Химические свойства этана

Этан (C₂H₆) — это насыщенный углеводород (алкан), состоящий из двух атомов углерода, соединённых одинарной связью, и шести атомов водорода. Он представляет собой бесцветный газ без запаха, малорастворимый в воде, но хорошо растворяющийся в органических растворителях. Этан проявляет химические свойства, характерные для алканов, и в химических реакциях в основном участвуют связи C–H и C–C. Вот основные химические свойства этана:

1. Реакции замещения (галогенирование)

Это характерная реакция для алканов, при которой атом водорода замещается атомом галогена. Например:

Хлорирование:
$\text{C}_2\text{H}_6 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{hv} \text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{HCl}$

Реакция протекает на свету (или под действием температуры) по радикальному механизму. Возможны дальнейшие замещения, вплоть до образования C₂Cl₆.

Бромирование протекает аналогично, но медленнее.

2. Горение (окисление кислородом воздуха)

Как и все углеводороды, этан при достаточном количестве кислорода горит с образованием углекислого газа и воды:

$\text{2C}_2\text{H}_6 + 7\text{O}_2 \rightarrow 4\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$

При недостатке кислорода образуется угарный газ или даже сажа:

$\text{2C}_2\text{H}_6 + 5\text{O}_2 \rightarrow 4\text{CO} + 6\text{H}_2\text{O}$

3. Пиролиз (термическое разложение)

При высокой температуре (700–900 °C) этан разлагается с образованием этилена (C₂H₄) и водорода:

$\text{C}_2\text{H}_6 \xrightarrow{t} \text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2$

Это промышленно важный процесс получения этилена — мономера для производства пластмасс.

4. Нитрование (реакция с азотной кислотой)

При высокой температуре (около 140 °C) этан реагирует с концентрированной азотной кислотой, образуя нитросоединения:

$\text{C}_2\text{H}_6 + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{C}_2\text{H}_5\text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O}$

Это реакция замещения водорода в молекуле этана нитрогруппой.

5. Изомеризация и реакция с катализаторами

Хотя у этана нет структурных изомеров, при участии катализаторов и нагревании возможны реакции, приводящие к образованию других углеводородов, например, метана и пропана в результате разложения и рекомбинации радикалов.

Таким образом, этан — относительно инертное вещество, но может вступать в реакции при соответствующих условиях: высокой температуре, наличии света или катализаторов. Наиболее характерны для него реакции замещения и горения.