Сульфирование алканов

Тема 3.1. Алканы (предельные углеводороды)

Предельными называются углеводороды, в которых каждый атом углерода затрачивает на соединение с соседними углеродными атомами не более одной единицы валентности. Общая формула углеводородов этого ряда Сn Н2n+2. Тип гибридизации атома углерода в алканах — sp 3 .

Изомерия. В ряду алканов наблюдается структурная и конформационная изомерия. Структурная изомерия углеводородного скелета обусловлена различным характером соединения атомов углерода в молекуле:

Сульфирование алканов

Конформационная изомерия обусловлена возможностью свободного вращения алкильных групп вокруг d-связей и начинается с этана. Для изображения конформаций используются формулы Ньютона.

Сульфирование алканов

Номенклатура. Для названия предельных углеводородов используют тривиальные названия, рациональную и систематическую номенклатуры.

Тривиальные названия – это сложившиеся названия органических соединений (метан, этан, пропан, бутан).

По рациональной номенклатуре алканы рассматриваются как замещенные метана. Чтобы дать название по этой номенклатуре, необходимо назвать радикалы и добавить слово метан.

Сульфирование алканов

Основные принципы систематической (международной) номенклатуры, или как ее еще называют ИЮПАК, изложены в 1892 году и дополнены в 1957 и в 1965 годах. Для применения систематической номенклатуры необходимо знать названия и строение определенных фрагментов молекул – органических радикалов. Названия основных радикалов приведены ниже:

Сульфирование алканов

Сульфирование алканов

Сульфирование алканов

По систематической номенклатуре первые четыре члена ряда алканов сохраняют тривиальные названия. Далее названия даются от латинских и греческих числительных с добавлением окончания «ан».

Чтобы дать название сложному углеводороду, выбирают самую длинную углеводородную цепочку, нумеруют ее с того конца, где больше заместителей, называют их и называют сам углеводород с окончанием «ан». В названии радикалов соблюдается правило старшинства.

Сульфирование алканов

Способы получения. Основным природным источником алканов является нефть. Под термином нефть обычно понимают природный газ и собственно нефть — это совокупность углеводородов от метана СН4 до С70 Н142 .

Природный газ содержит 95% метана, 5% этана, пропана, бутана. Состав нефти, в зависимости от месторождения, различен и представляет собой смесь углеводородов. Первичным способом переработки нефти является ее перегонка, позволяющая выделить различные фракции.

При первичной перегонке выход основного продукта – бензина – составляет 20%. С целью увеличения выхода бензина отдельные высокомолекулярные фракции нефти подвергают переработке: термическому или каталитическому крекингу и пиролизу. Основные реакции при крекинге – это реакции расщепления, изомеризации и циклизации. В результате этих процессов значительно увеличивается октановое число бензина. Наиболее качественный бензин представлен разветвленными углеводородами. Для оценки качества бензина существует шкала октановых чисел. По этой шкале за ноль принимается линейный углеводород — гептан, а за 100 — изооктан (2, 2, 4 триметил пентан). Если марка бензина АИ 95, то это значит, что данный бензин ведет себя аналогично эталонной смеси, состоящей из 95% изооктана и 5% гептана. Октановые числа могут быть повышены при добавлении тетраэтилсвинца Pb(C2 H5 )4. За границей в качестве добавок используют третбутилметиловый эфир:

Сульфирование алканов

При вакуумной перегонке высокомолекулярных фракций нефти выделяют смазочные масла: подшипниковое, соляровое, вазелиновое. Фракцию С12 – С15 используют как ракетное топливо.

К природным источникам углеводородов кроме нефти относятся каменный и бурый уголь, горный воск, торф.

Кроме природных источников существуют синтетические способы получения алканов:

1. Крекинг нефти (промышленный способ):

При крекинге алканы получаются вместе с непредельными соединениями (алкенами). Этот способ важен тем, что при разрыве молекул высших алканов получается очень ценное сырье для органического синтеза: пропан, бутан, изобутан, изопентан и др.

2. Гидpиpование непpедельных углеводоpодов:

3. Газификация твердого топлива (при повышенной температуре и давлении, катализатор Ni):

4. Из синтез-газа (СО + Н2 ) получают смесь алканов:

5. Синтез более сложных алканов из галогенопpоизводных с меньшим числом атомов углеpода (реакция Вюрца):

6. Из солей карбоновых кислот:

а) сплавление со щелочью (реакция Дюма):

Сульфирование алканов

б) электролиз по Кольбе:

Сульфирование алканов

Химические свойства. Типичными реакциями предельных углеводородов являются реакции замещения, протекающие по радикально-цепному механизму (SR ).

Радикалы обладают большей энергией, чем ионы, и ее достаточно для разрыва d-связи.

1. Галоидирование. Хлор реагирует с предельными углеводородами только под влиянием света и при нагревании:

CH4 + Cl2Сульфирование алканов CH3 + HCl

При достаточном количестве хлора реакция продолжается дальше и приводит к образованию смеси продуктов замещения атомов водорода:

Замещение в разветвленных алканах протекает в следующей последовательности: сначала замещение проходит у третичного атома углерода, затем у вторичного, а потом у первичного:

Сульфирование алканов

Сульфирование алканов

Такая последовательность протекания реакций находится в соответствии с правилом, согласно которому любая органическая реакция протекает через стадию образования наиболее устойчивого радикала или иона. Наиболее устойчивыми являются третичные радикалы, затем вторичные и первичные.

Сульфирование алканов

Третичный радикал более стабилен, так как имеет большую степень делокализации неспаренного электрона.

2. Сульфирование. При обычной температуре серная кислота на алканы не действует. Однако дымящая серная кислота с высшими алканами дает сульфокислоты:

Сульфирование алканов

Нейтрализация продукта сульфирования дает алкилсульфонат:

Сульфирование алканов

Алкилсульфонаты были первой активной основой, используемой для получения синтетических моющих средств.

Реакционная способность алканов в реакции сульфирования изменяется в следующей последовательности: атомы водорода, связанные с вторичными углеродными атомами, замещаются легче, чем связанные с первичными атомами, водороды у третичного атома углерода не замещаются.

3. Сульфохлорирование. Реакция сульфохлорирования идет на свету и в присутствии катализаторов, образующих в условиях реакции свободные радикалы:

Сульфирование алканов

Сульфирование алканов

Нейтрализация алкансульфохлорида дает алкилсульфонат:

Сульфирование алканов

4. Окисление. Окисление высших алканов проводится кислородом воздуха в присутствии катализатора:

Сульфирование алканов

Сульфирование алканов

R • — O -O • + R H &#85&4; R- O — O — H + R •

Процесс окисления протекает с образованием гидроперекиси.

Распад гидроперекиси происходит с образованием кислот, спиртов и карбонильных соединений.

Сульфирование алканов

Высокомолекулярные карбоновые кислоты могут быть использованы для получения моющих средств.

5. Нитрование (реакция Коновалова). Нитрование алканов проводят разбавленной азотной кислотой при нагревании:

Сульфирование алканов

Сульфирование алканов

При нитровании алканов также соблюдается порядок реакционной способности С–Н-связей, характерный для реакций радикального замещения:

Применение алканов. Предельные углеводороды находят широкое применение в самых разнообразных сферах жизни и деятельности человека:

― алканы являются базовым сырьем для различных отраслей тяжелого и легкого органического синтеза;

― газообразные алканы используют в качестве ценного топлива;

― микробиологическая переработка высокомолекулярных фракций нефти позволяет получить аминокислоты и белки;

― жидкие углеводороды составляют значительную долю в моторных и ракетных топливах и используются в качестве растворителей.

5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Сульфирование алканов

Алканы при действии на них концентрированной серной кислоты при обычной температуре в реакцию не вступают.

Парафиновые углеводороды с числом углеродных атомов от шести и более при нагревании до температуры кипения сульфируются олеумом (15% SO3 ) с образованием соответствующих алкансульфокислот:

Сульфирование парафиновых углеводородов по реакции электрофильного замещения протекает с трудом, однако алканы легко и гладко сульфируются по реакции радикального замещения (сульфоокисление и сульфохлорирование).

Реакция сульфоокисления — введение сульфогруппы в молекулу парафинового или циклопарафинового углеводорода совместным действием сернистого ангидрида и кислорода.

При действии сернистого ангидрида и кислорода, взятых примерно в эквимольном соотношении, на циклогексан или высшие парафиновые углеводороды при 20—30°С с облучением ультрафиолетовым светом (фотохимическая реакция) происходит образование алкансульфокислот и реакция выражается следующим суммарным уравнением:

Сульфоокисление протекает по цепному радикальному механизму через образование промежуточной алканнадсульфокислоты, которая превращается далее в сульфокислоту по схеме

Надсульфокислота неустойчива. При распаде ее в среде углеводорода образуется алкансульфокислота и возникает новый алкилрадикал, который и обусловливает течение дальнейшей цепной реакции.

Начало реакции можно также вызвать озонированным кислородом, небольшим количеством перекиси или кратковременным нагреванием до 80 о С. Следует учитывать, что разветвление углеродной цепи заметно снижает скорость реакции.

Сульфирование парафиновых углеводородов сернистым ангидридом может быть достигнуто и при участии другого окислителя — хлора. Замещение атома водорода на сульфохлоридную группу —S02 С1, называемое сульфохлорированием (реакция Рида. 1936 г.), приводит к образованию алкансульфохлоридов.

В реакцию фотохимического сульфохлорирования вступают все углеводороды, начиная с метана, при комнатной температуре. Причем замещение атомов водорода у вторичных углеродных атомов на сульфохлоридную группу происходит легче, чем у первичных. Получать этим методом третичные сульфохлориды не удается из-за обрыва реакционных цепей. Побочными продуктами при сульфохлорировании являются продукты хлорирования соответствующего углеводорода. Катализаторами сульфохлорирования (в отсутствие света) служат органические пероксиды.

Реакция сульфохлорирования имеет цепной радикальный механизм SR. Носителями цепи являются свободные углеводородные радикалы. Механизм этой реакции можно представить следующей схемой:

Поскольку при облучении ультрафиолетовым светом хлор реагирует с углеводородами и наряду с сульфохлоридом получаются алкилхлориды, то сульфохлорирование проводят при избытке сернистого газа по отношению к хлору в пределах от 1,5. 1 до 2,5: 1.

Гидролиз алкансульфохлоридов при нагревании приводит к соответствующим сульфокислотам:

При омылении щелочами алкансульфохлоридов получают натриевые соли алкансульфокислот (сульфонаты):

Хлорсульфоновая кислота реагирует с алканами по двум направлениям, представленным следующими уравнениями реакций:

Первая реакция приводит к образованию соответствующей сульфокислоты и хлористого водорода; вторая реакция является обратимой и приводит к образованию хлорангидрида сульфокислоты (сульфохлорида) и серной кислоты.

Для проведения первой реакции углеводород растворяют в инертном растворителе и постепенно прибавляют рассчитанное количество хлорсульфоновой кислоты, если нужно — при нагревании. Происходит выделение хлористого водорода, и реакция считается законченной, когда выделение газа прекратится.

Чтобы сместить равновесие в сторону образования сульфохлорида и как можно полнее провести реакцию по второму направлению, необходимо применять избыток (50—150%) хлорсульфоновой кислоты.

Для получения сульфохлоридов можно применять также смесь хлорсульфоновой кислоты и серного ангидрида. Последний вводит сульфогруппу по реакции (1), тогда как хлорсульфоновая кислота осуществляет реакцию (2).

Сульфирование парафиновых углеводородов может быть осуществлено и с помощью хлористого сульфурила, который в основном применяется как хлорирующий агент. Реакцию следует проводить при облучении ультрафиолетовым светом в присутствии слабого основания, которое вводят для подавления процесса хлорирования:

Алкансульфокислоты могут быть легко получены нуклеофильным замещением галогена в галогеналканах действием гидросульфит-иона.

Применение NaHSO3 обеспечивает количественный выход алкансульфокислоты.

При действии на альдегиды и кетоны гидросульфит-ионом также с высоким выходом образуются &#&45; -гидроксисульфоновые кислоты:

4.4.5. Сульфохлорирование алканов

Важной в практическом отношении реакцией является сульфохлорирование алканов. При взаимодействии алкана с хлором и сернистым ангидридом при облучении происходит замещение водорода на хлорсульфонильную группу:

Сульфирование алканов

Эта реакция также протекает по цепному радикальному механизму:

Сульфирование алканов

Легко заметить, что помимо RSO2 Cl в этой реакции должны получаться и хлорпроизводные в результате цепного процесса хлорирования. Ключевой стадией для обоих конкурирующих процессов хлорирования и сульфохлорирования является взаимодействие алкил-радикала с хлором или SO2 :

Сульфирование алканов

Чтобы подавить реакцию хлорирования, сульфохлорирование алканов проводят при большом избытке SO2. который выполняет роль «перехватчика» алкил-радикала с развитием новой радикальной цепи. Селективность этого процесса невелика и подобна селективности при радикальном хлорировании. Из пропана образуется примерно в равных количествах оба возможных изомера:

Сульфирование алканов

Алкансульфохлориды представляют собой хлорангидриды алкаснсульфокислот R-SO3 H. Они легко гидролизуются до сульфокислот, которые относятся к очень сильным кислотам. Их натриевые соли, образующиеся при взаимодействии RSO2 Cl с водным раствором гидроксида натрия или соды

Сульфирование алканов

при соответствующих размерах алкильных групп проявляют свойства типичного поверхностно-активного вещества и поэтому чрезвычайно широко используются в качестве детергентов. Алкильная группу придает этим солям липофильные свойства, а ионная сульфонатная группа SO3 — — гидрофильные свойства. У солей с алкильной группой, содержащей 8 – 16 атомов углерода, липофильные и гидрофильные свойства сбалансированы таким образом, что они эмульгируют в воде жиры и масла. Синтетические детергенты получают в промышленности в огромных количествах сульфохлорированием керосиновой фракции нефти без разделения на компоненты. Главный недостаток этого метода – загрязнение окружающей среды (водоемов, рек, озер, морей) детергентами, применяющимися при флотации и в бытовых условиях. Бактерии разлагают соль алкансульфокислот с неразветвленной углеродной цепью, но они неэффективны при деструкции алкансульфокислот с разветвленной цепью. Успешно решается важнейшая проблема использования современной технологии, основанной на использовании смеси н -алканов.

4.4.6. Парофазное нитрование

Двуокись азота NO2 представляет собой относительно стабильный неорганический свободный радикал, димеризующийся в тетраокись азота N2 O4 только при температуре ниже 150ºС. Двуокись азота может играть ту же роль в радикальном замещении водорода в алканах, что и атом галогена. Более высокая стабильность радикала • NO2 по сравнению с атомарным галогеном определяет меньшую реакционную способность двуокиси азота в радикальных реакциях. Функциональная –NO2 -группа в органической химии называется нитрогруппой. а сам процесс замещения водорода на нитрогруппу – реакцией нитрования. Нитрование алканов под действием разбавленной 10 – 20%-й азотной кислоты при нагревании до 150ºС в ампулах впервые было выполнено М. И. Коноваловым в 1888 г. При нитровании н -гексана в этих условиях образуется 2-нитрогексан с выходом 63%. Дальнейшее развитие этот метод получил в так называемом парофазном нитровании алканов (Хасс, 1936 г.). При пропускании смеси паров двух молей алкана и одного моля концентрированной азотной кислоты через тонкие трубки реактора при 420 – 450ºС этан, пропан, н -бутан и изобутан образуют сложные смеси нитроалканов, содержащие также соединения с меньшим числом атомов углерода, чем в исходном углеводороде. Из этана получается смесь, содержащая 90% нитроэтана и 10% нитрометана. При нитровании пропана получается с общим выходом 21% смесь нитроалканов следующего состава:

Сульфирование алканов

Таким образом, при парофазном нитровании рвутся связи не только C – H, но и C – C, т.е. нитрование сопровождается крекингом углеводородов. Нитрование метана азотной кислотой включает следующие стадии:

Сульфирование алканов

Так как концентрация стабильного в этих условиях радикала • NO2 достаточно высока, он быстро реагирует с метильным радикалом, что обеспечивает предельно низкую концентрацию радикала CH3 • и исключает развитие подобных радикальных цепей. Двуокись азота, таким образом, играет роль перехватчика метильного радикала. Механизм парофазного нитрования отличается от механизма галогенирования высокой концентрацией радикальной частицы • NO2. В настоящее время в качестве нитрующего агента используют двуокись азота при 450ºС.

Сульфирование алканов
Главная | О нас | Обратная связь

Химические свойства алканов

Алканы достаточно инертны ко многим реагентам.

4.5.1. Полное окисление. Полное окисление при избытке кислорода протекает по схеме реакции горения:

4.5.2. Неполное окисление. согласно теории Н. Н. Семенова и Н. М. Эм­мануэля, протекает по радикально-цепному механизму и включает четыре стадии: зарождение цепи, продолжение цепи, разветвление цепи и обрыв цепи.

Энергия разрыва связи С – Н в зависимости от природы соединения составляет от 290 до 420 кДж/моль.

RO2 + RH ROOH + R . (4.5)

Возможна и такая реакция, особенно при жидкофазном окислении, протекающая с разрывом связи С – С:

RO2 R / CHO + R // O . (4.6)

ROOH RO + OH (4.7)

ROOH + RH RO + R + Н2 О; (4.8)

Обрыв цепи при жидкофазном окислении. Гибель свободных радикалов может происходить при взаимодействии их со стенкой реактора. Вследствие высокой вязкости среды в жидкой фазе диффузия радикалов к стенке затруднена и в ней происходит в основном квадратичный обрыв цепи:

R + R R – R; (4.10)

R + RO R – O – R; (4.11)

R + RO2 2ROH; (4.12)

Эти реакции идут с небольшой энергией активации (4 – 8 кДж/моль).

Неполное окисление легких углеводородов. Известны в промышленности процессы окисления метана, этана, бутана. Окисление легких алканов ведут при низких (150 – 250 о С) и высоких (400 – 600 о С и выше) температурах с при­менением катализаторов и без них при различных временах контакта.
В зависимости от условий реакции протекают по-разному.

НСНО + 1/2О2 НСООН + 275 кДж/моль. (4.18)

В промышленной практике окисление алканов ведут в газовой фазе при значительном избытке углеводородов без катализатора при температуре 330 – 370 о С. О влиянии соотношения углеводород: кислород на примере пропилена дает представление табл. 4.5.

Химический состав продуктов окисления С3 Н6 при 275 о С

Всего продуктов неполного окисления

Как следует из табл. 4.5, снижение доли воздуха в смеси углеводород – воздух приводит к увеличению выхода кислородсодержащих органических соединений и соответственно снижению выхода оксидов углерода.

Высшие алканы (С10 и выше ) окисляют в соответствующие спирты, из которых затем получают алкилсульфаты, необходимые для производства синтетических моющих средств (СМС). При этом в качестве катализатора применяют ортоборную кислоту (Н3ВО3 ).

Твердые алканы окисляют в карбоновые кислоты при использовании в качестве катализатора смеси стеаратов Мп +2. Со +2. Fe +3 и К + или +. При температуре 100–130 о С. Полученные при этом синтетические жирные кислоты (СЖК ) применяют для получения мыла, пластических смазок, пластификаторов, эмульгаторов, стабилизаторов и ингибиторов коррозии.

4.5.3. Галогенирование алканов. Подобные реакции относят к радикально-цепным. Различают термическое, фотохимическое и иницииро­ванное галогенирование. Схема процесса с хлором такова:

Сl2 Cl + Cl ; (4.19)

Cl + RH R + HCl; (4.20)

R +2 Cl RCl + Cl ; (4.21)

Cl + Cl Cl2. (4.22)

Наиболее реакционноспособным является водород при третичном атоме углерода, затем при вторичном атоме и потом при первичном атоме углерода.

Наибольшее практическое применение имеют хлорпроизводные соединения метана и этана – хлористый метил (СН3 Сl ); хлористый метилен (СН2 Сl2 ); хлороформ (СНСl3 ); четыреххлористый углерод (ССl4 ); 1,2-дихлорэтан (СН2 Сl – CH2 Cl ) и 1,1,1-трихлорэтан (ССl3 – CH3 ).

Продукт частичного замещения водорода хлором во фракции алканов С10 – С18 используют в производстве алкиларилсульфонатов, которые далее применяют в производстве СМС.

Пример реакции получения алкиларилсульфонатов :

моющее средство (ПАВ)

Наиболее активен в реакциях галогенирования фтор. Он, как правило, замещает в углеводороде все атомы водорода, причем реакции с фтором протекают с рекордными тепловыми эффектами. Наименее активен в реакциях галогенирования бром. Подобные реакции с ним возможны при нагревании. Йод совершенно инертен к реакциям галогенирования.

4.5.4. Сульфирование алканов. Концентрированная серная кислота (олеум) при нагревании медленно сульфирует изоалканы:

4.5.6. Сульфохлорирование. Эта реакция протекает при облучении реагентов ультрафиолетовым светом:

4.5.7. Сульфоокисление. Под действием УФ-облучения нормальные алканы вступают в реакцию:

Сульфоокислению подвергают н-алканы от С10 и выше. Алкены и арены не только не вступают в эту реакцию, но и тормозят ее.

4.5.8. Нитрование. Газофазное окисление алканов азотной кислотой протекает по следующему механизму:

Промышленный процесс нитрования проводят при 450 о С и при сле­дующем соотношении углеводорода и азотной кислоты: (5–10):1 моль/моль. При нитровании, например, пропана образуются все четыре возможные нитропроизводные алканов:

1-нитропропан 2-нитропропан нитроэтан нитрометан

Термические и термокаталитические превращения алканов, имеющие место в нефтепереработке, будут рассмотрены при изучении соот­ветствующих процессов.

1. Какие алканы, содержащиеся в нефтях, относятся к газообразным, жидким и твердым? Приведите химические формулы.

2. Как распределяются алканы по фракциям нефти? От каких факторов зависит соотношение изомерных алканов в нефтях различных место­рождений? Какие изоалканы содержатся в нефтях в наибольшем количестве?

3. В каком количестве представлены алканы в природном и попутном газах? Какие алканы в этих газах содержатся в наибольшем количестве? Какие газы, кроме углеводородов, могут содержаться в природном газе? Какова доля алканов в нефтезаводских газах различных процессов?

4. Какие вещества растворяются в жидких алканах? В каких раст­ворителях растворяются алканы?

5. Объясните на конкретном примере механизм неполного окисления алканов в соответствии с теорией Н. Н. Семенова и Н. М. Эммануэля.

6. Приведите реакции галогенирования алканов. Какова роль процессов галогенирования алканов в органическом синтезе? Приведите примеры наиболее важных галогенопроизводных углеводородов. Дайте сравнитель­ный анализ химической активности различных галогенов в реакциях с алканами.

7. Приведите примеры реакций сульфирования, сульфохлорирования, сульфоокисления и нитрования алканов.

Физические и химические свойства циклоалканов

Циклоалканы (нафтены, цикланы) присутствуют в нефтях в количестве от 25 до 75 %. Они содержатся во всех нефтяных фракциях. В светлых фрак­циях их количество возрастает с утяжелением фракции. В темных дистил­ятах их количество постепенно падает в связи с ростом доли аром­атических структур. Богаты циклоалканами нефти прикаспийских месторождений – Эмбенские и Бакинские. В них доля алканов составляет 40 – 60 %.

Наиболее термодинамически устойчивы пяти- и шестичленные циклы, которые представляют собой гомологи циклопентана и циклогексана. Но в нефти встречаются углеводороды и других типов циклических структур:

цикланы с конденсирован- норборан циклан с изолированными

ными ядрами ядрами

спирановая структура декалин мостиковая структура

адамантан сочлененные структуры

Циклоалканы обладают следующими полезными свойствами: способностью к структурным превращениям и положительным влиянием на качество топлив и масел. Кроме того, такие циклоалканы, как циклогексан и метилциклопентан, являются основным сырьем для производства адипиновой кислоты и -капролактама.

Представление о доле циклоалканов в бензиновых и керосино­газойлевых фракциях различных нефтей дает табл. 5.1.

Распределяются циклоалканы по фракциям следующим образом. Моноциклические цикланы находят во фракциях, выкипающих до 300 о С, бициклические – во фракциях 160 – 500 о С, а трициклические – во фракциях выше 350 о С. Определение концентрации нафтенов, содержащих от одного до пяти циклов в молекуле, осуществляют с помощью масс-спектрометрии. Относи-

Распределение циклоалканов в различных фракциях нефти

* фракция н.к. – 200 о С; ** фракция 85–180 о С; *** фракция н.к. – 250 о С

тельное концентрационное распределение нафтенов в зависимости от числа циклов называют нафтеновым паспортом. Нафтеновый паспорт является одной из характеристик месторождения нефти и прилагается к другим документам, характеризующим качество нефти.

Моноциклические циклопентаны. содержащие 5 – 8 атомов углерода в молекуле, сосредоточены в основном во фракции до 125 о С. Основная масса соединений ряда циклопентана представлена цикланами С7. Среди углеводородов С7 преобладают 1,2- и 1,3-диметилциклопентаны.

Значи­тель­ное количество циклопентанов С8 обнаружено в Грозненской пара­финистой нефти (29,5 % от суммы цикланов фракции), но уникальное количество циклопентанов С8 выявлено в месторождении Грязевая Сопка, которое составляет 88 % от суммы цикланов фракции н.к. – 155 о С.

Циклогексаны, гомологи циклогексана .Состав углеводородов ряда циклогексана в некоторых нефтях приведен в табл. 5.2.

Состав гомологов циклогексана в пересчете на их сумму, % масс.

Химические свойства алканов

September 22, 2012

Метан и его гомологи называются предельными (насыщенными) парафиновыми углеводородами или алканами. Последнее название органическим веществам (имеют общую химическую формулу CnH2n+2, отражающую насыщенность молекул, атомы в которых связаны простыми ковалентными связями углерод–водород или углерод–углерод) присвоено в соответствии с международной номенклатурой химических соединений. У них есть два основных источника: сырая нефть и природный газ. Свойства алканов в гомологическом ряду с повышением в молекуле числа углеродных атомов закономерно изменяются.

Первые четыре представителя гомологического ряда имеют исторически сложившиеся наименования. Углеводороды, стоящие за ними обозначаются греческими числительными с окончанием –ан. Относительная молекулярная масса каждого последующего углеводорода отличается от предыдущего на 14 а.е.м. Физические свойства алканов, такие как температура плавления (застывания) и кипения (конденсации), плотность и показатель преломления, растут с увеличением молекулярной массы. С метана по бутан — это газы, с пентана по пентадекан —жидкости, затем следуют твердые вещества. Все парафины легче воды и не растворяются в ней. К алканам относятся:

  • CH4 — метан;
  • C2H6 — этан;
  • C3H8 — пропан;
  • C4H10 — бутан;
  • C5H12 — пентан;
  • C6H14 — гексан;
  • C7H16 — гептан;
  • C8H18 — октан;
  • C9H20 — нонан;
  • C10H22 — декан;
  • C11H24 — ундекан;
  • C12H26 — додекан;
  • C13H28 — тридекан;
  • C14H30 — тетрадекан;
  • C15H32 — пентадекан;
  • C16H34 — гексадекан;
  • C17H36 — гептадекан;
  • C18H38 — октадекан;
  • C19H40 — нонадекан;
  • C20H42 — эйкозан и так далее.

Химические свойства алканов отличаются низкой активностью. Это объясняется относительной прочностью неполярных C–C и малополярных C–H связей, а также насыщенностью молекул. Все атомы соединены одинарными σ-связями, которые сложно разрушить из-за их малой поляризуемости. Разрыв их может осуществиться только при определенных условиях, при этом образуются радикалы, которые носят названия соответствующих парафиновых соединений с заменой окончания. Например, пропан — пропил (C3H7–), этан — этил (C2H5–), метан — метил (CH3–) и так далее.

Химические свойства алканов говорят об инертности этих соединений. Они не способны к реакциям присоединения. Типичными для них являются реакции замещения. Окисление (горение) парафиновых углеводородов протекает только при повышенной температуре. Они могут окисляться до спиртов, альдегидов и кислот. В результате крегинга (процесс термического расщепления углеводородов) высших алканов при температуре от 450 до 550 °С могут образовываться насыщенные углеводороды с меньшей молекулярной массой. С повышением температуры термическое разложение называют пиролизом.

Химические свойства алканов зависят не только от числа в молекуле углеродных атомов, но также и от строения. Все парафины можно разделить нормального (каждый атом C может соединяться не более чем с двумя углеродным атомами) и изо-строения (атом C может быть соединен с четырьмя другими C-атомами, за счет этого молекула имеет пространственное строение). Например, пентан и 2,2-Диметилпропан имеют одинаковую молекулярную массу и химическую формулу C5H12, но по химическим и физическим свойствам они будут отличаться: температура плавления минус 129,7 °С и минус 16,6 °С, кипения 36,1 °С и 9,5 °С соответственно. Изомеры легче вступают в химические реакции, чем углеводороды нормального строения с одинаковым числом атомов C.

Характерные химические свойства алканов — это реакции замещения, к которым относятся галогенирование или сульфирование. В результате взаимодействия с хлором парафина по радикальному механизму под действием температуры или света образуются хлорпроизводные метана: хлорметан CH3Cl, дихлорметан CH2Cl2, трихлорметан CHCl3 и тетрахлорметан CCl4. При сульфировании алканов под действием УФ-света, получаются сульфонилхлориды: R–H + SO2 + Cl2 → R–SO29ndash;Cl+ HCl. Эти вещества используются в производстве ПАВ.

Сульфирование алканов

7 вещей, которые следует мыть и стирать каждый день Это может показаться еще одним пунктом в бесконечном списке ежедневных дел, но за этим кроется эффективный метод, который позволяет создать положитель.

Сульфирование алканов

Топ-10 разорившихся звезд Оказывается, иногда даже самая громкая слава заканчивается провалом, как в случае с этими знаменитостями.

Сульфирование алканов

7 частей тела, которые не следует трогать руками Думайте о своем теле, как о храме: вы можете его использовать, но есть некоторые священные места, которые нельзя трогать руками. Исследования показыва.

Сульфирование алканов

9 знаменитых женщин, которые влюблялись в женщин Проявление интереса не к противоположному полу не является чем-то необычным. Вы вряд ли сможете удивить или потрясти кого-то, если признаетесь в том.

Сульфирование алканов

Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.

Сульфирование алканов

5 привычек, которые гарантируют, что вы не достигните успеха в жизни Наши ежедневные привычки делают из нас тех, кем мы являемся. Какие-то из них способны привести нас к успеху, а другие, напротив, гарантируют неизбежны.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *