Алкани, алкени, алкини, алкадиени, формули яких відрізняються кількістю атомів водню, відносяться до вуглеводнів. Розглянемо відмітні особливості кожного класу, тип гібридизації, характерні властивості.

Парафіни

Граничні вуглеводні мають загальну формулу З п Н 2п+2 . У них всі зв'язки між атомами водню і вуглецю одинарні. Якщо в реакції відривається один водень, алкан перетворюється в активну частку – радикал. Перші представники цього ряду є газоподібними речовинами, які малорастворими у воді.


Із збільшенням кількості вуглецю в головній ланцюга знижується розчинність, а вуглеводні переходять у твердий агрегатний стан при нормальних умовах. Серед основних хімічних властивостей, притаманних представникам цього класу, виділимо заміщення. У зв'язку з тим, що всі зв'язки насичені, приєднання для алканів нехарактерно. Як і всі інші органічні речовини, алкани вступають в реакцію з киснем (горіння), у результаті якої виділяється енергія. Даний процес є ендотермічною, застосовується у виробництві для обігріву житлових і виробничих приміщень.

Циклоалкани

Особливість цього класу полягає у наявності замкнутого будови молекул. Загальна формула таких вуглеводнів має вид З п Н 2п . Враховуючи особливості структури даного класу, для них характерні реакції заміщення в бічний ланцюга, а також приєднання водню, яке супроводжується руйнуванням циклу.

Алкени

У гомологічного ряду етилену загальна формула має вид З п Н 2п+2 . Серед відмінних особливостей вуглеводнів (нафтенів) виділимо наявність подвійного зв'язку між атомами вуглецю. Утворюється пі-зв'язок за рахунок перекривання двох негибридних р-орбіталей у сусідніх атомів вуглецю.


Її присутність визначає не тільки тип гібридизації вуглецю в алкенах, але і характерні хімічні властивості всіх представників даного класи органічних сполук. Якісною реакцією на непредельную (подвійну) зв'язок буде знебарвлення бромної води. В результаті взаємодії відбувається розщеплення подвійний зв'язку, приєднання до алкену молекули галогену. Крім того, до специфічних реакцій, характерним для даного гомологічного ряду, також відноситься і знебарвлення перманганату калію. Серед властивостей етилену і його гомологів необхідно виділити і інші види реакцій приєднання. При гідруванні (взаємодії з воднем), відбувається утворення відповідного алкана. Гідратація (з водою) і гидрогалогенирование (з молекулою галогеноводорода) протікають у неграничних алкенів за правилом Марковнікова. Суть його полягає в тому, що при приєднанні до несимметричнмоу алкену (положення 1) молекул води або галогеноводорода відбувається розщеплення подвійний зв'язку. Водень приєднується при взаємодії до більш гидрированному (насиченого воднем) атому вуглецю, а гидроксогруппа або галоген прикріплюється до менш гидрированному Н. Крім приєднання, для етилену і його гомологів характерні реакції полімеризації. З невеликого вихідного мономеру утворюється велика молекула полімеру, що складається з однакових структурних ланок. Полімеризація широко використовується в хімічній промисловості для створення сучасних пластмас.

Алкадиени

Для початку зазначимо, що алкадиени - це ненасичені вуглеводні, що мають загальну формулу З п Н 2н+2 . Існує певна схожість представників даного гомологічного ряду з алкенами. Так як алкадиени - це неграничні вуглеводні, для них також характерні реакції приєднання. Різниця полягає в тому, що в диенах знаходиться дві подвійні ненасичені зв'язки, тому для повного приєднання потрібно надлишок бромної води, водню, води, галогеноводорода. Представники ряду пропадиена вступають у реакції полімеризації. Продукти, одержувані в ході цієї реакції, застосовують для виробництва синтетичних каучуків, виготовлення гуми. Так як алкадиени - це ненасичені речовини, якісною реакцією для їх визначення буде знебарвлення перманганату калію і бромної води. Алкадиени, гомологічний ряд починається з пропадиена, є рідинами або твердими речовинами. Серед сфер застосування представників даного класу виділимо виробництво полімерних матеріалів.

Алкини

У гомологічного ряду ацетилену загальна формула має вид З п Н 2п-2 . Якщо алкадиени - це речовини, у складі яких є два подвійних зв'язки, то для алкіной характерна одна потрійний зв'язок. Якісною реакцією на потрійну зв'язок для несиметричних алкіной називають взаємодію представників даного класу з комплексним з'єднанням – гідроксидом діамін срібла (1). В результаті взаємодії утворюється сіль – ацетиленид срібла. Представники цього гомологічного ряду є межклассовими ізомерами для алкадиенов. Аналогічно алкенам, алкадиенам, всі алкини вступають в реакції приєднання з галогенами, воднем, галогеноводородом, водою. При приєднанні до молекулі ацетилену недостатньої кількості водню утворюється етилен. В разі взаємодії з надлишком водню з ацетилену утворюється етан (граничний вуглеводень).

Висновок

Алкини, алкени, алкадиени, алкадиени, хімічні властивості яких були розглянуті вище, наочно демонструють основні подібності та відмінності між різними класами речовин. Всі вуглеводні у своєму складі мають атоми вуглецю і водню, тому є відмінним видом палива.