Предельные углеводороды. Метан. Алканы. Общая формула предельных углеводородов. C n H 2n+2 где n1. При образовании связей атома углерода с водородом образуется четыре SP 3 электрона, взаимно отталкиваясь друг от друга занимает тетраэдрическое положение в пространстве, под углом 109˚28, расстояние между атомами 0,154 нм.

Физические свойства. Метан – газ, без цвета и запаха, легче воздуха (Мr = 16), малорастворим в воде.

Химические свойства. Горит. С воздухом образует взрывчатые смеси. СН 4 + 2О 2 СО 2 + 2Н 2 О При недостатке кислорода протекает неполное сгорание. СН 4 + О 2 С + 2Н 2 О В присутствии катализаторов (нитрозных газов) могут образоваться метиловый спирт и формальдегид. СН 4 + О 2 Н-С=О + Н 2 О Н 2СН 4 + О 2 2Н 3 С-ОН

При сильном нагревании получают сажу. СН 4 С + 2Н 2 Промежуточный продукт 2СН 4 С 2 Н 4 + 2Н 2 ;2СН 4 С 2 Н 2 + 3Н 2 Ацетилен в 2 раза дешевле полученного из карбида кальция. Конверсией получают чистый водород. Метан стоик при обычных условиях к щелочам, кислотам и окислителям. Он не способен к реакциям присоединения, зато для него характерны реакции замещения.

На свету с Cl 2 или Br 2 эта реакция протекает по свободно-радикальному механизму со взрывом. Cl 2 2Cl* СН 4 + Cl* СН 3 * + НCl СН 3 *+ Cl 2 СН 3 Cl + Cl* СН 3 Cl + Cl* СН 2 Cl* + НCl СН 2 Cl* + Cl 2 СН 2 Cl 2 + Cl* СН 2 Cl 2 + Cl* СНCl 2 * + НCl СНCl 2 * + Cl 2 СHCl 3 + Cl* СHCl 3 + Cl* СCl 3 * + HCl СCl 3 * + Cl 2 СCl 4 + Cl*

Обрыв реакции. Реакция может обрываться, если прореагирует два радикала, типа: СН 3 * + СН 3 * С 2 Н 6 ; СН 3 * + Cl* СН 3 Cl; Cl*+ Cl* Cl 2 Хлористый метил – газ легко сжижающийся, используется как хладоагент. Остальные жидкости применяются как растворители смол, каучуков и д.р. органических веществ. СCl 4 используется в огнетушителях, там, где нельзя использовать воду.

Метан в природе. Метан широко распространён в природе, он является главной составной частью многих природных газов. (90-98%). Образуется при сухой перегонке древесины, торфа, кокса, при крекинге нефти. Кроме метана в попутных газах есть этан, пропан, бутан и пентан. Лабораторный способ получения метана. CH 3 COONa + NaOH CH 4 + Na 2 CO 3 Al 4 C H 2 O 3CH Al(OH) 3

Синтетический способ получения метана. Ni(1200 ˚C) C + 2H 2 CH 4 ; Ni,NiCO3,Co CO + 3H 2 CH 4 + H 2 O; Ni,NiCO3,Co CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O Эти способы получения метана имеют промышленное значение.

Применение. Используется как топливо, для получения водорода, этилена, ацетилена, сажи, для получения спирта и формальдегида. Получение синтез-газа который используется в доменном процессе: Ni,MgCO 3 CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 H 2 SO 4 CH 4 + HNO 3 CH 3 - NO 2 + H 2 O

Задачи: Определите плотность метана по воздуху.

ρ = 16/29=0,55

Определите массу 1 литра метана.

m = 16/22,4 = 0,715

Определите массу метана, полученного из 1м 3 природного газа, содержащего 90% метана, находящимся в баллоне под давлением 40 атмосфер.

90% от 1м 3 = 900литров; 900литров 40 атм.= 36 м 3 22,4 м 3 – 16кг 36 м 3 – Х(=25,7 кг).