Введение

Углеводороды — это органические соединения, состоящие только из атомов углерода (C) и водорода (H). Они являются основой органической химии и играют ключевую роль в химической промышленности, энергетике, производстве полимеров и топлива.

Изучение углеводородов важно для:

• понимания химических свойств органических веществ;
• освоения классификации и номенклатуры;
• выполнения расчётных и лабораторных задач;
• применения углеводородов в промышленности и быту.

---

1. Классификация углеводородов

Углеводороды делятся на несколько основных групп в зависимости от типа связи между атомами углерода:

1.1 Алканы (парафиновые углеводороды)

• Общая формула: CₙH₂ₙ₊₂
• Свойства: насыщенные, неполярные, малоактивные
• Примеры: метан CH₄, этан C₂H₆, пропан C₃H₈
• Свойства:
  • низкая химическая активность;
  • горючие;
  • мало растворимы в воде

Физические свойства:

Характерные реакции:

• Горение:

• Замещение (галоидирование):

---

1.2 Алкены (ненасыщенные углеводороды)

• Общая формула: CₙH₂ₙ
• Содержат двойную связь C=C
• Примеры: этен C₂H₄, пропен C₃H₆
• Свойства:
  • более реакционноспособны, чем алканы;
  • вступают в реакции присоединения;
  • горючие

Характерные реакции:

1. Присоединение галогенов:

​

2. Гидратация:

3. Горение:

---

1.3 Алкины

• Общая формула: CₙH₂ₙ₋₂
• Содержат тройную связь C≡C
• Примеры: этин C₂H₂, пропин C₃H₄
• Свойства:
  • высокая реакционная способность;
  • горючие;
  • вступают в реакции присоединения

Пример реакции присоединения:

​

---

1.4 Ароматические углеводороды

• Содержат бензольное кольцо (C₆H₆)
• Примеры: бензол, толуол, ксилол
• Свойства:
  • устойчивы к реакциям присоединения;
  • подвергаются реакциям замещения
• Характерные реакции:
  • нитрование:

• галогенирование:

---

2. Физические свойства углеводородов

---

3. Химические свойства углеводородов

3.1 Горение

• Общая реакция:

• Алканы, алкены, алкины и ароматические углеводороды горят с образованием CO₂ и H₂O

Пример расчёта:

• Сколько CO₂ образуется при сгорании 16 г CH₄?
  • Молярная масса CH₄ = 16 г/моль
  • 16 г → 1 моль → 1 моль CO₂ = 44 г

---

3.2 Реакции замещения (для алканов)

• Замещение атомов водорода на галогены:

• Применяются при синтезе органических веществ

---

3.3 Реакции присоединения (для алкенов и алкинов)

• Присоединение галогенов, галогеноводородов и воды

​

---

3.4 Полимеризация

• Превращение мономеров в полимеры
• Пример: этен → полиэтилен

​

---

3.5 Окисление

• Алканы окисляются медленно; алкены и алкины активнее
• Пример: окисление этена:

---

4. Методы распознавания углеводородов

1. Присутствие двойной или тройной связи: реакция с бромной водой (Br₂/CH₂Cl₂)
   • Алканы не обесцвечивают бром
   • Алкены и алкины → обесцвечивание
2. Окисление конц. KMnO₄ (калий перманганат)
   • Алканы: нет реакции
   • Алкены и алкины: бурый раствор KMnO₄ → фиолетовый исчезает, образуются кислоты
3. Горение: определяет содержание водорода и углерода по продуктам CO₂ и H₂O

---

5. Практические задачи и расчёты

Задача 1: Горение метана

• Сколько CO₂ и H₂O образуется при сгорании 3 г CH₄?
• Молярная масса CH₄ = 16 г/моль
• 3 г → 0,1875 моль
• 1 моль CH₄ → 1 моль CO₂ и 2 моль H₂O
• Масса CO₂ = 0,1875 × 44 = 8,25 г
• Масса H₂O = 0,1875 × 36 = 6,75 г

Задача 2: Галогенирование этана

• 2 моль C₂H₆ реагирует с избытком Cl₂

• Масса C₂H₆ = 2 × 30 = 60 г
• Масса CH₃CH₂Cl = 64 г/моль → 2 моль = 128 г

Задача 3: Полимеризация этена

• Сколько мономеров C₂H₄ нужно для получения 112 г полиэтилена?
• Молярная масса C₂H₄ = 28 г/моль
• 112 г / 28 г/моль = 4 моль мономеров

---

Вопросы для самопроверки

Теоретические

1. Что такое углеводороды?

2. Назовите группы углеводородов.

3. Какие реакции характерны для алканов?

4. Какие реакции характерны для алкенов и алкинов?

5. В чём отличие ароматических углеводородов от остальных?

Практические

1. Определите массу CO₂ при сгорании 2 г C₂H₆.
2. Какая реакция используется для распознавания двойной связи?
3. Рассчитайте количество H₂O при сгорании 16 г C₃H₈.
4. Сколько моль C₂H₄ нужно для полимеризации 140 г полиэтилена?
5. Какая реакция показывает присутствие алкинов с тройной связью?