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 29878etz83xsf8v C – C - C hibridizare sp3 - orientarea covalentelor carbonului – tetraedrica - unghiul intre legaturile carbonului - 109º28’ ts878e9283xssf - 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.
