МетанАтомуглерода в молекуле метана находится в состоянии sp3- гибридизации.В результате перекрываниячетыр х гибридных орбиталей атома углерода с s-орбиталями атомов водоордаобразуется весьма прочная молекула метана.Метан-газбез цвета и запаха,легче воздуха,малорастворим в воде.Предельные углеводородыспособны гореть,образуя оксид углерода IV и воду.Метан горит бледнымсиневатым пламенем CH4 2O2 2H2OВсмеси с воздухом или с кислородом,особенно в соотношении по объему 1 2, чтовидно из уравнения реакции метан образует взрывчатые смеси.Поэтому он опасенкак в быту утечка газа через краны ,так и в шахтах.При неполном сгоранииметана образуется сажа.Так е получают в промышленных условиях.В присутствиикатализаторов при окислении метана получают метиловый спирт и формальдегидПрисильном нагревании метан распадается по уравнению CH4 C 2H2Впечах специальной конструкции распад метана может быть осуществл н допромежуточного продукта-ацителена 2CH4 C2H 2 3H2Дляметана характерны реакции замещения.На свету или обычной температурегалогены-хлор и бром-постепенно по стадиям вытесняют из молекулы метанаводород,образуя так называемые галогенопроизводные.Атомы хлора замещяют атомыводорода в ней с образованием смеси различных соединенний CH3Cl-хлорметана хлористогометила ,CH2Cl2-дихлорметана,CHCl3-трихлорметана ,CCl4-тетрахлорметанаИзэтой смеси каждое соединение может бытьвыделено.
Важное значение имеют хлороформ итетрахлорметан как растворителисмол,жиров,каучука и других органических веществ.Образованиегалогенопроизводных метана протекают по цепному свободнорадикальномумеханизму.Под действием света молекулы хлора распадаются на неорганические радикалы Cl2ClНеорганическийрадикал Cl отрывает от молекулы метана атом водорода с одним электроном,образуяHCl и свободный радикал CH3 H H H C H Cl H C HCl H HCвободныйрадикал взаимодействует с молекулой хлора Cl2 ,образуя галогенопроизводное ирадикал хлора CH3 Cl Cl CH3-Cl Cl Метанпри обычной температуре обладает большей стойкостью к кислотам,щелочам и многимокислителям.Однако он вступает в реакцию с азотной кислотой CH4 HNO3 CH3NO2 H2Приведенныереакции замещения сопровождаются разрывом связей C-H.Однако известныпроцессы,при которых происходит не только расщепление связей C-H,но и разрывцепи углеродных атомов у гомологов метана .Эти реакции протекают при высокихтемпературах и в присутствии катализаторов.Например C4H10 H2 -процесс дегидрогенизации C4H10- C2H6 C2H4-крекингПолучениеметана.Метаншироко распростран н в природе.
Он является главной составной частью многихгорючих газов как природных 90-98 ,так и искусственных,выделяющихся при сухойперегонке дерева ,торфа,каменного угля,атакже при крекинге нефтиМетанвыделяется со дна болот и изкаменноугольных пластов в рудниках,где он образуется при медленном разложениирастительных остатков без доступа воздуха,Поэтому метан часто называют болотнымгазом или рудничным газомВлабороторных условиях метан получают при нагревании смесси ацетата натрия с гидроксидом натрия 200 CCH3 COONa NaO H Na2CO3 CH4 илипри взаимодействии карбида алюминия с водой Al4C3 12H2O 4Al OH 3 3CH4 Метанможет быть получен из простых веществ при нагревании в присутствиикатализатора Ni C 2H2 CH4 А также синтезом на основе водяного газа Ni CO 3H2 CH4 H2OГомологиметана,как и метан ,в лабораторных условиях получают прокаливанием солейсоответствующих органических кислот с щелочами.Другой способ-реакция Вюрца ,т.е. нагревание моногалогенопроизводных с металлическим натрием,например C2H5 Br 2Na Br C2H5 C2H5-C2H2NaBrВтехнике для получения синтетического бензина смесь углеводородов,содержащих6-10 атомов углерода применяют синтез из оксида углерода II и водорода вприсутствии катализатора соединения кобальта и при повышенномдавлении.
Процесс можно выразить уравнением 200 С nCO 2n 1 H2 CnH2n 2 nH2OПрименениеалкановБлагодарябольшой теплотворной способности метан в больших количествах расходуется вкачестве топлива в быту-бытовой газ и в промешленности.Широко применяютсяполучаемые из него вещества водород,ацителен,сажа.Он служит исходным сырь м для получения формальдегида,метиловогоспирта,а также различных синтетических продуктов Большоепромышленное значение имеет окисление высших предельных углеводородов-парафиновс числом углеродных атомов 20-25.Этим пут м получают синтетические жирныекислоты с различной длиной цепи,которые используются для производствамыл,различных моющих средств,смазочныхматериалов,лаков и эмалей.Жидкиеуглеводороды используются как горючее они входят в состав бензина икеросина .Алканы широко используются в органическом синтезе.