Alkany

Wzór ogólny $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ dla $n=7$: $\text{C}_7\text{H}_{16}$ (heptan).

Całkowite spalanie (do $\text{CO}_2$ i $\text{H}_2\text{O}$):

$\text{C}_7\text{H}_{16} + 11\,\text{O}_2 \rightarrow 7\,\text{CO}_2 + 8\,\text{H}_2\text{O}$

(7 atomów C → 7 $\text{CO}_2$; 16 atomów H → 8 $\text{H}_2\text{O}$; tlen: $14+8=22$ atomy O → 11 $\text{O}_2$).

Jeden atom wodoru zostaje podstawiony atomem chloru:

$\text{C}_2\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{h\nu} \text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl}$

Powstaje chloroetan i chlorowodór. Reakcja wymaga światła.

„Nasycone" oznacza, że atomy węgla są połączone wyłącznie wiązaniami pojedynczymi i „wysycone" maksymalną liczbą atomów wodoru — nie da się już nic przyłączyć bez zerwania wiązania.

Wiązania C–C i C–H są mocne i mało polarne, dlatego alkany są mało reaktywne — w normalnych warunkach reagują głównie przez substytucję (na świetle) i spalanie.

Rozwiązanie

Produkt to 2,3-dimetylobutan (CH₃)₂CH–CH(CH₃)₂, powstały z połączenia dwóch grup izopropylowych. Jodek alkilu: (CH₃)₂CH–I (CH₃–CHI–CH₃) — 2-jodopropan.

Rozwiązanie

Powstają: etan (CH₃–CH₃), 2-metylobutan i 3,4-dimetyloheksan.

1. F — powstały trzy alkany, nie cztery.
2. F — najmniejszą masę ma etan, nie metan.
3. P — największą masę ma 3,4-dimetyloheksan.

Rozwiązanie

Alkan I: (CH₃)₃CH (2-metylopropan). Alkan II: CH₃CH(CH₃)CH₂CH₃ (2-metylobutan). Alkan II ma o jeden atom węgla więcej — proces służy do wydłużenia łańcucha węglowego o jeden atom węgla (przez nitryl, który po hydrolizie i redukcji staje się częścią szkieletu).

Rozwiązanie

1. $V($CH₄$)=1{,}12$ dm³, $V($alkanu$)=1{,}68$ dm³.
2. O₂ na CH₄: $2\cdot1{,}12=2{,}24$ dm³; O₂ na alkan: $13{,}16-2{,}24=10{,}92$ dm³.
3. $\dfrac{3n+1}{2}=\dfrac{10{,}92}{1{,}68}=6{,}5$ → $3n+1=13$ → $n=4$.

Alkan: C₄H₁₀ (butan).

Rozwiązanie

1. $n($CaCO₃$)=\dfrac{6}{100}=0{,}06$ mol $=n($CO₂$)$.
2. Alkan C_nH_2n+2: $n($alkanu$)=\dfrac{0{,}06}{n}$, masa $=\dfrac{0{,}06}{n}\cdot(14n+2)=0{,}86$.
3. $0{,}84n+0{,}12=0{,}86n$ → $0{,}02n=0{,}12$ → $n=6$.

Odpowiedź: alkan to C₆H₁₄ (heksan).