А13. Характерные химические свойства углеводородов: алканов, циклоалканов, алкенов, диенов, алкинов, ароматических углеводородов (бензола и толуола).
Химические свойства алканов
| Тип реакции | Уравнение |
| I. Реакции окисления. | |
| 1. Горение: а) полное | CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q 2С4Н10 + 13О2→ 8СО2 +10Н2О+Q |
| б) неполное. | 2CH4 + 3O2 → 2CO + 4H2O |
| 2. Каталитическое окисление (различные катализаторы и t окисления) а) метан – до метанола, метаналя или муравьиной кислоты б) гомологи метана окисляются с разрывом С-С цепи и образованием КК | 2CH4 + O2 → 2CH3OН CH4 + O2 → НCНO + H2O 2CH4 + 3O2 → 2НCOOН+ 2H2O 2C4H10 + 5O2 → 4СН3COOН+ 2H2O |
| II. Замещение. | |
| 1.Галогенирование (на свету или при t). При хлорировании или бромировании алкана с вторичными или третичными атомами углерода легче всего идет замещение водорода у третичного атома, труднее у вторичного и еще труднее у первичного. Поэтому, например, при бромировании пропана основным продуктом реакции является 2-бромпропан. | CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl При достаточном количестве хлора реакция продолжается дальше: CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 +HCl CH2Cl2 + Cl2 →CHCl3 + HCl CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl |
| 2.Нитрование (реакция Коновалова) | С2Н6 + НNО3→ С2Н5NО2+ H2O |
| III. Термические превращения алканов | |
| 1. Дегидрирование гомологов метана | Гомологи метана превращаются в алкены: С2Н6 → С2Н4 + Н2 |
| 2. Изомеризация (при нагревании и в присутствии хлорида алюминия) | СН3-СН2-СН2-СН3→ СН3-СН-СН3 СН3 |
| 3. Пиролиз (разложение на простые вещества): а) полное б) неполное | 1000о С СН4 → С + 2Н2 1500оС 2CH4 → С2Н2 + 3Н2 |
| 4. Разрушение С - С цепи (крекинг) (400-500 оС) | Алкан → новый алкан + алкен С20Н42 → С10Н22 + С10Н20 |
| IV. Конверсия метана при 800оС и в присутствии никелевого катализатора | СН4 + Н2О → СО + 3Н2 |
| V. Ароматизация алканов (С ≥ 6) при нагревании и действии катализатора | С6Н14→ С6Н6 + 4Н2 |
| VI. При о.у. не обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия | - |
| VII. Реакции присоединения не характерны | - |
Химические свойства циклоалканов
| Тип реакции | Уравнение химической реакции |
| I. Общие с алканами (для больших циклов С ≥ 5) протекают с сохранением цикла | |
| 1) Замещение: | |
| а) галогенирование | 
|
| б) нитрование | 
|
| 2) Дегидрирование | t,Pt → С6Н6 + 3Н2 циклогексан бензол |
| 3) Горение | С6Н12+ 9O2 → 6CO2 + 6 H2O+Q |
| II. Особые свойства - отличные от алканов (для малых циклов С = 3, 4), протекают с разрывом цикла | |
| 1) Реакции присоединения | |
| а) галогенирование | 
|
| б) гидрирование | |
| в) гидрогалогенирование |
Химические свойства алкенов
| Тип реакции | Уравнение химической реакции |
| I. Окисление: 1) Полное (горение) | С2Н4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О + Q |
| 2) Неполное (разрыв только π-связей) | Окисление этилена перманганатом калия в нейтральной среде приводит к образованию двухатомного спирта – этиленгликоля. Упрощённо: CH2 = CH2 + НОН + [O] → CH2(OH) – CH2(OH) 3 CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3 CH2 – CH2 + 2MnO2 + 2KOH | | OH OH |
| 3) Жёсткое окисление | При окислении алкенов кипящим раствором KMnO4 в кислой среде происходит полное разрушение двойной связи и превращение атомов углерода, между которыми существует двойная связь, в атомы углерода карбоксильной группы с образованием карбоновых кислот или СО2: 5CH3-CH=CH-CH2-CH3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 →5CH3COOH + 5C2H5COOH + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 17H2O 5CH3CH=CH2 + 10KMnO4 + 15H2SO4 →5CH3COOH + 5CO2 + 10MnSO4 + 5K2SO4 + 20H2O Дихромат калия в сернокислотной среде окисляет алкены аналогично. Если атом углерода при двойной связи содержит 2 заместителя, то при его окислении образуется кетон: 5(CH3)2-C=CH-CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 →5CH3COOH + 5(CH3)2C=O + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 9H2O В щелочной среде: 3CH3-CH=CH-CH2-CH3 + 6KMnO4 + 10KOH →CH3COOK + C2H5COOK + 6H2O + 6K2MnO4 4CH3CH=CH2 + 10KMnO4 + 13KOH →CH3COOK + K2CO3 + 8H2O+ 10K2MnO4 |
| II. Присоединение 1) Гидрирование при о.у. | CH2 = CH2 + Н2 → CH3 – CH3 |
| 2) Гидратация | H2SO4 СН2 = СН2 + НОН → СН3 – СН2ОН Присоединение воды к несимметричному алкену происходит по правилу Марковникова: «Атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода, а гидроксогруппа к менее гидрированному атому углерода». CH3-CH=CH2 + НОН → СН3 – СН– СН3 ОН |
| 3) Галогенирование | CH2 = CH2 + Br2 → CH2Br – CH2Br |
| 4) Гидрогалогенирование | CH2 = CH2 + HBr → CH3– CH2Br Присоединение галогеноводорода к несимметричному алкену происходит по правилу Марковникова: «Атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода, а галогены к менее гидрированному атому углерода». СН3 – CH = CH2 + HBr → CH3 – CH – CH3 | Br |
| III. Полимеризация - процесс образования полимера из низкомолекулярных веществ, без выделения побочных продуктов | n CH2 = CH2 → (– CH2 – CH2 –)n - полиэтилен n CH2 = CН → (– CH2 – CH –)n - полипропилен | | CH3 CH3 |
| IV.Реакции замещения: галогенирование | Наиболее легко замещается галогенами атом Н у первого атома С, считая от двойной связи: CH3- CH = CH2 + Cl2 → Cl - CH2- CH = CH2 + HCl |