Spalanie alkanów i substytucja

1.Alkany

Nasycone węglowodory, w których między atomami węgla występują tylko wiązania pojedyncze. Dla łańcuchów otwartych mają wzór ogólny $C_nH_{2n+2}$. Są mało reaktywne, ale ulegają spalaniu i reakcjom substytucji.

2.Spalanie całkowite alkanu

Reakcja alkanu z tlenem przy dostatecznej ilości tlenu. Produktami są dwutlenek węgla i woda. Dla alkanów jest to reakcja egzoenergetyczna, czyli wydziela energię.

3.Spalanie niecałkowite

Reakcja spalania zachodząca przy niedoborze tlenu. Produktami mogą być tlenek węgla(II) i woda albo węgiel oraz woda. Taki proces jest mniej korzystny i może prowadzić do powstawania toksycznego czadu.

4.Substytucja

Typ reakcji, w której atom lub grupa atomów w cząsteczce zostaje zastąpiona przez inny atom lub grupę. W alkanach najczęściej atom wodoru zostaje zastąpiony atomem halogenu.

5.Halogenowanie alkanów

Reakcja alkanu z halogenem, najczęściej chlorem lub bromem, w której atom wodoru w alkanie zostaje zastąpiony atomem halogenu. Powstaje halogenoalkan i odpowiedni fluorowcowodór, np. $HCl$ lub $HBr$.

6.Warunki substytucji alkanów

Halogenowanie alkanów zwykle zachodzi pod wpływem światła, zwłaszcza promieniowania UV, albo w podwyższonej temperaturze. Bez dostarczenia energii reakcja przebiega bardzo trudno.

7.Metan

Najprostszy alkan o wzorze $CH_4$. Ulega spalaniu całkowitemu do $CO_2$ i $H_2O$ oraz substytucji, np. chlorowaniu, w którym może powstać chlorometan.

8.Chlorometan

Związek organiczny o wzorze $CH_3Cl$, powstający m.in. w wyniku podstawienia jednego atomu wodoru w metanie przez atom chloru. Należy do halogenoalkanów.

9.Halogenoalkany

Pochodne alkanów, w których co najmniej jeden atom wodoru został zastąpiony atomem halogenu. Mogą powstawać etapowo, np. z metanu można otrzymać kolejne chloropochodne.

10.Równanie spalania propanu

Spalanie całkowite propanu opisuje równanie: $C_3H_8 + 5O_2 \to 3CO_2 + 4H_2O$. Współczynniki dobiera się tak, aby liczba atomów każdego pierwiastka po obu stronach była taka sama.