До настоящего времени алканы в основном
не получают, а выделяют из природного сырья: природного газа,
нефти, каменного угля. Алканы являются основными компонентами
природного газа, нефти, каменного угля. В промышленности алканы выделяют
из природных источников. Эти источники все еще считаются почти неисчерпаемыми.
Но было время, когда необходимо было синтезировать алканы. Например, процесс
Фишера-Тропша (1) был разработан в 20-е гг. ХХ в. в Германии в
связи с дефицитом бензина. Сейчас этот метод не используется.nCO+(2n+1)H2CnH2n+2+nH2O
(1)
2.
Лабораторные способы получения алканов
Метан и другие газообразные алканы образуются
при разложении остатков растительных и животных организмов без доступа
воздуха. Разработан способ проведения этого процесса искусственно
– в специальных баках. Рис. 1.
Образующийся газ, состоящий на 50–70% из метана,
называют биогазом. Для получения синтез-газа из метана
используют два процесса, протекающие при 800–900и в присутствии катализаторов Ni, MgO, Al2O3.CH4+H2O СO + 3H2↑
3.
Способы получения алканов
1.Декарбоксилирование солей карбоновых
кислот.
Соли карбоновых кислот смешивают с твердыми
щелочами и сильно нагревают (сплавляют). При этом выделяется углеводород,
который содержит на один атом углерода меньше, чем исходная соль.
CH3CH2COONa + NaOH CH3-CH3 + Na2CO3.
2. Гидролиз карбида алюминия.
При взаимодействии карбида алюминия с водой образуется
метан.
Al4C3 + 12H2O ¾¾® 3CH4 + 4Al(OH)3¯.
3. Реакция Вюрца.
При нагревании галогеналканов с натрием
образуются алканы, содержащие в два раза больше атомов углерода,
чем исходный галогеналкан. Эту реакцию используют для получения
углеводородов с более длинной углеродной цепью.
2CH3Br + 2Na CH3-CH3 + 2NaCl.
4. Алканы в
качестве сырья
1. Энергоносители (топливо). Алканы нефти и природного газа используются
как энергоносители. Они являются топливом для транспорта, для тепловых
электростанций. Рис. 2. Кроме того, легкие алканы используются и как
бытовое топливо. Рис. 3.
2. Сырье для нефтехимического синтеза
Из алканов нефти и природного газа получают алкены,
ароматические углеводороды, сажу как наполнитель для резины. Рис.
4. Из алканов получают синтетические моющие средства, галогеналканы,
ацетилен, метанол и т.д.
3. Жидкие алканы служат растворителями,
входят в состав смазочных масел, смесь твердых алканов – парафин используется
при производстве свечей. Рис. 5.
Добыча и производство алканов в промышленных
масштабах является не только положительным процессом, но и это приводит
к некоторым экологическим проблемам.
Метан, например, является 3-м по значимости
парниковым газом, т.е. газом, который, накапливаясь в атмосфере
Земли, усиливает парниковый эффект. Вклад его в парниковый эффект заметен.
Из-за парникового эффекта метана необходимо изучать его вклад в
этот процесс для возможного прогнозирования климата.