ALCANI: Proprietăți Chimice Flashcards
Reacția de halogenare
- cu Cl2 și Br2 reacționează direct, la lumină (lumina solară, lumina unui bec puternic, lumina ultravioletă) sau la întuneric și prin încălzire (300-600°C); 2. cu I 2 alcanii nu reacționează, iar cu F2, reacția este violentă; acești compuși
halogenați se pot obține doar prin procedee indirecte
Obținerea compușilor fluorurați și iodurați prin procedee indirecte:
R—X + KI => R—I + KX
2R—Cl + HgF2 => 2R—F + HgCl2
Proporția izomerilor de poziție obținuți prin r. de halogenare depinde de
◦ Reactivitatea atomului de hidrogen - depinde de tăria legăturii C-H
H-C primar< H-C secundar< H-C terțiar
◦ Reactivitatea halogenului - clorul, foarte reactiv, atacă toți atomii de hidrogen; bromul, mai puțin reactiv decât clorul atacă atomii de hidrogen mai reactivi. De aceea, compușii bromurați secundari și terțiari se obțin în proporție mai mare decât compușii clorurați corespunzători.
Temperatura de lucru: butan + Cl2
(300*C)=> 1-clorobutan (28%), 2-clorobutan (72%)
Temperatura de lucru: propan + Br2
(130*C)=> 1-bromopropan (2%), 2-bromopropan (98%)
Temperatura de lucru: izobutan + Br2
(130*C)=> 1-bromo-2-metilpropan (1%), 2-bromo-2-metilpropan (99%)
Reacția de izomerizare (reacția Nenițescu)
1.catalizator AlCl sau AlBr (umede), la 50-100°C; 2. silicați de aluminiu (naturali sau sintetici), numiți zeoliți, la 250-300°C; 3. Pt/Al O !!
Reacția de izomerizare este o reacție:
Reversibilă, de echilibru (NU înseamnă % egale de reactanți și produși de reacție) și de transpoziție (=migrarea unor atomi sau a unei grupe de atomi dintr-o parte a moleculei în alta)
Cea mai importantă aplicație practică a izomerizării
Obținerea benzinelor de calitate superioară, care conțin izoalcani
Calitatea benzinelor se apreciază prin
C.O. (Cifra octanică)
Ce este cifra octanică
procentul masic de izooctan dintr-un amestec cu n-heptan și arată rezistența la detonație a benzinelor
C.O. = 100 are
izooctanul, 2,2,4-trimetilpentan !!, care este deosebit de rezistent la detonare
C.O. = 0 are
n-heptanul, care este puternic detonant
Metanul este stabil până la
Aprox. 900*C
Alcanii superiori se descompun la temperaturi de
400-600°C, cu atât mai joase cu cât dimensiunile lor sunt mai mari
Cracare
< 650°C
În cracare au loc reacții de
rupere a legăturilor C-C (deoarece energia de legătură dintre atomii de carbon este mai mică decât energia de legătură dintre atomul decarbon și cel de hidrogen) și formarea unui amestec de alcani și alchene inferioare.
La moleculele ramificate, cracarea se poate face
din ambele capete ale moleculei
Piroliză (dehidrogenare)
> 650°C
Din alcanii cu >6 C se obțin prin piroliză
Arene (REFORMARE CATALITICĂ)
Obținerea acetilenei din metan
> 1200°C
Echilibrul la obținerea acetilenei din metan se stabilește
la temperaturi mai mari de 1200°C, când acetilena este instabilă; de aceea, temperatura trebuie scăzută rapid sub 100°C
La obținerea acetilenei din metan apare ca produs secundar
carbon elemental, sub formă de praf fin, numit negru de fum folosit la fabricarea vopselelor și a anvelopelor de automobile, dar și H2
Procesul de descompunere termică este complex,
în amestecul de reacție aflându-se produși ai reacției de cracare și produși ai reacției de dehidrogenare în diferite proporții ce depind de condițiile de reacție.
Cu cât molecula este mai mică, cu atât descompunerea termică se face la temperaturi
mai ridicate pentru că moleculele mai mici au stabilitate mai
mare.
Reacțiile de oxidare cuprind reacții care conduc la:
◦ creșterea conținutului de oxigen al unei molecule
◦ creșterea numărului de legături chimice prin care oxigenul se leagă de carbon
◦ scăderea conținutului de hidrogen din moleculă
◦ creșterea numărului de oxidare (N.O.) al unui element
La ardere,
Se degajă cantități mari de energie: căldură și lumină, de aceea se utilizează drept combustibili
Gazul metan a fost folosit la
Iluminatul public
Gazul metan, aragazul (= amestec de proban și butan), butanul sunt folosite pentru
încălzirea locuințelor
Gazul natural și aragazul sunt folosite pentru
prepararea hranei
Benzinele sunt folosite pentru
punerea în mișcare a vehiculelor cu combustie internă
Căldura de ardere, Q reprezintă
căldura degajată la arderea unui mol de substanță și se măsoară în kJ sau kcal (1 cal= 4,18 J).
Puterea calorică a unui combustibil este
cantitatea de caldură degajată la arderea completă a unei mase de 1 kg de combustibil solid sau lichid, sau a unui volum de 1 m3 de combustibil gazos
De regulă, arderea:
nu este spontană; combustibilul trebuie mai întâi încălzit
Oxidarea parțială: n-alcanii sunt
față de agenții oxidanți obișnuiți (KMnO4, K2Cr2O7)
Alcanii superiori (C 22 - C 26, numiți parafină) se oxidează (cu sau fără ruperea moleculei) cu:
aer în prezența unor catalizatori, la acizi carboxilici superiori, folosiți la fabricarea săpunurilor
Arderea în aer, în atmosferă săracă în oxigen
se obține negru de fum și apă
Arderea incompletă
se obține gaz de sinteză = amestec de CO și H2, în raport molar 1:2; Gazul de sinteză este folosit în sinteza alcanilor superiori și a metanolului. Hidrogenul obținut poate fi folosit, de exemplu, la sinteza amoniacului.
Oxidare incompletă
trecut cu vapori de apă, peste catalizator de Ni, la 800°C se obține gaz de apă (amestec de CO și H , în raport molar 1:3)
Încălzire la 400°C, presiune 60 atm
se obține metanol (alcool metilic)
Încălzire la 400-600°C, în prezență de oxizi de azot
se obține metanal (aldehidă formică); o soluție apoasă 40% de aldehidă formică se numește formol / formalină și este utilizat ca dezinfectant (este toxic puternic pentru micoorganisme) și la conservarea preparatelor anatomice (denaturează proteinele)
Oxidare în prezență de amoniac = amonoxidare
catalizator de Pt, la 1000°C; se obține acid cianhidric (HCN), utilizat în special în industria polimerilor, la obținerea fibrelor sintetice.
Dehidrogenare catalitică (vezi alcadiene)
Fe2O3, Al2O3 și 700-750°C sau Cr2O3 și 550°C
