Metan og dets homologer kalles begrensende(mettede) parafiniske hydrokarboner eller alkaner. Etternavnet til organiske stoffer (de har en generell kjemisk formel CnH2n + 2, som gjenspeiler metning av molekyler, atomer som er bundet av enkle kovalente bindinger karbon - hydrogen eller karbon - karbon) ble tildelt i samsvar med den internasjonale nomenklaturen for kjemiske forbindelser. De har to hovedkilder: råolje og naturgass. Egenskapene til alkaner i den homologe serien endres regelmessig med en økning i antall karbonatomer i molekylet.
De fire første representantene for den homologe serienhar historiske navn. Hydrokarboner bak dem er betegnet med greske tall med slutten –an. Den relative molekylvekten til hvert påfølgende hydrokarbon skiller seg fra den forrige med 14 amu. De fysiske egenskapene til alkaner, slik som smeltepunkt (størkning) og kokepunkt (kondens), tetthet og brytningsindeks, øker med økende molekylvekt. Fra metan til butan er gasser, fra pentan til pentadekan er væsker, så følger faste stoffer. Alle parafiner er lettere enn vann og oppløses ikke i det. Alkanes inkluderer:
- CH4 - metan;
- C2H6 etan;
- C3H8 - propan;
- C4H10 - butan;
- C5H12 - pentan;
- C6H14 heksan;
- C7H16 heptan;
- C8H18 - oktan;
- C9H20 - nonan;
- C10H22 - dekan;
- C11H24 - undekan;
- C12H26 - dodekan;
- C13H28 - tridecane;
- C14H30 - tetradekan;
- C15H32 - pentadekan;
- C16H34 - heksadekan;
- C17H36 - heptadekan;
- C18H38 - oktadekan;
- C19H40 - nonadecane;
- C20H42 - eikosan og så videre.
De kjemiske egenskapene til alkaner er laveaktivitet. Dette forklares av den relative styrken til de ikke-polære C - C og C - H bindinger med lav polaritet, samt metningen av molekylene. Alle atomer er forbundet med enkle σ-bindinger, som er vanskelige å ødelegge på grunn av deres lave polariserbarhet. Bruddet deres kan bare finne sted under visse forhold, mens det dannes radikaler, som bærer navnene på de tilsvarende parafinforbindelsene med erstatning av slutten. For eksempel propan - propyl (C3H7–), etan - etyl (C2H5–), metan - metyl (CH3–) og så videre.
De kjemiske egenskapene til alkaner indikerer inaktivitetdisse forbindelsene. De er ikke i stand til reaksjoner på tilknytning. Substitusjonsreaksjoner er typiske for dem. Oksidasjon (forbrenning) av parafiniske hydrokarboner skjer bare ved forhøyede temperaturer. De kan oksideres til alkoholer, aldehyder og syrer. Som et resultat av sprekker (prosessen med termisk nedbrytning av hydrokarboner) av høyere alkaner ved temperaturer fra 450 til 550 ° C, kan mettede hydrokarboner med lavere molekylvekt dannes. Når temperaturen stiger, kalles termisk nedbrytning pyrolyse.
De kjemiske egenskapene til alkaner avhenger ikke bare avtallet i et molekyl av karbonatomer, men også fra strukturen. Alle parafiner kan deles inn i normalt (hvert C-atom kan kombineres med ikke mer enn to karbonatomer) og isostruktur (et C-atom kan kobles til fire andre C-atomer, på grunn av dette har molekylet en romlig struktur). For eksempel har pentan og 2,2-dimetylpropan samme molekylvekt og kjemiske formel C5H12, men de vil variere i kjemiske og fysiske egenskaper: smeltepunkt - 129,7 ° C og minus 16,6 ° С, kokepunkt 36,1 ° С og henholdsvis 9,5 ° C. Isomerer inngår lettere kjemiske reaksjoner enn normale hydrokarboner med samme antall C-atomer.
De karakteristiske kjemiske egenskapene til alkaner ersubstitusjonsreaksjoner, som inkluderer halogenering eller sulfonering. Som et resultat av interaksjon med parafinklor ved en radikal mekanisme under påvirkning av temperatur eller lys, dannes klorderivater av metan: klormetan CH3Cl, diklormetan CH2Cl2, triklormetan CHCl3 og karbontetraklorid CCl4. Når alkaner sulfoneres av UV-lys, oppnås sulfonylklorider: R - H + SO2 + Cl2 → R - SO2 - Cl + HC1. Disse stoffene brukes i produksjonen av overflateaktive stoffer.
