Сдающим химию привет, остальным соболезную. На этом этапе мы начинаем проходить химические свойства одного из самого первого класса в органической химии - алканы. Вы узнаете про:
- Химические свойства
- Способы получения алканов
- Лайфхаки по изучению реакций
- Частные случаи химических реакций
Эта тема будет разделена на несколько статей, поэтому скорее подписывайся на канал чтоб не пропустить их.
Как я уже говорил ранее, очень важно знать первые десять представителей этого гомологичного ряда. Долго останавливаться на физических свойствах я не буду, это можно посмотреть в прошлой статье, и сразу перейду к реакциям превращения.
1. Галогенирование:
Изучение химических свойств органической химии традиционно начинается с галогенирования метана. Давайте подробнее рассмотрим эту реакцию.
Мы наблюдаем замещение атомов водорода на атомы хлора. Это реакцию называют радикальным замещением из-за особенностей её протекания.
Процесс радикального замещения атома хлора в молекуле метана происходит в несколько этапов:
- Сперва образуется хлористый радикал, когда квант света действует на атом хлора.
- После этого хлористый радикал “отбирает” у молекулы метана водород, образуется соляная кислота.
- Затем происходит реакция хлористого радикала с молекулой метана, в результате которой образуется метиловый радикал.
- На последнем этапе радикалы реагируют друг с другом и образуют стабильный продукт - хлорметан.
Стоит отметить, что вместо хлора можно использовать бром. Но почему нет других галогенов - фтора и йода? Реакция с фтором идет с взрывом из-за его высокой активности, а с йодом реакция протекает очень медленно, поэтому их обычно не дают на ЕГЭ.
Галогенпроизводное можно галогенировать до полной замены водорода в молекуле алкана.
2. Нитрование алканов:
В общем и целом - нитрование представляет собой реакцию обмена между водородом и OH- группой азотной кислоты. При этой реакции образуется вода и нитроалкан.
3. Изомеризация
Под действием температуры и катализаторов алкан меняет свой углеродный скелет. Если до изомеризации он назывался бутан, то после неё он стал 2-метилпропан. Изомеризация ограничена лишь тем, что для её проведения нужен алкан с числом атомов не меньше четырех.
4. Дегидрирование
Дегидрирование - это реакция отщепления водорода от молекулы.
Условия: катализатор в виде никеля, платины или палладия, а так же температура.
Лайфхак: как правило, для такого типа реакций не требуется расставлять коэффициентов.
Молекулу предельного углеводорода можно дегидрировать до полного отщепления водородов.
Стоить отметить, что при дегидрировании алканов с углеродным скелетом больше 5, преимущественно идет процесс дегидроциклизация и образуются циклоалканы.
И последним комментарием в этом блоке реакции станет то, что дегидроциклизация гексана является одним из способов получения бензола и других его производных:
Совет: в ЕГЭ по химии принимается любая форма написания бензола.
5. Крекинг
Реакция идет при нагревании в районе 400-500 градусов по цельсию без доступа к кислороду.
В общем виде схему реакции можно представить так:
У нас есть алкан с углеродным скелетом не меньше 4-х, мы подвергаем его температуре 400 градусов без доступа к кислороду и на выходе мы получаем алкан и алкен.
Очень важный момент, на котором мало кто заостряет внимание - продукты крекинга могут быть разными, к примеру реакция приведенная вверху имеет так же другие продукты:
6. Горение
Ну и завершающим блоком в общих реакциях будет горение алканов с участием кислорода. Это так называемая "кайфовая реакция". Она легка для запоминания - для любого углеводорода продуктами реакции горения будет вода и углекислый газ:
Единственным важным аспектом её правильного написания - расставление коэффициентов. Можно пользоваться общей формулой горения для их расчета, но своим ученикам я советую написать 10-15 различных реакций горения, чтоб они набили руку. Другое дело - участие на олимпиадах. Иногда там требуют знание этой формулы, поэтому на всякий случай оставлю её:
На этом общие свойства алканов заканчиваются, в следующей статье вы узнаете о частных случаях и способов получения алканов.
Telegram: https://t.me/chemlightt