Химични свойства на алканите (наситени алифатни въглеводороди)
Всички въглеродни атоми на алканите са свързани с единични връзки, което ги прави структурно стабилни. Те претърпяват главно следните реакции:
Реакции на заместване: При светлина водородните атоми в алканите могат да бъдат заменени с халогени, произвеждайки халоалкани и водородни халиди. Реакцията на заместване между метан и хлор е типичен пример, протичаща поетапно, за да се получат множество продукти на заместване.
Реакция на окисление (горене): Алканите са запалими и пълното изгаряне произвежда въглероден диоксид и вода. Общата формула е: CnH2n + 2 + 3n + 1 2 O2= {1}} = (запалване) nCO 2 + (n + 1)H2OC nCO 2 + (n+1)H2O. Метанът гори с бледосин пламък и не реагира с кисел разтвор на калиев перманганат при стайна температура (без очевидно явление).
Реакция на крекинг: При високи температури алканите претърпяват скъсване на веригата и дехидрогениране, за да се получат алкани и алкени с по-ниско въглеродно число. Това е основна реакция в нефтохимическото производство. 1. Цикъл на дехидрогениране: C6-C8 алканите с права-верига могат да претърпят циклизация на дехидрогениране, за да образуват базирани на бензен ароматни въглеводороди.
Химични свойства на алкените (съдържащи въглерод-въглеродни двойни връзки, ненаситени алифатни въглеводороди)
Структурите с двойна връзка са силно реактивни и могат да претърпят различни видове реакции:
Реакции на окисляване: Запалим, произвеждащ ярък пламък с черен дим; двойната връзка може да се окисли от кисел калиев перманганат, причинявайки обезцветяване на киселия разтвор на калиев перманганат.
Реакции на добавяне: Ненаситените въглеродни атоми могат директно да се комбинират с други атоми/групи, за да образуват нови съединения. Типичните реакции включват:
Добавяне с бром: обезцветява бромна вода/бром в разтвор на въглероден тетрахлорид. Реакционната формула е:
CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br−CH₂ =CH₂ + Br₂ →CH₂Br−CH₂ Br реагира с водород за образуване на алкани, с хлороводород за образуване на хлорирани въглеводороди и с вода за образуване на алкохоли (промишлен метод за производство на етанол).
Добавъчна полимеризация: Под действието на катализатор двойните връзки се отварят, което води до полимеризация за образуване на съединения с високо молекулно тегло, като например полимеризацията на етилен за образуване на полиетилен:
n CH2=CH2===катализатор
[− CH2− CH2−]
n nCH2 =CH2
=== катализатор
[−CH2−CH2−]
n
Специално присъединяване на диени: Диени като 1,3-бутадиен показват както 1,2-присъединителни, така и 1,4-присъединителни продукти.
Химични свойства на алкини (съдържащи въглерод-въглеродна тройна връзка, ненаситени алифатни въглеводороди)
Структурата на тройната връзка е по-реактивна от двойната връзка и нейните реакционни характеристики са подобни на тези на алкените:
Реакции на окисление: Запалим, произвеждащ много ярък пламък и гъст черен дим; тройната връзка може да се окисли от кисел калиев перманганат, причинявайки обезцветяване на киселия разтвор на калиев перманганат.
Реакции на добавяне: Може да претърпи поетапно добавяне; 1 mol тройна връзка може да реагира с максимум 2 mol добавка. Например, ацетиленът се добавя към малко количество бромна вода, за да се образува CHBr=CHBr, и се добавя към излишната бромна вода, за да се образува CHBr2−CHBr2−CHBr2; може също така да претърпи присъединителни реакции с водород, хлороводород, вода и др. Присъединителна полимеризация: Под действието на катализатор полимерите могат да образуват съединения с високо молекулно тегло. Например, ацетиленът полимеризира, за да образува полиацетилен:
n CH≡ CH====катализатор
[− CH= CH−]
n nCH≡CH
=== катализатор
[−CH=CH−]
n