Предельные углеводороды, общая формула и химическое строение гомологов данного ряда. свойства и применение метана.

Предельные углеводороды (алканы или парафины) представляют собой основу органической химии. Это соединения, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода, в которых все связи являются одинарными. 1. Общая формула и гомологический ряд Все алканы описываются общей формулой: $C_n{H}_{2n+2}$где $n$ — количество атомов углерода в молекуле. Гомологический ряд — это последовательность соединений, где каждый последующий член отличается от предыдущего на группу $-C{H}_2-$ (гомологическую разность).

2. Химическое строение Строение алканов характеризуется следующими особенностями:

• Гибридизация: Все атомы углерода находятся в состоянии $s{p}^3$-гибридизации.
• Геометрия: Молекулы имеют тетраэдрическое строение. Угол между связями $C-C$ составляет 109°28'. Тип связи: Только прочные $\sigma$-связи (сигма-связи). Они малополярны и обладают высокой энергией разрыва, что объясняет химическую инертность алканов при обычных условиях. Длина связи: Расстояние $C-C$ составляет примерно 0,154 нм.

3. Свойства метана ( $C{H}_4$) Метан — простейший представитель ряда, бесцветный газ без запаха и вкуса, почти в два раза легче воздуха. Физические свойства

• Плохо растворим в воде.
• Горюч, в смеси с воздухом (5–15%) взрывоопасен.

Химические свойства Для метана характерны реакции замещения, протекающие по свободнорадикальному механизму:

1. Галогенирование (на свету):
   $C{H}_4+C{l}_{2}hvC{H}_{3}Cl+HCl$ Реакция может продолжаться до полного замещения водорода ( $C{H}_{2}C{l}_2,CHC{l}_3,CC{l}_4$). Горение (окисление):
   $C{H}_4+2O_{2}C{O}_2+2H_{2}O+Q$При недостатке кислорода образуется угарный газ ( $CO$) или сажа ( $C$). Термическое разложение:
   Без доступа воздуха при ${1000}^{\circ }C$ распадается на сажу и водород, а при ${1500}^{\circ }C$ образуется ацетилен ( $C_2{H}_2$). Конверсия с водяным паром:
   Используется для получения синтез-газа ( $CO+H_2$).

4. Применение метана Благодаря своим свойствам метан находит широкое применение в промышленности и быту:

• Энергетика: Основной компонент природного газа; используется как высокоэффективное топливо для ТЭЦ, котельных и газовых плит.
• Химическое сырье: Применяется для производства водорода, аммиака, метанола и ацетилена.
• Производство материалов: Получение сажи (для изготовления резины и типографской краски) и хлорпроизводных (растворители, хладагенты).
• Экологичное топливо: Использование сжатого метана в качестве горючего для автомобилей (ГБО) снижает количество вредных выбросов в атмосферу.

Я могу составить для вас таблицу сравнения физических свойств различных гомологов метана или расписать механизмы радикальных реакций более подробно. Хотите, чтобы я подготовил описание изомерии высших алканов?