Methan a jeho homology se nazývají limit(nasycené) parafinové uhlovodíky nebo alkany. Tento druhý název je dán organickým látkám (mají obecný chemický vzorec CnH2n + 2, který odráží nasycení molekul, ve kterých jsou atomy spojeny jednoduchými kovalentními vazbami uhlík - vodík nebo uhlík - uhlík) přiřazenými podle mezinárodní nomenklatury chemických sloučenin. Mají dva hlavní zdroje: ropu a zemní plyn. Vlastnosti alkanů v homologní řadě se zvýšením počtu atomů uhlíku v molekule se přirozeně mění.
První čtyři zástupci homologní sériemít historická jména. Uhlovodíky za nimi jsou označeny řeckými číslicemi s koncovkou –an. Relativní molekulová hmotnost každého následujícího uhlovodíku se liší od předchozího o 14 amu. Fyzikální vlastnosti alkanů, jako jsou body tání (tuhnutí) a teploty varu (kondenzace), hustota a index lomu, se zvyšují se zvyšující se molekulovou hmotností. Od metanu k butanu jsou plyny, od pentanu k pentadekanu jsou kapaliny, poté následují pevné látky. Všechny parafíny jsou lehčí než voda a nerozpouštějí se v nich. Alcanes zahrnují:
- CH4 je methan;
- C2H6 je ethan;
- C3H8 - propan;
- C4H10 - butan;
- C5H12 pentan;
- C6H14 hexan;
- C7H16 - heptan;
- C8H18 je oktan;
- C9H20 - nonan;
- C10H22 - Dean;
- C11H24 - undekan;
- C12H26 - dodekan;
- C13H28 - tridekan;
- C14H30 - tetradekan;
- C15H32 - pentadekan;
- C16H34 - hexadekan;
- C17H36 - heptadekan;
- C18H38 - oktadekan;
- C19H40 - nonadekan;
- C20H42 - eikosan a tak dále.
Chemické vlastnosti alkanů jsou nízkéaktivita. To je vysvětleno relativní silou nepolárních vazeb C - C a C - H s nízkou polaritou, stejně jako nasycením molekul. Všechny atomy jsou spojeny jednoduchými vazbami σ, které je obtížné zničit kvůli jejich nízké polarizovatelnosti. Jejich prasknutí lze uskutečnit pouze za určitých podmínek, přičemž se tvoří radikály, které nesou názvy odpovídajících parafinických sloučenin s nahrazením konce. Například propan - propyl (C3H7–), ethan - ethyl (C2H5–), methan - methyl (CH3–) atd.
Chemické vlastnosti alkanů naznačují inertnosttyto sloučeniny. Nejsou schopni reakcí připoutání. Substituční reakce jsou pro ně typické. K oxidaci (spalování) parafinických uhlovodíků dochází pouze při zvýšených teplotách. Mohou být oxidovány na alkoholy, aldehydy a kyseliny. V důsledku krakování (proces tepelného rozkladu uhlovodíků) vyšších alkanů při teplotách od 450 do 550 ° C mohou vznikat nasycené uhlovodíky s nižší molekulovou hmotností. Jak teplota stoupá, termální rozklad se nazývá pyrolýza.
Chemické vlastnosti alkanů závisí nejen napočet atomů uhlíku v molekule, ale také ze struktury. Všechny parafiny lze rozdělit na normální (každý atom C se může kombinovat s ne více než dvěma atomy uhlíku) a iso-strukturu (atom C lze spojit se čtyřmi dalšími atomy C, díky čemuž má molekula prostorovou strukturu). Například pentan a 2,2-dimethylpropan mají stejnou molekulovou hmotnost a chemický vzorec C5H12, ale budou se lišit v chemických a fyzikálních vlastnostech: bod tání - 129,7 ° С a minus 16,6 ° С, bod varu 36,1 ° С a 9,5 ° C, resp. Izomery procházejí chemickými reakcemi snadněji než normální uhlovodíky se stejným počtem atomů uhlíku.
Charakteristické chemické vlastnosti alkanů jsousubstituční reakce, které zahrnují halogenaci nebo sulfonaci. V důsledku interakce s parafinovým chlorem radikálním mechanismem působením teploty nebo světla vznikají deriváty chloru methanu: chlormethan CH3Cl, dichlormethan CH2CI2, trichlormethan CHCl3 a chlorid uhličitý CCl4. Když jsou alkany sulfonovány UV zářením, získají se sulfonylchloridy: R - H + SO2 + Cl2 → R - SO2 - Cl + HCl. Tyto látky se používají při výrobě povrchově aktivních látek.
