Углеводороды

Самый простой пример, иллюстрирующий все три понятия — валентность, химическая связь и углеводород —это метан, который состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода, его формула СН4. Посмотрите на его структуру и Вы увидите, что все правила валентности выполняются.

Если теперь мы рассмотрим следующий простейший углеводород, этан, то обнаружим некоторое усложнение.Формула этана C₂H₆. Можно видеть, что каждый углерод окружен четырьмя связями, а каждый водород — одной.

Обратите внимание, что один атом углерода присоединен к другому. Это обычное дело. Между прочим, когда водород упоминается как отдельное соединение, то его формула всегда Н₂, потому что водород именно так и существует: один атом водорода присоединяется ко второму, и таким образом правило валентности выполняется для обоих атомов.

Целый класс углеводородов можно представить, получая новые соединения точно так же, как из метана был получен этан. Эти соединения являются предельными углеводородами (алканами) или парафинами общей формулы С_nН_2n+2- Примеры таких углеводородов — пропан, нормальный бутан (н-бутан) и нормальный пентан (н-пентан).

Что означает слово «нормальный» перед словами бутан и пентан? Дело в том, что атомы в углеводородах С₄Н₁₀ и С₅Н₁₂ можно расположить несколькими способами. Один из способов показан на рисунке 5.3, но кроме того, мы могли бы изобразить ответвление от одного из внутренних атомов углерода. Соединения С₄Н₁₀ и С₅Н₁₂ , которые при этом получатся, являются парафиновыми углеводородами изостроения и называются изобутан и изопентан.

Хотя н-бутан и изобутан имеют одинаковые брутто-формулы, их поведение различно. Они кипят при разных температурах, имеют разные плотности (потому что поразному упакованы), а кроме того, они вступают в разные химические реакции, что будет видно в главе, посвященной алкилированию.

При обсуждении легких углеводородов используют следующее соглашение. Если смесь или поток содержит только этан, пропан и, возможно, водород, но не содержит бутана и более крупных (тяжелых) молекул, такую смесь или поток называют «пропан и более легкие продукты»,или С_з^-. Также можно сказать, что она не содержит бутана и более тяжелых продуктов, то есть С₄⁺. Это соглашение работает для всех углеводородов до С₅ включительно.