Proprietà chimiche degli alcani (idrocarburi alifatici saturi)
Gli alcani hanno tutti gli atomi di carbonio collegati da singoli legami, il che li rende strutturalmente stabili. Subiscono principalmente le seguenti reazioni:
Reazioni di sostituzione: sotto la luce, gli atomi di idrogeno negli alcani possono essere sostituiti da alogeni, producendo aloalcani e alogenuri di idrogeno. La reazione di sostituzione tra metano e cloro è un tipico esempio, procedendo passo dopo passo per produrre più prodotti di sostituzione.
Reazione di ossidazione (combustione): gli alcani sono combustibili e la combustione completa produce anidride carbonica e acqua. La formula generale è: CnH2n + 2 + 3n + 1 2 O2= = = (accensione) nCO 2 + (n + 1)H2OC nCO 2 + (n+1)H2O. Il metano brucia con una fiamma azzurra e non reagisce con la soluzione acida di permanganato di potassio a temperatura ambiente (nessun fenomeno evidente).
Reazione di crack: ad alte temperature, gli alcani subiscono rottura della catena e deidrogenazione per produrre alcani e alcheni con un numero di carbonio inferiore. Questa è una reazione fondamentale nella produzione petrolchimica. 1.Ciclo di deidrogenazione: gli alcani a catena lineare C6-C8- possono subire ciclizzazione di deidrogenazione per formare idrocarburi aromatici a base di benzene.
Proprietà chimiche degli alcheni (contenenti carbonio-doppi legami di carbonio, idrocarburi alifatici insaturi)
Le strutture del doppio legame sono altamente reattive e possono subire vari tipi di reazioni:
Reazioni di ossidazione: combustibile, produce una fiamma brillante con fumo nero; il doppio legame può essere ossidato dal permanganato di potassio acido, provocando la decolorazione della soluzione acida di permanganato di potassio.
Reazioni di addizione: gli atomi di carbonio insaturi possono combinarsi direttamente con altri atomi/gruppi per formare nuovi composti. Le reazioni tipiche includono:
Aggiunta con bromo: decolora l'acqua di bromo/bromo in soluzione di tetracloruro di carbonio. La formula di reazione è:
CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br−CH₂ =CH₂ + Br₂ →CH₂Br−CH₂ Br reagisce con l'idrogeno per formare alcani, con l'acido cloridrico per formare idrocarburi clorurati e con l'acqua per formare alcoli (un metodo industriale per la produzione di etanolo).
Polimerizzazione per addizione: sotto l'azione di un catalizzatore, i doppi legami si aprono, determinando la polimerizzazione per formare composti ad alto peso molecolare, come la polimerizzazione dell'etilene per formare polietilene:
n Catalizzatore CH2=CH2== =
[− CH2− CH2−]
n nCH2 =CH2
=== catalizzatore
[−CH2−CH2−]
n
Aggiunta speciale di dieni: i dieni come l'1,3-butadiene mostrano sia prodotti di addizione 1,2 che 1,4.
Proprietà chimiche degli alchini (contenenti un triplo legame di carbonio-carbonio, idrocarburi alifatici insaturi)
La struttura del triplo legame è più reattiva del doppio legame e le sue caratteristiche di reazione sono simili a quelle degli alcheni:
Reazioni di ossidazione: combustibile, produce una fiamma molto brillante e un denso fumo nero; il triplo legame può essere ossidato dal permanganato di potassio acido, provocando la decolorazione della soluzione acida di permanganato di potassio.
Reazioni di addizione: possono subire addizioni graduali; 1 mole di triplo legame può reagire con un massimo di 2 mole di additivo. Ad esempio, l'acetilene si aggiunge a una piccola quantità di acqua bromo per formare CHBr=CHBr e si aggiunge all'acqua bromo in eccesso per formare CHBr2−CHBr2−CHBr2; può anche subire reazioni di addizione con idrogeno, acido cloridrico, acqua, ecc. Polimerizzazione per addizione: sotto l'azione di un catalizzatore, i polimeri possono formare composti ad alto peso molecolare. Ad esempio, l'acetilene polimerizza per formare poliacetilene:
n CH≡ CH====catalizzatore
[− CH= CH−]
nnCH≡CH
=== catalizzatore
[−CH=CH−]
n