НІЖ відрізняється пропан від бутану
Особливості гомологічного ряду алканів
Загальна молекулярна формула алканів – C(n)H(2n+2). Ряд починається метаном CH4 і продовжується етаном C2H6, пропаном C3H8, бутаном C4H10, пентаном C5H12 і так далі. Кожен наступний член відрізняється від попереднього на групу СН2.
При відібранні від алкану одного атома водню виходить одновалентний вуглеводневий радикал алкіл, що має загальну формулу C(n)H(2n+1). Найпростіший із них – метил –CH3. Для пропану це буде пропил – C3H7, для бутану – бутил – C4H9. Перший існує у вигляді двох структурних ізомерів – нормального пропилу (н-пропилу) та ізопропілу (втор-пропилу), вільна валентність у якого знаходиться у вторинного атома вуглецю. Бутил має 4 структурні ізомери: н-бутил, ізобутил, втор-бутил і трет-бутил. У молекулі алкану атом вуглецю пов'язаний простими зв'язками з чотирма іншими атомами (вуглецем або воднем) та інші атоми не може приєднувати. Тому алкани називаються граничними або насиченими вуглеводнями.
Для алканів характерна лише структурна ізомерія. Пропан, як метан та етан, не має ізомерів, а починаючи з бутану стає можливим розгалуження вуглецевого ланцюга. Чим довше вуглецевий ланцюг, тим більше можливо ізомерів для однієї молекулярної формули. Альтернативна назва ізобутану - 2-метилпропан, оскільки його можна представити як молекулу пропану з метильним заступником -CH3 біля другого атома вуглецю в головному ланцюзі.
За фізичними властивостями перші чотири члени гомологічного ряду алканів (метан, етан, пропан та бутан) – гази без запаху, від C5H12 до C15H32 – рідини, що мають запах, далі – тверді речовини без запаху. Це безбарвні речовини, погано розчинні у воді, легші за воду. У міру зростання молекулярної маси нормальних алканівтемператури кипіння та плавлення збільшуються, тобто температура кипіння бутану вища, ніж пропану.
Які хімічні властивості пропану та бутану
Усі алкани, історично звані також парафінами, хімічно малоактивні і виявляють низьку реакційну здатність. Це пояснюється малою полярністю зв'язків C–C та С–H у молекулах (атоми вуглецю та водню мають майже однакову електронегативність).
Найбільш характерні для алканів реакції заміщення, що здійснюються за вільнорадикальним механізмом: це, наприклад, реакції галогенування, нітрування, сульфування, в результаті яких утворюються галогеналкани, нітроалкани та сульфоалкани. При високих температурах алкани окислюються киснем повітря (горять) з одержанням води та вуглекислого газу CO2, чадного газу CO або вуглецю C залежно від надлишку або нестачі кисню.
Каталітичне окиснення алканів киснем при невисоких температурах може давати альдегіди, кетони, спирти та карбонові кислоти, причому як з розривом, так і без розриву вуглецевого ланцюга. До термічних реакцій алканів відносять крекінг, дегідрування, дегідроциклізацію, ізомеризацію.
Як отримують пропан та бутан
У промисловості гомологи метану видобувають із природної сировини – нафти, газу, гірського воску, а також синтезують із суміші водню та оксиду вуглецю (II). У лабораторії пропан і бутан можна отримати шляхом каталітичного гідрування ненасичених вуглеводнів (пропену і пропіну, бутену і бутину) та реакції Вюрца.