Google

Сейчас на сайте

> Гостей: 2

> Пользователей: 0

> Всего пользователей: 614
> Новый пользователь: Sintaflus

Счетчики





Яндекс.Метрика

Метан

Метан

 

Атом углерода в молекуле метана находится в состоянии sp3- гибридизации. В результате перекрывания четырёх гибридных орбиталей атома углерода с s-орбиталями атомов водорода образуется весьма прочная молекула метана.

 

Метан - газ без цвета и запаха, легче воздуха, малорастворим в воде. Предельные углеводороды способны гореть, образуя оксид углерода (IV) и воду. Метан горит бледным синеватым пламенем:

 

CH4+2O2=2H2O

 

В смеси с воздухом (или с кислородом, особенно в соотношении по объему 1:2, что видно из уравнения реакции) метан образует взрывчатые смеси. Поэтому он опасен как в быту (утечка газа через краны, так и в шахтах. При неполном сгорании метана образуется сажа. Так её получают в промышленных условиях. В присутствии катализаторов при окислении метана получают метиловый спирт и формальдегид

 

При сильном нагревании метан распадается по уравнению:CH4=C+2H2

 

В печах специальной конструкции распад метана может быть осуществлён до промежуточного продукта - ацетилена:

 

2CH4=C2H2+3H2

 

Для метана характерны реакции замещения. На свету или обычной температуре галогены - хлор и бром - постепенно (по стадиям) вытесняют из молекулы метана водород, образуя так называемые галогенопроизводные. Атомы хлора замещают атомы водорода в ней с образованием смеси различных соединений:

 

CH3Cl-хлорметана (хлористого метила), CH2Cl2-дихлорметана, CHCl3-трихлорметана, CCl4-тетрахлорметана

 

Из этой смеси каждое соединение может быть выделено. Важное значение имеют хлороформ итетрахлорметан как растворители смол, жиров, каучука и других органических веществ.

 

Образование галогенопроизводных метана протекают по цепному свободнорадикальному механизму. Под действием света молекулы хлора распадаются на неорганические радикалы:Cl2=2Cl

 

Неорганический радикал Cl отрывает от молекулы метана атом водорода с одним электроном, образуя HCl и свободный радикал

 

CH3 H H

 

H:C_| H+Cl=H:C +HCl

 

H| H

 

Cвободный радикал взаимодействует с молекулой хлора Cl2, образуя галогенопроизводное и радикал хлора:

 

CH3+Cl_| Cl=CH3-Cl+Cl

 

Метан при обычной температуре обладает большей стойкостью к кислотам, щелочам и многим окислителям. Однако он вступает в реакцию с азотной кислотой:

 

CH4+HNO3=CH3NO2 +H2O нитрометан

 

Метан не способен к реакциям присоединения, поскольку в его молекуле все валентности насыщены.

 

Приведенные реакции замещения сопровождаются разрывом связей C-H. Однако известны процессы, при которых происходит не только расщепление связей C-H, но и разрыв цепи углеродных атомов (у гомологов метана). Эти реакции протекают при высоких температурах и в присутствии катализаторов. Например:

 

C4H10+H2 -процесс дегидрогенизации

C4H10-|

C2H6 + C2H4-крекинг

 

Получение метана.

 

Метан широко распространён в природе. Он является главной составной частью многих горючих газов как природных (90-98%), так и искусственных, выделяющихся при сухой перегонке дерева, торфа, каменного угля, а также при крекинге нефти.

 

Метан выделяется со дна болот и из каменноугольных пластов в рудниках, где он образуется при медленном разложении растительных остатков без доступа воздуха, Поэтому метан часто называют болотным газом или рудничным газом.

 

В лабораторных условиях метан получают при нагревании смеси ацетата натрия с гидроксидом натрия:

 

200°C

CH3|COONa +NaO|H=Na2CO3 + CH4|

 

или при взаимодействии карбида алюминия с водой:

 

Al4C3 +12H2O=4Al(OH)3 +3CH4|

 

В последнем случае метан получается весьма чистым.

 

Метан может быть получен из простых веществ при нагревании в присутствии катализатора: Ni C+2H2=CH4

 

А также синтезом на основе водяного газа Ni CO+3H2 =CH4 +H2O

 

Гомологи метана, как и метан, в лабораторных условиях получают прокаливанием солей соответствующих органических кислот с щелочами. Другой способ - реакция Вюрца, т.е. нагревание моногалогенопроизводных с металлическим натрием, например

 

C2H5 |Br+2Na+Br|C2H5= C2H5-C2H5+2NaBr

 

В технике для получения синтетического бензина (смесь углеводородов, содержащих 6-10 атомов углерода) применяют синтез из оксида углерода (II) и водорода в присутствии катализатора (соединения кобальта) и при повышенном давлении. Процесс можно выразить уравнением:

 

200°С

nCO+(2n+1)H2=CnH2n+2+nH2O

 

Применение алканов

 

Благодаря большой теплотворной способности метан в больших количествах расходуется в качестве топлива (в быту - бытовой газ и в промышленности. Широко применяются получаемые из него вещества: водород, ацетилен, сажа. Он служит исходным сырьём для получения формальдегида, метилового спирта, а также различных синтетических продуктов.

 

Большое промышленное значение имеет окисление высших предельных углеводородов-парафинов с числом углеродных атомов 20-25. Этим путём получают синтетические жирные кислоты с различной длиной цепи,которые используются для производства мыл, различных моющих средств, смазочных материалов, лаков и эмалей.

 

Жидкие углеводороды используются как горючее (они входят в состав бензина и керосина). Алканы широко используются в органическом синтезе.

 

 

***

Нет комментариев.

Добавить комментарий

Пожалуйста, авторизуйтесь для добавления комментария.
Время загрузки: 0.08 секунд - 54 Запросов
3,103,440 уникальных посетителей