Węglowodory - związki zbudowane wyłącznie z atomów węgla i wodoru.
W związkach organicznych węgiel jest zawsze IV-wartościowy.
Alkany - węglowodory nasycone (zawierają jedynie pojedyncze wiązania między atomami węgla C−C)
Szereg homologiczny - szereg związków o podobnej budowie, różniące się o grupę −CH2− lub jej wielokrotność.
Zmiany własności fizycznych alkanów:
→ wzrost liczby atomów węgla w czasteczce alkanu → | ||
C1−C4 | C5−C16 | od C17 |
gazy | ciecze | ciała stałe |
→ wzrastają gęstości alkanów → | ||
→ wzrastają temperatury topnienia i temperatury wrzenia → | ||
maleje lotność alkanów |
Wzór ogólny szeregu homologicznego alkanów: CnH2n+2
Nazwa | Wzór sumaryczny | Wzór strukturalny | Wzór półstrukturalny |
metan | CH4 | CH4 | |
etan | C2H6 | CH3−CH3 | |
propan | C3H8 | CH3−CH2−CH3 |
Nazewnictwo: pierwsze cztery alkany mają nazwy zwyczajowe. Nazwy alkanów zawierają końcówkę −an.
Własności
W temperaturze pokojowej: bezbarwny, bezwonny gaz, palny, tworzy z powietrzem mieszaninę wybuchową, praktycznie nie rozpuszczalny w wodzie, mało aktywny chemicznie.
Temperatura topnienia -182oC, temperatura wrzenia -161oC
Reakcje spalania metanu
Spalanie metanu to reakcja, w której metan reaguje z tlenem i w zależności od ilości tlenu powstają różne tlenki węgla i woda. Jest to reakcja egzotermiczna, czyli podczas spalania wydziela się ciepło.
Równania reakcji spalania metanu w zależności od ilości tlenu:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O spalanie całkowite (duży dostęp tlenu)
2CH4 + 3O2 → 2CO + 4H2O spalanie niecałkowite (półspalanie)
CH4 + O2 → C + 2H2O spalanie niecałkowite (bardzo mały dostęp tlenu)
Występowanie metanu w przyrodzie
- powstaje w wyniku beztlenowego rozkładu szczątków roślinnych (np. na bagnach)
- w składnik gazu kopalnianego i gazu ziemnego towarzyszący pokładom węgla i ropy naftowej
Zastosowanie metanu
- paliwo (gaz ziemny)
- do ogrzewania - piece gazowe, kuchenki gazowe
- w przemyśle chemicznym do produkcji wodoru, tlenku wegla(II), metanolu, nawozów sztucznych