Все разделы
Выбрать школу

Школа. Увлечения. Большое будущее.

PROSCHOOLS · ОБРАЗОВАНИЕ РЯДОМ

Ваш город

Выберите город, чтобы находить образование и возможности рядом.

Как учитываем городКаталог и кнопки «Выбрать школу» покажут школы выбранного города.Онлайн-курсы, учебник, ГДЗ и задания к экзаменам доступны по всей России.

Популярные города

Будет выбран: Вся Россия

Учебные материалы останутся прежними.

Поиск по сайту

По всему сайтуШколы выбранного города — выше в результатах

С чего начнём?

↑ ↓ — выбрать результат · Enter — открыть · Esc — закрыть

Алканы: предельные углеводороды

🧪 Химия · 10 класс

Строение, гомологический ряд, изомерия и химические свойства алканов в курсе органической химии 10 класса.

Оборудование кабинета химии
Иллюстрация к предмету «Химия»Belikov Maxim · Wikimedia Commons · CC BY 4.0

Что такое алканы

Алканы — это предельные (насыщенные) углеводороды, в молекулах которых атомы углерода соединены между собой только одинарными связями, а все остальные валентности заполнены атомами водорода. Их называют предельными, потому что углерод в них предельно насыщен водородом и не способен присоединять новые атомы без разрыва уже имеющихся связей. Общая формула гомологического ряда — CnH2n+2. Алканы составляют основу природного газа и нефти, поэтому имеют огромное практическое значение как топливо и сырьё для химической промышленности.

Строение молекулы

Каждый атом углерода в алканах находится в состоянии sp3-гибридизации. Все четыре связи направлены к вершинам тетраэдра, а угол между ними составляет примерно 109 градусов 28 минут. Связи C-C и C-H являются прочными неполярными или малополярными сигма-связями. Именно поэтому алканы химически довольно инертны при обычных условиях и не реагируют с растворами кислот, щелочей и большинства окислителей.

Гомологический ряд

Гомологами называют вещества, сходные по строению и свойствам, но отличающиеся по составу на одну или несколько групп CH2. Эту группу называют гомологической разностью. Первые представители ряда алканов приведены в таблице.

НазваниеФормулаАгрегатное состояние
МетанCH4газ
ЭтанC2H6газ
ПропанC3H8газ
БутанC4H10газ
ПентанC5H12жидкость

С увеличением молекулярной массы возрастают температуры плавления и кипения: первые четыре члена ряда — газы, последующие — жидкости, а высшие алканы представляют собой твёрдые вещества.

Изомерия

Для алканов характерна структурная изомерия углеродного скелета. Она начинается с бутана: у вещества состава C4H10 есть два изомера — нормальный бутан с неразветвлённой цепью и изобутан, то есть 2-метилпропан. С ростом числа атомов углерода количество возможных изомеров быстро увеличивается, что объясняет огромное разнообразие органических веществ.

Химические свойства

Из-за прочности связей для алканов типичны реакции замещения, протекающие по радикальному (цепному) механизму. Важнейшая из них — галогенирование. Разберём пример хлорирования метана на свету:

CH4 + Cl2 -> CH3Cl + HCl

Также алканы вступают в реакции горения и термического разложения. Перечислим основные превращения:

  • горение с выделением большого количества теплоты: CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O;
  • замещение водорода на галоген под действием света или при нагревании;
  • крекинг — расщепление длинных молекул на более короткие при высокой температуре;
  • изомеризация — превращение нормальных алканов в разветвлённые.
Частая ошибка. Реакция хлорирования метана идёт только на свету или при нагревании и протекает ступенчато: образуется смесь продуктов хлорирования. Записывать её как простое присоединение хлора нельзя — у алканов нет кратных связей, поэтому реакции присоединения для них невозможны.

Кратко о главном

  • Алканы — предельные углеводороды с одинарными связями, общая формула CnH2n+2.
  • Атом углерода находится в состоянии sp3-гибридизации, угол связей около 109 градусов.
  • Характерна структурная изомерия углеродного скелета, начиная с бутана.
  • Типичны реакции замещения (галогенирование), горения, крекинга и изомеризации.