Крекинг нефти (промышленный способ)

Тема: Свойства алканов

Дата: 06.09.2020 (1 час)

Цель:

дать характеристику предельных углеводородов.

Задачи: формировать представление о нахождении в природе, физических свойствах, химических свойствах, применении и получении алканов.

Студенты должны знать: гомологический ряд алканов; виды изомерии алканов.

Студенты должны уметь: составлять уравнения реакции, характеризующие химические свойства и способы получения алканов.

План.

1. Понятие об алканах.

2. Гомологический ряд алканов.

3. Виды изомерии алканов.

4. Физические свойства.

5. Получение.

6. Химические свойства.

 

Опорный конспект

1. Алканы - предельные ациклические углеводороды в молекулах которых все атомы углерода связаны одинарными связями и имеют общую формулу: C_nH_2n+2

Углерод в любом органическом соединении четырех валентный! А это значит, что он может присоединить к себе четыре других химических элементов.

2. Гомологический ряд алканов.

Суффикс -ан является характерным для названия всех алканов. Начиная с пятого гомолога, название алкана образуется из греческого числительного, указывающего число атомов углерода в молекуле, и суффикса –ан: пентан С₅Н₁₂, гексан С₆Н₁₄, гептан С₇Н₁₆, октан С₈Н₁₈, нонан С₉Н₂₀, декан С₁₀Н₂₂ и т.д.

3. Виды изомерии алканов:

В ряду алканов структурная изомерия углеродного скелета начиная с бутана С₄Н₁₀

Структурная изомерия алканов

Причиной проявления структурной изомерии в ряду алканов является способность атомов углерода образовывать цепи различного строения. Этот вид структурной изомерии называется изомерией углеродного скелета.

Например, алкан состава C₄H₁₀ может существовать в виде двух структурных изомеров:

4. Физические свойства

Гомологи отличаются молекулярной массой и, следовательно, физическими характеристиками. С увеличением числа углеродных атомов в молекуле алкана (с ростом молекулярной массы) в гомологическом ряду наблюдается закономерное изменение физических свойств гомологов (переход количества в качество): повышаются температуры кипения и плавления, увеличивается плотность. Алканы от СН₄ до С₄Н₁₀ – газы, от С₅Н₁₂ до С₁₇Н₃₆ – жидкости, далее – твердые вещества.

С увеличением относительных молекулярных масс предельных углеводородов закономерно повышаются их температуры кипения и плавления.

5. Получение

Алканы выделяют из природных источников (природный и попутный газы, нефть, каменный уголь).

Используются также синтетические методы.

Крекинг нефти (промышленный способ)

CnH2n+2 ® CmH2m+2 + Cn-mH2(n-m)

алкан алкен

При крекинге алканы получаются вместе с непредельными соединениями (алкенами). Этот способ важен тем, что при разрыве молекул высших алканов получается очень ценное сырье для органического синтеза: пропан, бутан, изобутан, изопентан и др.

2. Гидpиpование непpедельных углеводоpодов:

H2 2H2

CnH2n ® CnH_2n+₂ CnH_2n-2

алкены алканы алкины

3. Синтез более сложных алканов из галогенопpоизводных с меньшим числом атомов углеpода:

2CH₃Cl + 2Na ® CH₃-CH₃ + 2NaCl (синтез Вюpца) Это то что мы с вами разбирали в лекции!

хлорметан этан

4. Из солей карбоновых кислот:

сплавление со щелочью (реакция Дюма)

_t°

CH3COONa + NaOH ® CH4 + Na2CO3

ацетат натрия

 

5. Разложение карбидов металлов водой:

Al₄C₃ + 12H₂O ® 4Al(OH)₃ + 3CH₄

6. Химические свойства

Для алканов характерны следующие типы химических реакций: замещение атомов водорода; дегидрирование; крекинг; окисление.

1) Замещение атомов водорода:

А) Реакция галогенирования:

CH₄ +Cl₂ ® CH₃Cl + HCl

Б) Реакция нитрования (Коновалова):

CH₄ + HNO₃®CH₃-NO₂ + H₂O + Q

В) Реакция сульфирования:

CH₄ + H₂SO₄ ® CH₃-SO₃ H + H₂O

2) Реакция изомеризации:

бутан ®изобутан

3) Реакция с водяным паром:

CH₄ + H₂O ®CO + 3H₂

4) Реакция дегидрирования:

2СН₄ ® НС=СН + 3Н₂

5) Реакция окисления:

CH₄ + 2O₂ ® Н-C=O + 2H₂O

6) Горение метана:

CH₄ + 2O₂ ®CO₂ + 2H₂O

 

Практическое задание.

1. Написать структурные формулы следующих соединений: метан, октан, пропан, октан, 2-метилпентан, соблюдая валентность углерода

2. Ответить письменно на вопрос: где применяются алканы или для чего?

Критерии оценивания.

Оценка «отлично» - выполнены все задания правильно.

Оценка «хорошо» - допущена 1 ошибка.

Оценка «удовлетворительно» - допущены 2 ошибки.

Оценка «неудовлетворительно» - допущено более 2 ошибок.

Уважаемые студенты, практическое задание необходимо выполнить в рабочей тетради (сфотографировать) или в формате Документа Word. Отправлять для проверки в личные сообщения на страницу ВКонтакте: https://vk.com/id343837166 Преподаватель: Острик Марина Григорьевна