Большая Советская энциклопедия
предельные углеводороды, алканы, парафины, гомологический ряд углеводородов общей формулы CnH2n+2; относятся к классу ациклических соединений (См. Ациклические соединения). Родоначальник ряда — метан СН4; каждый последующий член отличается по составу от предыдущего на гомологическую разность СН2. Названия первых четырёх членов ряда — МетанСН4, ЭтанС2Н6, Пропан С3Н8, Бутан С4Н10; названия последующих гомологов производятся от греческих числительных, например C5H12 — пентан (См. Пентаны), C8H18 — Октан, С10Н22 — Декан, С16Н34 — Цетан.Названия всех Н. у. имеют окончание «ан». В молекулах Н. у. атомы углерода соединены между собой простыми связями в открытые неразветвлённые или разветвленные (начиная с бутана) цепи. Этим обусловлено существование в ряду Н. у. структурных изомеров. Число изомеров быстро возрастает с увеличением числа атомов углерода: у пентана их 3, у декана — 75, у эйкозана (С20Н42) — 366 319. Начиная с гептанов появляются также оптические изомеры (см. Изомерия). Н. у. до бутана и неопентан — бесцветные газы, от C5H12 до C17H12— жидкости, далее — твёрдые вещества. Температуры кипения Н. у. с разветвленной цепью несколько ниже, а температуры плавления выше, чем у нормальных изомеров. Все Н. у. практически нерастворимы в воде, хорошо растворяются во многих органических жидкостях. Н. у. — самые инертные (в нормальных условиях) в химическом отношении углеводороды (отсюда и название «парафины»; от лат. parum — мало и affinitas — сродство). Однако в сравнительно жёстких условиях их атомы водорода могут быть замещены на др. атомы и группы; многие из этих реакций лежат в основе промышленных способов получения ряда важных продуктов. Так, хлорированием Н. у. получают, например, Метилхлорид, Метиленхлорид, Хлороформ;нитрованием — нитропарафины; облучением УФ-лучами смеси Н. у. с сернистым газом и хлором — сульфохлориды CnH2n+1SO2CI; сульфоокислением — сульфоновые кислоты CnH2n+1SO2OH; окислением низших Н. у. — спирты, альдегиды, кетоны, кислоты. Важное промышленное значение имеет также окисление твёрдых Н. у. в высшие жирные кислоты. Каталитическим дегидрированием Н. у. получают олефины (Пропилен, Бутены, Амилены)и диолефины (Бутадиен, Изопрен), изомеризацией — изобутан и изопентан. Алкилирование изобутана олефинами приводит к Изооктану и неогексану (см. также Нефтехимический синтез). Низшие Н. у. могут образовывать с водой соединения включения — клатраты (см. Гидратообразование). Жидкие и твёрдые нормальные Н. у. легко образуют клатраты с мочевиной; эта реакция используется в промышленности для депарафинизации нефтепродуктов. Разветвленные Н. у. дают клатраты с тиомочевиной.
Н. у. содержатся в нефти (5—60%), являющейся основным источником их получения. Н. у. выделяют также при переработке каменного угля, горючих сланцев и др.; они содержатся в растениях, пчелином воске; горный воск озокерит почти целиком состоит из высших Н. у.; в природном газе до 99% (по объёму) метана. В лаборатории индивидуальные Н. у. получают главным образом гидрированием олефинов или сплавлением солей жирных кислот с едкими щелочами. Н. у. — важное сырьё при получении полупродуктов в производстве пластмасс, синтетических каучуков и волокон, моющих средств; они составляют значительную долю в ракетном и моторном топливе, применяются в качестве растворителей.
В. Н. Фросин.
Большой англо-русский и русско-английский словарь
saturated hydrocarbons
Англо-русский словарь технических терминов
saturated hydrocarbons
Химическая энциклопедия
(предельные углеводороды), орг. соед., углеродные атомы к-рых соединены между собой простыми (ординарными) связями. В статье рассмотрены алифатич. насыщ. углеводороды общей ф-лы С n Н 2n+2 (алканы, парафины, метановые углеводороды). О циклич. Н. у. см. в ст. Алщиклические соединения.
Номенклатура. Различают неразветвленные (нормальные) и разветвленные Н. у. Названия первых четырех членов гомологич. ряда-метан, этан, пропан, бутан; названия последующих членов ряда состоят из основы-греч. числи-тельного-и окончания "ан", напр. С 5 Н 12 -пентан, С 8 Н 18 -октан, С 20 Н 42 -эйкозан; гексадекан в техн. литературе часто наз. цетаном; для названия углеводородов, имеющих одну или две боковые СН 3 -группы при втором атоме углерода цепи, используют соотв. префиксы "изо" и "нео", напр. (СН 3)2 СНСН 2 СН 3 -изопентан, (СН 3)3 ССН 3 -неопентан. Названия разветвленных Н. у. образуют из названия неразветвленных, к-рым соответствует наиб. длинная цепь с обозначением места боковой цепи цифрами. Для Н. у. возможна структурная изомерия (начиная с С 4) и оптическая (начиная с С 7); число возможных изомеров возрастает с увеличением числа атомов С.
Распространение в природе. Осн. источник Н. у. в природе-нефть; фракции нефти 200-430 °С содержат 30-50% (по массе) Н. у. (из них до 60% углеводородов нормального строения); низшие газообразные Н. у. входят в состав прир. газа (до 98% метана) и растворены в нефти; твердые встречаются в виде залежей озокерита, а также образуют восковые покрытия листьев, цветов и семян растений, входят в состав пчелиного воска.
Свойства. Длины связей СЧС в Н. у. ~ 0,154 нм, СЧН ~0,109 нм, угол ССС в газообразном состоянии 109,47°, в кристаллическом-на 2-3° больше.
Низшие Н. у. до бутана и неопентан-газы без цвета и запаха, углеводороды С 5 -С 17 -бесцв. жидкости с характерным "бензиновым" запахом, высшие Н. у.-бесцв. твердые в-ва. Физ. св-ва нек-рых Н. у. приведены в таблице. Т-ры плавления и кипения зависят от размера молекулы и возрастают в гомологич. ряду с увеличением мол. массы. Среди изомеров углеводороды нормального строения имеют наиб. высокие т-ры кипения и плотности. Кристаллич. Н. у. с четным числом атомов С (имеют моноклинную сингонию) плавятся выше, чем соседние члены гомологич. ряда с нечетным числом атомов С (кристаллизуются в ромбич. сингонии); чем симметричнее молекула Н. у., тем выше т-ра плавления. Большинство Н. у. имеют неск. аллотропич. модификаций. Н. у. обладают большой теплотворной способностью; DH0 сгор (МДж/кг) для СН 4 - 56, для С 4 Н 10 - 50, для С 8 Н 18 Ч 48, а также характеризуются высоким уд. электрич. сопротивлением. Н. у. практически не раств. в воде и не растворяют ее. В Н. у. раств. галогены, S, Р и нек-рые неорг. соли, напр. BF3, СоСl2, NiCl2. Р-римость Н. у. падает по мере увеличения полярности р-рителя: они хорошо раств. в углеводородах, их галогенопроизводных, в эфирах; хуже-в этаноле и пиридине; мало раств. в метаноле, феноле, анилине, нитробензоле; практически не раств. в глицерине и этиленгликоле.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ НАСЫЩЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ
a При т. кип. b В жидком состоянии под давлением. в При - 25 °С. г Переохлажденная жидкость.
ИК спектры Н. у. имеют характеристич. полосы 2850-3000см -1 (С -Н), 1400-1470 см -1 (деформационные колебания связи СЧН в СН 3- и СН 2 -группах) и дополнит. слабую полосу СН 3 -группы при 1380 см -1. Чистые Н. у. не поглощают в УФ области выше 200 нм и поэтому в УФ спектроскопии их часто применяют в качестве р-рителей. В спектре ЯМР хим. сдвиги d для СН 3 -групп 0,9 м. д., для СН 2 -групп 1,25 м. д. В масс-спектрах практически всех Н. у. присутствует мол. ион, хотя и малоинтенсивный, и ионы с m/z =14n + 1; наиб. интенсивны пики ионов с m/z43 и 57.
Н. у. относятся к наим. реакционноспособным орг. соед., однако они не являются химически инертными. При определенных условиях они вступают в р-ции окисления, галогени-рования, нитрования, сульфохлорирования и др. Наиб. инертны метан и этан.
Высокотемпературное окисление Н. у. в избытке О 2 приводит к их полному сгоранию до СО 2 и воды и протекает по цепному радикальному механизму. Такое окисление происходит в двигателях всех типов. Низкотемпературное жидкофазное окисление Н. у. О 2 в присут. солей Мn приводит к образованию смеси предельных к-т. Этот процесс используют в пром-сти для получения СН 3 СООН из бутана и низкокипящих фракций нефти, а также при произ-ве жирных к-т С 12 -С 18 окислением твердых Н. у. При газофазном окислении при низких т-рах образуются спирты, альдегиды, кетоны и к-ты (окислители - соед. переходных металлов); в пром-сти газофазное окисление используется в произ-ве ацетальдегида, метанола и формальдегида.
Нагревание Н. у. без доступа воздуха выше 450 С С приводит к гомолитич. разрыву связей СЧСu образованию олефинов (термич. крекинг). Пром. значение имеет пиролиз легких нефтяных фракций в этилен. В отличие от термического каталитич. крекинг Н. у. протекает по ионному механизму и служит для получения высокооктановых бензинов из более тяжелых фракций нефти. В присут. Н 2 под давлением и катализаторов (Ni, Pt) идет гидрогенолиз (гидрокрекинг) с образованием Н. у. меньшей мол. массы. Каталитич. риформинг на Pt/Al2O3 приводит к дегидроциклиза-ции Н. у. в ароматич. и циклопентановые углеводороды и сопровождается гидрокрекингом и изомеризацией. При дегидрировании Н. у. на разл. катализаторах при 500-600 °С образуются олефиновые и диеновые углеводороды, в присут. АlСl3 или Pt/Al2O3 Н. у. нормального строения изомеризуются в Н. у. с разветвленной углеродной цепью.
Галогены (F, Cl, Вr) легко реагируют с Н. у., образуя моно-и полигалогенопроизводные. Иод, как правило, не реагирует. Для хлорирования м. б. использованы SO2Cl2, ICl, трет- бутилгипохлорит и дихлориодбензол, для фторирования-CoF3. Хлорирование Н. у. с длинной углеродной цепью сопровождается разрывом связей СЧС. Галогенирование Н. у. протекает по радикальному механизму, в сильнокислотных средах (в присут. SbF5, AlCl3) возможен ионный механизм р-ции.
Нитрование Н. у. HNO3 или N2O4 в газовой фазе приводит к образованию смеси нитропроизводных и протекает по радикальному механизму с разрывом связей СЧС (р-ция Коновалова). По ионному механизму протекает нитрование устойчивыми нитрониевыми солями, напр. NOPFeT в р-рах HF или HSO3F. Н. у. вступают в р-ции сульфохлорирования и сульфоокисления; образующиеся соед. используют в синтезе ПАВ. Обработка Н. у. нитрозилхлоридом или смесью NO и Cl2 приводит к нитрозоалканам-промежут. продуктам в произ-ве полиамидов. При фосфонилировании смесью РСl3 и О 2 образуются дихлориды фосфоновых к-т, а при карбоксилировании фосгеном или оксалилхлоридом-ацил-хлориды.
Для Н. у. характерно образование клатратных соед. (см. Газовые гидраты). Н. у. нормального строения, начиная с гексана, образуют комплексы с мочевиной, что используется в пром-сти при карбамидной депарафинизации нефтепродуктов. Н. у. изостроения образуют аналогичные соед. с тиомочевиной, циклодекстрином и холевой к-той. Низшие газообразные Н. у., особенно под давлением, склонны к образованию клатратных соед. с водой (6 молекул воды), к-рые могут вымерзать на внутр. стенках газопроводов.
Получение. В пром-сти Н. у. получают в составе техн. продуктов или выделяют из них при переработке нефти и прир. газа, а также угля и горючих сланцев. Смесь разл. алканов м. б. получена синтезом на основе СО и Н 2. Твердые Н. у. нормального строения получают при депарафинизации масляных дистиллятов нефти (см. Парафин); смеси состава С 36 -С 55 (см. Церезин)- очисткой озокерита.
В лаб. условиях Н. у. получают гидрированием олефинов на катализаторах (Pt, Pd, Ni, Rh); восстановлением гало-генопроизводных Н. у. амальгамой Na, гидридами металлов, а также Н 2 на Pd/BaCO3; по р-ции Вюрца [в основном симметрич. Н. у. (1)]; гидролизом реактивов Гриньяра (2); окислит. декарбоксилированием к-т (3) (полученные Н. у. содержат на 1 атом углерода меньше, чем исходная к-та). Н. у. образуются также при фотохим. декарбоксилировании первичных карбоновых к-т Рb(ОСОСН 3)4 в СНСl3 или электрохим. синтезом Кольбе (4):
Применение. Н. у. применяют гл. обр. в составе моторных и реактивных топлив, как сырье для хим. и нефтехим. пром-сти; жидкие Н. у. и хлорпроизводные метана и этана используют в качестве р-рителей, твердые (парафин, церезин)-в произ-ве пластмасс, каучуков, синтетич. волокон, моющих средств, а также в пищ. пром-сти, электро- и радиотехнике.
Лит.: Петров Ал. А., Химия алканов, М., 1974; его же, Углеводороды нефти, М., 1984; Несмеянов А. Н., Несмеянов Н. А., Начало органической химии, 2 изд., кн. 1, М., 1974; Общая органическая химия, пер. с англ., т. 1, М., 1981. А. А. Братков.
Большая политехническая энциклопедия
НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ — в органической химии — класс углеводородов (см.), в молекулах которых атомы углерода (см.) соединены друг с другом и с атомами водорода (см.) одинарными (простыми) связями. Все валентности атомов углерода в них насыщены до предела атомами водорода, поэтому их называют еще предельными углеводородами (а также парафинами или алканами). Простейшие Н. у. — метан (см.) и его гомологи — этан, пропан, бутан, изобутан, все они — газы; углеводороды с большей молекулярной массой — жидкости млн. твёрдые вещества.
Русско-английский политехнический словарь
saturated hydrocarbons
Dictionnaire technique russo-italien
idrocarburi saturi