Hidrocarburi alifatice



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 48923hef24ted6i

C – C

- C hibridizare sp3

- orientarea covalentelor carbonului – tetraedrica

- unghiul intre legaturile carbonului - 109º28’ ee923h8424teed

- 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: CH4 –> -CH3

metan metil

 

  • divalenti: numele hc – an + ilen

ex: CH4 –> >CH2

metan metilen

  • trivalenti: numele hc – an + in

ex: CH4 –> ->CH2

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 CH3 – CH2 – CH2 – CH3 n.butan

CH3 – CH – CH3 2 – metil – propan

(izobutan)

CH3

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.º si p.t.º cresc cu numarul atomilor de C din molecula

- ramificarea catenei micsoreaza p.f.º

- 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 - 600ºC

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 - tºC –> 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 - 100ºC

CH3 – CH2 – CH2 – CH3 <= AlCl3, tº => CH3 – CH – CH3

n.butan

CH3

2 – metal – propan

(izobutan)

C. Descompunerea termica – dehidrogenare + cracare

t<650º –> cracare

t>650º –> 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, 400ºC –> CH3 – OH

metanol

(alcool metilic, hidroxi-metan)

 

CH4 + O2 – 400-600ºC, 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, 1000ºC –>HCN + 3H2O

amonoxidare

CH4 + (N2, O2) –> CO2 + 2H2O +N2

aer

CH4 + H2O – Ni, 650-900ºC –> CO + 3H2

gaz de sinteza

R – CH3 – 100ºC, 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.