Предельные и непредельные углеводороды: классификация в таблице

Углеводороды Химия

Все многообразие химических веществ делится на два мира: органический и неорганический. Если неорганических соединений насчитывается чуть более ста тысяч, то органических больше трех миллионов. Они делятся на предельные и непредельные углеводороды (таблица четко это показывает). Чтобы использовать и изучать органические вещества, необходимо знать, какому соединению присущи какие свойства. Поэтому очень важно, чтобы классификация этих веществ была точной и могла отразить все многообразие различных соединений.

Классификация углеводородов

В зависимости от строения молекулы углеводороды могут быть циклическими и ациклическими. Циклические углеводороды представлены замкнутыми углеродными цепями. Строение же ациклических представлено линией.

Ациклические углеводороды (у/в)

По составу ациклические углеводороды делят на предельные, которые максимально насыщены водородом, и непредельные, в их состав входят двойные или тройные связи, которые легко разорвать, чтобы провести реакцию присоединения. Непредельные углеводороды, в свою очередь, делятся на классы по своей структурной формуле (наличие одной двойной (пи) связи — алкен, одной тройной — алкин, двух пи связей — алкадиен).

Число атомов углерода Алканы (предельные) Алкены (непредельные) Алкины (непредельные) Алкадиены (непредельные)
1 СH₄ -метан нет нет нет
2 С₂Н₆-этан с2н4 -этен С₂ Н₂-этин нет
3 С₃Н ₈-пропан С₃ Н₆-пропен c3h4- пропин с3н4 — пропадиен
4 С₄Н₁₀-бутан С₄Н₈-бутен c4h6-бутин С₄Н₆-бутадиен
5 С₅Н₁₂-пентан С₅Н₁₀-пропен С₅Н₈-пропин С₅Н₈ — пропадиен
6 С₆Н₁₄-гексан С₆Н₁₂-гексен С₆Н₁₀-гексин С₆Н₁₀-гексадиен
7 С₇Н₁₆-гептан С₇Н₁₄-гептен С₇Н₁₂-гептин С₇Н₁₂-гептадиен
8 С₈Н₁₈-октан С₈Н₁₆-октен С₈Н₁₄-октин С₈Н₁₄-октадиен
9 С₉Н₂₀-нонан С₉Н₁₈-нонен С₉Н₁₆-нонин С₉Н₁₆-нонадиен
10 С₁₀Н₂₂-декан С₁₀Н₂₀-децен С₁₀Н₁₈-децин С₁₀Н₁₈-декадиен
общая формула CnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 CnH2n-2

Органические соединения называют в определенном порядке:

  1. Номер атома углерода в цепи, к которому присоединен радикал;
  2. Количество радикалов (греческими цифрами);
  3. Название радикала;
  4. Название основной цепи.

Так, СН ₃ -СН (Сl)-СН ₂ -СН ₃ будет называться 2-хлор-бутан, а СН (Вr) ₂ -CH ₂ -CH ₃ — 1,1-дибромпропан.

Алканы (парафины)

Физические свойства алканов

При нормальных условиях С ₁ -С ₄ являются газами без цвета и запаха, С ₅ -С ₁₅ -жидкостями с запахом бензина, а С ₁₆ -Сn-твердыми веществами.

Алканы

Особенности строения:

  1. Валентный угол-109 ° 28`;
  2. Форма молекулы — тетраэдр;
  3. SP ³ гибридизация;
  4. между атомами — 0,154 нм;
  5. содержат только простые (сигма) связи.

Изомерия:

  • Углеводородного скелета;
  • Оптическая (для С₇ и больше).

Химические свойства:

Алканы химия

  1. Горение (СН₄+2О₂=СО₂+2Н₂О);
  2. Дегидрирование при нагревании (С₂Н₆=СН₄+Н ₂);
  3. Крекинг в присутствии катализатора (С₅Н₁₂=С₃Н₈+С₂Н₄);
  4. Циклизация (С₅Н₁₂=С₅Н₁₀+Н₂);
  5. Ароматизация (С₆Н₁₄=С₆Н₆+4Н₂);
  6. Хлорирование на свету (СН₄+Сl₂=CH₃Cl+HCl);
  7. Нитрование — реакция Коновалова (С₃Н₈+НNO₃=СН₃-СН (NO₂)-CH₃+H₂O).

Пиролиз метана:

  • 1000°-СН₄=С+2Н ₂;
  • 1000°+катализатор-2СН₄=С₂Н₄+2Н ₂;
  • 1500°-2СН₄=С₂Н₂+3Н ₂;

+реакция изомеризации.

Получение алканов:

Получение алканов

  1. Из карбида алюминия (Al₄C=12H₂O=4Al (OH)₃+3CH );
  2. Из ацетатов (CH₃COONa+NaOH=Na₂CO₃+CH₄);
  3. Из этаната и пропаната натрия — реакция Кольбэ (2CHCH₂COONa+2H₂O=C₄H₁₀+CO₂+2NaOH+H₂);
  4. Гидрирование алкенов, алкадиенов, алкинов (С₂Н₂+2Н₂=С₂Н₆);
  5. Реакция Вюрца (2СН₃Сl+2Na=2NaCl+C₂H₆).

Алкены (одна двойная связь)

Физические свойства алкенов:

С₂-С₄-жидкости; С₅-С₁₄-твердые, С₁₅-Сn-твердые.

Особенности строения:

  1. SP³ гибридизация;
  2. Сигма связи, одна пи связь;
  3. Валентный угол — 120°;
  4. Форма молекулы — плоский треугольник;
  5. Расстояние между атомами 0,132 нм.

Изомерия:

  • углеводородного скелета;
  • положения двойной связи;
  • межклассовая.

Химические свойства:

Химия опыт

  1. Горение;
  2. Присоединение;
  3. Полимеризация (nCH ₂ =CH ₂ =(-CH ₂ -CH ₂ -)n;
  4. Окисление перманганатом калия (результат реакции):
  • в кислой среде (H ₂ SO ₄)-K ₂ SO ₄ +MnSO ₄ +H ₂ O;
  • в нейтральной среде (Н ₂ О)-MnO ₂ +KOH;
  • в щелочной среде (KOH)-K ₂ MnO₄.

При условии, что в реакцию вступает алкен-1, в кислой среде образуются кислота и углекислый газ, в щелочной — кислота и гидрокарбонат калия, в нейтральной — двухосновный спирт.

Получение:

  1. Крекинг у/в природного газа и нефти (реакция с алканами);
  2. Дегидратация спиртов (С ₂ Н ₅ ОН=С ₂ Н ₄ +Н ₂ О);
  3. Дегалагенирование (дегидрогалогенирование) галогенпроизводных (С₂Н₅Сl=С₂Н₄ +НСl);
  4. Дегидрирование алканов.

Алкины (одна тройная связь)

Физические свойства алкинов:

С ₁ -С ₄ -газообразные вещества;С ₅ -С ₁₅ -жидкие, С ₁ ₆ -Сn-твердые.

Особенности строения:

  1. Форма молекулы — линия;
  2. Расстояние между атомами — 0,120 нм;
  3. SP гибридизация;
  4. Валентный угол — 180 °.

Изомерия:

  • у/в скелета;
  • положения тройной связи;
  • межклассовая.

Химические свойства алкинов:

Алкины

  1. Горение;
  2. Присоединение (водорода и его избытка, галогенов, избытка галогенов, хлороводородной, бромоводородной кислот (и их избытков);
  3. Замещение (ионов водорода на катионы металла);
  4. Окисление перманганатом калия;
  5. Полимеризация:
  • димеризация;
  • тримеризация.

Получение:

  1. Карбидный способ (CaC ₂ =2H ₂ O=CaOH+C ₂ H ₂);
  2. Из дигалогенпроизводных (CH ₂ Cl-CH ₂ Cl+2NaOH (спиртовой)=2NaCl+2H ₂ O+C ₂ H ₂);
  3. Пиролиз метана.

Алкадиены (две двойные связи):

Физические признаки алкадиенов:

С ₃ -С ₄ -газообразные вещества, С ₅ -С ₁₄ -жидкие, С ₁₅ -Сn-твердые.

Строение:

  1. атом, имеющие две двойные связи: SP гибридизация, валентный угол — 180 °;
  2. Угол остальных атомов: 120 °;
  3. Форма молекулы — плоский треугольник;
  4. Между атомами — 0,132 нм.

Изомерия:

  • пространственная;
  • у/в скелета;
  • межклассовая;
  • положения двойной связи.

Алкадиены

Химические признаки:

  1. Горение;
  2. Присоединение (водород, избыток водорода, галогены, избыток галогенов, бромово- и хлороводородная кислоты (и их избыток);
  3. Окисление перманганатом калия;
  4. Полимеризация.

Получение:

  • реакция Лебедева (2C ₂ H ₅ OH=C ₄ H ₆ +2HO+H ₂);
  • дегидрирование алканов.

Циклические углеводороды

По составу циклические углеводороды могут быть предельными, то есть максимально насыщенными водородом, или непредельными и содержать двойные связи. Насыщенные углеводороды — это циклоалканы, а вещества, имеющие в своем составе двойные связи, — арены.

Число атомов углерода Циклоалканы Арены
3 С₃Н₆-циклопропан нет
4 С₄Н₈-циклобутан нет
5 С₅Н₁₀-циклопентан нет
6 С₆Н12-циклогексан с6н6-бензол
Общая формула СnH2n СnH2n-6

Циклоалканы (предельные)

Физические свойства:

С ₃ -С ₄ -газы, С ₅ -С ₆ -жидкости.

Строение:

Химия

  1. SP³ гибридизация;
  2. Между атомами — 0,154 нм;
  3. Валентный угол — 100 °.

Изомерия:

  • межклассовая;
  • у/в цикла;
  • радикалов;
  • пространственная.

Химические свойства:

  1. Для циклопропана и циклобутана характерна реакция присоединения;
  2. Для циклопентана и циклогексана — реакция замещения;
  3. Циклогексан подвергается дегидратации (получается бензол).

Арены (ароматические углеводороды)

Физические свойства:

Жидкости с ярко выраженными запахами.

Строение:

Урок химии

  1. SP² гибридизация;
  2. Форма молекулы плоская;
  3. Валентный угол — 120 °.
  4. Расстояние между атомами углерода — 0,140 нм.

Изомерия:

  • положение боковых цепей.

Химические свойства:

  1. Вступают в реакцию с алканами и галогеналканами в присутствии катализатора;
  2. Взаимодействуют с галогенами при свете;
  3. Реагируют с азотной и серной кислотами.

Получение:

  • Тримеризация ацетилена;
  • Дегидратация циклогексана;
  • Пиролиз тяжелых нефтяных фракций.

На основе сравнительной характеристики углеводородов можно понять, что вещества относятся к классам по принципу схожести признаков (физических и химических свойств, способов получения и особенностей строения).

Автор статьи
Алексей Гузанов
Репетитор, закончил Куровскую гимназию, которая входит в топ-100 школ Московской области, с золотой медалью. Являюсь победителем олимпиад по математике и информатике. Успешно сдал ЕГЭ на высокие баллы.
Задать вопрос
Оцените статью
Na5.club
Добавить комментарий

3 + = 5

Adblock
detector