Для получения алканов используются разные методы. Алканы выделяют из нефти, синтезируют из неорганических веществ и получают реакциями разложения или замещения.
Промышленность
Алканы выделяют в промышленности из нефти, газа и угля. Для этого используется крекинг – метод высокотемпературной переработки нефти. В результате снижения молекулярной массы образуются различные фракции (бензин, керосин, печное топливо), которые используются в качестве топлива.
Под воздействием высоких температур разрушаются прочные ковалентные неполярные связи между атомами углерода. Наряду с образованием свободных радикалов происходят реакции изомеризации, дегидрирования и полимеризации, в результате которых образуются различные полезные соединения. Конечным результатом крекинга является нефтяной кокс.
Вместе с алканами при крекинге образуются алкены:
Таким способом можно получить ценные вещества, содержащие алканы:
- моторное и ракетное топливо;
- бытовые газы;
- масла;
- воск;
- смола.
Для получения метана в промышленности используют два метода:
- сочетание оксида углерода (II) и водорода на основе паров воды и в присутствии катализатора: CO + 3H2 → CH4 + H2O;
- газификация твердого топлива в присутствии катализатора (никеля) при высокой температуре: C + 2H2 → CH4
Впервые крекинг был использован в конце XIX века. Промышленная установка была сконструирована и запатентована инженером Владимиром Григорьевичем Шуховым.
Лаборатории
В лаборатории алканы получают из неорганических веществ реакциями замещения, гидролиза и гидрирования. В таблице описаны основные методы получения алканов в лабораториях.
|
Реакция |
Описание |
Уравнение |
|
Гидрирование галогеналканов |
Побочный продукт – кислота |
CH3Cl + H2 → CH4 + HCl |
|
Гидролиз карбида алюминия |
Способ добычи метана |
Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4 |
|
Реакция карбида алюминия с сильными кислотами |
В результате образуются неорганические соли и метан |
– Al4C3 + H2Cl → CH4 + AlCl3; – Al4C3 + H2SO4 → CH4 + Al2(SO4)3 |
|
Реакция Дюма |
Сплавление солей карбоновых кислот со щелочами |
– CH3COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4; – C2H5-COONa + NaOH → C2H6 + Na2CO3 |
|
Реакция Вюрца |
Реакция натрия с галогенпроизводными алканов |
– 2CH3Cl + 2Na → C2H6 + 2NaCl; – CH3I + 2Na + C2H5I → C3H8 + 2NaI |
|
Гидрирование алкенов и алкинов |
Условия: высокая температура и наличие катализатора (никеля) |
– C2H4 + H2 → C2H6; – C2H2 + 2H2 → C2H6 |
|
Реакция Кольбе (электролиз) |
Электрический ток пропускают через раствор солей карбоновых кислот. В результате на аноде происходит процесс окисления с образованием алканов |
2H2O + 2CH3COONa → H2 + 2NaHCO3 + C2H6 |
Применение
Алканы используются для производства парафинов, вазелинов, бензинов и смесей, используемых в промышленности и косметическом строительстве. Примеры использования алкенов:
- керосин используется для производства свечей, моющих средств, пропитки для спичек и бумаги;
- мази, косметика и масло изготавливаются из вазелина;
- смола используется для строительства дорог;
- газообразные алканы используются в быту;
- в качестве топлива используются бензин и керосин.
Алканы могут использоваться в сочетании с другими углеводородами – алкенами и алкинами, которые также получают из нефти.
Что мы узнали?
Мы рассмотрели методы получения алканов в промышленности и лабораториях. В промышленности алканы можно получать крекингом, синтезом простых веществ и реакцией присоединения оксида углерода к молекуле водорода. В лабораториях алканы получают путем гидрирования, электролиза, гидролиза и присоединения. Алканы используются в промышленности для производства материалов, пропиток и масел. В качестве топлива используются жидкие и газообразные алканы.
Комментирование закрыто