Αλκάνια alkanes

ΑλκάνιαAlkanes

Αλκάνια

•κορεσμένοι υδρογονάνθρακες

• αποτελούνται μόνο από C και H συνδεδεμένα με απλούς δεσμούς

•έχουν το γενικό τύπο: CnH2n+2 (γραμμικά αλκάνια)

Αλκάνια:

ΑλκάνιαΦυσικές ιδιότητες

Εξάρτηση των φυσικών ιδιοτήτων από το μοριακό βάρος

Αύξηση με το μοριακό βάρος

Μείωση με διακλαδώσεις

Εξήγηση : Διαμοριακές

δυνάμεις Van der Waals

ΑλκάνιαΦυσικές πηγές

Παρασκευή αλκανίωνΠαρασκευή αλκανίων

Υδρογόνωση αλκενίωνΥδρογόνωση αλκενίων

Υδρογόνωση αλκινίωνΥδρογόνωση αλκινίων

Αναγωγή αλκυλαλογονιδίωνΑναγωγή αλκυλαλογονιδίων

Υδρόλυση ενώσεων Υδρόλυση ενώσεων GrignardGrignard

ΑντίδρασηΑντίδραση Wurtz WurtzΑντίδραση Αντίδραση Corey-HouseCorey-House

Υδρογόνωση αλκενίωνΥδρογόνωση αλκενίωνΥδρογόνωση αλκινίωνΥδρογόνωση αλκινίων

C C

R

R

R'

R'

H2/PtCH CH

R

R

R'

R'

R C C R'H2/Pt

R C

H

H

C

H

H

R'

Αναγωγή αλκυλαλογονιδίωνΑναγωγή αλκυλαλογονιδίων

Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων via lithium via lithium aluminum hydride aluminum hydride

Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων με Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων με ZnZn και οξύ και οξύ R C

H

R'

X

LiAlH4ether

R C

H

R'

X

Zn/H+R C

H

R'

H

Υδρόλυση ενώσεων Υδρόλυση ενώσεων GrignardGrignard

R C X

an alkyl halide

Mg

etherR C Mg

a Grignard reagent

R C MgH2O

R C H

alkane

+ Mg(OH)X

X

X

Wurtz reactionWurtz reaction R C X Na R C C R + 2NaX

a symmetrical alkane

2

Αντίδραση Αντίδραση Corey-HouseCorey-House R X

LiR Li + LiX

R LiCuX

2 Cu LiR

R+ LiX

an organocuprate(Gilman reagent)

Cu LiR

R+ R' X R R' + R Cu + LiX

Χημικές ιδιότητες αλκανίωνΚαύση

Τέλεια καύσηCnH2n+2 + O2 → (n+1)H2O + nCO2 + ΔH

Ατελής καύσηCnH2n+2 + nΟ2 → (n+1)H2O + nCO

Παράδειγμα:CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O +213 kcal/moLC2H6 + 7/2O2 → 2CO2 + 3H2O +369 kcal/moL

Αν n ο αριθμός των ατόμων C του αλκανίου, η θερμότητα που εκλύεται κατά την καύση είναι ΔH=157n+55 kcal/moL

* 650 kJ/mol ανά ομάδα -CH2-

2

13 n

Χημικές ιδιότητες αλκανίων

Αλογόνωση μέσω ελευθέρων ριζών (φωτοχημική αλογόνωση)

Χημικές ιδιότητες αλκανίων

Αντίδραση με Br2 ή Cl2 σε υψηλές θερμοκρασίες ή παρουσία υπεριώδους ακτινοβολίας αλκυλαλογονίδια.

Σχετική σειρά δραστικότητας: τριτοταγής > δευτεροταγής > πρωτοταγής > μεθυλ-.

Δραστικότητα αλογόνων F2 > Cl2 > Br2 > I2

Εργαστηριακά ενδιαφέρουσες είναι μόνο η χλωρίωση και η βρωμίωση. Η βρωμίωση είναι εκλεκτική για τον υδρογονάνθρακα, που δίνει την πιο σταθερή ρίζα. Η χλωρίωση είναι λιγότερο εκλεκτική.

Η αλογόνωση γίνεται μέσω μηχανισμού ελευθέρων ριζών.

C2H6 + Cl2 → C2H5Cl + HClhν

Αλογόνωση μέσω ελευθέρων ριζών (φωτοχημική αλογόνωση)

Μηχανισμός αλογόνωσης

Χημικές ιδιότητες αλκανίων

Στάδιο έναρξης

Στάδιο διάδοσης

Στάδιο τερματισμού

Αλογόνωση μέσω ελευθέρων ριζών (φωτοχημική αλογόνωση)

Χημικές ιδιότητες αλκανίων

The Rate determining step in the halogenation of CH4 is the attacking of Cl2 on CH4 molecules.

Cl2 is a stronger reducing agent than Br2.Therefore it donates its electrons much faster than Br2 to form a bond.

Why does Br2 react slower than Cl2 in the halogenation of CH4?

Χημικές ιδιότητες αλκανίων

Χλωροφθοριωμένοι υδρογονάνθρακες, CFCs

Καταστροφή του στρώματος όζοντος

Applications and replacements for CFCsApplication Previously used CFC Replacement

Refrigeration & air-conditioning

CFC-12 (CCl2F2); CFC-11(CCl3F); CFC-13(CClF3); HCFC-22 (CHClF2); CFC-

113 (Cl2FCCClF2); CFC-114 (CClF2CClF2); CFC-115 (CF3CClF2);

HFC-23 (CHF3); HFC-134a (CF3CFH2); HFC-507 (a 1:1 azeotropic mixture

of HFC 125 (CF3 CHF2) and HFC-143a (CF3CH3)); HFC 410 (a 1:1 azeotropic mixture of HFC-32

(CF2H2) and HFC-125 (CF3CF2H))

Propellants in medicinal aerosols CFC-114 (CClF2CClF2)HFC-134a (CF3CFH2); HFC-227ea

(CF3CHFCF3)

Blowing agents for foamsCFC-11 (CCl3F); CFC 113 (Cl2FCCClF2);

HCFC-141b (CCl2FCH3)HFC-245fa (CF3CH2CHF2); HFC-365

mfc (CF3CH2CF2CH3)Solvents, degreasing agents,

cleaning agentsCFC-11 (CCl3F); CFC-113 (CCl2FCClF2) None

CCl2F2 CClF2 .

+ Cl.

  Cl. + O3 => ClO . + O2 ClO . + O3 => Cl . + 2O2

Κυκλοαλκάνια (Ναφθένια)

κυκλοπροπάνιο κυκλοβουτάνιο

κυκλοπεντάνιο

CnH2n, n3

Κυκλοαλκάνια

Κυκλοαλκάνια

http://wetche.cmbi.ru.nl/organic/cyclohexane/jm/chxjmol.html

http://www.chem.ucalgary.ca/courses/351/Carey5th/Ch03/ch3-06.html