Часть II
   На главную I. Теоретические основы II. Углеводороды III. Кислородсодержащие соединения IV. Азотсодержащие соединения V. Высокомолекулярные соединения VI. Решение задач
Часть II. УГЛЕВОДОРОДЫ
 Оглавление (Часть II)
Химические свойства алканов
  • Химические свойства любого соединения определяются его строением, то есть природой входящих в его состав атомов и характером связей между ними.
Исходя из этого положения и справочных данных о связях С–С и С–Н, попробуем предсказать, какие реакции характерны для алканов.
Свойства связей

Во-первых, предельная насыщенность алканов не допускает реакций присоединения, но не препятствует реакциям разложения, изомеризации и замещения (часть I. Классификация реакций по конечному результату).

Во-вторых, симметричность неполярных С–С и слабополярных С–Н ковалентных связей (см. в таблице значения дипольных моментов) предполагает их гомолитический

Гомолитический разрыв
ковалентной связи
(симметричный) разрыв на свободные радикалы (часть I. Классификация реакций по механизму разрыва связей).

Следовательно, для реакций алканов характерен  радикальный механизмРадикальный механизм реакции - химическое превращение, протекающее с гомолитическим разрывом ковалентной связи, образованием промежуточных частиц свободнорадикального типа и возникновением новой связи по обменному механизму..

Для радикальных реакций требуются определенные условия: повышенная температура (часто реакцию проводят в газовой фазе); действие света или радиоактивного излучения; неполярные растворители; в некоторых случаях необходимо присутствие инициаторов – источников активных свободных радикалов. Следует также отметить отрицательную роль кислорода, который замедляет (ингибирует) радикальный процесс и снижает выход конечных продуктов. Это связано с тем, что бирадикальные молекулы кислорода •ОО•large, взаимодействуя с активными радикалами R•, образуют малоактивные частицы RОО•. Поэтому радикальные реакции (кроме реакций окисления кислородом) для повышения их эффективности проводят без доступа воздуха.

Поскольку гетеролитический разрыв связей С–С и С–Н в обычных условиях не происходит, то в ионные реакции алканы практически не вступают. Это проявляется в их устойчивости к действию полярных реагентов (кислот, щелочей, окислителей ионного типа: КMnO4, К2Сr2O7 и т.п.). Такая инертность алканов в ионных реакциях, идущих при невысокой темпратуре, и послужила ранее основанием считать их неактивными веществами и назвать парафинамиот лат. parum affinis – имеющий мало сродства, малоактивный..
    Видеоопыт "Отношение метана к раствору перманганата калия и бромной воде".
В зависимости от того, какая связь в молекуле разрывается в первую очередь, реакции алканов подразделяются на следующие типы:
  • c разрывом связей С–С происходят реакции разложения (крекинг алканов) и реакции изомеризации углеродного скелета;
  • по связям С–Н возможны реакции замещения атома водорода или его отщепления (дегидрирование алканов);
  • атомы углерода в алканах находятся в наиболее восстановленной формеСтепень окисления углерода, например, в метане равна –4, в этане –3 и т.д. и в присутствии окислителей в определенных условиях могут происходить реакции окисления с участием связей С–С и С–Н.
Реакции алканов не только характеризуют химические свойства этих соединений, но и показывают пути их практического использования, так как служат способами получения целого ряда ценных веществ.