АЛКА́НЫ

АЛКА́НЫ (па­ра­фи­ны), на­сыщ. али­фа­тич. уг­ле­во­до­ро­ды об­щей фор­му­лы С_nH_2n+2. Ато­мы уг­ле­ро­да в А. свя­за­ны ме­ж­ду со­бой в от­кры­тые це­пи про­сты­ми (ор­ди­нар­ны­ми) свя­зя­ми. Раз­ли­ча­ют не­раз­ветв­лён­ные (нор­маль­ные, н-ал­ка­ны) и раз­ветв­лён­ные А. Пер­вый член го­мо­ло­гич. ря­да ме­тан СН₄. На­чи­ная с бу­та­на С₄Н₁₀, А. су­ще­ст­ву­ют в ви­де струк­тур­ных изо­ме­ров, чис­ло ко­то­рых воз­рас­та­ет с уве­ли­че­ни­ем чис­ла ато­мов уг­ле­ро­да в мо­ле­ку­ле (см. Изо­ме­рия). В А. ато­мы уг­ле­ро­да име­ют sp³-гиб­ри­ди­за­цию.

Низ­шие А., вклю­чаю­щие уг­ле­во­до­роды со­ста­ва С₁–С₄ и не­опен­тан (CH₃)₄C, – га­зы без цве­та и за­па­ха, С₅–С₁₇ – бес­цвет­ные жид­ко­сти, выс­шие А. – бес­цвет­ные твёр­дые ве­ще­ст­ва. Боль­шин­ст­во А. име­ют неск. ал­ло­троп­ных мо­ди­фи­ка­ций. А. об­ла­да­ют боль­шой те­п­ло­твор­ной спо­соб­но­стью, напр. те­п­ло­та сго­ра­ния для СН₄ – 56, С₄Н₁₀ – 50, С₈Н₁₈ – 48 МДж/кг. А. прак­ти­че­ски не сме­ши­ва­ют­ся с во­дой, хо­ро­шо рас­тво­ря­ют­ся в уг­ле­во­до­ро­дах и их га­ло­ген­про­из­вод­ных, про­стых и слож­ных эфи­рах; в по­ляр­ных рас­тво­ри­те­лях не рас­тво­ря­ют­ся.

Вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ное окис­ле­ние А. в из­быт­ке ки­сло­ро­да про­те­ка­ет по цеп­но­му ра­ди­каль­но­му ме­ха­низ­му и при­во­дит к их пол­но­му сго­ра­нию до ди­ок­си­да уг­ле­ро­да и во­ды. На­гре­ва­ние А. без дос­ту­па воз­ду­ха вы­ше 450 °С при­во­дит к го­мо­ли­тич. раз­ры­ву свя­зей СС и об­ра­зо­ва­нию ал­ке­нов. Окис­ле­ни­ем низ­ших А. по­лу­ча­ют спир­ты, аль­де­ги­ды, ке­то­ны, ки­сло­ты. Важ­ным яв­ля­ет­ся окис­ле­ние выс­ших А. до выс­ших жир­ных кислот. Га­ло­ге­ны (F, Cl, Br) лег­ко реа­ги­ру­ют с А., об­ра­зуя ал­кил­га­ло­ге­ни­ды; хло­ри­ро­ва­ние А. с длин­ной уг­ле­род­ной це­пью со­про­во­ж­да­ет­ся раз­ры­вом свя­зей СС и про­те­ка­ет по ра­ди­каль­но­му ме­ха­низ­му, в силь­но­кис­лот­ных сре­дах (напр., в при­сут­ст­вии ки­слот Льюи­са) воз­мо­жен ион­ный ме­ха­низм ре­ак­ции. Хло­ри­ро­ва­ни­ем низ­ших А. по­лу­ча­ют ряд пром. про­дук­тов, напр. ме­тил­хло­рид, ме­ти­лен­хло­рид, хло­ро­форм. Нит­ро­ва­ние А. HNO₃ или N₂O₄ в га­зо­вой фа­зе так­же про­те­ка­ет по ра­ди­каль­но­му ме­ха­низ­му с раз­ры­вом свя­зей С─С и при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию сме­си нит­ро­про­из­вод­ных (см. Нит­ро­ва­ние). Про­из­вод­ные А., об­ра­зую­щие­ся в ре­зуль­та­те ре­ак­ций суль­фо­хло­ри­ро­ва­ния и суль­фо­окис­ле­ния, ис­поль­зу­ют в син­те­зе ПАВ. Для А. ха­рак­тер­но об­ра­зо­ва­ние клат­ра­тов, в т. ч. га­зо­вых гид­ра­тов. Об­ра­зо­ва­ние клат­ра­тов А. нор­маль­но­го строе­ния, на­чи­ная с гек­са­на С₆H₁₄, с мо­чевиной ис­поль­зу­ет­ся в пром-сти для кар­ба­мид­ной де­па­ра­фи­ни­за­ции неф­те­про­дук­тов. Ка­та­ли­тич. де­гид­ри­ро­ва­ни­ем А. по­лу­ча­ют ал­ке­ны и дие­но­вые уг­ле­во­до­ро­ды. Боль­шое пром. зна­че­ние име­ют про­цес­сы изо­ме­ри­за­ции и аро­ма­ти­за­ции А., ал­ки­ли­ро­ва­ния изо­ал­ка­нов ал­ке­на­ми, а так­же про­цес­сы де­ст­рук­ции мо­лекул А., про­те­каю­щие при ка­та­ли­тич. и тер­мич. кре­кин­ге.

В пром-сти А. по­лу­ча­ют в со­ста­ве тех­нич. про­дук­тов или вы­де­ля­ют из них при пе­ре­ра­бот­ке неф­ти, при­род­но­го го­рю­че­го га­за, уг­ля и го­рю­чих слан­цев; смесь разл. А. син­те­зи­ру­ют из мо­но­окси­да уг­ле­ро­да и во­до­ро­да (см. Фи­шера – Троп­ша син­тез). Твёр­дые А. нор­маль­но­го строе­ния С₁₈–С₃₅ – па­ра­фин – по­лу­ча­ют де­па­ра­фи­ни­за­ци­ей мас­ля­ных дис­тил­ля­тов неф­ти; сме­си со­става С₃₆–С₅₅ – це­ре­зин – очи­ст­кой озо­ке­ри­та. В ла­бо­ра­тор­ных ус­ло­ви­ях А. по­лу­ча­ют сле­дую­щи­ми спо­со­ба­ми: ка­тали­тич. гид­ри­ро­ва­ни­ем не­на­сыщ. уг­ле­во­до­ро­дов; вос­ста­нов­ле­ни­ем ал­кил­галогенидов гид­ри­да­ми ме­тал­лов или во­до­родом; по Вюр­ца ре­ак­ции; гид­ро­ли­зом ре­ак­ти­вов Гринь­я­ра; де­кар­бок­си­ли­ро­ва­ни­ем кар­бо­но­вых ки­слот; элек­тро­ли­зом со­лей кар­бо­но­вых ки­слот (см. Коль­бе ре­ак­ция).

А. – осн. ком­по­нент неф­ти. Низ­шие га­зо­об­раз­ные А. вхо­дят в со­став при­род­ных го­рю­чих и неф­тя­ных по­пут­ных га­зов, твёр­дые А. встре­ча­ют­ся в ви­де за­ле­жей озо­ке­ри­та, а так­же об­ра­зу­ют вос­ко­вые по­кры­тия ли­сть­ев, цвет­ков и се­мян рас­те­ний, вхо­дят в со­став пче­ли­но­го вос­ка.

А. вхо­дят в со­став мо­тор­ных, ре­ак­тив­ных, бы­то­вых то­п­лив, а так­же то­п­лив для элек­тро­стан­ций, ис­поль­зу­ют­ся как сы­рьё для хи­мич. и неф­те­хи­мич. пром-сти. Жид­кие А. при­ме­ня­ют в ка­че­ст­ве рас­тво­ри­те­лей, твёр­дые А. – в пи­ще­вой пром-сти, элек­тро- и ра­дио­тех­нике.