Alkany

Jak to rozwiązać — funkcje związków w paliwie

Antydetonator (podnosi liczbę oktanową, zapobiega detonacji) to MTBE — związek 1 (dodatek do benzyny, nie jest węglowodorem z ropy).

Reforming to proces przekształcania węglowodorów w związki o wyższej liczbie oktanowej, m.in. aromatyczne. Produktem reformingu jest więc węglowodór aromatyczny — związek 3. (Związek 2, heksan, to zwykły składnik frakcji benzynowej.)

✔ Zgodne z kluczem: reforming — 3, antydetonator — 1.

Jak to rozwiązać — symetryczne łączenie grup R

Powstaje symetryczny alkan R–R o 4 atomach C, więc każde R ma 2 atomy C (grupa etylowa). Kwas R–COOH to zatem kwas propanowy:

CH₃–CH₂–COOH

(2 grupy etylowe łączą się w butan CH₃CH₂–CH₂CH₃.)

✔ Zgodne z kluczem: CH₃CH₂COOH.

Jak to rozwiązać — symetria i brak rozgałęzienia przy węźle

Reakcja daje symetryczne alkany R–R, a wydajność jest wysoka tylko, gdy rozgałęzienie nie leży przy atomie węgla łączącym oba fragmenty R. Warunek ten spełnia symetryczny izomer, w którym rozgałęzienia są odsunięte od centralnego wiązania — izomer III (np. 2,5-dimetyloheksan).

Odpowiedź: C.

✔ Zgodne z kluczem: C (izomer III).

Jak to rozwiązać — masa molowa i liczba pozycji chlorowania

Krok 1. Masa molowa: gęstość ∝ masa molowa (w tych samych warunkach), więc $M_{alkanu}=50\cdot M_{H_2}=50\cdot2=100$ g·mol⁻¹.

Krok 2. Liczba atomów węgla: dla alkanu C_nH_2n+2: $12n+(2n+2)=100$ → $14n=98$ → n = 7.

Krok 3. Który izomer C₇H₁₆? Ma być rozgałęziony, achiralny i dawać dokładnie 6 monochloropochodnych (6 nierównocennych pozycji atomów H). Warunki spełnia 2-metyloheksan:

CH₃–CH(CH₃)–CH₂–CH₂–CH₂–CH₃

✔ Zgodne z kluczem: n = 7; 2-metyloheksan.

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).