ALCANI

Radu Mihaela 1131 CATB

Punctele de fierbere - cresc n seria omoloag cu 20-30oC Izoalcanii au p.f. mai mici dect n-alcanii corespunztori: vezi: n-pentan, 2-metilbutan i 2,2-dimetilpropan (neopentan) Spectre IR: vibraia legturilor C H: de ntindere simetric i asimetric2800-2960 cm-1 de deformare, : 1460 cm-1 Spectre 1H RMN ( , ppm) : CH3 : 0.9; CH2: 1,25 ; CH: 1,50

Izomeri de conformatie (conformeri)Se obtin prin rotatia libera in jurul unei legaturi C C.Etan Structura eclipsata Structura intercalata

H H H H H H H H

HHH

H

H H H

H H H H

H H

H

H

H

Structura conformerilor 1,2-dicloroetanuluisin-eclipsata (sin-periplanara) sin-intercalata (gauche) (sinclinala)

ClCl

Cl H Cl H Hanti-intercalata (anti-periplanara)

H H

H H

H

anti-eclipsata (anticlinala)

Cl HHH

ClH

H

Cl

H

HCl

H

Variatia energiei in timpul rotatiei in jurul legaturii C2-C3 din butan

Proprietatile chimice ale alcanilorA. Reactii radicalice a) Descompunerea termica a alcanilor: 400 600oC CnH2n+2 CnH2n + H2 reactie de dehidrogenare Cn+m H2n+2m+2 C2nH2n+2 + CmH2m reactie de cracare

Exemplu: butan la 600oC sufera urmatoarele transformari: Dehidrogenare 2-butena. Demetanare metan (stabil pana la 800oC) si propena Disproportionare etan si etena Mecanism de reactie: homolitic avand intermediari atomi si radicali liberi. Reactia initiala in care se formeaza radicali liberi este o reactie endoterma. Energia necesara ruperii legaturilor C C sau C H este mare descompunerile termice au loc la temparturi ridicate. Reactii de stabilizare a radicalilor liberi : Recombinarea a doi radicali liberi: caz particular dimerizarea r. exoterma Reactii de extragere de atomi din alte molecule: extragere de hidrogen; caz particular reactia de disproportionare alcan si alchena Reactii de aditie la molecule nesaturate.

La temperaturi mari, n faza gazoas, un radical liber sufer o rupere n pozitia fa de centrul radicalic i se formeaz un radical liber i o alchen :

RCH2CH2CH2CH2

temp.

RCH2CH2

+ CH2=CH2

b) Halogenarea:

R

H

X2

h (sau )

R

X

HX

reactie exoterma

X = Cl, Brreacie de substituie homolitic cu mecanism radicalic nlnuit: iniiere, propagare, ntrerupere

Exemplu: Halogenarea metanului la lumina exotermaReactia de iniiere: Reactia de propagare:Cl2 h 2 Cl

Reactie endoterma: + 58 kcal/molCH3 CH3Cl HCl Cl 1 kcal/mol 26 kcal/mol

CH4 CH3

Cl Cl2

Reactia de ntrerupere: dimerizare:

CH3 Cl

CH3 ClCl

CH3 CH3 Cl2CH3Cl

recombinare:CH3

CH3 H104

Cl

Cl58

CH3 Cl84

H Cl103 _ 25 kcal/mol

CH3 H104

Br

Br46

CH370

Br

H Br88 _ 8 kcal/mol

SELECTIVITATEA REACTIEI DE HALOGENARE Clorurarea - neselectiv

Bromurarea - selectiv

Reactivitatea atomilor de carbon n reacia de halogenare: 3o > 2o > 1o > CH4

c) Sulfoclorurarea Alcanii reacioneaz la lumin cu bioxid de sulf si clor sulfocloruri sruri de sodiu ale acizilor sulfonici corespunztori (mersoli - ageni de nmuiere n industria textil)

d) Nitrarea - cu acid azotic concentrat, la temperatura ridicata (1930, H.B. Haas) - cu acid azotic diluat, 120oC (1894, Konovalov) Se obin amestecuri de nitroderivai. Mecanism : radicalic, nenlnuit

e) Oxidarea Oxidarea total a alcanilor : cu aer sau oxigen ; -se transform n bioxid de carbon i ap - reacie exoterm - ----- combustibili -Autoxidare: cu oxigen n prezen de iniiatori radicalici se formeaz hidroperoxizi instabili care sunt transformati n alcooli, aldehide, acizi organici

- Oxidarea Baskirov transformarea n-alcani (C10- C20) n alcooli secundari n prezena acidului boric

Oxidarea metanului - parial: cu aer sau oxigen n cantiti insuficiente -se obine negru de fum carbon fin divizat- utilizat n industria anvelopelor sau carbune decolorant n industria chimic, alimentar sau textil

- oxidare cu aer, p=1 atm se obine formaldehida- Oxidare cu aer, p > 150 atm, 400oC - se obine metanol

Oxidarea alcanilor superiori cu aer i cat. (naftenat de cobalt) se obin acizi carboxilici cu catene de lungimi diferite utilizai la obinerea spunurilor. Alcanii nu se oxideaza cu ageni oxidani obinuii: bicromat de potasiu sau permanganat de potasiu

UTILIZAREA METANULUIuree azotat de amoniu (ingrasaminte) CO 2 H2 (gaz de sinteza) NH3 (amoniac) combustibil stiplex (sticla organica) CH2O (formaldehida ) bachelita, novolac (fenoplaste) solventi CH3OH metanol reactiv chimic solvent

CH4metacrilat de metil

CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CCl4

HCN (acid cianhidric)

reactiv chimic negru de fum prelucrarea cauciucului, "carbune decolorant" in ind. alimentara, textila cerneluri tipografice, tusuri

acrilonitril

acetilena

melana - fibre sintetice (poliacrilonitril)

clorura de vinil

acetat de vinil

mase plastice (policlorura de vinil)

poliacetat de vinil (adeziv)