Alkany — węglowodory nasycone: szereg homologiczny, rzędowość i reakcje (Markownikowa, Wurtz)

Właściwości i reakcje alkanów

Budowa i reaktywność

Alkany to mało reaktywne węglowodory o wzorze ogólnym $C_nH_{2n+2}$.

• Wiązania $\sigma$: mocne wiązania pojedyncze utrudniające reakcje.
• Woda bromowa: alkany jej nie odbarwiają (brak wiązań wielokrotnych).
• Rzędowość węgla: liczba innych atomów węgla połączonych z danym atomem C.

Substytucja rodnikowa

Reakcja podstawienia atomu wodoru halogenem zachodząca pod wpływem światła ($h\nu$).

• Substytucja: wymiana wodoru na fluorowiec, np. $Cl_2$, $Br_2$.
• Reakcja następcza: produkt jednego etapu reaguje dalej, aż do podstawienia wszystkich wodorów.

Beispiel: $CH_4 + Br_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Br + HBr$

💡 Uwaga: Alkany nie reagują z roztworem $KMnO_4$ ani z wodą bromową w ciemności.

Reguły i otrzymywanie alkanów

Reguła Markownikowa i synteza Würtza

Metody określania produktów oraz wydłużania łańcucha węglowego.

• Produkt główny: powstaje przez przyłączenie podstawnika do węgla o wyższej rzędowości.
• Synteza Würtza: połączenie dwóch grup alkilowych za pomocą sodu.

Beispiel: $2CH_3Cl + 2Na \rightarrow CH_3-CH_3 + 2NaCl$

Otrzymywanie metanu

Metan ($CH_4$) w laboratorium można otrzymać na dwa główne sposoby.

• Hydroliza węglika: reakcja węgliku glinu ($Al_4C_3$) z wodą.
• Decarbooksylacja: reakcja octanu sodu z wodorotlenkiem sodu.

💡 Klucz: W syntezie Würtza z użyciem różnych halogenków otrzymasz mieszaninę aż trzech różnych alkanów.