Какие типы реакций характерны для алканов? почему?

Question

Какие типы реакций характерны для алканов? почему?

IGOR_Pro 10.02.2026 07:30

Ответы и вопросы пользователей

Калинина Мария Игоревна · Accepted Answer

Для алканов (предельных углеводородов) характерны реакции, протекающие по механизму радикального замещения ( $S_{R} cap S sub cap R$ ), а также реакции расщепления и окисления. Это обусловлено их химическим строением и природой связей в молекуле. Почему алканы химически малоактивны? Алканы часто называют «парафинами» (от лат. parum affinis — «лишенный родства»), так как они инертны при обычных условиях. Это объясняется двумя факторами:

Прочность связей: Одинарные связи $C - C cap C minus cap C$ и $C - H cap C minus cap H$ являются $σ sigma$ -связями. Они очень прочные и требуют значительных затрат энергии для разрыва. Низкая полярность: Электроотрицательности углерода (2,5) и водорода (2,1) близки. Связи практически неполярны, поэтому молекулы алканов не атакуются электрофильными или нуклеофильными реагентами (ионами) при нормальных температурах.

Для инициации реакции необходимы внешние воздействия: высокая температура или жесткое облучение (УФ-свет), которые вызывают гомолитический разрыв связей с образованием свободных радикалов. Основные типы реакций 1. Радикальное замещение ( $S_{R} cap S sub cap R$ ) Это наиболее характерный тип реакций. Атом водорода замещается на другой атом или группу атомов.

Галогенирование: Взаимодействие с хлором или бромом под действием света ( $h ν h nu$ ).
$C H_{4} + C l_{2} h ν C H_{3} C l + H C l cap C cap H sub 4 plus cap C l sub 2 cap C cap H sub 3 cap C l plus cap H cap C l$ Реакция протекает цепным путем через стадии инициирования, роста и обрыва цепи. Нитрование (реакция Коновалова): Взаимодействие с разбавленной азотной кислотой при температуре около 140°C и повышенном давлении.
$C H_{4} + H N O_{3} t, p C H_{3} N O_{2} + H_{2} O cap C cap H sub 4 plus cap H cap N cap O sub 3 cap C cap H sub 3 cap N cap O sub 2 plus cap H sub 2 cap O$ Сульфирование: Взаимодействие с «дымящей» серной кислотой с образованием алкансульфокислот.

2. Термические превращения (Расщепление) Под действием высоких температур без доступа воздуха происходят разрывы углеродной цепи.

Крекинг: Разрыв длинных молекул на более короткие (алканы и алкены). Это основной процесс переработки нефти.
$C_{10} H_{22} t C_{5} H_{12} + C_{5} H_{10} cap C sub 10 cap H sub 22 cap C sub 5 cap H sub 12 plus cap C sub 5 cap H sub 10$ Пиролиз: Глубокое разложение при очень высоких температурах (1000°C и выше). Метан, например, разлагается до сажи и водорода или до ацетилена.
$2 C H_{4} 1500^{\circ} C C_{2} H_{2} + 3 H_{2} 2 cap C cap H sub 4 cap C sub 2 cap H sub 2 plus 3 cap H sub 2$

3. Изомеризация Превращение алканов линейного строения в алканы с разветвленной цепью. Происходит при нагревании с катализатором ( $A l C l_{3} cap A l cap C l sub 3$ ).

Пример: превращение нормального бутана в изобутан. Это важно для повышения октанового числа топлива.

4. Окисление

Полное окисление (горение): Все алканы горят с выделением большого количества тепла, образуя углекислый газ и воду.
$C H_{4} + 2 O_{2} C O_{2} + 2 H_{2} O + Q cap C cap H sub 4 plus 2 cap O sub 2 right arrow cap C cap O sub 2 plus 2 cap H sub 2 cap O plus cap Q$ Каталитическое окисение: В присутствии катализаторов и при умеренном нагревании можно получить спирты, альдегиды и карбоновые кислоты.

5. Дегидрирование Отщепление водорода при участии катализаторов ( $P t, P d, N i, C r_{2} O_{3} cap P t comma cap P d comma cap N i comma cap C r sub 2 cap O sub 3$ ) и нагревании, что приводит к образованию ненасыщенных углеводородов (алкенов). $C_{2} H_{6} N i, t C_{2} H_{4} + H_{2} cap C sub 2 cap H sub 6 cap C sub 2 cap H sub 4 plus cap H sub 2$ Я могу составить для вас таблицу с конкретными условиями (температура, давление, катализаторы) для каждой из этих реакций или подробно расписать механизм радикального замещения на примере хлорирования метана. Хотите, чтобы я это сделал?

Какие типы реакций характерны для алканов? почему?

Форма ответа

Другие вопросы по теме «Химия»

Вопросы из других предметов