Алканы.

Алканы (метановые углеводороды, С_nН_2n+2) представляют собой газообразные, жидкие или твердые вещества. Газообразные соединения содержат в цепи от 1 до 4 атомов углерода и входят в состав попутных и природных газов (метан, этан, пропан, бутан,изобутан).

Соединения, содержащее от 5 до 15 атомов углерода, представляют собой жидкие вещества. Начиная с гексодекана (С₁₆Н₃₄), нормальные алканы являются твердыми веществами, которые при обычной температуре могут находиться в растворенном или кристаллическом состоянии в нефти и в высококипящих фракциях при её перегонке.

Распределяются алканы по фракциям нефти неравномерно. Они концентрируются главным образом в нефтяных газах и низкокипящих фракциях (бензине, керосине). В масляных высококипящих фракциях их содержание резко падает.

Алканы при обычных температурах вследствие насыщенности и малополярного характера связей химически инертны, не вступают в реакции присоединения, не реагируют с щелочами и кислотами. При сравнительно высоких температурах алканы вступают в реакции замещения атома водорода на атомы галогена, нитро- и сульфогруппу:

СН₄+С1₂  СН₃С1+НС1;

NO₂



СН₃ - СН - СН₃ + НО - ΝΟ₂  СН₃ - С - СН₃ + H₂O

 

CH₃ СН₃

При высокой температуре алканы окисляются, при этом могут идти:

а) реакции полного окисления (сгорания) до углекислого газа и воды, что происходит, например, в двигателях внутреннего сгорания.

б) реакции неполного окисления, что широко используется в химической технологии, т.к. с их помощью получают спирты, альдегиды, кислоты и другие продукты неполного окисления. В реакциях термического разложения (крекинг) происходит расщепление алканов на углеводороды с меньшей молекулярной массой, обычно на олефин и низший алкан.

Непредельные углеводороды.

Непредельные углеводороды в нефтях практически отсутствуют, но они входят в состав всех продуктов, получаемых в результате термокаталитической переработки фракций не4)ти. Непредельные углеводороды отличаются высокой реакционной способностью. В продуктах крекинга содержатся, в основном, непредельные углеводороды с открытой цепью и одной двойной связью (алкены); в меньших количествах присутствуют циклоолефины и диены.

Химические свойства алкенов определяются наличием в молекуле двойной связи, представляющей собой сочетание σ и π-связей ( S_p²гибридизация ). Поскольку σ-связь более прочна, чем π-связь, последняя легко переходит в σ-связь путем присоединения по месту двойной связи двух атомов или атомных групп. Таким образом, для алканов наиболее характерными являются реакции присоединения и полимеризации (с образованием высокомолекулярных углеводородов).

При определенных условиях алкены присоединяют молекулы галогенов, галогеноводородов, воды и др. Например, реакция присоединения брома служит качественной реакцией на непредельные углеводороды:

CH₂ = CH₂ + Вг₂  CH₂Br - СН₂Вг

Если углеводород построен несимметрично, то присоединение реагентов идет по правилу Морковникова В., согласно которому атом водорода ( или другие катионы ) присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода

R - CH^+ = CH₂^- + HCl  R - СН - СН₃



С1

Непредельные углеводороды легко окисляются. Например, изменение розовой окраски раствора КМп04 является качественной реакцией на двойную связь

3R-CH - CH-R^+4H₂O+2KMnO₄  ЗР-СН-СН-R^+2МпO₂+2КОН

 

ОН ОН

Окисление олефинов приводит к образованию различных продуктов: окисей, гликолей, альдегидов, кетонов, кислот в зависимости от условий реакций и применяемых окислителей. Например:

CrO₃

СН₃ - СН = СН - СН₂ - СН₃СН₃СООН + СН₃ - CH - СООН

CrO₃ СН₃

СН₃ - С = СН - СН₃ С = О + СН₃ - СООН

СН₃ СН₃ Эти реакции широко используются для определения строения исходных олефинов. В практике большое практическое значение для получения высокооктановых компонентов бензинов имеет реакция алкилирования.

Например:

СН₃ СН₃ СН₃

_{  }

СН₃ - СН + СН₃- СН ⁼ СН - СН₃ СН₃ -С - СН - СН₃ - СН₃

_{ }

СН₃ СН₃

Высокая реакционная способность олефинов приводит к химической нестабильности всех продуктов, в которых они присутствуют, например, в топливах и смазочных маслах, что существенно ухудшает их эксплуатационные свойства.