Гомологический ряд алканов - общая формула и примеры углеводородов
Гомологи и изомеры
Алканы называют насыщенными или предельными углеводородами, а также парафинами. В общем виде их формула выглядит так: CnH (2n+2), где n — целое число атомов. Гомологический ряд первых восьми представителей алканов можно записать в таблицу.
| Название | Формула |
| Метан | CH4 |
| Этан | C2H6 |
| Пропан | C3H8 |
| Бутан | C4H10 |
| Пентан | C5H12 |
| Гексан | C6H14 |
| Гептан | C7H16 |
| Октан | C8H18 |
Как указано в таблице, парафины в ряду отличаются друг от друга на метиленовое звено -CH2-. Такая гомологическая разность характерна также и для углеводородов, содержащих кратные связи (алкены, алкины).
Алканам свойственна изомерия, то есть существование химических соединений одинакового состава, но разного строения или расположения атомов в пространстве. У этого явления несколько видов, для парафинов характерны два из них:
- Структурная. Для бутана и гомологичных соединений с бо́льшим числом атомов углерода характерно наличие изомеров углеродного скелета. Это объясняется тем, что они могут иметь не только линейное, но и разветвлённое строение с разным порядком связи атомов.
- Пространственная. Насыщенные углеводороды имеют энантиомеры — зеркально отражённые друг от друга соединения с одинаковым строением, но разным расположением атомов в пространстве.
Метан и этан
Простейший по составу алкан называется метаном. Он представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха, устойчивый к химическим воздействиям. У этого вещества небольшая токсичность, поскольку оно плохо растворяется в воде и крови, но продолжительное вдыхание соединения негативно влияет на нервную систему.
Метан используется сразу в нескольких областях человеческой деятельности:
- В быту в составе природного газа. Поскольку при утечке и смешивании с воздухом он взрывоопасен, веществу придают запах, добавляя трет-бутилтиол в качестве примеси.
- В качестве ракетного топлива. Для этого используют жидкую смесь метана и кислорода.
- В органическом синтезе. В качестве сырья для изготовления метилового спирта и других веществ.
Широкое использование соединения приводит к его накоплению в атмосфере. Метан делает большой вклад в возникновение парникового эффекта, а это является серьёзной экологической проблемой.
Второй член гомологического ряда — этан. Отсутствием запаха, вкуса и цвета, а также взрывоопасностью с воздухом и низкой растворимостью в жидкостях он похож на метан, но применяется вещество, получаемое из природных и нефтяных газов, с другими целями, а именно, для получения следующих химических соединений:
- этилена при помощи отщепления водорода при температуре около 600 градусов (при дальнейшем нагревании до 800 градусов получают ацетилен, бензол и сажу);
- этилхлорида с помощью термического хлорирования при 300−450 градусах;
- нитроэтана и нитрометана введением нитрогруппы в газовой фазе.
Для этана характерен четвёртый класс опасности. Его физиологическое действие на организм зависит от вдыхаемого количества:
- в небольших дозах — нехватка воздуха;
- в умеренном количестве — от головокружения и сонливости до потери сознания;
- в высокой концентрации — остановка сердца и дыхания.
Пропан и бутан
Третий представитель ряда, пропан, также содержится в природном газе и нефтепродуктах. Как для метана и этана, для него характерны взрывоопасность и малая токсичность. Однако его вдыхание в больших количествах вызывает галлюцинации, удушье, может закончиться летальным исходом. Сферы его применения следующие:
- В качестве топлива он дороже метана, но удобнее для хранения и транспортировки. Из-за способности пропана сжижаться при комнатной температуре и невысоком давлении баллоны с ним легче, но при этом содержат больше газа.
- В химии вещество используется как сырьё для производства растворителей и пропилена, из которого в дальнейшем получают полипропилен.
- В пищевой промышленности соединение зарегистрировано как добавка Е944.
- В стационарных холодильных установках и системах кондиционирования воздуха пропан в смеси с изобутаном играет роль холодильного агента. Его преимуществом является низкий парниковый потенциал, а значит безопасность для озонового слоя.
Бутан — бесцветный пожароопасный газ, обладающий специфическим характерным запахом и содержащийся в нефтепродуктах. Его выделение из природных источников сопряжено с необходимостью очистки от сернистых соединений, которую проводят щелочной экстракцией примесей и последующей регенерацией гидроксида.
Полученную фракцию в смеси с пропаном применяют в зажигалках и газовых баллонах. Соотношение веществ в составе зависит от времени года:
- летом допустимо использовать до 50% бутана;
- зимой — не более 15%.
Это объясняется разницей температур кипения соединений. У бутана она значительно выше, чем у пропана: -0,5 °C против -42 °C.
Существуют и другие способы применения вещества:
- сырьё для получения малеинового ангидрида и бутилена;
- компонент бензинов с высоким октановым числом;
- хладагент;
- пищевая добавка Е943а.
Бутан малотоксичен, но в больших концентрациях обладает наркотическими свойствами, вызывает дисфункцию лёгочно-дыхательного аппарата, вредно воздействует на нервную систему.
Пентан и гексан
Из-за изомерии углеродной цепи к пентанам относятся сразу три соединения. Они имеют различные свойства и даже агрегатные состояния:
- Нормальный пентан и изопентан (2-метилбутан) — легколетучие подвижные жидкости с характерным запахом.
- Неопентан (2,2-диметилпропан) — бесцветный газ с характерным запахом, обладающий наркотическим действием.
Все три вещества выделяют из нефтяных и газовых конденсатов, а также углеводородов, синтезируемых из смеси углерода и водорода. Их фракцию используют следующим образом:
- как компонент высококачественного бензина;
- при производстве нефтяных растворителей.
Из смеси можно выделить изопентан, который служит сырьём для получения изопрена и дальнейшего производства синтетических каучуков.
Гексан — бесцветная жидкость со слабым сладковатым запахом, пары которой обладают сильным наркотическим действием. В отличие от предыдущих алканов, его присутствие в синтетическом бензине нежелательно, поскольку снижает качество топлива. Гексану находится следующее применение:
- сырьё для получения бензола в процессе дегидроциклизации;
- добавки к моторному топливу;
- экстрагент для извлечения растительных масел;
- органический растворитель;
- активатор цианоакрилатного клея.
Гептан и октан
Нормальный гептан и все его одиннадцать изомеров представляют собой бесцветные подвижные жидкости. Они хорошо растворяются в органических веществах и плохо в воде. Их получение возможно адсорбционным выделением из бензина. Применение гептана следующее:
- определение детонационной стойкости карбюраторных топлив;
- праймер для предварительной обработки трудносклеиваемых пластиков (например, полиэтилена, полипропилена или силиконовой резины).
Октан — тоже бесцветная жидкость, обладающая специфическим запахом. Вместе с восемнадцатью структурными изомерами он содержится в нефти и бензине. Вещество можно выделить в промышленности при помощи ректификации и очистки карбамидом с использованием молекулярных сит.
Октан играет значительную роль в процессе переработки бензиновых фракций нефти. В присутствии водорода его пропускают над катализатором, в результате чего образуются высококачественные ароматические углеводороды, а именно, этилбензол и орто-диметилбензол.
Другие алканы
Существуют насыщенные углеводороды и с бо́льшей величиной атомов углерода в формуле. Из них прозрачными жидкостями являются:
- нонан;
- декан;
- ундекан;
- додекан;
- тридекан;
- тетрадекан;
- пентадекан.
Вещества в списке расположены по числу атомов углерода (от 9 до 15). Они также содержатся в нефти, применяются в бензиновых фракциях, дизельном топливе или в качестве органических растворителей, имеют десятки и даже сотни изомеров. Установить число последних тем сложнее, чем больше атомов углерода содержится в соединении. Поэтому для этого используется не прямой подсчёт, а специальный рекурсивный метод.
Алканы с числом углеродных атомов больше 15 в нормальных условиях находятся в твёрдом агрегатном состоянии. У них могут быть тысячи и миллионы структурных изомеров. Самым длинным предельным углеводородом, выделенным в индивидуальном состоянии, на настоящий момент является нонаконтатриктан — вещество с химической формулой C390H782. Синтезирован он был ещё в 1985 году в Англии. Для этого химики И. Бидд и М. К. Уайтинг провели следующие реакции:
- обработали длинноцепочечные альдегиды илидами фосфора (реагентами Виттига) с образованием непредельного углеводорода с 390 атомами углерода в скелете;
- восстановили водородом полученный продукт реакции.
В настоящее время нонаконтатриктан используется как модельное вещество в научных исследованиях, связанных с изучением кристаллизации полиэтилена. Возможно, в дальнейшем будут выделены алканы и с бо́льшим количеством атомов углерода, способы применения которых будут ещё более интересными.
Школьная программа без скуки: смысл произведений за 3 минуты, тесты на знание классики и ловушки русского языка. Короткие статьи, которых нет на сайте.
Перемена: игры на пять минут
Все тесты
- Английский язык
- Биология
- Химия
- География
- Окружающий мир
- История
- Русский язык
- Литература
- Биографии
- Краткие содержания
- Анализ стихотворений
- Орфография
- Правоведение
- Пунктуация
- Математика
- Подготовка к ЕГЭ
- Помощь студенту
- Физкультура
- Экономика
- ОБЖ
- Сочинения
- Обществознание
- Стихи
- Физика
- Информатика
- Религия
- Фонетический разбор
- Тест на тему To be going to: значение, правила употребления 5 вопросов
- Тест на тему Конструкция go on: значения, правила употребления, примеры 5 вопросов
- Тест на тему Be familiar with: значение и правила употребления 5 вопросов
- Тест на тему Британский vs американский английский: в чем разница? 5 вопросов
- Тест на тему Be mad about - как переводится и как использовать в речи 5 вопросов
- Тест на тему Be hooked on в английском языке: значение и примеры предложений 5 вопросов
- Тест на тему История сибирской язвы и как она стала оружием 5 вопросов
- Тест на тему Что такое “железное легкое” и как жилось узникам аппарата 5 вопросов
- Тест на тему Суть и методы клеточной инженерии 5 вопросов
- Тест на тему Злаковые растения - общая характеристика, признаки и список представителей 7 вопросов
- Тест на тему Семейство бобовые - общая характеристика, строение и представители 7 вопросов
- Тест на тему Суровый климат тайги: особенности, влияние на природу 10 вопросов
- Тест на тему Острова и полуострова Зарубежной Европы 10 вопросов
- Тест на тему Уровень урбанизации Африки: города растут, вызовы множатся 5 вопросов
- Тест на тему Уровень и особенности урбанизации Канады 5 вопросов
- Тест на тему Как найти полярную звезду и зачем ее искать? 5 вопросов
- Тест на тему Что нужно знать про контурные карты 5 вопросов
- Тест на тему Сколько в нашем мире языков? 10 вопросов
- Тест на тему Золото: сколько его осталось на планете и что это значит для нас? 10 вопросов
- Тест на тему Русские по всему земному шару: сколько нас на самом деле? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире фамилий? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире самолетов? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире денег? 10 вопросов
- Тест на тему Команда реформ: сподвижники Петра I 10 вопросов
- Тест на тему Экономика и управление: реформы Афанасия Ордина-Нащокина 10 вопросов
- Тест на тему Положение крестьян и указ Павла I о трехдневной барщине 10 вопросов
- Тест на тему Программа Южного общества и декабрист П. И. Пестель 10 вопросов
- Тест на тему Комитет общественного блага или Негласный комитет 10 вопросов
- Тест на тему Планы переустройства России: «Конституция» Муравьева 10 вопросов
- Тест на тему Как выполнить разбор наречия по составу 5 вопросов
- Тест на тему Правила правописания суффиксов наречий 5 вопросов
- Тест на тему Морфологический признак наречий: неизменяемость 5 вопросов
- Тест на тему Чем отличаются и как найти тему и рему в тексте? 5 вопросов
- Тест на тему Способы и примеры образования наречий 5 вопросов
- Тест на тему Особенности и применение составных предлогов 5 вопросов
- Тест на тему История создания рассказа «Матренин двор» А. Солженицына 5 вопросов
- Тест на тему История создания песни «Смуглянка» 5 вопросов
- Тест на тему История создания поэмы “Кому на Руси жить хорошо” Н. Некрасова 5 вопросов
- Тест на тему История создания романа “Как закалялась сталь” Н. Островского 5 вопросов
- Тест на тему История создания оперы М. Глинки «Иван Сусанин» 5 вопросов
- Тест на тему История создания знаменитой песни “Катюша” 5 вопросов
- Тест на тему Биография Владимира Вольфовича Жириновского 5 вопросов
- Тест на тему Биография поэта и писателя Льва Рубинштейна 5 вопросов
- Тест на тему Биография президента Белоруссии Александра Лукашенко 5 вопросов
- Тест на тему 10 интересных фактов про Афанасия Фета 5 вопросов
- Тест на тему 10 интересных фактов про Ивана Тургенева 5 вопросов
- Тест на тему Биография писателя и поэта Вячеслава Урюпина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание повести «А тем временем где-то» А. Алексина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание комедии «Мнимый больной» Жана-Батиста Мольера 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание комедии “Доходное место” А. Островского 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание новеллы “Падение дома Ашеров” Эдгара По 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание рассказа “Крепкий мужик” В. Шукшина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание пьесы «Золотая карета» Л. Леонова 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Каким бы малым ни был...” К. Кулиева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения «Цицерон» Ф. Тютчева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Поэт” М. Лермонтова 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Пора, мой друг, пора” А. Пушкина 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения «Шестое чувство» Н. Гумилева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Юбилейное” В. Маяковского 5 вопросов
- Тест на тему Особенности раздельного написания местоимений с предлогами 5 вопросов
- Тест на тему Правописание падежных окончаний прилагательных 5 вопросов
- Тест на тему Правописание слов с непроверяемой безударной гласной в корне 5 вопросов
- Тест на тему Нужно ли ставить запятую к фразе - "с уважением"? 5 вопросов
- Тест на тему «Во-вторых» или «во вторых» – как правильно пишется? 5 вопросов
- Тест на тему "Нету" или "нет" - как правильно писать и говорить? 5 вопросов
- Тест на тему Что нужно сдавать на бухгалтера? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на пилота 5 вопросов
- Тест на тему Какие экзамены нужно сдавать на фотографа? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на хореографа? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на актера? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на режиссера? 5 вопросов
- Тест на тему Реферат по физкультуре на тему: «Здоровое питание» 5 вопросов
- Тест на тему История развития лыжного спорта в разных странах - классификация и интересные факты 6 вопросов
- Тест на тему Важность самоконтроля при занятиях спортом 5 вопросов
- Тест на тему Как выполняются прыжки через козла? 5 вопросов
- Тест на тему Что такое здоровый образ жизни? 5 вопросов
- Тест на тему Как правильно выполнять кувырки? 5 вопросов
- Тест на тему Образ Шарикова в повести «Собачье сердце» М. Булгакова 5 вопросов
- Тест на тему Образы героев в повести «Невский проспект» Н. Гоголя 5 вопросов
- Тест на тему Московские главы в романе «Мастер и Маргарита» Булгакова 7 вопросов
- Тест на тему Описание образа бирюка из рассказа И. Тургенева 7 вопросов
- Тест на тему Образы героев в романе «Отцы и дети» И. Тургенева 7 вопросов
- Тест на тему Образы героев в повести «Котлован» А. Платонова 7 вопросов
- Тест на тему "Банты" - как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Конечно же» - выделяется ли слово запятыми? 5 вопросов
- Тест на тему «Подчеркивать» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Лифты» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Строку» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Апостроф» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов








