Урок по теме: "Предельные углеводороды. Метан, этан. Физические и химические свойства. Применение"

Дата_____________                                                 Класс_______________



Тема: Предельные углеводороды. Метан, этан. Физические и химические свойства. Применение.

	

Цели урока: дать первоначальное понятие об органической химии, органических веществах, их составе, строении, свойствах  в сравнении с неорганическими веществами; дать краткую историческую справку о развитии органической химии; рассмотреть предельные углеводороды, их физические и химические свойства.



Ход работы



1. Организационный момент урока.

2. Изучение нового материала

Предельные, углеводороды ряда метана (алканы)

Алканы, или парафины — алифатические предельные углеводороды, в молекулах которых атомы углерода связаны между собой простой -связью. Оставшиеся валентности углеродного атома, не затраченные на связь с другими атомами углерода, полностью насыщены водородом. Поэтому предельные углеводороды содержат в молекуле максимальное число водородных атомов.

Углеводороды ряда алканов имеют общую формулу CnH2n+2. В таблице представлены некоторые представители ряда алканов и их некоторые физические свойства.

 Формула

Название

Название радикала

Т пл.0С

Т кип.0С

CH4

метан

метил

-184

-162

C2H6

этан

этил

-172

-88

C3H8

пропан

пропил

-190

-42

C4H10

бутан

бутил

-135

-0,5

C4H10

изобутан

изобутил

-140

-10

C5H12

пентан

пентил

-132

36

C5H12

изопентан

изопентил

-161

28

C5H12

неопентан

неопентил

-20

10

C6H14

гексан

гексил

-94

69

C7H16

гептан

гептил

-90

98

C10H22

декан

децил

-30

174

C15H32

пентадекан

 

10

271

C20H42

эйкозан

 

37

348

 Из таблицы видно, что эти углеводороды отличаются друг от друга количеством групп - СН2-.Такой ряд сходных по строению, обладающих близкими химическими свойствами и отличающихся друг от друга числом данных групп называется гомологическим рядом. А вещества, составляющие его, называются гомологами.

 

Физические свойства

 

Первые четыре члена гомологического ряда метана — газообразные вещества, начиная с пентана — жидкости, а углеводороды с числом углеродных атомов 16 и выше — твердые вещества (при обычной температуре). Алканы — неполярные соединения и трудно поляризуемые. Они легче воды и в ней практически не растворяются. Не растворяются также в других растворителях с высокой полярностью. Жидкие алканы — хорошие растворители для многих органических веществ. Метан и этан, а также высшие алканы не имеют запаха. Алканы — горючие вещества. Метан горит бесцветным пламенем.

 

Получение алканов

 

Для получения алканов используют в основном природные источники.

Газообразные алканы получают из природного и попутных нефтяных газов, а твердые алканы — из нефти. Природной смесью твердых высокомолекулярных алканов является горный воск —природный битум.

 

1. Из простых веществ: 

 

nC + 2nН2 500 °С, кат →  СnН2n + 2

 

2. Действие металлического натрия на галогенопроизводные алканов— реакция А.Вюрца:

 

2CH3-Cl + 2Na → CH3-CH3 + 2NaCl

 

Химические свойства алканов

 

1. Реакции замещения -  Галогенирование (стадийно)

 

CH4 + Cl2 hν → CH3Cl(хлорметан) + HCl (1 стадия) ;                       

метан                                                                                                                

                              

CH3Cl + Cl2 hν →  CH2Cl2 (дихлорметан)+ HCl (2 стадия);

                   

 СH2Cl2 + Cl2 hν →  CHCl3 (трихлорметан)+ HCl (3 стадия);

 

CHCl3 + Cl2 hν →  CCl4 (хлорметан)+ HCl (4 стадия).

 

 2. Реакции горения (горят светлым не коптящим пламенем)

 

CnH2n+2 + O2 t→ nCO2 + (n+1)H2O



3. Реакции разложения

 

а) Крекинг при температуре 700-1000°С разрываются (-С-С-) связи:

C10H22 → C5H12 + C5H10

                        

б) Пиролиз при температуре 1000°С разрываются все связи, продукты – С (сажа) и Н2:

  СH4    1000°С→ C + 2H2

 

 Применение

 

         Предельные углеводороды находят широкое применение в самых разнообразных сферах жизни и деятельности человека.

         Использование в качестве топлива – в котельных установках, бензин, дизельное топливо, авиационное топливо, баллоны с пропан-бутановой смесью для бытовых плит

         Вазелин используется в медицине, парфюмерии, косметике, высшие алканы входят в состав смазочных масел, соединения алканов применяются в качестве хладагентов в домашних холодильниках

         Смесь изомерных пентанов и гексанов называется петролейным эфиром и применяется в качестве растворителя. Циклогексан также широко применяется в качестве растворителя и для синтеза полимеров.

         Метан используется для производства шин и краски

         Значение алканов в современном мире огромно. В нефтехимической промышленности предельные улеводороды являются базой для получения разнообразных органических соединений, важным сырьем в процессах получения полупродуктов для производства пластмасс, каучуков, синтетических волокон, моющих средств и многих других веществ. Велико значение  в медицине, парфюмерии и косметике.



3. Закрепление изученного материала

№1. Составьте уравнения реакций горения этана и бутана.



№2. Составьте уравнения реакций получения бутана из следующих галогеналканов:

CH3 - Cl (хлорметан) и C2H5 - I (йодэтан).



№3. Осуществите превращения по схеме, назовите продукты:

C→ CH4 → CH3Cl → C2H6 → CO2



4. Домашнее задание

П. 51, упр.6, 7.