2 - 400-600sC, oxizi de azot ->CH2 = O + H2O

metanal

(aldehida formica, formaldehida)

CH4 + 1/2O2 -> CO + 2H2

gaz de sinteza

CH4 + O2 -> C + 2H2O

negru de fum

CH4 + NH3 + 3/2O2 - pt, 1000sC ->HCN + 3H2O

amonoxidare

CH4 + (N2, O2) -> CO2 + 2H2O +N2

aer

CH4 + H2O - Ni, 650-900sC -> CO + 3H2

gaz de sinteza

R - CH3 - 100sC, catalizatori, oxidare -> R - COOH

alcan superior                                              acid gras

b) Arderi => CO2 + H2O + caldura (Q)

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O + Q

CnH2n+2 + 3n+1/2O2 -> nCO2 + (n+1)H2O


! Alcanii inferiori formeaza cu O2 si aerul amestecuri detonante.

Alcanii superiori ard progresiv si cu viteze controlabile.