Алканы Алканы (предельные углеводороды, парафины) и циклоалканы и циклоалканы

Лекция 4 1.Физические свойства алканов 2.Нефть и газ – природные источники углеводородов 3.Реакции алканов 3.1. Окисление; 3.2. Дегидрирование; 3.3. Пиролиз; 3.4. Каталитический крекинг; 3.5. Галогенирование (механизм реакции)

Физические свойства В обычных условиях первые четыре члена гомологического ряда алканов – газы, C 5 –C 17 – жидкости, а начиная с C 18 – твердые вещества. Температуры плавления и кипения алканов их плотности увеличиваются с ростом моле- кулярной массы. Все алканы легче воды, в ней не растворимы, однако раст- воримы в неполярных растворителях (бензол) и сами являются хорошими растворителями. НазваниеФормула t пл., С t кип., С d 4 20 * МетанCH ,5-161,5 0,415 (при -164 С) ЭтанC2H6C2H6 -182,8 -88,6 0,561 (при -100 С) ПропанC3H8C3H8 -187,6 -42,1 0,583 (при -44,5 С) БутанC 4 H ,3-0,5 0,500 (при 0 С) ИзобутанCH 3 –CH(CH 3 )–CH ,4 -11,70,563 ПентанC 5 H ,7 36,070,626 Изопентан(CH 3 ) 2 CH–CH 2 –CH ,9 27,90,620 НеопентанCH 3 –C(CH 3 ) 3 -16,6 9,50,613

Получение алканов из природных источников (нефть, природный газ) C >C 70 C 20 - C C C 20 – C C C 14 – C C C 10 – C C C 5 – C C C 5 – C 9 C 1 – C 4 газы гудрон топливо масла, воски дизельное топливо керосин бензин сырье для тонкой химии

1. Окисление алканов (горение) Радикальный процесс; механизм реакции сложен, до конца полностью не установлен Алканы – ценное высококалорийное топливо Антидeтонационные свойства топлива сильно зависят от структуры углеводородов бензиновой фракции нефти Относительная антидетонационная способность топлива характеризуется октановым числом ОЧ): н-гептан (ОЧ) = 0 (сильно детонирует) изооктан (2,2,4-триметилпентан) ОЧ = Дегидрирование алканов этан этен (этилен) Реакции алканов

Пиролиз углеводородного сырья - термическое разложение органических природных соединений при недостатке воздуха. CH 3 CH 2 CH 3 CH 2 =CH 2 + CH 4 CH 3 CH 2 CH 3 CH 3 CH=CH 2 + H 2 3. Пиролиз углеводородного сырья Пиролиз (от греч. πρ огонь, жар и λύσις разложение, распад) термическое разложение Получение этилена почти 100 % мирового производства и пропилена или более 67 % мирового производства В промышленных условиях пиролиз углеводородов осуществляют при температурах С. Большинство исследователей придерживаются теории цепного свободно-радикального механизма разложения

4. Каталитический крекинг нефти Кре́кинг (англ. cracking, расщепление) высокотемпературная переработка нефти с целью получения продуктов меньшей молекулярной массы (моторных топлив, смазочных масел и т. п.). Каталитический крекинг термокаталитическая переработка нефтяных фракций с целью получения компонента высокооктанового бензина, легкого газойля и непредельных жирных газов. Владимир Григорьевич Шухов Первая в мире промышленная установка непрерывного термического крекинга нефти была запатентована инженером В.Г.Шуховым и его помощником С.П.Гавриловым в 1891 году (патент Российской империи от 27 ноября 1891 года). Научные и инженерные решения В.Г. Шухова повторены У. Бартоном при сооружении первой промышленной установки в США в годах. Первые отечественные промышленные установки крекинга построены В.Г.Шуховым в 1934 году на заводе "Советский крекинг" в Баку Дегидрогенизация 4.2 Гидрогенизация окт-1 –ен октан 4.3 Изомеризация гексан 2-метилпентан 4.1 Получение индивидуальных углеводородов декан этилен октан

Типичная реакция алканов – радикальное замещение (S R ) Радикальное галогенирование алканов Механизм радикального замещения Инициирование цепи Рост цепи Обрыв цепи Условия радикальных процессов: hν, H 2 O 2 (перекисные соединения), T 0 C (> C) Галогенирующие реагенты: Cl 2, Br 2

Позиционная селективность радикального замещения Более устойчив, быстрее образуется, больше концентрация, быстрее превращается в продукт

Другие реакции радикального замещения алканреaгентусловияпродуктреакция пропанHNO 3 разб C, Р 2-нитропропан нитрование пропанSO 2, Cl 2 hνhν пропан-2-сульфонил хлорид сульфохлорирование пропанSO 2, O 2 hνhν пропан-2-сульфоновая кислота сульфоокисление