Methan und seine Homologen werden als limitierend bezeichnet(gesättigte) paraffine Kohlenwasserstoffe oder Alkane. Der letztere Name für organische Substanzen (sie haben die allgemeine chemische Formel CnH2n + 2, die die Sättigung von Molekülen widerspiegelt, Atomen, die durch einfache kovalente Bindungen Kohlenstoff-Wasserstoff oder Kohlenstoff-Kohlenstoff verbunden sind) wurde gemäß der internationalen Nomenklatur chemischer Verbindungen vergeben. Sie haben zwei Hauptquellen: Rohöl und Erdgas. Die Eigenschaften von Alkanen in der homologen Reihe ändern sich regelmäßig mit zunehmender Anzahl von Kohlenstoffatomen im Molekül.
Die ersten vier Vertreter der homologen Reihehistorische Namen haben. Die dahinter liegenden Kohlenwasserstoffe sind mit griechischen Ziffern mit der Endung –an gekennzeichnet. Das relative Molekulargewicht jedes nachfolgenden Kohlenwasserstoffs unterscheidet sich vom vorherigen um 14 amu. Die physikalischen Eigenschaften von Alkanen wie Schmelzpunkte (Verfestigung) und Siedepunkte (Kondensation), Dichte und Brechungsindex nehmen mit zunehmendem Molekulargewicht zu. Methan zu Butan sind Gase, von Pentan zu Pentadecan sind Flüssigkeiten, dann folgen Feststoffe. Alle Paraffine sind leichter als Wasser und lösen sich nicht darin auf. Alkane umfassen:
- CH4 - Methan;
- C2H6 für Ethan;
- C3H8 - Propan;
- C4H10 - Butan;
- C5H12-Pentan;
- C6H14-Hexan;
- C7H16-Heptan;
- C8H18 - Oktan;
- C9H20 - Nonan;
- C 10 H 22 - Decan;
- C11H24 - Undecan;
- C12H26 - Dodecan;
- C13H28 - Tridecan;
- C14H30 - Tetradecan;
- C15H32 - Pentadecan;
- C16H34 - Hexadecan;
- C17H36 - Heptadecan;
- C18H38 - Octadecan;
- C19H40 - Nonadecan;
- C20H42 - Eicosan und so weiter.
Die chemischen Eigenschaften von Alkanen sind geringAktivität. Dies erklärt sich aus der relativen Stärke unpolarer CC- und niedrigpolarer CH-Bindungen sowie der Sättigung der Moleküle. Alle Atome sind durch einfache σ-Bindungen verbunden, die aufgrund ihrer geringen Polarisierbarkeit schwer zu zerstören sind. Ihr Bruch kann nur unter bestimmten Bedingungen durchgeführt werden, während Radikale gebildet werden, die die Namen der entsprechenden Paraffinverbindungen tragen, wobei das Ende ersetzt wird. Zum Beispiel Propan-Propyl (C3H7–), Ethan-Ethyl (C2H5–), Methan-Methyl (CH3–) und so weiter.
Die chemischen Eigenschaften von Alkanen weisen auf Inertheit hindiese Verbindungen. Sie sind nicht zu Bindungsreaktionen fähig. Substitutionsreaktionen sind typisch für sie. Die Oxidation (Verbrennung) von paraffinischen Kohlenwasserstoffen erfolgt nur bei erhöhten Temperaturen. Sie können zu Alkoholen, Aldehyden und Säuren oxidiert werden. Infolge des Crackens (des Prozesses der thermischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen) höherer Alkane bei Temperaturen von 450 bis 550ºC können gesättigte Kohlenwasserstoffe mit einem niedrigeren Molekulargewicht gebildet werden. Mit steigender Temperatur wird die thermische Zersetzung als Pyrolyse bezeichnet.
Die chemischen Eigenschaften von Alkanen hängen nicht nur davon abdie Anzahl in einem Molekül von Kohlenstoffatomen, aber auch aus der Struktur. Alle Paraffine können in normale (jedes C-Atom kann sich mit nicht mehr als zwei Kohlenstoffatomen verbinden) und Isostruktur (ein C-Atom kann mit vier anderen C-Atomen verbunden werden, aufgrund dessen hat das Molekül eine räumliche Struktur) unterteilt werden. Zum Beispiel haben Pentan und 2,2-Dimethylpropan das gleiche Molekulargewicht und die gleiche chemische Formel C5H12, unterscheiden sich jedoch in den chemischen und physikalischen Eigenschaften: Schmelzpunkt - 129,7 ° C und minus 16,6 ° C, Siedepunkt 36,1 ° C und 9,5 ° C. C. Isomere reagieren leichter chemisch als normale Kohlenwasserstoffe mit der gleichen Anzahl von C-Atomen.
Die charakteristischen chemischen Eigenschaften von Alkanen sindSubstitutionsreaktionen, die Halogenierung oder Sulfonierung umfassen. Durch die radikalische Reaktion von Paraffin mit Chlor unter Einwirkung von Temperatur oder Licht entstehen Chlonderivate von Methan: Chlormethan CH3Cl, Dichlormethan CH2Cl2, Trichlormethan CHCl3 und Tetrachlorkohlenstoff CCl4. Wenn Alkane durch UV-Licht sulfoniert werden, werden Sulfonylchloride erhalten: R - H + SO 2 + Cl 2 → R - SO 2 - Cl + HCl. Diese Substanzen werden zur Herstellung von Tensiden verwendet.
