Organică: alcani, alchene, alchine, cauciuc și mase plastice

Alcani: serie omoloagă, reacții, metanul, benzinele

Alcanii: denumire, izomerie, proprietăți fizice, clorurarea metanului, izomerizarea butanului, cracarea și dehidrogenarea butanului, arderea, importanța metanului, puterea calorică, cifra octanică.

  • 25 min
  • La BAC: I.A · I.B · II.C · III
  • Verificat pe bareme
Ilustrație: Alcani: serie omoloagă, reacții, metanul, benzinele
Ilustrație generată pentru ZECE (artistică, nu o planșă științifică: pentru detalii exacte vezi schemele din lecție).

ții minte doar fișa asta și ești acoperit

Fișa de aur

  1. 01

    Alcani: CₙH₂ₙ₊₂, doar legături simple. Metan, etan, propan, butan sunt gaze; C₅–C₁₇ lichizi (aprox.); termenii superiori solizi. Insolubili în apă, mai ușori decât apa.

  2. 02

    Clorurarea metanului (lumină): CH₄ + Cl₂ → CH₃–Cl + HCl; se pot forma CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄. Substituție.

  3. 03

    Izomerizarea butanului: CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ → CH₃–CH(CH₃)–CH₃ (AlCl₃). Cracarea: C₄H₁₀ → CH₄ + C₃H₆ sau C₂H₆ + C₂H₄; dehidrogenarea: C₄H₁₀ → C₄H₈ + H₂.

  4. 04

    Arderea: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O; 2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O. Exotermă.

  5. 05

    Cifra octanică: 0 = n-heptan, 100 = izooctan (2,2,4-trimetilpentan). Hidrocarburile ramificate au cifră octanică mai mare.

1 din 8

Pe scurt

2 minesențialul, de recitit oricând

Culorile din lecție:termencifră, datăidee-cheie

  • Alcani: CₙH₂ₙ₊₂; saturați, nepolari; insolubili în apă.
  • Reacții: substituție (clorurare), izomerizare, cracare, dehidrogenare, ardere.
  • Metanul: gaz natural, combustibil, materie primă (negru de fum, H₂, derivați clorurați).
  • Putere calorică: căldura de ardere a unității de combustibil; cifra octanică: rezistența benzinei la detonație.

Denumire și izomerie

2 min

1
Formula
CH₄
Denumire
metan
Izomeri de catenă
1
2
Formula
C₂H₆
Denumire
etan
Izomeri de catenă
1
3
Formula
C₃H₈
Denumire
propan
Izomeri de catenă
1
4
Formula
C₄H₁₀
Denumire
butan, izobutan
Izomeri de catenă
2
5
Formula
C₅H₁₂
Denumire
n-pentan, 2-metilbutan, 2,2-dimetilpropan
Izomeri de catenă
3
6
Formula
C₆H₁₄
Denumire
n-hexan și alți 4
Izomeri de catenă
5
1 / 6

Substituenții alchil: metil –CH₃, etil –CH₂–CH₃, izopropil –CH(CH₃)₂.

Cei trei izomeri C₅H₁₂

Aceeași formulă moleculară, catene diferite. Ramificațiile sunt evidențiate.

Proprietăți fizice

2 min

  • C₁–C₄: gaze; C₅–C₁₇: lichide; peste C₁₈: solide (de ex. parafina).
  • Punctele de topire și de fierbere cresc cu masa molară; la același număr de atomi de carbon, izomerul ramificat fierbe mai jos (n-pentan 36 °C, 2-metilbutan 28 °C, 2,2-dimetilpropan 9,5 °C).
  • Insolubili în apă, mai puțin denși decât apa, solubili în solvenți nepolari.

Mai ramificat, fierbe mai jos

Proprietăți chimice

9 min o întrebare la final

Clorurarea metanului
Ecuația
CH₄ + Cl₂ → CH₃–Cl + HCl
Note
lumină; substituție; clorometan
Clorurare până la CCl₄
Ecuația
CH₄ + 4Cl₂ → CCl₄ + 4HCl
Note
tetraclorura de carbon
Izomerizarea butanului
Ecuația
CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ → CH₃–CH(CH₃)–CH₃
Note
AlCl₃; transpoziție
Cracarea butanului
Ecuația
CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ → CH₄ + CH₂=CH–CH₃
Note
alcan + alchenă; se poate forma și etan + etenă
Cracarea butanului (alt drum)
Ecuația
CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ → CH₃–CH₃ + CH₂=CH₂
Note
etan și etenă
Dehidrogenarea butanului
Ecuația
CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ → CH₂=CH–CH₂–CH₃ + H₂
Note
butenă (1-butenă sau 2-butenă); catalizator
Arderea metanului
Ecuația
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
Note
exotermă
Arderea butanului
Ecuația
2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O
Note
sau C₄H₁₀ + 13/2O₂ → 4CO₂ + 5H₂O
1 / 8

Ce tip de reacție este cracarea butanului?

Metanul și puterea calorică

2 min o întrebare la final

Metanul este componentul principal al gazului natural și al biogazului; se folosește drept combustibil, pentru negru de fum, hidrogen, derivați clorurați (clorometan, cloroform, tetraclorură de carbon) și alți compuși. Arderea lui eliberează aproximativ 890 kJ/mol (−890,2 kJ/mol din entalpiile de formare). Puterea calorică se exprimă pe unitate de combustibil: pentru 1 m³ de metan în condiții normale (44,6 mol), aproximativ 39,7 MJ.

Procentul masic de carbon din metan față de n-decan?

Benzinele și cifra octanică

4 min o întrebare la final

Benzinele sunt amestecuri de hidrocarburi lichide din petrol (obținute prin distilare și cracare). Cifra octanică are două repere: n-heptan = 0, 2,2,4-trimetilpentan = 100. Hidrocarburile ramificate și cele aromatice măresc cifra octanică; izomerizarea alcanilor liniari (n-pentan → izopentan) este procedeul prin care se îmbunătățește benzina. O benzină cu cifra octanică 95 se comportă ca un amestec cu 95% izooctan și 5% n-heptan.

Care este cifra octanică a izooctanului?

Ce se cere la BAC

3 mincum apare la examen

Greșeli care costă puncte

1 mincapcanele de evitat

  • Scrii adiție la un alcan.
  • Uiți HCl printre produșii clorurării.
  • La ardere, nu echilibrezi oxigenul (verifică atomii de O).
  • Spui că benzina cu cifră octanică mică e „mai bună”.

Termeni-cheie

Alcan
Hidrocarbură aciclică saturată, cu formula generală CₙH₂ₙ₊₂, cu legături covalente simple C–C și C–H.
Clorurarea metanului
Reacție de substituție a hidrogenului cu clor, la lumină (fotochimică): CH₄ + Cl₂ → CH₃–Cl + HCl; poate continua până la CCl₄.
Cracarea
Ruperea la temperatură ridicată a unui alcan în molecule mai mici: un alcan și o alchenă (C₄H₁₀ → CH₄ + C₃H₆ sau C₂H₆ + C₂H₄).
Dehidrogenarea
Eliminarea hidrogenului dintr-un alcan, cu formare de alchenă: C₄H₁₀ → C₄H₈ + H₂.
Putere calorică
Căldura degajată la arderea completă a unității de combustibil (1 kg, 1 m³); se exprimă în kJ/kg sau kJ/m³.
Cifra octanică
Măsura rezistenței benzinei la detonație: 0 pentru n-heptan, 100 pentru 2,2,4-trimetilpentan (izooctan).
Benzină
Amestec de hidrocarburi lichide, folosit drept combustibil la motoarele cu aprindere prin scânteie.

Notițele mele

Salvat local

Surse