Chemia węglowodorów: Metan i Eten

Study Notes

Metan (CH₄)

Otrzymywanie: Otrzymywany reakcją węgliku glinu (Al₄C₃) z wodą: Al₄C₃ + 12H₂O → 3CH₄ + 4Al(OH)₃. Możliwe są również metody katalityczne w przemyśle.
Spalanie (całkowite): CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O - Występuje przy nadmiarze tlenu. Powstają dwutlenek węgla i woda.
Spalanie (półspalanie): 2CH₄ + 3O₂ → 2CO + 4H₂O - W ograniczonych ilościach tlenu. Powstają tlenek węgla i woda.
Spalanie (niecalkowite): CH₄ + O₂ → C + 2H₂O - Powstaje węgiel (sadza) i woda.
Substytucja: Reakcja podstawienia atomów wodoru przez atomy chloru lub bromu, w obecności promieniowania UV. Reakcja może przebiegać etapami, tworząc kolejne produkty chlorowane.

Eten (C₂H₄)

Otrzymywanie:
- Odwodnienie etanolu: C₂H₅OH → C₂H₄ + H₂O w obecności kwasu.
- Rozkład węglowodorów: Piroliza większych węglowodorów (np. etanu, propanu).
Spalanie (całkowite): C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O - Powstają dwutlenek węgla i woda.
Spalanie (półspalanie): 2C₂H₄ + 5O₂ → 4CO + 4H₂O - Powstają tlenek węgla i woda.
Spalanie (niecalkowite): C₂H₄ + O₂ → C + H₂O - Powstają węgiel i woda w postaci sadzy.
Reakcje addycji (według reguły Markownikowa):
- Wodór (H₂): C₂H₄ + H₂ → C₂H₆ (katalizator)
- Chlorowce (Cl₂, Br₂): C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂ (halogenowanie)
- Woda (H₂O): C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH (w obecności kwasu).
Polimeryzacja: nC₂H₄ → (-CH₂-CH₂-)ₙ - Tworzy polietylen (PE).

Etylen (C₂H₂)

Otrzymywanie: Reakcja węgliku wapnia (CaC₂) z wodą: CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂
Spalanie (całkowite): 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O - Powstają dwutlenek węgla i woda.
Spalanie (półspalanie): 2C₂H₂ + 3O₂ → 4CO + 2H₂O - Powstają tlenek węgla i woda
Spalanie (niecalkowite): C₂H₂ + O₂ → 2C + H₂O - Powstają węgiel i woda (sadza).
Addycja:
- Wodór (H₂): C₂H₂ + 2H₂ → C₂H₆
- Halogeny (Br₂, Cl₂): C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄
- Hydratacja (reakcja Kuczerowa): C₂H₂ + H₂O → CH₃CHO (w obecności katalizatora).
Polimeryzacja: 3C₂H₂ → C₆H₆ (Trimer etynu tworzy benzen).

Benzen (C₆H₆)

Otrzymywanie:
- Trimeryzacja etynu: 3C₂H₂ → C₆H₆ (Wysoka temperatura lub katalizator)
- Procesy katalityczne: Reforming węglowodorów (przemysł).
Spalanie (całkowite): 2C₆H₆ + 15O₂ → 12CO₂ + 6H₂O - Powstają dwutlenek węgla i woda.
Spalanie (niecalkowite): Powstają sadza i woda.
Reakcje substytucji:
- Chlorowanie/bromowanie: C₆H₆ + Cl₂ → C₆H₅Cl + HCl (katalizator)
- Nitrowanie: C₆H₆ + HNO₃ → C₆H₅NO₂ + H₂O (mieszanina nitrująca)

Description

Quiz dotyczący właściwości i reakcji chemicznych metanu (CH₄) oraz etenu (C₂H₄). Sprawdzisz swoją wiedzę na temat ich otrzymywania oraz spalania w różnych warunkach. Poznasz również reakcje substytucji w chemii organicznej.