2.1.4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

2.1.4.1. Ациклические алканы

Гомологические ряды неразветвленных алканов обнаруживают плавное изменение физических свойств (см. табл. 2.3 и рис. 2.1.1) [12]. Метан, этан, пропан и бутан в обычных условиях — газы, углеводороды — жидкости, высшие углеводороды — твердые вещества. Все алканы легче воды и не растворяются в ней.

Таблица 2.3. Физические свойства н-алканов

Рис. 2.1.1. Температуры кипения (1) и плавления (2) н-алканов.

Плотность сжиженного метана составляет лишь половину плотности воды. Плотности следующих членов гомологического ряда сначала быстро возрастают, достигая затем значения . Температуры кипения возрастают с увеличением молекулярной массы, причем инкремент на каждую новую группу постепенно уменьшается. Температуры кипения метана и этана различаются на , а углеводородов и — только на . В ряду от бутана до додекана среднее повышение на каждую -группу составляет , а от тридекана до эйкозана оно равно . Это означает, что низшие алканы легче разделить фракционной перегонкой, чем высшие. Температуры плавления неразветвленных алканов увеличиваются с возрастанием молекулярной массы, за исключением небольшого отклонения в начале гомологического ряда (пропан плавится при более низкой температуре, чем метан). В ряду от до инкременты температур плавления альтернируют при переходе от одного гомолога к следующему; наблюдается также аналогичное альтернирование температур перехода между двумя кристаллическими формами для гомологов, содержащих более 20 углеродных атомов.

Для разветвленных алканов не было обнаружено такого плавного изменения физических свойств, как в неразветвленных гомологах. Возможно, что вариации в форме и объеме молекул разветвленных соединений слишком велики для проявления закономерностей. Однако наличие разветвления снижает обычно температуру плавления [эйкозан и его изомер — гексадекан плавятся соответственно при 36,4 и ). Как показано ниже, с увеличением разветвленности возрастает летучесть углеводородов: