Kjemiske egenskaper til alkaner (mettede alifatiske hydrokarboner)
Alkaner har alle sine karbonatomer forbundet med enkeltbindinger, noe som gjør dem strukturelt stabile. De gjennomgår hovedsakelig følgende reaksjoner:
Substitusjonsreaksjoner: Under lys kan hydrogenatomer i alkaner erstattes av halogener, og produsere haloalkaner og hydrogenhalogenider. Substitusjonsreaksjonen mellom metan og klor er et typisk eksempel, som fortsetter trinnvis for å gi flere substitusjonsprodukter.
Oksidasjonsreaksjon (forbrenning): Alkaner er brennbare, og fullstendig forbrenning produserer karbondioksid og vann. Den generelle formelen er: CnH2n + 2 + 3n + 1 2 O2= = = (tenning) nCO 2 + (n + 1)H2OC nCO 2 + (n+1)H2O. Metan brenner med en lyseblå flamme og reagerer ikke med sur kaliumpermanganatløsning ved romtemperatur (ingen åpenbar fenomen).
Sprakkreaksjon: Ved høye temperaturer gjennomgår alkaner kjedebrudd og dehydrogenering for å produsere alkaner og alkener med lavere karbontall. Dette er en kjernereaksjon i petrokjemisk produksjon. 1. Dehydrogeneringssyklus: C6-C8 rettkjedede-alkaner kan gjennomgå dehydrogeneringscyklisering for å danne benzenbaserte aromatiske hydrokarboner.
Kjemiske egenskaper til alkener (inneholder karbon-karbondobbeltbindinger, umettede alifatiske hydrokarboner)
Dobbeltbindingsstrukturer er svært reaktive og kan gjennomgå ulike typer reaksjoner:
Oksidasjonsreaksjoner: Brennbart, produserer en lys flamme med svart røyk; dobbeltbindingen kan oksideres av surt kaliumpermanganat, noe som får den sure kaliumpermanganatløsningen til å avfarge.
Tilsetningsreaksjoner: Umettede karbonatomer kan direkte kombineres med andre atomer/grupper for å danne nye forbindelser. Typiske reaksjoner inkluderer:
Tilsetning med brom: Avfarger bromvann/brom i karbontetrakloridløsning. Reaksjonsformelen er:
CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br−CH₂ =CH₂ + Br₂ →CH₂Br−CH₂ Br reagerer med hydrogen for å danne alkaner, med hydrogenklorid for å danne klorerte hydrokarboner, og med vann for å danne alkoholer (en industriell metode).
Addisjonspolymerisasjon: Under påvirkning av en katalysator åpnes dobbeltbindinger, noe som resulterer i polymerisasjon for å danne forbindelser med høy molekylvekt, for eksempel polymerisasjon av etylen for å danne polyetylen:
n CH2=CH2== =-katalysator
[− CH2− CH2−]
n nCH2 =CH2
=== katalysator
[−CH2−CH2−]
n
Spesiell tilsetning av diener: Diener som 1,3-butadien viser både 1,2-addisjons- og 1,4-addisjonsprodukter.
Kjemiske egenskaper til alkyner (som inneholder en karbon-karbontrippelbinding, umettede alifatiske hydrokarboner)
Trippelbindingsstrukturen er mer reaktiv enn dobbeltbindingen, og reaksjonsegenskapene ligner på alkener:
Oksidasjonsreaksjoner: Brennbar, produserer en veldig lys flamme og tett svart røyk; trippelbindingen kan oksideres av surt kaliumpermanganat, noe som får den sure kaliumpermanganatløsningen til å avfarge.
Addisjonsreaksjoner: Kan gjennomgå trinnvis tilsetning; 1 mol trippelbinding kan reagere med maksimalt 2 mol additiv. For eksempel tilsettes acetylen til en liten mengde bromvann for å danne CHBr=CHBr, og tilsettes til overflødig bromvann for å danne CHBr2−CHBr2−CHBr2; den kan også gjennomgå addisjonsreaksjoner med hydrogen, hydrogenklorid, vann osv. Addisjonspolymerisasjon: Under påvirkning av en katalysator kan polymerer danne forbindelser med høy molekylvekt. For eksempel polymeriserer acetylen for å danne polyacetylen:
n CH≡ CH====katalysator
[− CH= CH−]
n nCH=CH
=== katalysator
[−CH=CH−]
n