Reacţiile de oxidare sunt transformările suferite de alcani sub acţiunea oxigenului.

Oxidarea compuşilor organici poate fi, în funcţie de produşii de oxidare care rezultă din reacţie:

-oxidarea completă, numită de obicei ardere. Indiferent de natura compuşilor organici, din reacţie rezultă CO2 şi H2O şi se degajă o mare cantitate de energie, sub formă de căldură şi lumină;

-oxidarea incompletă sau parţială, numită de obicei oxidare; din reacţie rezultă compuşi organici cu grupe funcţionale care conţin oxigen. În funcţie de agenţii de oxidare folosiţi şi de condiţiile de reacţie, oxidarea poete fi blândă sau energică.

a)Arderea alcanilor Arderea este un proces de transformare oxidativă caracteristică tuturor substanţelor

chimice. Arderea substanţelor organice este însoţită de degajarea unei cantitaţi mari de

energie: căldură şi lumină. Prin arderea în oxigen sau aer, orice alcan se transformă în CO2 şi H2O. Ecuaţia generală a reacţiei de ardere a alcanilor este: 

în care Q este cantitatea de căldură degajată din reacţie. Degajarea mare de căldură la arderea în aer a alcanilor a determinat utilizarea

acestora drept combustibili. Alcani cu număr mare de atomi de carbon ard progresiv şi cu viteze considerabile; termenii inferiori, gazoşi sau lichizi în stare de vapori, formează cu oxigenul sau cu aerul amestecuri detonante, capabile să producă explozi sub influenţa unei scântei. Un exemplu îl constituie detonaţia metanului care se poate produce între concentraţiile limită ale acestuia în aer (5-15%). Se impune de aceea să se ia măsuri de precauţie deosebite ca să nu existe pe conducte scăpari de gaze naturale ce pot provoca accidente.

Căldura de ardere Căldura de ardere , Q reprezintă căldura degajată la arderea

unui mol de substanţă şi se măsoară în kJ sau kcal. Puterea calorică a combustibililor este diferită (fig.2.21).

Puterea calorică a unui combustibil este cantitatea de căldură degajată la arderea completă a unei mese de 1kg de combustibil solid sau lichid, sau a unui volum de 1m3 de combustibil gazos.

b)Oxidarea Oxidările sunt transformările care conduc la produşi ce aparţin altor clase de

substanţe, ca alcoli, aldehide, acizi etc, în funcţie de condiţile de lucru. Reacţiile de oxidare cuprind reacţiile care conduc: la creşterea conţinutului de

oxigen al unei molecule, la creşterea numărului de legături chimice prin care oxigenul se leagă de carbon, sau la scăderea conţinutului de hidrogen al moleculei.

După acest criteriu, compuşii organici se aranjează în ordinea:

Alcanii sunt stabili la acţiunea agenţilor oxidanţi. În prezenţa unor catalizatori, alcanii superiori (parafina) se oxidează (cu sau fară ruperea molecule) formându-se acizi carbozilici superiori (cu număr mare de atomi de carbon, acizi graşi) folosiţi la fabricarea săpunurilor; de exemplu:

Oxidarea substanţelor organice se poate realiza, în general, în următoarele condiţii:• Cu oxigenul din aer, în condiţi catalitice în prezenţa unor oxizi (de vanadiu, de crom,

de cupru, de mangan, de cobalt etc),sau a unor metale (platină, paladiu, cupru,argint etc). Se lucrează la temperaturi şi presiuni ridicate şi se are în vedere specificitatea catalizatorilor.

• Cu oxigenul furnizat de diferiţi compuşi anorganici (acizi oxigenaţi şi săruri ale metalelor în stari de oxidare superioare, ca de exemplu:

2KMn O4+3H2SO4 → K2SO4+2MnSO4+3 H2O+5O K2 Cr2O7+4 H2SO4  → K2 SO4+ Cr2(SO4)3+4 H2O  +3O Sistemele din această categorie sunt folosite mai ales la oxidarea hidrocarburilor

mai reactive (alchene, alchil-arene, arene polinucleare) sau a unor compuşi cu un conţinut oarecare de oxigen (alcolii,aldehide etc.) şi ele acţionează în cele mai multe cazuri la presiune şi temperatură normală.

Ca urmare acestor variate condiţii de lucru, a diferenţelor uneori foarte mari dintre natura reactanţilor, a deosebirilor de reactivitate chimică a compuşilor ce se supun oxidări, un astfel de proces chimic, cum este oxidarea, nu se poate desfăşura printr-un mecanism unic, acesta fiind în dependenţă simultană de toţi aceşti factori.

Chimizarea metanului prin oxidare Metanul, CH4, a fost descoperit de A.Volts în 1778 în malul bălţilor şi a fost numit

prima oară gaz de baltă, deoarece se formează în natură prin acţiunea anaerobă a unor bacterii asupra resturilor animale şi vegetale de pe fundul lacurilor. Acest proces natural de putrezire este folosit astăzi, în condiţii controlate, pentru a descompune în produse netozice deşşeurile organice din apele reziduale ale marilor oraşe.

Metanul este:componentul principal din gazele de naturale şi component al gazelor de sondă. Metanul este folosit în cantitaţi mari drept combustibil gazos cu mare putere calorimetrică. Din metan în urma unor reacţii chimice se pot obţine alte substanţe cu importanţă practică. Reacţiilede ozidare blândă a metanului, în condiţii diferite de lucru, constituie o direcţie de chimizare a metanului(fig.2.25).

Chimizarea metanului se poate realiza pe următoarele căi: Prin arderea metanului în aer, în atmosfera săracă în oxigen, se formează

carbon fin divizat numit negru de fum şi apă:

Prin arderea incompletă a metanului se obţine gazul de sinteză (un amestec de monozid de carbon şi hidrogen, în raport molar de 1:2):

Metanul trecut împreună cu vapori de apă peste un cataliyator de nichel de circa 800°C suferă o reacţie de oxidare incompletă formând un amestec de monoxid de carbon şi hidrogen:

Prin încălzirea la 400°C sub o presiune de 60 atm a amestecului de metan şi oxigen se obţine metanolul:

Prin încălzirea la 400-600°C, dar în prezenţa catalizatorilor oxizi de azot, metanul se oxidează la metanal (aldeidă formică):

Metanul se folosește la fabricarea acidului cianhidric, HCN, utiliyat în special în industria polimerilor (pentru obţinerea fibrelor sintetice). Reacţia de oxidare a metanului în prezenţa de amoniac, se numeşte reacţie de amonoxidare (are loc la temperaturi ridicate, 1000°C şi este catalizată de platină, Pt):