Уравнение синтеза из метана этилена

Метан представляет собой простейший предельный углеводород, из которого путем последующих реакций могут быть получены другие органические вещества, в том числе и этилен. Он, как и метан, является простейшим веществом, но, в отличие от него, относится к классу непредельных углеводородов.

Изможно получить ряд сложных органических соединений. Сам он представляет собой бесцветный газ, не имеющий вкуса и запаха, практически нерастворимый в воде, и имеющий меньшую плотность, чем воздух. Он является одним из самых распространенных газов на Земле и других планетах Солнечной системы. При температуре свыше 1000оС метан разлагается до сажи и водорода: CH4→C+2H2.Этот процесс называется крекингом метана. При крекинге другого углеводорода — этана — получается этилен. Поэтому для получения этилена первоначально из метана получают этан, а затем этан подвергают крекингу.

С помощью реакции Вюрца можно получить из соединений метана этан, а затем начать процесс крекинга, в результате чего получится этилен. Эта реакция заключается в том, что к йодистому метилу добавляется металлический натрий, в результате чего получается этан: CH3-Y+[Na]+CH3-Y→C2H6Затем проводится реакция крекинга этана: C2H6→CH2=CH2+CH4+H2 (при t=500оС)

Существует и более современный и простой способ получения этилена из метана. В этом случае, реакцию обычно проводят при температуре 500-900оС в присутствии кислорода и оксидов марганца, кадмия. Затем газы разделяют абсорбцией, глубоким охлаждением и ректификацией под давлением. Уравнение получения этилена из метана выглядит следующим образом: 2CH4→C2H4+H2

Второй способ, ввиду его простоты, применяется чаще. Из этилена, в свою очередь, получают другие органические вещества, в том числе, полиэтилен, уксусную кислоту, этиловый спирт, винилацетат и стирол. В прошлом он также использовался в медицине для наркоза. Кроме того, этилен применяют для регуляции роста растений и созревания плодов. Также из него изготавливают синтетические смазочные масла, которые используются в промышленности и быту.

Видео:Реакция этилена с раствором перманганата калияСкачать

Метан: способы получения и свойства

Метан CH₄ – это предельный углеводород, содержащий один атом углерода в углеродной цепи. Бесцветный газ без вкуса и запаха, легче воды, нерастворим в воде и не смешивается с ней.

Видео:ВСЕ ПРО АЛКАНЫ за 8 минут: Химические Свойства и ПолучениеСкачать

Гомологический ряд метана

Все алканы — вещества, схожие по физическим и химическим свойствам, и отличающиеся на одну или несколько групп –СН₂– друг от друга. Такие вещества называются гомологами, а ряд веществ, являющихся гомологами, называют гомологическим рядом.

Самый первый представитель гомологического ряда алканов – метан CH₄, или Н–СH₂–H.

Продолжить гомологический ряд можно, последовательно добавляя группу –СН₂– в углеводородную цепь алкана.

Общая формула гомологического ряда алканов C_nH_2n+2.

Первые четыре члена гомологического ряда алканов – газы, C₅–C₁₇ – жидкости, начиная с C₁₈ – твердые вещества.

Видео:Реакция Дюма. Получение метанаСкачать

Строение метана

В молекуле метана встречаются связи C–H. Связь C–H ковалентная слабополярная. Это одинарная σ-связь. Атом углерода в метане образует четыре σ-связи. Следовательно, гибридизация атома углерода в молекуле метана– sp 3 :

При образовании связи С–H происходит перекрывание sp 3 -гибридной орбитали атома углерода и s-орбитали атома водорода:

Четыре sp 3 -гибридные орбитали атома углерода взаимно отталкиваются, и располагаются в пространстве так, чтобы угол между орбиталями был максимально возможным.

Поэтому четыре гибридные орбитали углерода в алканах направлены в пространстве под углом 109 о 28′ друг к другу:

Это соответствует тетраэдрическому строению молекулы.

Видео:Решение задач на термохимические уравнения. 8 класс.Скачать

Изомерия метана

Для метана не характерно наличие изомеров – ни структурных (изомерия углеродного скелета, положения заместителей), ни пространственных.

Видео:Опыты по химии. Получение этилена и опыты с нимСкачать

Химические свойства метана

Метан – предельный углеводород, поэтому он не может вступать в реакции присоединения.

Для метана характерны реакции:

Разрыв слабо-полярных связей С – Н протекает только по гомолитическому механизму с образованием свободных радикалов.

Поэтому для метана характерны только радикальные реакции.

Метан устойчив к действию сильных окислителей (KMnO₄, K₂Cr₂O₇ и др.), не реагирует с концентрированными кислотами, щелочами, бромной водой.

Видео:ЭТО ПОМОЖЕТ разобраться в Органической Химии — Алкены, Урок ХимииСкачать

1. Реакции замещения

Для метана характерны реакции радикального замещение.

1.1. Галогенирование

Метан реагирует с хлором и бромом на свету или при нагревании.

При хлорировании метана сначала образуется хлорметан:

Хлорметан может взаимодействовать с хлором и дальше с образованием дихлорметана, трихлорметана и тетрахлорметана:

Бромирование протекает более медленно.

Реакции замещения в алканах протекают по свободнорадикальному механизму.

Свободные радикалы R∙ – это атомы или группы связанных между собой атомов, которые содержат неспаренный электрон.

Первая стадия. Инициирование цепи.

Под действием кванта света или при нагревании молекула галогена разрывается на два радикала:

Свободные радикалы – очень активные частицы, которые стремятся образовать связь с каким-либо другим атомом.

Вторая стадия. Развитие цепи.

Радикал галогена взаимодействует с молекулой алкана и отрывает от него водород.

При этом образуется промежуточная частица – алкильный радикал, который в свою очередь взаимодействует с новой нераспавшейся молекулой хлора:

Третья стадия. Обрыв цепи.

При протекании цепного процесса рано или поздно радикалы сталкиваются с радикалами, образуя молекулы, радикальный процесс обрывается.

Могут столкнуться как одинаковые, так и разные радикалы, в том числе два метильных радикала:

1.2. Нитрование метана

Метан взаимодействует с разбавленной азотной кислотой по радикальному механизму, при нагревании до 140 о С и под давлением. Атом водорода в метане замещается на нитрогруппу NO₂.

Например. При нитровании метана образуется преимущественно нитрометан: Видео:получение метанаСкачать 2. Реакции разложения метана (д егидрирование, пиролиз) При медленном и длительном нагревании до 1500 о С метан разлагается до простых веществ: Если процесс нагревания метана проводить очень быстро (примерно 0,01 с), то происходит межмолекулярное дегидрирование и образуется ацетилен: Пиролиз метана – промышленный способ получения ацетилена. Видео:Практическая работа №13. Свойства газа этилена. 9 класс.Скачать 3. Окисление метана Алканы – малополярные соединения, поэтому при обычных условиях они не окисляются даже сильными окислителями (перманганат калия, хромат или дихромат калия и др.). 3.1. Полное окисление – горение Алканы горят с образованием углекислого газа и воды. Реакция горения алканов сопровождается выделением большого количества теплоты. Уравнение сгорания алканов в общем виде: При горении алканов в недостатке кислорода может образоваться угарный газ СО или сажа С. Промышленное значение имеет реакция окисления метана кислородом до простого вещества – углерода: Эта реакция используется для получения сажи. 3.2. Каталитическое окисление При каталитическом окислении метана кислородом возможно образование различных продуктов в зависимости от условий проведения процесса и катализатора. Возможно образование метанола, муравьиного альдегида или муравьиной кислоты: Важное значение в промышленности имеет паровая конверсия метана: окисление метана водяным паром при высокой температуре. Продукт реакции – так называемый «синтез-газ». Видео:1.2. Алканы: Способы получения. Подготовка к ЕГЭ по химииСкачать Получение метана Видео:Как производят полиэтилен?Скачать 1. Взаимодействие галогеналканов с металлическим натрием (реакция Вюрца) Это один из лабораторных способов получения алканов. При этом происходит удвоение углеродного скелета. Реакция больше подходит для получения симметричных алканов. Получить таким образом метан нельзя. Видео:Получение метанаСкачать 2. Водный или кислотный гидролиз карбида алюминия Этот способ получения используется в лаборатории для получения метана. Видео:Горение этиленаСкачать 3. Декарбоксилирование солей карбоновых кислот (реакция Дюма) Реакция Дюма — это взаимодействие солей карбоновых кислот с щелочами при сплавлении. R–COONa + NaOH → R–H + Na2CO3 Декарбоксилирование — это отщепление (элиминирование) молекулы углекислого газа из карбоксильной группы (-COOH) или органической кислоты или карбоксилатной группы (-COOMe) соли органической кислоты. При взаимодействии ацетата натрия с гидроксидом натрия при сплавлении образуется метан и карбонат натрия: Видео:Взаимодействие этилена с бромной водойСкачать 4. Синтез Фишера-Тропша Из синтез-газа (смесь угарного газа и водорода) при определенных условиях (катализатор, температура и давление) можно получить различные углеводороды: Это промышленный процесс получения алканов. Синтезом Фишера-Тропша можно получить метан: Видео:Вся теория по алканам | Химия ЕГЭ для 10 класса | УмскулСкачать 5. Получение метана в промышленности В промышленности метан получают из нефти, каменного угля, природного и попутного газа . При переработке нефти используют ректификацию, крекинг и другие способы. Видео:Как решать ОРГАНИЧЕСКИЕ ЦЕПОЧКИ? Основные типы химических реакцийСкачать Бакарабан Техника и жизнь Видео:Опыты по химии. Получение ацетилена и опыты с нимСкачать Цепочка реакций Метан — Этилен от Admin Записать цепочку уравнений реакций, с помощью которых осуществить превращения: Метан ? (+свет) ? Х ? Этан ? Этилен Метан (от лат. Methanum) — самый простой углеводород(алкан), бесцветный газ (при нормальных условиях) без запаха, легче воздуха, химическая формула — CH4. Под действием света осуществляется реакция хлорирования метана: CH4 + Cl2 CH3Cl+ HCl где hv — квант света, CH3Cl — хлорметан (вещество Х), HCl — соляная кислота Хлорметан (метилхлорид) — бесцветный легколетучий газ со сладковатым запахом, токсичен и взрывоопасен, принадлежит к галогеналканам. Для получения этана применяем реакцию Вюрца: CH3-Cl + Cl-CH3 + 2Na C2H6 + 2NaCl Этан при н. у. — газ без цвета, не имеет запаха и вкуса, принадлежит группе алканов. Более пожаро- и взрывоопасен, чем метан и пропан. Далее, термическое дегидрирование этана: C2H6 C2H4 + H2 Этиле?н (по ИЮПАК: этен) — соединение с формулой С2H4. При нормальных условиях — горючий газ без цвета со слабым запахом. 📹 Видео Получение и изучение свойств метана. Опыт 1Скачать Метан. Состав. Строение. Свойства. Получение и применение метанаСкачать 2021.05.28 Из метана водород и этилен. Новосибирские химики.Скачать Получение этилена и его горениеСкачать Поделиться или сохранить к себе: Смотрите также Сера — химические свойства, получение, соединения. Нитрат кальция: способы получения и химические свойства Кальций: способы получения и химические свойства Гидроксид натрия: способы получения и химические свойства Гидроксид кальция: способы получения и химические свойства Получение бензола Разница между глюкозой и сахарозой Гидроксид калия: способы получения и химические свойства