Химия

Физические методы получения алканов

 

До настоящего времени алканы в основном не получают, а выделяют из природного сырья: природного газа, нефти, каменного угля. Алканы являются основными компонентами природного газа, нефти, каменного угля. В промышленности алканы выделяют из природных источников. Эти источники все еще считаются почти неисчерпаемыми. Но было время, когда необходимо было синтезировать алканы. Например, процесс Фишера-Тропша (1) был разработан в 20-е гг. ХХ в. в Германии в связи с дефицитом бензина. Сейчас этот метод не используется.

 

nCO+(2n+1)H₂  C_nH_2n+2+nH₂O      (1)

 

Получение биогаза

 

 

Метан и другие газообразные алканы образуются при разложении остатков растительных и животных организмов без доступа воздуха. Разработан способ проведения этого процесса искусственно – в специальных баках (рис. 1).

 

Рис. 1. Биогазовая установка (Источник)

Образующийся газ, состоящий на 50–70 % из метана, называют биогазом. Для получения синтез-газа из метана используют два процесса, протекающие при 800–900 и в присутствии катализаторов Ni, MgO, Al₂O₃.

CH₄ + H₂O  СO + 3H₂↑

 

Лабораторные способы получения алканов

 

 

1. Декарбоксилирование солей карбоновых кислот.

 

Соли карбоновых кислот смешивают с твердыми щелочами и сильно нагревают (сплавляют). При этом выделяется углеводород, который содержит на один атом углерода меньше, чем исходная соль.

CH₃CH₂COONa + NaOH  CH₃-CH₃­ + Na₂CO₃

2. Гидролиз карбида алюминия.

При взаимодействии карбида алюминия с водой образуется метан.

Al₄C₃ + 12H₂O → 3CH₄­ + 4Al(OH)₃¯

3. Реакция Вюрца.

При нагревании  галогеналканов с натрием образуются алканы, содержащие в два раза больше атомов углерода, чем исходный галогеналкан. Эту реакцию используют для получения углеводородов с более длинной углеродной цепью.

2CH₃Br + 2Na  CH₃-CH₃ + 2NaBr

 

Применение алканов

 

 

1. Энергоносители (топливо). Алканы нефти и природного газа используются как энергоносители. Они являются топливом для транспорта, для тепловых электростанций (рис. 2). Кроме того, легкие алканы используются и как бытовое топливо (рис. 3).

 

Рис. 2. Алканы, как топливо для транспорта	Рис. 3. Алканы – бытовое топливо

2. Сырье для нефтехимического синтеза

Из алканов нефти и природного газа получают алкены, ароматические углеводороды, сажу как наполнитель для резины (рис. 4). Из алканов получают синтетические моющие средства, галогеналканы, ацетилен, метанол и т. д.

Рис. 4. Сажа является наполнителем для резины	Рис. 5. Твердые алканы для получения парафина

3. Жидкие алканы служат растворителями, входят в состав смазочных масел, смесь твердых алканов – парафин используется при производстве свечей (рис. 5).

Добыча и производство алканов в промышленных масштабах является не только положительным процессом, но и это приводит к некоторым экологическим проблемам.

Метан, например, является 3-м по значимости парниковым газом, т. е. газом, который, накапливаясь в атмосфере Земли, усиливает парниковый эффект. Вклад его в парниковый эффект заметен. Из-за парникового эффекта метана необходимо изучать его вклад в этот процесс для возможного прогнозирования климата.

 

Подведение итога урока

На уроке была рассмотрена тема: «Алканы. Методы получения. Применение». В ходе занятия вы получили новую информацию об алканах, узнали о том, какие методы получения и выделения алканов существуют в наше время и как применяют алканы.

 

Список литературы

1. Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.
3. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.
4. Хомченко Г. П., Хомченко И. Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «Органическая химия» (Источник)
2. Интернет-портал «Химик» (Источник)
3. Интернет-портал «Яндекс» (Источник)
4. Интернет-портал «netet.ru» (Источник)

 

Домашнее задание

1. №№ 4, 5 (с. 23) Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. Какое применение находят жидкие алканы?
3. Почему получение алканов представляет угрозу экологии?