Физические свойства.

Поскольку межмолекулярные взаимодействия в алканах очень слабые, для них характерны низкие температуры кипения и плавления, низкая плотность (меньше воды). В гомологическом ряду физические константы углеводородов закономерно увеличиваются. Разветвления углеродной цепи понижают значения указанных характеристик. Алканы практически нерастворимы в воде, однако легко растворяются в мало полярных и неполярных органических растворителях. Жидкие углеводороды имеют «бензиновый» запах.

Химические свойства.

Алканы обладают низкой реакционной способностью (парафины - «низкое сродство»). Их превращения осуществляются в жестких условиях. Причем гомолитический разрыв связей требует значительно меньших энергетических затрат, чем гетеролитический разрыв, поэтому для алканов характерны радикальные реакции (замещение атомов водорода, расщепление углеродного скелета, окисление). Однако в полярных средах могут происходить гетеролитические реакции. В обычных условиях алканы устойчивы к действию концентрированных кислот и щелочей, окислителей, щелочных металлов.

1. Реакции радикального замещения (S_R)

Для реакций данного типа характерен цепной радикальный механизм, который включает в себя стадии:

1. инициирования Х:Х → 2Х^.

2. развитияцепи R-Н + Х^. → Н-Х + R^.

R^. + Х:Х → R-Х + Х^.

На каждой стадии генерируется радикал, что характерно для цепных реакций.

3. обрыва цепи R^. + R^. → R-R

R^. + Х^. → R-Х

Х^. + Х^. → Х-Х

Стабильность радикалов увеличивается в ряду: метильный < первичный < вторичный < третичный:

К реакциям данного типа относятся реакции галогенирования, нитрования, сульфохлорирование.

А) галогенирование

Стадией, определяющей скорость реакции, является стадия отщепления водорода атомом галогена.

Реакционная способность галогенов по отношению к алканам уменьшается в ряду:

F₂ >Cl₂ >Br₂ >I₂

Фторирование протекает с большим выделением энергии, что приводит к полному разрушению (осмоление, деструкция) органической молекулы.

При хлорировании углеводородов, как правило, образуется смесь монохлорпроизводных, т.е. реакции протекают нерегиоселективно.

Зная относительную реакционную способность С-Н связей (перв-С-Н < втор-C-Н < трет- С-Н = 1,0:3,8:5,0) и количество С-Н связей определенного типа, можно рассчитать состав смеси продуктов хлорирования.

Бромирование алканов, в отличие от хлорирования, протекает региоселективно; в первую очередь образуются третичные бромпроизводные, что соответствует ряду относительной стабильности алкильных радикалов.

Иодирование – процессы эндотермические, обратимые, поэтому на практике их не проводят.

Моно- и полизамещенные галогеналканы широко используются в качестве растворителей (хлороформ, дихлорэтан, четыреххлористый углерод и т.д.) и для органических синтезов.