Физические свойства алканов и циклоалканов

 

Название	Формула	Т пл. 0С	Т.кип. 0 С	ρ, г· см-3
Метан Этан Пропан Бутан Изобутан Пентан 2-Метилбутан Неопентан Гексан 2-Метилпентан Гептан 2-Метилгексан 3-Метилгексан 2,2-диметилпентан Октан Нонан Декан Ундекан Додекан Тридекан Тетрадекан Пентадекан Гексадекан Гептадекан Октадекан Нонадекан Эйкозан Циклопропан Циклобутан Циклопентан Циклогексан Циклогептан	СН4 СН3СН3 СН3СН2СН3 СH3CH2CH2CH3 CH3CH(CH3)CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 (CH3)2CHCH2CH3 (CH3)4C CH3(CH2)4CH3 (CH3)2CHCH2CH2CH3 CH3(CH2)5CH3 (CH3)2CH(CH2)3CH3 CH3CH2CH(СН3)CH2CH3 (CH3)3CCH2CH2CH3 CH3(CH2)6CH3 CH3(CH2)7CH3 CH3(CH2)8CH3 CH3(CH2)9CH3 CH3(CH2)10CH3 CH3(CH2)11CH3 CH3(CH2)12CH3 CH3(CH2)13CH3 CH3(CH2)14CH3 CH3(CH2)15CH3 CH3(CH2)16CH3 CH3(CH2)17CH3 CH3(CH2)18CH3	- 182,5 - 183,2 - 189,9 - 138,3 - 159,4 - 129,7 - 159,9 - 19,8 - 94,3 - 153,7 - 90,5 - 119 - 119,5 - 125 -56,5 -54 - 29,7 - 26,5 - 12 -6 + 5,5 + 10 + 18,2 + 22,5 + 28 + 32 + 36,5   - 127   - 90     - 94   +6,6     - 12	- 161,4 - 88, 6 -42,2 - 0,5 - 11,7 + 36,0 + 27,8 + 9,4 + 68,7 + 60,3 + 98,5 + 90 + 92 + 79.2 + 126 + 151 + 174 + 196 + 214,5 + 234 + 252,5 + 270 + 287,5 + 303 + 317 + 330 + 205 (15 мм рт.ст.) - 33   +11     +49   +81     +119	0,415 (-1640С) 0,546 (-880С) 0,585 (-440С) 0,600 0,603 (190С) 0,631 (260С) 0,62 (200С) 0,591 0,659 0,654 0,684 0.680 0,687 0,674 0.704 0,718 0,730 0,741 0.766 (00С) 0,757 0,762 0,769 0,773 0,778 0,777 (280С) 0,777 (320С) 0,778 (370С)   0,720 (-790С)   0,700     0,745   0,778     0,809

 

ЧИСЛО ИЗОМЕРОВ В РЯДУ АЛКАНОВ

Формула	Название	Число изомеров
СH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22 C11H24 C12H26 C13H28 C14H30 C15H32 C20H42 C25H52 C30H62 C40H82	Метан Этан Пропан Бутан Пентан Гексан Гептан Октан Нонан Декан Ундекан Додекан Тридекан Тетрадекан Пентадекан Эйкозан Пентакозан Триаконтан Тетраконтан	1 858 4 347 366 319 36 797 588 4 111 846 763 62 491 178 805 831

ХЛОРИРОВАНИЕ АЛКАНОВ

Возникновение асимметрического атома углерода. Хлор присоединяется с любой стороны плоского свободного радикала по двум направлениям с образованием энантиомеров в равных количествах.

ПЕРЕГОНКА И КРЕКИНГ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

При прямой перегонке нефти выделяют следующие фракции:

• газовая фракция (т. кип. до 40⁰С) содержит С₁-С₅ алканы и изоалканы;
• бензин (т. кип. 40-180⁰С) содержит углеводороды С₆-С₁₀;
• керосин (т. кип. 180-230⁰С) содержит углеводороды С₁₀-С₁₂;
• соляровое масло (т. кип. 230-305⁰С) содержит углеводороды С₁₃-С₁₇;
• мазут (т. кип. выше 305⁰С) остаток после прямой перегонки при атмосферном или пониженном давлении;
• cмазочные масла (т. кип. 305-515⁰С) содержит углеводороды С₁₈-С₃₈, получают вакуумной перегонкой мазута;
• гудрон – остаток после вакуумной перегонки мазута

Тип крекинга	Температура 00С	Давление, МПа	Объект переработки	Катализатор	Продукты крекинга	Примеча- ние
Термический     Высокотемпературный низкого давления     Высокотемпературный при атм. давлении   Каталитический   Гидро- риформинг (в прис. Н2)     Платформинг	480-550     550-650     650-750   400-500   350-450     350-450	7-35     7-35       2-3   30-	Мазут, соляровое масло     Соляровое масло   Мазут, гудрон.     Соляровое масло     Мазут, бензин низкосортный, соляровое масло.   Бензин низкосортный	─     ─     ─     AlCl3 , алюмо- силикаты     Оксиды и суль-фиды Мo, Ni на алюмоси-ликатах Pt,Pd (<1%) на Al2O3 , алюмо-силикатах	Бензин     Кокс, легкие углеводороды   Алкены, арены     Бензин (40%), газы (20%),кокс (6%)   Бензин (до 70% на нефть).     Бензин с октановым число >90.	Много алкенов. Октанов число- 60     Сырье в органич. синтезе   Изоалканы Октанов число- 85   Повышение качества бензина, изоалканы   Изомеризация, дегидро-цикли зация, аромати-зация

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ МЕТАНА

 

Метан – первый член гомологического ряда алканов, наиболее устойчив к химическому взаимодействию.

Подобно другим алканам, вступает в реакции радикального замещения S_R (галогенирование, нитрование, сульфохлорирование).

На воздухе образует взрывоопасные смеси, что является основной причиной взрывов на угольных шахтах.

Применение: получение синтез-газа, ацетилена, технического углерода, синильной кислоты, нитрометана, хлоропроизводных, фреонов.

КОНФОРМАЦИИ ЭТАНА

Атомы углерода, связанные одинарной s-связью, свободно вращаются относительно друг друга. Для молекулы этана (СН₃-СН₃) возможно бесконечное число различных расположений атомов водорода в пространстве. Незакрепленные, постоянно меняющиеся расположения атомов в пространстве называются конформациями и ихизображают проекциями Ньюмена.

Конформации отличаются потенциаль­ной энергией (Е), т.к. атомы Н и связи С-Н отталкиваются тем сильнее, чем ближе они находятся друг к другу. Из беско­нечного числа конформаций выделяют две:

заслоненная конформация, облада­ющая максимальной энергией, когда атомы Н при различных атомах С наиболее приближены друг к другу;

заторможенная конформация, обладающая минимальной энергией, в которой эти атомы максимально удалены друг от друга.

 

 

двугранный угол, град.

 

 

Разница в ~12 кДж/моль велика для ут­верждения того, что в данный момент времени абсолютное большин­ство молекул этана находятся в заторможенной конформации; эта величина и слишком мала, чтобы препятствовать вращению одной метильной группы относительно другой.

 

КОНФОРМАЦИИ БУТАНА

Молекула БУТАНА имеет больше конформаций, чем этан. Наибольшую разность энергий имеют конформа­ции, возникающие при вращении относительно друг друга атомов С² и С³. СН₃- группы сильнее отталкиваются друг от друга, чем атомы водорода, поэтому раз­ность энергий между заслоненной и заторможенной конформациями больше, чем у этана (20 кДж/моль). Выделяют скошенную конформацию,когда метильные группы удалены друг от друга, но находятся ближе, чем в заторможенной конформации.