Hemijska svojstva alkana (zasićeni alifatski ugljovodonici)
Alkani imaju sve svoje atome ugljika povezane jednostrukim vezama, što ih čini strukturno stabilnim. Oni uglavnom prolaze kroz sljedeće reakcije:
Reakcije supstitucije: Pod svjetlom, atomi vodonika u alkanima mogu biti zamijenjeni halogenima, stvarajući haloalkane i vodonik halogenide. Reakcija supstitucije između metana i hlora je tipičan primjer, koji se nastavlja korak po korak kako bi se dobilo više supstitucijskih proizvoda.
Reakcija oksidacije (sagorevanje): Alkani su zapaljivi, a potpunim sagorevanjem nastaju ugljen dioksid i voda. Opšta formula je: CnH2n + 2 + 3n + 1 2 O2= = = (paljenje) nCO 2 + (n + 1)H2OC nCO 2 + (n+1)H2O. Metan gori blijedoplavim plamenom i ne reaguje sa kiselim rastvorom kalijum permanganata na sobnoj temperaturi (bez očiglednog fenomena).
Reakcija kreka: Na visokim temperaturama, alkani se podvrgavaju lomljenju lanca i dehidrogenaciji da bi se dobili alkani i alkeni sa nižim brojem ugljenika. Ovo je ključna reakcija u petrohemijskoj proizvodnji. 1. Ciklus dehidrogenacije: C6-C8 ravnolančani-alkani mogu se podvrgnuti ciklizaciji dehidrogenacije kako bi se formirali aromatični ugljovodonici na bazi benzena.
Hemijska svojstva alkena (koji sadrže ugljik-ugljik dvostruke veze, nezasićene alifatske ugljovodonike)
Strukture dvostruke veze su visoko reaktivne i mogu biti podvrgnute raznim vrstama reakcija:
Reakcije oksidacije: Zapaljivo, stvarajući jak plamen sa crnim dimom; dvostruka veza može biti oksidirana kiselim kalijum permanganatom, uzrokujući obezbojenost kiselog rastvora kalijum permanganata.
Reakcije adicije: Nezasićeni atomi ugljika mogu se direktno kombinirati s drugim atomima/grupama kako bi formirali nova jedinjenja. Tipične reakcije uključuju:
Dodatak sa bromom: Dekolorizira bromnu vodu/brom u rastvoru ugljen-tetrahlorida. Reakciona formula je:
CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br−CH₂ =CH₂ + Br₂ →CH₂Br−CH₂ Br reaguje sa vodonikom i formira alkane, sa hlorovodonikom dajući hlorisane ugljovodonike, a sa vodom dajući alkohole (industrijska metoda za proizvodnju hlorola).
Dodatna polimerizacija: Pod dejstvom katalizatora, otvaraju se dvostruke veze, što rezultira polimerizacijom da bi se formirala jedinjenja visoke molekularne težine, kao što je polimerizacija etilena da bi se formirao polietilen:
n CH2=CH2===katalizator
[− CH2− CH2−]
n nCH2 =CH2
=== katalizator
[−CH2−CH2−]
n
Poseban dodatak diena: Dieni kao što je 1,3-butadien pokazuju i 1,2-adicijske i 1,4-adicijske proizvode.
Hemijska svojstva alkina (sadrže trostruku vezu ugljik-ugljik, nezasićene alifatske ugljovodonike)
Struktura trostruke veze je reaktivnija od dvostruke veze, a njene reakcione karakteristike su slične onima kod alkena:
Reakcije oksidacije: Zapaljivo, proizvodi vrlo jak plamen i gust crni dim; trostruka veza može biti oksidirana kiselim kalijum permanganatom, uzrokujući obezbojenost kiselog rastvora kalijum permanganata.
Reakcije sabiranja: Može se podvrgnuti postupnom dodavanju; 1 mol trostruke veze može reagovati sa najviše 2 mola aditiva. Na primjer, acetilen dodaje maloj količini bromne vode da bi se formirao CHBr=CHBr, a dodaje se višku bromne vode da bi se formirao CHBr2-CHBr2-CHBr2; takođe može biti podvrgnut reakcijama adicije sa vodonikom, hlorovodonikom, vodom, itd. Dodatna polimerizacija: Pod dejstvom katalizatora, polimeri mogu formirati jedinjenja velike molekularne težine. Na primjer, acetilen polimerizira u poliacetilen:
n CH≡ CH====katalizator
[− CH= CH−]
n nCH≡CH
=== katalizator
[−CH=CH−]
n