Насыщенные углеводороды.

Насыщенные углеводороды



РГПУ
кафедра химии





Реферат по химии


Тема: "Насыщенные
углеводороды, их строение и
свойства. Экологические
проблемы и пути их
решения."


Выполнил:
Alan
Руководитель:
К.Г.Б



РЯЗАНЬ 2001.


Оглавление


ОГЛАВЛЕНИЕ.................................... 2

ВВЕДЕНИЕ......................................... 3

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ................. 3-4

АЛКАНЫ............................................ 4-16

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ................... 4-5

ИЗОМЕРИЯ.......................................6-7

НОМЕНКЛАТУРА............................. 7-9

ПОЛУЧЕНИЕ................................... 10-11

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА................ 12

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА............... 12-16

ЦИКЛОАЛКАНЫ................................ 17-21

ПРИМЕНЕНИЕ.................................... 21-22

ЛИТЕРАТУРА...................................... 22












Введение:
Предельные углеводороды играют важную роль в химической промышленности, и даже просто бытовой жизни человека. Кроме того, с предельными углеводородами связана экологическая проблема.
Предельные углеводороды - это бензин, керосин, бытовой газ, основа синтеза всех других органических соединений, то есть роль предельных углеводородов не просто большая, она огромна.


К насыщенным или предельным углеводородам - относятся соединения с открытой цепью, в которых атомы углерода соединены друг с другом простыми (одинарными) связями, а остальные свободные их валентности насыщены атомами водорода. То есть к предельным углеводородам относятся алканы.
В обычных условиях алканы мало реакционноспособны, откуда возникло еще одно их название "парафины" - от лат. parrum affinis - малоактивный.
Члены гомологического ряда предельных углеводородов отвечают общей формуле СnН2n + 2 или СnН2n, как у циклоалканов.



Нахождение в природе:
Наиболее много углеводородов в нефти, природном газе, каменном, а так же буром угле.
Например, в природном газе содержится (в % по объёму):
80-97 - метана, 0,5-4,0 - этана, 0,2-1,5 - пропана, 0,1-1,0 - бутана и 0-1,0 - пентана.
Состав природного газа зависит от его месторождения.
В нефти их содержится до 60%.
При сухой перегонке угля, то есть при нагревании до высоких температур без доступа воздуха, образуется сложная смесь твердых, жидких и газообразных продуктов. Газофазным продуктом является коксовый газ, содержащий прежде всего метан и водород.
При получении предельных углеводородов, а также других органических соединений из природных источников вызывает множество экологических проблем. Кроме того, что природные ресурсы постоянно сокращаются, добыча нефти, газа и угля становится достаточно опасной для окружающего мира. Так, при добывании угля открытым (карьерным) способом происходит изменение ландшафта, из хозяйственного оборота изымаются тысячи гектаров земли, занимаемых пустой породой, понижается уровень грунтовых вод.
Большую опасность представляет также и транспортировка этих природных ресурсов. Ежегодно происходит множество утечек нефти при добыче, транспортировке по трубопроводам и танкерами. При подобных авариях гибнут обитатели морей, птицы, различные насекомые. Ущерб исчисляется миллиардами долларов.
Возникает необходимость в развитии безопасных и более выгодных методов добычи природных ископаемых. Кроме того следует развивать промышленность получающую предельные углеводороды из других источников.
Они содержатся так же в растениях, пчелином воске, горный воск - озокерит почти целиком состоит из насыщенных углеводородов.
Метан содержится в "болотном газе"
Алканы образуются при гниении целлюлозы без доступа воздуха.



АЛКАНЫ

Как уже оговаривалось раньше, алканы - насыщенные углеводороды, имеющие в своем составе только одинарные связи.
Общая формула алканов СnН2n + 2.

Строение молекулы:
Простейшим представителем насыщенных углеводородов является метан,
Структурная формула которого:

Н
(
Н ? С ? Н
(
Н


Приведенная структурная формула метана не отражает пространственного строения молекулы. Для рассмотрения этого строения необходимо вспомнить о формах электронных облаков и электронном строении атома углерода. Электронное строение атома углерода изображается следующим образом: 1s22s22p2 или схематически



Как видно, на внешней оболочке имеются два неспаренных электрона, следовательно углерод должен быть двухвалентен. Однако в подавляющем большинстве случаев углерод в органических соединениях четырехвалентен. Это связано с тем, что при образовании ковалентной связи атом углерода переходит в возбужденное состояние, при котором электронная пара на 2s- орбитали разобщается и один электрон занимает вакантную p-орбиталь. Схематически:

--?

В результате имеется уже не два, а четыре неспаренных электрона. Поскольку эти четыре электрона различны (2s- и 2p- электроны), то должны бы быть различны и связи у атома углерода, однако однозначно показано, что связи в молекуле метана равнозначны. Оказывается при "смешении" четырех орбиталей возбужденного атома углерода (одной 2s- и трех 2p- орбиталей) образуются четыре равноценные sp3- гибридные орбитали. Они имеют форму гантели, одна из половин которой значительно больше другой. Вследствие взаимного отталкивания sp3- гибридные орбитали направлены в пространстве к вершинам тетраэдра и углы между ними равны 109?28' (наиболее выгодное расположение).
sp3- Гибридизация характерна для атомов углерода в насыщенных углеводородах (алканах) - в частности, в метане.
Каждая sp3- гибридная орбиталь при перекрывании с s- орбиталью атомов водорода образует с ними четыре, так называемые, ?- связи. ?- Связь - это одинарная ковалентная связь, образованная при перекрывании орбиталей по прямой, соединяющей ядра атомов, с максимумом перекрывания на этой прямой. Атом углерода в молекуле метана расположен в центре тетраэдра, атомы водорода - в его вершинах, все валентные углы между направлениями связей равны между собой и составляют угол 109?28'. Следует отметить, что в молекуле этана (CH3-CH3) одна из семи ?- связей (С-С) образуется в результате перекрывания двух sp3- гибридных орбиталей атомов углерода.



Изомерия:
Основу молекул алканов составляет углеродный скелет, который может принимать самые различные геометрические формы при сохранении длин связей и валентных углов.
Такие положения углеродной цепи называются конформациями.

Конформации (от лат. conformatio - форма, расположение, построение ) молекул - это геометрические формы, которые могут принимать молекулы органических соединений при вращении атомов или групп атом