Алканы: физические и химические свойства, получение и применение
3. Химические свойства алканов: реакции разложения, окисления, изомеризации
Теория
Реакции разложения
1. Дегидрирование
 
Реакция дегидрирования алканов происходит в присутствии катализатора (\(Ni\), \(Pt\) и т. п.). В ходе реакции отщепляется водород и образуются алкены:
 
CnH2n+2⟶t, катал.CnH2n+H2.
 
При быстром нагревании метана образуется ацетилен:
 
2CH4⟶1500°CCH≡CH+3H2.
 
Этот процесс называют пиролизом.
 
2. Крекинг
 
Крекинг происходит при нагревании алканов с длинными углеродными цепями. Связи между атомами углерода разрываются, образуется смесь алканов и алкенов с меньшими молекулярными массами. Например, при крекинге декана могут происходить такие реакции:
 
C10H22⟶tC5H10+C5H12;C10H22⟶tC6H12+C4H10;C10H22⟶tC3H8+C5H10+C2H4.
 
3. Термическое разложение
 
При сильном нагревании алканы разлагаются на простые вещества (сажу и водород):
 
CnH2n+2⟶tnC+(n+1)H2.
Реакция изомеризации
В присутствии катализатора алканы, начиная с бутана, изомеризуются, то есть происходит изменение их строения. При изомеризации бутана образуется изобутан (метилпропан):
 
CH3CH2CH2CH3⟶AlCl3CH3CH(CH3)CH3.
Реакции окисления
1. Горение (полное окисление)
 
При достаточном количестве кислорода при сгорании алканов образуются углекислый газ и вода:
 
CnH2n+2+(1,5n+0,5)O2→nCO2+(n+1)H2O.
 
2. Каталитическое окисление
 
В присутствии катализатора алканы окисляются частично с образованием разных продуктов.
 
При окислении бутана получают уксусную кислоту:
 
2C4H10+5O2⟶ катал.4CH3COOH+2H2O.
 
Важное значение имеет промышленный процесс конверсии метана — окисление метана водой:
 
CH4+H2O⟶t,p, катал.CO+3H2.
 
Так получают синтез-газ — смесь угарного газа и водорода.