Экономическое значение алканов, использование, физические и химические свойства
Алканы используются для получения сажи, водяного газа, алкилгалогенидов, спиртов и альдегидов. Они представляют собой гомологичный ряд, поскольку каждое соединение превосходит предыдущее по группе (-CH 2 ). Они имеют общую молекулярную формулу, одинаковые химические свойства и градуированные по физическим свойствам, жидкие и газообразные алканы используются в качестве топлива.
Физические свойства алканов
Первые четыре члена алканов — это газы при нормальной температуре, метан может использоваться в качестве топлива в домашних условиях, в то время как смесь пропана и бутана сжижается и упаковывается в цилиндры, она используется в качестве топлива (бутагаза), поскольку пропан более летуч (менее точка кипения), чем бутан, поэтому мы обнаруживаем, что соотношение пропана намного больше в холодных странах, в то время как в теплых странах баллоны содержат большее количество бутана.
Алканы, которые содержат (5:17) атомов углерода, представляют собой жидкости, такие как бензин и керосин, которые используются в качестве жидкого топлива. Соединения, содержащие более 17 атомов углерода, представляют собой твердые вещества, такие как парафиновый воск, с увеличивающимся числом атомов углерода (молекулярная масса ) в алкане, температура кипения алканов будет повышаться, потому что с увеличением молекулярной массы температура кипения увеличивается.
Алканы являются неполярными соединениями и нерастворимы в воде , но они растворимы в органических растворителях. Таким образом, металлы покрыты тяжелым слоем алканов, таких как смазка, для защиты от ржавчины и коррозии. Температура кипения и плавления увеличивается с увеличением числа. атомов C.
Длинные цепные алканы найдены в керосин, дизельное топливо, смазочные масла и парафина, метод , который используется для разделения алканов друг от друга в петролейном масле называется фракционной перегонки, фракционной перегонки представляет собой метод , который используется для разделения алканов друг от друга в нефти руда.
Химические свойства алканов
Алканы являются сравнительно неактивными соединениями, потому что атомы углерода в алканах объединены вместе сильными сигма-связями, эти связи не могут быть легко разорваны, за исключением определенных условий, таких как горение, замещение и термокаталитический крекинг.
Алканы химически инертны, на них не действуют минеральные кислоты при комнатной температуре и не действуют окислители, такие как KMnO 4 или K 2 Cr 2 O 7. Это связано с наличием сигма-связи (σ), которую трудно разорвать. .
Горение
Все алканы горят с образованием водяного пара, углекислого газа и тепла, эти реакции сильно экзотермичны, поэтому их используют в качестве топлива.
CH 4 (г) + 2 O 2 (г) → CO 2 (г) + 2H 2 O (л) + тепло
Замена
Алканы реагируют с галогенами (F 2 , Cl 2 , Br 2 ) при нагревании до 400 ° C или в присутствии непрямого солнечного света (ультрафиолетовые лучи) в серии реакций замещения . Разница в продуктах галогенирования алканов в присутствии ультрафиолетовые лучи, поскольку продукт зависит от соотношения между метаном и галогеном в реакционной смеси. Реакция замещения — это тип реакции между метаном и галогенами в присутствии ультрафиолетовых лучей.
CH 4 (г) + Cl 2 (г) → CH 3 Cl (г) + HCl (г)
CH 3 Cl (г) + Cl 2 (г) → CH 2 Cl 2 (г) + HCl (г)
CH 2 Cl 2 (г) + Cl 2 (г) → CH Cl 3 (г) + HCl (г)
CHCl 3 (г) + Cl 2 (г) → C Cl 4 (г) + HCl (г)
В случае попадания прямых солнечных лучей (Ликвидация) реакция сопровождается взрывом.
CH 4 (г) + 2Cl 2 (г) → C (т) + 4 HCl (г)
Использование галогенированных производных алканов
Хлороформ CHCl 3 долгое время использовался в качестве анестетика, но его использование было прекращено, поскольку неточная оценка дозы для каждого пациента приводит к смерти. Галотан теперь используется в качестве обезболивающего вещества с безопасностью, и его формула — CHBrCl – CF 3 , 2-бром-2-хлор-1,1,1 трифторэтан, Соединение 1,1,1 трихлорэтан используется в химической чистке.
Фреоны использовались в кондиционировании воздуха и холодильниках, а также в качестве вещества, выбрасываемого для жидкости и парфюмерии, и в качестве очистителя электронных устройств. Фреоны считаются галогенированными производными алканов, которые состоят из (C, F, Cl), как тетрафторметан CF 4, но самый известный из них — дихлордифторметан CF 2 Cl 2 , So фреоны содержат (C, F, Cl).
Фреоны используются в больших количествах из-за их низкой цены, легко сжижаются, не имеют запаха, не ядовиты, негорючие и не вызывают коррозию металлов. Однако фреоны вызывают разрушение озонового слоя, который защищает землю от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей. Итак, существует международное соглашение о запрете использования фреонов с 2020 года.
Термический каталитический крекинг
Этот процесс обычно происходит во время очистки нефтяного масла для преобразования тяжелых длинных нефтяных цепей (реже используемых) в ежедневно используемые более легкие продукты с короткими цепями, этот процесс происходит путем нагревания тяжелых нефтепродуктов под высоким давлением и температурой в присутствии катализатор для производства двух видов продукции.
- Алканы с короткой цепью, которые используются с бензином для удовлетворения постоянных мировых потребностей, например, в автомобильном топливе.
- Короткоцепочечные алкены, такие как этен и пропен, используются во многих химических отраслях промышленности, таких как производство полимеров.
C 8 H 18 (л) → C 4 H 8 (г) + C 4 H 10 (г)
Термический каталитический крекинг (только для октана) — это процесс, в котором длинные углеродные цепи разбиваются на более короткие под действием тепла, давления и катализаторов.
Экономическое значение алканов
Алканы используются для получения мелкодисперсного углерода (черного углерода) путем термического крекинга. Черный углерод получают путем нагревания метана до 1000 ° C в отсутствие воздуха. Черный углерод используется в производстве автомобильных шин, окраске в черный цвет, полиролях и т. Д. и печатная краска.
CH 4 (г) → C (т) + 2 H 2 (г)
Алканы используются для получения водяного газа, водяной газ — это смесь водорода и окиси углерода, которая используется в качестве восстановителя или горючего топлива. Газообразный водород, образующийся в результате этой реакции, используется в нескольких отраслях промышленности, таких как производство газообразного аммиака. , Водяной газ используется в фурансе medrix для восстановления Fe 2 O 3 до Fe.
H 2 O (л) + CH 4 (г) → 3H 2 (г) + CO (г)
Метан используется в качестве топлива в домах, но смесь пропана и бутана (жидкость) заливается в цилиндры и используется в качестве топлива (Butagas), поскольку пропан более летуч, чем бутан, в холодных странах соотношение пропана больше, в теплых странах баллоны содержат большее количество бутана.
CH 4 (г) + 2O 2 (г) → CO 2 (г) + 2H 2 O (л) + тепло
(Алкан) Метан используется в качестве топлива в домах, потому что он горит в воздухе, выделяя CO 2 , H 2 O и тепло. Реакция является экзотермической реакцией, поэтому метан используется в качестве топлива, алканы используются для приготовления большого количества важные соединения, такие как галогениды алкилов, спирты и альдегиды.