Какими химическими свойствами обладают алканы?

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛКАНОВ

🔸Галогенирование. Это реакция, в которой галоген в молекуле алкана замещает один водород. При этом образуется галогеноводород:
▫️СН4 + Сl2 =hv= CH3Cl + HCl
Продукт - хлорметан
⚠️ Над стрелкой "hv" - обязательно. Это значит, что реакция протекает на свету :)

При избытке хлора происходит полное постепенное замещение водорода:
▫️CH3Cl + Сl2 =hv= CH2Cl2 + HCl (дихлорметан)
▫️CH2Cl2 + Сl2 =hv= CHCl3 + HCl (трихлорметан)
▫️CHCl3 + Сl2 =hv= CCl4 + HCl (тетрахлорметан)

⚠️ То же самое может протекать с бромом Br2. С хлором происходит хлорирование, а с бромом бромирование. Запомни: галогенирование - цепной механизм.

Пропан тоже можно хлорировать:
▫️CH3-СН2-CH3 + Сl2 =hv= CH3-CH(Cl)-СН3 + HCl
Образовался 2-хлорпропан. Помним, как называть вещества? :)
⚠️ Галоген замещает водороды там, где их меньше!

🔸Нитрование (или реакция Коновалова). Это реакция замещения водорода на NO2. Образуются нитросоединения:
▫️CH4 + HO-NO2(разб) =t= CH3-NO2 + H2O
Получился нитрометан
⚠️ HO-NO2 - это азотная кислота HNO3. Просто расписана так, чтобы было понятнее, откуда выделяется вода :)

РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ
🔸Горение. Все углеводороды горят до углекислого газа и воды:
▫️СН4 + 2O2 = СО2 + 2Н2О
Эта реакция протекает, когда ты зажигаешь свою газовую плиту, чтобы погреть супчик 👌

Иногда кислорода может быть недостаточно. Тогда образуется угарный газ:
▫️2СН4 + 3O2 = 2СО + 4Н2О
Или просто углерод:
▫️СН4 + O2 = С + 2Н2О

🔸Окисление воздухом на катализаторе.
CH4 + O2 = (над стрелкой "кат., t")
Тут возможны несколько продуктов:
1) CH3OH - метиловый спирт
2) HCHO + H2O - формальдегид и вода
3) HCOOH + Н2О - муравьиная кислота и вода

Гомологи метана окисляются иначе:
2CH3-CH2-CH2-CH3 + 5O2 =MnO2, t= 4CH3COOH + 2H2O
Окислением гомологов метана на оксиде марганца (IV) получают карбоновые кислоты

⚠️ В органике есть типичные окислители. Это марганцовка KMnO4 и бромная вода. Алканы с ними не реагируют! Потому что в их молекулах только одинарные связи ☝️

ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ АЛКАНОВ

🔸Разложение. При сильном нагревании (выше 1000 градусов) без доступа воздуха алканы разлагаются на углерод и водород:
▫️С2Н6 =t>1000°С= 2С + 3H2
Если температура 1500°С, получается другое соединение:
▫️2СН4 =1500°С= HC≡СН + 3H2
Эта штука с тремя связями - ацетилен. Встретимся с ним в следующих шагах 🙂

🔸Крекинг. В этой реакции длинный алкан расщепляют на алкан поменьше + алкЕН:
▫️C9H20 =600°С= C4H10 + C5H10 (алкен)
🔸Дегидрирование. В этой реакции от алкана отщепляется водород Н2 и образуется алкен:
▫️C2H6 =Cr2O3= C2H4 + H2
Оксид хрома (III) - самый частый катализатор для дегидрирования алканов

🔸Изомеризация. Это превращение алкана неразветвлённого строения в разветвлённый его изомер:
▫️CH3-CH2-CH2-CH3 =Al2O3, t= CH3-CH(CH3)-CH3
⚠️ Обязательно катализатор оксид алюминия!

🔸Дегидроциклизация. Алканы, в которых 6 атомов углерода и более, при нагревании и на катализаторе могут отщеплять водород. Отличие лишь в том, что такое отщепление сопровождается замыканием цепи алкана в цикл:
▫️С6Н14 =t, Pt= C6H6 + 4H2
⚠️ Платиновый катализатор обязательно. В реакции образовался С6Н6 - бензол

КОНВЕРСИЯ МЕТАНА

Метан может реагировать с водой и углекислым газом😱
▫️CH4 + H2O =t, Ni= CO + 3H2
▫️CH4 + CO2 =t, Ni= 2CO + 2H2
⚠️ Cмесь CO+H2 называют СИНТЕЗ-ГАЗом, так как из неё можно синтезировать пол-органики 😳