Węglowodory otrzymuje się głównie z gazu ziemnego i ropy naftowej - to dwa naturalne źródła tej ważnej dla człowieka grupy związków. By otrzymać podstawowe węglowodory alifatyczne najłatwiej jest przeprowadzić destylację frakcyjną ropy naftowej.
 |
| Grafika pochodzi ze strony Scholaris: http://static.scholaris.pl/resource-thumb/102/577.jpg |
Gaz ziemny jest mieszaniną składającą się w głównej mierze z metanu i etanu, jednak czasem może zawierać również domieszki wyższych alkanów, jak chociażby propan czy butan.
Ropa naftowa jest mieszaniną, której składniki mają dużo szersze spektrum długości łańcucha. W zależności od wielu czynników można znaleźć tam różne węglowodory od butanu w górę, również rozgałęzione. Destylowane frakcje ropy naftowej nie składają się zazwyczaj z czystych związków, ale stanowią mieszaninę związków o zbliżonych temperaturach wrzenia.
Węgiel kamienny jest źródłem arenów, otrzymywanych podczas suchej destylacji tego materiału. Sucha destylacja polega na stopniowym ogrzewaniu węgla kamiennego bez dostępu powietrza - dzięki temu nie dochodzi do utlenienia zawartych w nim związków, ale do ich odparowania.
Metody laboratoryjne
Alkany można otrzymać poprzez katalityczne uwodornienie alkenów i alkinów.
\[
CH_{2}=CH_{2} + H_{2} \rightarrow CH_{3}-CH_{3}\\
CH≡CH + H_{2} \rightarrow CH_{2}=CH_{2}\\
CH≡CH + 2 H_{2} \rightarrow CH_{3}-CH_{3}
\]
Alkeny można otrzymywać przez katalityczne odwodornienie alkanów.
\[
CH_{3}-CH_{3} \rightarrow CH_{2}=CH_{2} + H_{2} \uparrow
\]
Kolejnym sposobem jest reakcja eliminacji chlorowców.
\[
CH_{2}Cl-CH_{2}Cl + Zn \rightarrow CH=CH + ZnCl_{2}\\
CH_{3}-CH_{2}Cl + KOH \xrightarrow{C_{2}H_{5}OH, T} CH=CH + KCl + H_{2}O
\]
Podobną metodą jest eliminacja wody z alkoholi.
\[
CH_{3}-CH_{2}OH \xrightarrow{T, Al_{2}O_{3}} CH_{2}=CH_{2} + H{2}O
\]
Metan można otrzymać poprzez prażenie octanu sodu i wodorotlenku sodu.
\[
CH_{3}COONa + NaOH \xrightarrow{T} CH_{4} + Na_{2}CO_{3}
\]
Drugą reakcją otrzymywania metanu jest reakcja węglika glinu z kwasem solnym.
\[
Al_{4}C{3} + 12 HCl \rightarrow 3 CH_{4} + 4 AlCl_{3}
\]
Przedłużanie łańcuchów węglowodorów za pomocą reakcji Wurtza.
\[
2 CH_{3}Cl + 2 Na \rightarrow CH_{3}-CH_{3} + 2 NaCl
\]
Zastosowanie węglowodorów
- Metan i etan - składniki gazu ziemnego. Gaz ziemny ma szerokie zastosowanie: jest używany w kuchenkach gazowych, jest też substratem wielu procesów przemysłowych.
- Propan i butan - stosuje się raczej w butlach turystycznych oraz jako opał do ogrzewania domu.
- Alkany od heksanu do undekanu - składniki benzyny.
- Alkany od dekanu do heksadekanu tworzą naftę. Jest ona stosowana jako paliwo w silnikach odrzutowych i wysokoprężnych (samoloty, ciężkie maszyny).
- Alkany od heptadekanu do eikozanu są składnikami smarów.
- Alkany cięższe od eikozanu są wykorzystywane do produkcji asfaltu.
- 2,2,4-trimetylopenten, czyli inaczej izooktan to węglowodór spalający się bardzo stabilnie (bez wybuchów), składnik benzyny.
- Etyn, czyli acetylen, to gaz stosowany w palnikach acetylenowych. Spala się on tam w czystym tlenie dając bardzo wysoką temperaturę palnika.
- Trichlorometan (chloroform) jest szeroko stosowanym rozpuszczalnikiem. Dawniej był stosowany jako środek usypiający.
- Teflon (jego monomer to tetrafluoroeten) jest materiałem odznaczającym się dużą odpornością na ścieranie i odpychającym zarówno wodę, jak i oleje. Z teflonu robi się m.in pokrycia patelni, ale także złącza narażone na duże tarcie oraz specjalne tkaniny, takie jak goretex.
- Polietylen i polipropylen to dwa tworzywa, bez których trudno wyobrazić sobie codzienne życie, jako że to z nich właśnie wytwarzane są wszystkie plastikowe opakowania.
- Styropian (używany jako izolacja) to nic innego, jak spieniony polistyren.
- Polichlorek winylu (PCW, PCV) wykorzystywany jest przy produkcji rur, płytek podłogowych oraz okien.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz