Hydrocacbon bão hòa (parafin) là các hydrocacbon béo bão hòa, trong đó có một liên kết đơn giản (đơn) giữa các nguyên tử cacbon.
Tất cả các hóa trị khác đều bão hòa hoàn toàn với các nguyên tử hydro.
Bộ truyện đồng nhất
Hiđrocacbon no cuối cùng có công thức chung là SpH2p + 2. Trong điều kiện bình thường, các đại diện của lớp này cho thấy một phản ứng yếu, vì vậy chúng được gọi là "parafin". Các hiđrocacbon no bắt đầu bằng metan, có công thức phân tử CH4.
Đặc điểm cấu trúc trên ví dụ về mêtan
Chất hữu cơ này không mùi và không màu, khí nhẹ gần gấp đôi không khí. Trong tự nhiên, nó được hình thành trong quá trình phân hủy của các sinh vật động thực vật, nhưng chỉ khi không có không khí tiếp cận. Nó được tìm thấy trong các mỏ than, trong các hồ chứa đầm lầy. Với số lượng nhỏ, mêtan là một phần của khí tự nhiên, hiện được sử dụng làm nhiên liệu trong sản xuất, trong cuộc sống hàng ngày.
Hiđrocacbon no này thuộc loại ankan có liên kết cộng hóa trị có cực. Cấu trúc tứ diện được giải thích bởi sp3lai hóa nguyên tử cacbon, góc liên kết là 109 ° 28 '.
Danh pháp của parafin
Các hydrocacbon no có thể được đặt tên theo danh pháp hệ thống. Có một quy trình nhất định cho phép bạn tính đến tất cả các nhánh có trong phân tử của hiđrocacbon no. Đầu tiên, bạn cần xác định chuỗi carbon dài nhất, sau đó đánh số các nguyên tử carbon. Để thực hiện việc này, hãy chọn phần phân tử mà trong đó có sự phân nhánh tối đa (số lượng gốc nhiều hơn). Nếu có một số gốc giống nhau trong ankan, các tiền tố xác định được chỉ định bằng tên của chúng: di-, tri-, tetra. Các con số được sử dụng để làm rõ vị trí của các hạt hoạt động trong một phân tử hydrocacbon. Bước cuối cùng trong tên gọi của parafin là chỉ thị của chính chuỗi cacbon, với việc thêm hậu tố -an.
Các hydrocacbon no khác nhau ở trạng thái tập hợp của chúng. Bốn đại diện đầu tiên của máy tính tiền này là các hợp chất ở thể khí (từ metan đến butan). Khi trọng lượng phân tử tương đối tăng lên, có sự chuyển đổi sang thể lỏng và sau đó chuyển sang trạng thái tập hợp rắn.
Hydrocacbon no và không no không tan trong nước, nhưng có thể tan trong phân tử dung môi hữu cơ.
Đặc điểm của đồng phân
Hiđrocacbon no có những loại đồng phân nào? Ví dụ về cấu trúc của các đại diện của lớp này, bắt đầu bằng butan, cho biếtsự hiện diện của isomerism của khung carbon.
Chuỗi cacbon được hình thành bởi các liên kết cộng hóa trị có cực có hình dạng ngoằn ngoèo. Đây là lý do cho sự thay đổi trong chuỗi chính trong không gian, tức là sự tồn tại của các đồng phân cấu trúc. Ví dụ, khi thay đổi sự sắp xếp của các nguyên tử trong phân tử butan, đồng phân của nó được tạo thành - 2metylpropan.
Tính chất hóa học
Hãy xem xét các tính chất hóa học cơ bản của các hiđrocacbon no. Đối với các đại diện của loại hiđrocacbon này, phản ứng cộng không phải là đặc trưng, vì tất cả các liên kết trong phân tử là đơn (bão hòa). Các ankan tham gia vào các tương tác liên quan đến việc thay thế một nguyên tử hydro bằng một halogen (halogen hóa), một nhóm nitro (nitrat hóa). Nếu công thức của các hiđrocacbon no có dạng SpH2n + 2, thì sau khi thay thế một chất có thành phần CnH2n + 1CL được tạo thành, cũng như CnH2n + 1NO2.
Quá trình thay thế có cơ chế gốc tự do. Đầu tiên, các hạt hoạt động (gốc) được hình thành, sau đó quan sát thấy sự hình thành các chất hữu cơ mới. Tất cả các ankan đều phản ứng với các đại diện của nhóm thứ bảy (phân nhóm chính) của bảng tuần hoàn, nhưng quá trình này chỉ diễn ra ở nhiệt độ cao hoặc khi có mặt lượng tử ánh sáng.
Ngoài ra, tất cả các đại diện của dãy metan đều được đặc trưng bởi sự tương tác với oxy trong khí quyển. Trong quá trình đốt cháy, khí cacbonic và hơi nước đóng vai trò là sản phẩm phản ứng. Phản ứng đi kèm với sự hình thành một lượng nhiệt đáng kể.
Khi metan tương tác với oxy trong khí quyểnmột vụ nổ có thể xảy ra. Một hiệu ứng tương tự là điển hình cho các đại diện khác của nhóm các hiđrocacbon no. Đó là lý do tại sao hỗn hợp butan với propan, etan, metan rất nguy hiểm. Ví dụ, những tích tụ như vậy là điển hình cho các mỏ than, xưởng công nghiệp. Nếu đun nóng hydrocacbon no trên 1000 ° C, nó bị phân hủy. Nhiệt độ cao hơn dẫn đến việc tạo ra các hydrocacbon không bão hòa, cũng như tạo ra khí hydro. Quá trình khử hydro có tầm quan trọng trong công nghiệp, nó cho phép bạn thu được nhiều loại chất hữu cơ.
Đối với các hiđrocacbon thuộc dãy metan, bắt đầu từ butan, quá trình đồng phân hóa là đặc trưng. Bản chất của nó nằm ở việc thay đổi khung xương carbon, thu được hydrocacbon nhánh bão hòa.
Tính năng ứng dụng
Khí mê-tan là khí tự nhiên được sử dụng làm nhiên liệu. Các dẫn xuất clo của mêtan có tầm quan trọng thực tế rất lớn. Ví dụ, cloroform (trichloromethane) và iodoform (triiodomethane) được sử dụng trong y tế, và carbon tetrachloride trong quá trình bay hơi sẽ ngăn chặn sự tiếp cận của oxy trong khí quyển, vì vậy nó được sử dụng để dập tắt đám cháy.
Do giá trị nhiệt trị cao của hydrocacbon, chúng được sử dụng làm nhiên liệu không chỉ trong sản xuất công nghiệp mà còn cho mục đích sinh hoạt.
Hỗn hợp propan và butan, được gọi là "khí hóa lỏng", đặc biệt thích hợp ở những nơi không có khí tự nhiên.
Sự thật thú vị
Đại diện của hydrocacbon, ở trạng thái lỏng, là nhiên liệu cho động cơ đốt trong trên ô tô (xăng). Ngoài ra, mêtan là một nguyên liệu thô giá cả phải chăng cho các ngành công nghiệp hóa chất khác nhau.
Ví dụ: phản ứng phân hủy và đốt cháy khí metan được sử dụng để sản xuất muội than trong công nghiệp, cần thiết cho sản xuất mực in, cũng như tổng hợp các sản phẩm cao su khác nhau từ cao su.
Để làm được điều này, một lượng không khí như vậy được cung cấp cho lò cùng với mêtan để xảy ra quá trình đốt cháy một phần hydrocacbon bão hòa. Khi nhiệt độ tăng lên, một phần khí metan sẽ bị phân hủy, tạo ra muội than.
Hình thành hydro từ parafin
Mêtan là nguồn hydro công nghiệp chính được sử dụng để tổng hợp amoniac. Để thực hiện quá trình dehydro hóa, metan được trộn với hơi nước.
Quá trình diễn ra ở nhiệt độ khoảng 400 ° C, áp suất khoảng 2-3 MPa, xúc tác nhôm và niken được sử dụng. Trong một số tổng hợp, một hỗn hợp khí được sử dụng, được hình thành trong quá trình này. Nếu quá trình biến đổi tiếp theo liên quan đến việc sử dụng hydro tinh khiết, thì quá trình oxy hóa carbon monoxide bằng hơi nước được thực hiện bằng xúc tác.
Clo hóa tạo ra hỗn hợp các dẫn xuất clo metan, có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ví dụ, chloromethane có khả năng hấp thụ nhiệt, đó là lý do tại sao nó được sử dụng làm chất làm lạnh trong các hệ thống lạnh hiện đại.
Dichloromethane là dung môi tốt cho các chất hữu cơ, được sử dụng trong tổng hợp hóa học.
Hiđro clorua, được hình thành trong quá trình halogen hóa gốc, sau khi tan trong nước sẽ trở thành axit clohiđric. Hiện nay, axetylen cũng được thu nhận từ metan, đây là một nguyên liệu hóa học có giá trị.
Kết
Các đại diện của dãy đồng đẳng metan phân bố rộng rãi trong tự nhiên, điều này làm cho chúng trở thành những chất phổ biến trong nhiều ngành của công nghiệp hiện đại. Từ các đồng đẳng của metan, có thể thu được các hiđrocacbon phân nhánh, cần thiết cho quá trình tổng hợp các loại chất hữu cơ khác nhau. Các đại diện cao nhất của lớp ankan là nguyên liệu để sản xuất chất tẩy rửa tổng hợp.
Ngoài parafin, ankan, xycloalan, được gọi là xicloparafin, cũng được quan tâm thực tế. Phân tử của chúng cũng chứa các liên kết đơn giản, nhưng điểm đặc biệt của các đại diện của lớp này là sự hiện diện của cấu trúc mạch vòng. Cả ankan và xycloacan đều được sử dụng với số lượng lớn làm nhiên liệu thể khí, vì các quá trình đều đi kèm với việc giải phóng một lượng nhiệt đáng kể (hiệu ứng tỏa nhiệt). Hiện nay, ankan, xicloankan được coi là những nguyên liệu hóa học có giá trị cao nhất, vì vậy công dụng thực tế của chúng không chỉ giới hạn trong các phản ứng cháy điển hình.
