Tính chất hóa học của alkane và phương pháp điều chế cơ bản

Tính chất hóa học và phương pháp điều chế Alkane
I. Tính chất hoá học của Alkane
1. Phản ứng thế của alkane
Phản ứng halogen hóa alkane là phản ứng xảy ra khi đặt bình chứa hỗn hợp của alkane với halogen ở nơi có ánh sáng hoặc ở nhiệt độ cao (đun nóng). Sản phẩm của phản ứng halogen hóa là các dẫn xuất halogen.
Phản ứng thế có thể tiếp tục diễn ra với các nguyên tử hydrogen chloromethane cho hỗn hợp các sản phẩm chloromethane, dichloromethane, trichloromethane và tetrachloromethane.
Ví dụ: Trộn methane với chlorine và chiếu ánh sáng tử ngoại, sản phẩm thu được là chloromethane.
CH4 + Cl2 -> CH3Cl + HCl Chloromethane
CH3Cl + Cl2 -> CH2Cl2 + HCldichloromethane
CH2Cl2 + Cl2 -> CHCl3 + HCl trichloromethane
CHCl3 + Cl2 -> CCl4 + HCl tetrachloromethane
Khi thực hiện phản ứng thế halogen vào các alkane có từ 3 nguyên tử carbon trở lên sẽ thu được hỗn hợp các sản phẩm thế monohalogen.
Ví dụ:
2. Phản ứng cracking Alkane
Cracking alkane là quá trình phân cắt liên kết C-C (bẻ gẫy mạch carbon) của các alkane mạch dài để tạo thành hỗn hợp các hydrocarbon có mạch carbon ngắn hơn.
Phản ứng được ứng dụng trong công nghiệp lọc dầu.
Ví dụ:
CH3-CH2-CH3-> CH2=CH2 + CH4
Tổng quát:
CnH2n+2 -> CaH2a+2 + CbH2b
3. Phản ứng reforming Alkane
Reforming alkane là quá trình chuyển các alkane mạch không phân nhánh thành các alkane mạch phân nhánh và các hydrocarbon mạch vòng nhưng không làm thay đổi.
4. Phản ứng oxi hoá
4.1. Phản ứng oxi hoá hoàn toàn (phản ứng cháy)
Khi tiếp xúc với oxygen và có tin lớn khơi mào, alkane bị đốt cháy trở thành khí carbon dioxide, hai nước và giải phóng năng lượng.
Tổng quát:
Ví dụ:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O
C2H6 + 7/2O2 -> 2CO2 + 3H2O
4.2. Phản ứng oxi hoá không hoàn toàn
Ở nhiệt độ cao, có mặt xúc tác, alkane bị oxi hoá cắt mạch carbon bởi oxygen tạo thành hỗn hợp carboxylic acid.
II. Ứng dụng Alkane Hóa 11
Khí thiên nhiên và khí dầu mỏ là nhiên liệu sạch được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Sử dụng làm nhiên liệu trong sản xuất và đời sống.
Các alkane lỏng được sử dụng làm nhiên liệu xăng, diesel và nhiên liệu phản lực, ...
Các alkane C6, C7, C8 là nguyên liệu để sản xuất benzene, toluene và các đồng phân xylene.
Các alkane từ C11 đến C20 (vaseline) được dùng làm kem dưỡng da, sáp nẻ, thuốc mỡ.
Các alkane từ C20 đến C35 (paraffin) được dùng làm nến, sáp, ...
III. Điều chế Alkane
1. Phương pháp điều chế alkane
Sau khi loại bỏ các hợp chất không phải là hydrocarbon (đặc biệt là H2S và CO2), khi được dẫn qua đường ống dẫn đến nơi tiêu thụ hoặc được nên lại ở dạng lỏng để dễ dàng vận chuyển.
2. Phương pháp điều chế alkane ở thể lỏng, rắn trong công nghiệp
Khi chưng cất dầu mỏ nhận được hỗn hợp alkane có chiều dài mạch carbon khác nhau ở các phân đoạn sôi khác nhau. Để nhận được các alkane tinh khiết cần phải có các công nghệ tách và tinh chế rất phức tạp.
VI. Ô nhiễm không khí do phương tiện giao thông
1. Các chất trong khí thái của phương tiện giao thông gây ô nhiễm không khí
Quá trình cháy của xăng, dầu diesel trong động cơ các phương tiện giao thông là nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính làm Trái Đất nóng lên.
Ngoài ra quá trình cháy tạo nhiệt độ cao khiến oxygen và nitrogen trong không khi phản ứng với nhau, tạo thành các loại oxide của nitrogen (NO2). Các chất này gây ô nhiễm môi trường không khí.
2. Một số biện pháp hạn chế ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông
Sử dụng nhiên liệu cháy sạch.
Sử dụng nhiên liệu sinh học như xăng pha thêm ethanol (E5, E10...), blodiesel.
Sử dụng các phương tiện giao thông tiết kiệm năng lượng và chuyển đổi sang các loại động cơ điện.