Углеводороды

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Углеводоро́ды — органические соединения, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода. Углеводороды считаются базовыми соединениями органической химии, все остальные органические соединения рассматривают как их производные.

Поскольку углерод имеет четыре валентных электрона, а водород — один, простейший углеводород — метан (CH4).

При систематизации углеводородов принимают во внимание строение углеродного скелета и тип связей, соединяющих атомы углерода. В зависимости от строения углеродного скелета углеводороды подразделяют на ациклические и карбоциклические. В зависимости от кратности углерод-углеродных связей углеводороды подразделяют на предельные (алканы) и непредельные (алкены, алкины, диены). Циклические углеводороды разделяют на алициклические и ароматические.

Ациклические (с открытой цепью) Карбоциклические (с замкнутой цепью)
предельные непредельные предельные непредельные
с одинарной связью с двойной связью с тройной связью с двумя двойными связями с одинарной связью с бензольным кольцом
ряд метана (алканы) ряд этилена (алкены) ряд ацетилена (алкины) ряд диеновых углеводородов ряд полиметиленов (нафтены) ряд бензола (ароматические углеводороды, или арены)

Углеводороды, как правило, не смешиваются с водой, поскольку атомы углерода и водорода имеют близкую электроотрицательность, и связи в углеводородах малополярны. Для предельных углеводородов характерны химические реакции замещения, а для непредельных — присоединения.

Основные источники углеводородов — нефть, природные газы и каменный уголь.

Сравнительная таблица углеводородов[править | править исходный текст]

Характеристика Алканы Алкены Алкины Алкадиены Циклоалканы Арены
Общая формула CnH2n+2 CnH2n CnH2n-2 CnH2n-2 CnH2n CnH2n-6
Строение sp³-гибридизация — 4 электронных облака направлены в вершины тетраэдра под углами 109°28'. Тип углеродной связи — σ-связи sp²-гибридизация, валентный угол 120°.Тип углеродной связи — π-связи. lc-c — 0,134 нм. sp-гибридизациия, молекула плоская (180°), тройная связь, lc-c — 0,120 нм. lc-c — 0,132 нм – 0,148 нм, 2 или более π-связей. У каждого атома три гибридные sp²-орбитали. sp³-гибридизация, валентный угол около 100° lc-c — 0,154 нм. Строение молекулы бензола (6 р-электронов, n = 1), Валентный угол 120° lc-c — 0,140 нм, молекула плоская (6 π | σ)
Изомерия Изомерия углеродного скелета, возможна оптическая изомерия Изомерия углеродного скелета, положения двойной связи, межклассовая и пространственная Изомерия углеродного скелета, положения тройной связи, межклассовая Изомерия углеродного скелета, положения двойной связи, межклассовая и цис-транс-изомерия Изомерия углеродного скелета, положения двойной связи, межклассовая и цис-транс-изомерия Изомерия боковых цепей, а также их взаимного положения в бензольном ядре
Химические свойства реакции замещения (галогенирование, нитрирование), окисления, радикальное галогенирование CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl (хлорметан), горения, отщепления (дегидрирование) Реакции присоединения (гидрирование, галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация), горения Реакции присоединения (гидрирование, галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация), горения Реакции присоединения Для колец из 3-4 атомов углерода - раскрытие кольца Реакции электрофильного замещения
Физические свойства С CH4 до C4H10 — газы; с C5H12 до C16H34 — жидкости; после C17H36 — твёрдые тела. С C2H4 до C4H8 — газы; с C5H10 до C17H34 — жидкости, после C18H36 — твёрдые тела. Алкины по своим физическим свойствам напоминают соответствующие алкены Бутадиен — газ (t кип −4,5 °C), изопрен — жидкость, кипящая при 36 °C, диметилбутадиен — жидкость, кипящая при 70 °C. Изопрен и другие диеновые углеводороды способны полимеризоваться в каучук С C3H6 до C4H8 — газы; с C5H10 до C16H32 — жидкости; после C17H34 — твёрдые тела. Все ароматические соединения — твердые или жидкие вещества. Отличаются от алифатических и алициклических аналогов высокими показателями преломления и поглощения в близкой УФ и видимой области спектра
Получение Восстановление галогенпроизводных алканов, восстановление спиртов, восстановление карбонильных соединений, гидрирование непредельных углеводородов, Реакция Вюрца. Каталитический и высокотемпературный крекинг углеводородов нефти и природного газа, реакции дегидратации соответствующих спиртов, дегидрогалогенирование и дегалогенирование соответствующих галогенпроизводных Основным промышленным способом получения ацетилена является электро- или термокрекинг метана. Пиролиз природного газа и карбидный метод. Постадийное дегидрирование алканов, дегидрирование спиртов. Гидрирование ароматических углеводородов, отщепление двух атомов галогена от дигалогеналканов Дегидрирование циклогексана, тримеризация ацетилена, выделение из нефти

См. также[править | править исходный текст]


CH He
CLi CBe CB CC CN CO CF Ne
CNa CMg CAl CSi CP CS CCl CAr
CK CCa CSc CTi CV CCr CMn CFe CCo CNi CCu CZn CGa CGe CAs CSe CBr CKr
CRb CSr CY CZr CNb CMo CTc CRu CRh CPd CAg CCd CIn CSn CSb CTe CI CXe
CCs CBa CHf CTa CW CRe COs CIr CPt CAu CHg CTl CPb CBi CPo CAt Rn
Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
СLa ССе СPr СNd Pm СSm СEu СGd СTb СDy СHo СEr СTm СYb СLu
Ac СTh СPa CU СNp СPu СAm СCm СBk Cf СEs Fm Md No Lr
Химическая связь с углеродом
Основные соединения Большое применение в химии
Академические исследования Соединение неизвестно/не получено