Właściwości i reakcje alkanów

Spalanie i substytucja

Alkeny spalają się na trzy sposoby, a z chlorowcami reagują tylko pod wpływem światła.

• Spalanie całkowite: powstaje tlenek węgla(IV) i woda: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$.
• Substytucja rodnikowa: trójetapowy proces podstawienia wodoru chlorem przy udziale światła ($h\nu$).
• Etapy rodnikowe: inicjacja (powstanie rodników), propagacja (łańcuch reakcji) i terminacja.

Izomeria alkanów

• Izomery: związki o tym samym wzorze sumarycznym, ale różnej budowie (np. butan i izobutan).
• Właściwości: rozgałęzione izomery mają niższe temperatury wrzenia i mniejszą gęstość niż liniowe.

💡 Wskazówka: W substytucji rodnikowej metanu każdy kolejny etap wymaga dodania cząsteczki $Cl_2$ i oderwania jednego atomu wodoru jako $HCl$.

Budowa i otrzymywanie alkanów

Szereg homologiczny

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

• Homologi: związki różniące się o grupę $-CH_2-$ (np. metan $CH_4$, etan $C_2H_6$, propan $C_3H_8$).
• Nazewnictwo: nazwy tworzy się przez określenie najdłuższego łańcucha i dodanie nazw podstawników (np. metylo-, chloro-).

Reakcje otrzymywania

Metan i inne alkany można łatwo syntezować w laboratorium.

• Dekarboksylacja: ogrzewanie soli kwasu karboksylowego z wodorotlenkiem sodu.
• Synteza Würtza: łączenie chlorowcopochodnych za pomocą sodu: $2CH_3Cl + 2Na \rightarrow C_2H_6 + 2NaCl$.

Beispiel: Otrzymywanie metanu z węgliku glinu i wody: $Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 3CH_4 + 4Al(OH)_3$

💡 Wskazówka: Synteza Würtza służy do wydłużania łańcucha węglowego – łączysz dwa fragmenty organiczne w jeden dłuższy alkan.