Общая формула представителей гомологического ряда алканов — С_nН_2n+2.

Алканы также называют предельными или насыщенными углеводородами, поскольку все атомы карбона в них связаны одинарными связями, а оставшиеся валентности атомов карбона до предела насыщены атомами гидрогена.

Простейшим представителем гомологического ряда алканов является метан — СН₄.

Все последующие члены ряда отличаются от него на группу атомов - СН₂. Так, следующий член ряда имеет формулу С₂Н₆ (этан).

Для первых четырех членов гомологического ряда алканов используются исторически сложившиеся названия (их употребление зафиксировано правилами ИЮПАК) — метан, этан, пропан и бутан. Начиная с пятого члена ряда и далее используются названия, корень которых производится от греческого или латинского названия соответствующего числительного с суффиксом -ан. Так, пятый член ряда алканов имеет название пентан.

 Физические свойства

Физические свойства гомологов метана последовательно меняются с изменением их количественного состава. Молекулы алканов слабо взаимодействуют друг с другом, поэтому гомологи метана затвердевают и кипят при сравнительно низких температур.

¾ Температуры плавления и кипения увеличиваются с молекулярной массой и длиной главной углеродной цепи

¾ При нормальных условиях неразветвлённые алканы с CH₄ до C₄H₁₀ — газы; с C₅H₁₂ до C₁₃H₂₈ — жидкости; начиная с C₁₄H₃₀ и далее — твёрдые вещества.

¾ Температуры плавления и кипения понижаются от менее разветвленных к более разветвленным. Так, например, при 20 °C н-пентан — жидкость, а неопентан — газ.

¾ Газообразные алканы горят бесцветным или бледно-голубым пламенем с выделением большого количества тепла.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Алканы имеют низкую химическую активность. Это объясняется тем, что единичные связи C—H и C—C относительно прочны, и их сложно разрушить.

Химические свойства метана и его гомологов подобные. Это обусловлено одинаковым качественным составом и однотипными химическими связями в молекулах алканов. Гомологи метана не вступают в реакции присоединении, не обесцвечивают водный раствор калия перманганата. Типичными для них реакции полного окисления и замещения атомов гидрогена атомами галогенов.

1)  Горение

Основным химическим свойством предельных углеводородов, является реакция горения.

Реакции полного окисления (горения) алканов экзотермические. Продукты этих реакций - карбон (IV) оксид и вода:

Например: 

CH₄ + 2О₂ → CО2 + 2H₂О  

C3H8 + 5О₂ → 3CО2 + 4H₂О  

2С₂₀Н₄₂ + 610₂ → 40СО₂ + 42Н₂0

В случае нехватки кислорода вместо углекислого газа получается угарный газ или уголь (в зависимости от концентрации кислорода).

Например:

2CH₄ + 3О₂ → 2CО + 4H₂О  

CH₄ + О₂ → C + 2H₂О  

2C3H8 + 7О₂ → 6CО + 8H₂О  

2)  Взаимодействие с галогенами.

Если смесь метана с хлором в закрытом стеклянном цилиндре выставить на рассеянный солнечный свет (при прямом солнечном освещении может произойти взрыв), то произойдет постепенное ослабление желто-зеленой окраски хлора при взаимодействии его с метаном.

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

                     (хлорметан)

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

                       (дихлорметан)

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

                       (трихлорметан)

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

                       (тетрахлорметан).

3)  Разложение

Реакции разложения происходят лишь под влиянием больших температур. Повышение температуры приводит к разрыву углеродной связи и образованию свободных радикалов.

Примеры:

CH₄ → C + 2H₂ (t > 1000  ⁰C)

C₂H₆ → 2C + 3H₂

Посмотрите видео опыта "Отношение метана к перманганата калия"

Посмотрите видео опыта "Горение метана в кислороде"