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.
