Насыщенные Углеводороды

(предельные углеводороды), орг. Соед., углеродные атомы к-рых соединены между собой простыми (ординарными) связями. В статье рассмотрены алифатич. Насыщ. Углеводороды общей ф-лы С n Н 2n+2 (алканы, парафины, метановые углеводороды). О циклич. Н. У. См. В ст. Алщиклические соединения. Номенклатура. Различают неразветвленные (нормальные) и разветвленные Н. У. Названия первых четырех членов гомологич. Ряда-метан, этан, пропан, бутан. Названия последующих членов ряда состоят из основы-греч. Числи-тельного-и окончания "ан", напр. С 5 Н 12 -пентан, С 8 Н 18 -октан, С 20 Н 42 -эйкозан. Гексадекан в техн. Литературе часто наз. Цетаном. Для названия углеводородов, имеющих одну или две боковые СН 3 -группы при втором атоме углерода цепи, используют соотв.

Префиксы "изо" и "нео", напр. (СН 3)2 СНСН 2 СН 3 -изопентан, (СН 3)3 ССН 3 -неопентан. Названия разветвленных Н. У. Образуют из названия неразветвленных, к-рым соответствует наиб. Длинная цепь с обозначением места боковой цепи цифрами. Для Н. У. Возможна структурная изомерия (начиная с С 4) и оптическая (начиная с С 7). Число возможных изомеров возрастает с увеличением числа атомов С. Распространение в природе. Осн. Источник Н. У. В природе-нефть. Фракции нефти 200-430 °С содержат 30-50% (по массе) Н. У. (из них до 60% углеводородов нормального строения). Низшие газообразные Н. У. Входят в состав прир. Газа (до 98% метана) и растворены в нефти. Твердые встречаются в виде залежей озокерита, а также образуют восковые покрытия листьев, цветов и семян растений, входят в состав пчелиного воска.

Свойства. Длины связей СЧС в Н. У. ~ 0,154 нм, СЧН ~0,109 нм, угол ССС в газообразном состоянии 109,47°, в кристаллическом-на 2-3°. Больше. Низшие Н. У. До бутана и неопентан-газы без цвета и запаха, углеводороды С 5 -С 17 -бесцв. Жидкости с характерным "бензиновым" запахом, высшие Н. У.-бесцв. Твердые в-ва. Физ. Св-ва нек-рых Н. У. Приведены в таблице. Т-ры плавления и кипения зависят от размера молекулы и возрастают в гомологич. Ряду с увеличением мол. Массы. Среди изомеров углеводороды нормального строения имеют наиб. Высокие т-ры кипения и плотности. Кристаллич. Н. У. С четным числом атомов С (имеют моноклинную сингонию) плавятся выше, чем соседние члены гомологич. Ряда с нечетным числом атомов С (кристаллизуются в ромбич. Сингонии).

Чем симметричнее молекула Н. У., тем выше т-ра плавления. Большинство Н. У. Имеют неск. Аллотропич. Модификаций. Н. У. Обладают большой теплотворной способностью. DH0 сгор (МДж/кг) для СН 4 - 56, для С 4 Н 10 - 50, для С 8 Н 18 Ч 48, а также характеризуются высоким уд. Электрич. Сопротивлением. Н. У. Практически не раств. В воде и не растворяют ее. В Н. У. Раств. Галогены, S, Р и нек-рые неорг. Соли, напр. BF3, СоСl2, NiCl2. Р-римость Н. У. Падает по мере увеличения полярности р-рителя. Они хорошо раств. В углеводородах, их галогенопроизводных, в эфирах. Хуже-в этаноле и пиридине. Мало раств. В метаноле, феноле, анилине, нитробензоле. Практически не раств. В глицерине и этиленгликоле. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ НАСЫЩЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ a При т. Кип.

B В жидком состоянии под давлением. в При - 25 °С. г Переохлажденная жидкость. ИК спектры Н. У. Имеют характеристич. Полосы 2850-3000см -1 (С -Н), 1400-1470 см -1 (деформационные колебания связи СЧН в СН 3- и СН 2 -группах) и дополнит. Слабую полосу СН 3 -группы при 1380 см -1. Чистые Н. У. Не поглощают в УФ области выше 200 нм и поэтому в УФ спектроскопии их часто применяют в качестве р-рителей. В спектре ЯМР хим. Сдвиги d для СН 3 -групп 0,9 м. Д., для СН 2 -групп 1,25 м. Д. В масс-спектрах практически всех Н. У. Присутствует мол. Ион, хотя и малоинтенсивный, и ионы с m/z =14n + 1. Наиб. Интенсивны пики ионов с m/z43 и 57. Н. У. Относятся к наим. Реакционноспособным орг. Соед., однако они не являются химически инертными. При определенных условиях они вступают в р-ции окисления, галогени-рования, нитрования, сульфохлорирования и др.

Наиб. Инертны метан и этан. Высокотемпературное окисление Н. У. В избытке О 2 приводит к их полному сгоранию до СО 2 и воды и протекает по цепному радикальному механизму. Такое окисление происходит в двигателях всех типов. Низкотемпературное жидкофазное окисление Н. У. О 2 в присут. Солей Мn приводит к образованию смеси предельных к-т. Этот процесс используют в пром-сти для получения СН 3 СООН из бутана и низкокипящих фракций нефти, а также при произ-ве жирных к-т С 12 -С 18 окислением твердых Н. У. При газофазном окислении при низких т-рах образуются спирты, альдегиды, кетоны и к-ты (окислители - соед. Переходных металлов). В пром-сти газофазное окисление используется в произ-ве ацетальдегида, метанола и формальдегида.

Нагревание Н. У. Без доступа воздуха выше 450 С С приводит к гомолитич. Разрыву связей СЧСu образованию олефинов (термич. Крекинг). Пром. Значение имеет пиролиз легких нефтяных фракций в этилен. В отличие от термического каталитич. Крекинг Н. У. Протекает по ионному механизму и служит для получения высокооктановых бензинов из более тяжелых фракций нефти. В присут. Н 2 под давлением и катализаторов (Ni, Pt) идет гидрогенолиз (гидрокрекинг) с образованием Н. У. Меньшей мол. Массы. Каталитич. Риформинг на Pt/Al2O3 приводит к дегидроциклиза-ции Н. У. В ароматич. И циклопентановые углеводороды и сопровождается гидрокрекингом и изомеризацией. При дегидрировании Н. У. На разл. Катализаторах при 500-600 °С образуются олефиновые и диеновые углеводороды, в присут.

АlСl3 или Pt/Al2O3 Н. У. Нормального строения изомеризуются в Н. У. С разветвленной углеродной цепью. // .