АЛКАНЫ И ЦИКЛОАЛКАНЫ – углеводороды, в которых все атомы углерода соединены друг с другом и с атомами водорода одинарными) связями. Алканы (синонимы – предельные углеводороды, насыщенные углеводороды, парафины) – углеводороды с общей формулой CnH2n+2, где n – число атомов углерода. Такую же формулу имеет и всем знакомый полиэтилен, только величина n у него очень велика и может достигать десятков тысяч. Кроме того, полиэтилен содержит молекулы разной длины. В циклоалканах атомы углерода образуют замкнутую цепь; если цикл один, формула циклоалкана CnH2n.
Алкан с самыми длинными молекулами был синтезирован английскими химиками в 1985. Это нонаконтатриктан С390Н782, содержащее цепочку из 390 углеродных атомов. Исследователей интересовало, как будут упаковываться такие длинные цепи при кристаллизации (гибкие углеводородные цепочки могут легко складываться).
Число изомеров алканов. Задача о теоретически возможном числе изомеров алканов впервые была решена английским математиком Артуром Кэли (1821–1895), одним из основоположников важного раздела математики – топологии (в 1879 он опубликовал первую статью по знаменитой «проблеме четырех цветов»: достаточно ли их для раскраски любой географической карты; эта проблема была решена лишь в 1976). Оказалось, что не существует формулы, по которой можно по числу атомов углерода в алкане СnH2n+2 рассчитать число его изомеров. Есть только так называемые рекуррентные формулы (от латинского recurrens – возвращающийся), которые позволяют рассчитать число изомеров n-го члена ряда, если уже известно число изомеров предыдущего члена. Поэтому расчеты для больших n были получены сравнительно недавно с компьютеров и доведены до углеводорода С400Н802; для него, с учетом изомеров, получено значение, трудно поддающееся воображению: 4,776·10199. А уже начиная с алкана С167Н336, число изомеров превышает число элементарных частиц в видимой части Вселенной, которое оценивается как 1080. Указанное в таблице число изомеров для большинства алканов значительно возрастет, если рассматривать также зеркально-симметричные молекулы – стереоизомеры (см. ОПТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ): для гептана – с 9 до 11, для декана – с 75 до 136, для эйкозана – с 366 319 до 3 396 844, для гектана – с 5,921·1039 до 1,373·1046 и т.д.
метан можно получить нагреванием ацетата натрия с твердой щелочью: CH3COONa + NaOH ® CH4 + Na2CO3, а также гидролизом некоторых карбидов: Al4C3 + 12H2O ® 3CH4 + 4Al(OH)3. Гомологи метана можно получить по реакции Вюрца, например: 2CH3Br + 2Na ® CH3–CH3 + 2NaBr. В случае дигалогеналканов получаются циклоалканы, например: Br–CH2–(CH2)4–CH2Br + 2Na ® цикло-C6H12 + 2NaBr. Алканы образуются также при декарбоксилировании карбоновых кислот и при электролизе их.
Применение алканов. Алканы в составе бензина, керосина, солярового масла, мазута используются в качестве топлива. Высшие алканы входят в состав смазочных масел, вазелина и парафина. Смесь изомерных пентанов и гексанов называется петролейным эфиром и применяется в качестве растворителя. Циклогексан также широко применяется в качестве растворителя и для синтеза полимеров (капрон, найлон). Циклопропан используется для наркоза. Сквалан – высококачественное смазочное масло, компонент фармацевтических и косметических препаратов, адсорбент в газожидкостной хроматографии.
Алканы служат сырьем для получения многих органических соединений, в том числе спиртов, альдегидов, кислот. Хлорпроизводные алканов используют как растворители, например, трихлорметан (хлороформ) CHCl3, тетрахлорметан CCl4. Смесь высших алканов – парафин нетоксичен и широко применяется в пищевой промышленности для пропитки тары и упаковочных материалов (например, пакетов для молока), при производстве жевательных резинок. Парафином пропитывают карандаши, верхнюю (вблизи головки) часть спичек для их лучшего горения. Разогретый парафин используют в лечебных целях (парафинолечение). Окисление парафина в контролируемых условиях в присутствии катализаторов (органические соли переходных металлов) приводит к получению кислородсодержащих продуктов, главным образом, органических кислот.
Поделитесь своими знаниями, ответьте на вопрос:
1. Обчислити масу води і речовини, які необхідно взяти для приготування розчину масою 135 г з масовою часткою речовини 9%2. Обчислити масу води і речовини, які необхідно взяти для приготуваннярозчину масою 250 г з масовою часткою речовини 18%3. До розчину масою 190г з масовою часткою речовини 15% додали 110 гводи. Обчислити масову частку речовини в новому розчині.4. До розчину масою 215 гз масовою часткою речовини 18% додали 75 гречовини. Обчислити масову частку речовини в новому розчині, 5. Злили два розчини: 1-ий масою 115г з масовою часткою 20 % і 2-иймасою 185г з масовою часткою 18%. Обчислити масову частку новогорозчину.6. Скільки грозчину, утвореного розчиненням 12.8 г солі в 187, 2г води, ічистої води необхідно для виготовлення 500г розчину з масовоючасткою солі 0, 8%?Оформление:Дано:Знайти:Формули:Розв'язання
Дано:
m(солей) = 1 кг = 1000 гр
V(р-ра AgNO₃) = 1 л = 1000 мл
ω(AgNO₃) = 8%
ρ(р-ра AgNO₃) = 1,07 гр/мл
----------------------------------------------------
Найти:
ω(NaCl) - ? ω(NaBr) - ?
1) Для начала мы запишем два уравнения реакций:
NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃
NaBr + AgNO₃ → AgBr↓ + NaNO₃
2) Далее мы находим массу раствора нитрата серебра, а потом его находим массу нитрата серебра без раствора:
m(р-ра AgNO₃) = V(р-ра AgNO₃) × ρ(р-ра AgNO₃) = 1000 мл × 1,07 гр/мл = 1070 гр
m(AgNO₃) = m(р-ра AgNO₃)×ω(AgNO₃)/100% = 1070 гр × 8%/100% = 1070 гр × 0,08 = 85,6 гр
3) Далее находим количество вещества у нитрата серебра:
M(AgNO₃) = 108+14+16×3 = 122+48 = 170 гр/моль
n(AgNO₃) = m(AgNO₃)/M(AgNO₃) = 85,6 гр / 170 гр/моль ≈ 0,504 моль
4) Далее мы составляем уравнение чтобы найти массу каждой соли:
Пусть m(NaCl) = m(NaBr) = x гр, тогда количество вещества солей будет:
M(NaCl) = 23+35,5 = 58,5 гр/моль M(NaBr) = 23+80 = 103 гр/моль
n(NaCl) = m(NaCl)/M(NaCl) = x гр / 58,5 гр/моль = x/58,5 моль
n(NaBr) = m(NaBr)/M(NaBr) = x гр / 103 гр/моль = x/103 моль
5) Следовательно количество веществ у нитрата серебра из уравнений реакций будет вот так получаться:
n₁(AgNO₃) = n(NaCl) = x/58,5 моль
n₂(AgNO₃) = n(NaBr) = x/103 моль
6) Теперь мы составляем уравнение для того чтобы найти массу каждой соли:
n₁(AgNO₃) + n₂(AgNO₃) = n(AgNO₃)
Значит: m(NaCl) = m(NaBr) = 18,8 гр
7) Теперь мы находим массовые доли обеих солей, мы знаем в условий сказано что массовые доли солей в растворе одинаковы, значит мы получим вот такой результат:
ω(NaCl) = m(NaCl)/m(солей) × 100% = 18,8 гр / 1000 гр × 100% = 0,0188 × 100% = 1,88% ⇒ ω(NaCl) = ω(NaBr) = 1,88%
ответ: 4) 1,88% , 1,88% (ω(NaCl) = ω(NaBr) = 1,88%)