Что такое алканы
Алканы (парафины) — простейший класс органических соединений: углеводороды, содержащие только одинарные связи C−C и C−H. Общая формула: CₙH₂ₙ₊₂. Метан CH₄ — первый и простейший. Дальше: этан C₂H₆, пропан C₃H₈, бутан C₄H₁₀, пентан C₅H₁₂... С увеличением числа углеродов алканы переходят от газов к жидкостям и, наконец, к твёрдым веществам (парафин — смесь высших алканов).
Строение молекулы
Углерод в алканах находится в sp³-гибридизации: четыре связи направлены в вершины тетраэдра под углом ~109,5°. Это обеспечивает объёмное строение молекул. Длинные цепочки могут закручиваться и разветвляться. Изомерия — ключевое понятие: бутан C₄H₁₀ имеет два изомера с разными свойствами: н-бутан (линейный) и изобутан (разветвлённый).
Номенклатура
ИЮПАК-названия алканов: мет-(1C), эт-(2C), проп-(3C), бут-(4C), пент-(5C), гекс-(6C), гепт-(7C), окт-(8C), нон-(9C), дек-(10C), суффикс -ан. Разветвлённые алканы получают имя от главной цепи с нумерацией углеродов так, чтобы ветви получили наименьшие номера.
Химические свойства
Алканы химически инертны (отсюда «парафины» — от лат. parum affinis — «малый аффинитет»). Характерные реакции: горение (выделяет много тепла — природный газ, бензин), галогенирование (замещение H на Cl или Br под действием света) — цепная радикальная реакция, нитрование, дегидрирование (получение алкенов).
Значение в промышленности
Алканы — основа нефти и природного газа. Природный газ — почти чистый метан (85–98%). Бензин — смесь алканов C₅–C₁₀. Пропан-бутановые смеси — бытовой газ в баллонах. Парафин — консервант, свечи, основа косметики. Вся нефтехимическая промышленность строится на переработке алканов.