SVOJSTVA UGLJOVODONIKA

Biljana Butorović

FIZIČKA SVOJSTVA

Fizička svojstva ugljovodonika zavise od broja i rasporeda ugljenikovih atoma u molekulu, kao

i od načina na koji su ti atomi vezani.

AGREGATNO STANJE

• Mogu se naći u sva 3 agregatna stanja.• Alkeni i alkini ključaju na nižim temperaturama

od alkana sa istim brojem C – atoma.• Tačka topljenja i tačka ključanja se povećavaju

sa porastom broja ugljenikovih atoma. Gasoviti ugljovodonici imaju manju gustinu od

vazduha, a tečni manju gustinu od vode. *nafta pliva po površini mora

Agregatno stanje i boja

GASOVITO TEČNO ČVRSTO

Alkani C1 – C4 Alkani C5 – C17 Alkani C18 – C∞

Alkeni C2 – C4 Alkeni C5 – C16 Alkeni C17 – C∞

Alkini C2 – C4 Alkini C1 – C12 Alkini C13 – C∞

BOJA bezbojni bezbojni bezbojni

RASTVORLJIVOST

Zbog prirode hemijske veze u ugljovodonicima – kovalentna nepolarna (C-C) i kovalentna slabo

polarna (C-H), ugljovodonici se NE RASTVARAJU u vodi i drugim POLARNIM rastvaračima, a DOBRO se rastvaraju u

NEPOLARNIM, organskim rastvaračima.

HEMIJSKA SVOJSTVA

Svi ugljovodonici podležu reakciji OKSIDACIJE ili SAGOREVANJA na visokoj temperaturi.

Potpunim sagorevanjem ugljovodonika nastaju ugljenik(IV) oksid- CO2 i voda.

Pri ovoj reakciji oslobađa se velika količina toplote, pa se zbog toga ugljovodonici koriste

kao goriva.*Toplotna moć goriva je količina toplote koju prilikom sagorevanja oslobađa

1mol ugljovodonika. Izražava se u kJ/mol.

SAGOREVANJE UGLJOVODONIKA

Jednačine reakcije sagorevanja:

metana CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

etena C2H4 + 3 O2 → 2CO2 + 2 H2O

etina 2C2H2 + 5 O2 → 4CO2 + 2 H2O

benzena 2C6H6 + 15 O2 → 12CO2 + 6 H2O

* Nepotpunim sagorevanjem ugljovodonika (u nedostatku dovoljne količine kiseonika), nastaje smeša ugljenik(II)oksida ili ugljen-monoksida, vodene pare i čađi.

SUPSTITUCIJA ILI ZAMENA

Ova reakcija karakteristična je za zasićene ugljovodonike ALKANE, kao i za BENZEN.

U ovoj reakciji dolazi do zamene jednog ili više atoma vodonika, atomima drugih elemenata ili atomskim grupama. Nastaju dva proizvoda – supstituisani alkan koji se naziva derivat

alkana i sporedni proizvod (zavisi od supstituenta, atoma ili grupe koji zamenjuju vodonik). Pošto su alkani slabo reaktivni,

reakcija se odvija u prisustvu svetlosti ili pri visokoj temperaturi.

SUPSTITUCIJA METANAzamena atoma vodonika atomima hlora

CH4 + Cl−Cl → CH3Cl + HCl metan hlormetan

CH3Cl + Cl−Cl → CH2Cl2 + HCl

hlormetan dihlormetan

CH2Cl2 + Cl−Cl → CHCl3 + HCl

dihlormetan trihlormetan

CHCl3 + Cl−Cl → CCl4 + HCl trihlormetan tetrahlormetan

A D I C I J A

ADICIJA ili DODAVANJE je reakcija karakteristična za izrazito reaktivnu

dvostruku i trostruku vezu. Ovoj reakciji podleže i benzen, ali u posebnim uslovima.

A D I C I J A

U reakciji adicije sa drugim molekulima, u prisustvu katalizatora, dolazi do raskidanja dvostruke ili trostruke veze i vezivanja

drugih atoma ili atomskih grupa za C-atome na kojima je bila dvostruka ili trostruka veza.

Molekuli koji se dodaju mogu biti : vodonik – hidrogenizacija,

hlor – hlorovanje,zatim brom, hlorovodonik i mnogi drugi.

* Katalizatori su supstance koje se dodaju reakcionim sistemima da bi hemijska reakcija otpočela ili bila brža, pri čemu oni sami ne učestvuju u toj reakciji.

ADICIJA VODONIKA na ALKENE

Adicijom molekula vodonika na alken nastaje samo jedan proizvod – odgovarajući alkan.

Hemijska reakcija adicije vodonika na eten : H H H H ӏ ӏ ӏ ӏH─ C = C ─H + H─H → H─ C ─ C ─H ETEN ӏ ӏ H H ETAN

ADICIJA HLORA na ALKENE

Adicijom molekula hlora na ETEN, u prisustvu katalizatora, nastaje zasićeni derivat alkana – 1,2 – dihlorETAN

H H H H ӏ ӏ ӏ ӏ

H─ C = C ─H + Cl─Cl → H─ C ─ C ─H ETEN ӏ ӏ Cl Cl

1,2- dihlorETAN

ADICIJA NA ALKINE

Adicija na alkine može biti delimična ili potpuna.Delimičnom adicijom na alkin nastaje nezasićeni alken.

Potpunom adicijom, od alkina nastaje alkan ili neki njegov zasićeni derivat.

Za nepotpunu adiciju na trostruku vezu, za jedan mol alkina potreban je jedan mol reaktanta koji se adira.

Pri potpunoj adiciji na jedan mol alkina adiraju se dva mola drugog reaktanta.

ADICIJA VODONIKA na ALKINE

H─C ≡ C─H + H─H → H─C = C─H delimična ili nepotpuna adicija ETIN ӏ ӏ H H ETEN H H ӏ ӏH─C = C─H + H─H → H─C ─ C─H potpuna adicija ETEN ӏ ӏ H H ETAN

ADICIJA HLORA na ALKINE

H─C ≡ C─H + Cl─Cl → H─C = C─H delimična ili nepotpuna adicija ETIN ӏ ӏ Cl Cl 1,2-dihlorETEN Cl Cl ӏ ӏH─C = C─H + Cl─Cl → H─C ─ C─H potpuna adicija ӏ ӏ ӏ ӏ Cl Cl Cl Cl 1,2-dihlorETEN 1,1,2,2-tetrahlorETAN

POLIMERIZACIJA

Polimerizacija je reakcija u kojoj molekuli jedinjenja male molekulske mase- MONOMERI reaguju

međusobno gradeći dugačke lance ili trodimenzionalne strukture velike molekulske mase-

POLIMERE.Polimerizacija se odvija na određenoj temperaturi i

pritisku i u prisustvu katalizatora. Reakcija polimerizacije je osnovna reakcija za dobijanje

plastičnih masa.

POLIMERIZACIJA

Polimerizacijom ETENA nastaje plastična masa POLIETEN, poznatija kao POLIETILEN (PE).

Polimerizacijom PROPENA nastaje POLIPROPEN, poznatiji kao POLIPROPILEN.

Polimerizacijom HLORETENA (vinilhlorid) nastaje POLIVINILHLORID (PVC).

Poznati su vam i BIOLOŠKI ili prirodni polimeri, tzv. BIOMAKROMOLEKULI, kao što su proteini, polisaharidi (skrob,

celuloza, glikogen) i drugi.

HEMIJSKA SVOJSTVA BENZENA

Molekul benzena je zbog svoje specifične strukture izuzetno stabilan, a samim tim i slabo reaktivan.

HEMIJSKE REAKCIJE BENZENA

Podleže reakciji SUPSTITUCIJE uz prisustvo katalizatora. Proizvodi reakcije mogu biti različiti, što zavisi od

broja zamenjenih atoma vodonika i od supstituenta (hlor, brom, alkil grupa).

C6 H6 + Cl2 → C6 H5Cl + HCl

hlorbenzen

C6 H6 + 6Cl2 → C6 Cl6 + 6HCl

heksahlorbenzen

HEMIJSKE REAKCIJE BENZENA

U posebnim uslovima, uz prisustvo dovoljne količine energije, benzen podleže i reakciji ADICIJE.

U ovoj hemijskoj reakciji raskidaju se dvostruke veze i od nezasićenog benzena nastaje zasićeni cikloalkan.

C6 H6 + 3H2 → C6 H12

benzen cikloheksan

+ 3H2 →