ALKANI ALI NASIČENI OGLJIKOVODIKI: LASTNOSTI, PRIMERI - KEMIJA - 2026

Za alkane ali nasičene ogljikovodike so značilne enojne vezi le v strukturi kovalentnega tipa. To pomeni, da so atomi ogljika v teh vrstah vezani na največjo količino vodikovih atomov, s katerimi lahko tvorijo vezi, zato so znani kot nasičeni.

V vesolju organske kemije alkani, znani tudi kot parafini, veljajo za precej obilne in zelo pomembne vrste, ki spadajo v skupino alifatskih ogljikovodikov (kot nenasičeni ogljikovodiki).

Najenostavnejši nasičen ogljikovodikov, ki se lahko tvori vzamemo kot primer: metan, spojine najdemo v plinastem stanju pri standardnih pogojih okolice (25 ° C in ATM), katerega formula je CH ₄ .

Kot je razvidno, ima edini atom ogljika v tej molekuli štiri preproste vezi, po ena z vsakim atomom vodika.

Alkeni in alkini imajo pomembne komercialne namene, kot v primeru etilena in propilena; vendar so tudi bolj reaktivne spojine kot nasičeni ogljikovodiki, zaradi česar imajo velik razpon reakcij, ki nastanejo iz običajnih alkenov in alkinov.

Nomenklatura alkanov

Za pravilno poimenovanje alkanov ali nasičenih ogljikovodikov je treba najprej pozabiti, da v skladu z IUPAC (Mednarodna zveza čiste in uporabne kemije) sistematične nomenklature za štiri najpreprostejše alkane ne bi smeli uporabljati.

Nomenklatura linearnih nasičenih ogljikovodikov

Te spojine imajo splošno formulo C _n H _{2n + 2} , kjer je vrednost n lahko samo pozitivna cela števila (n = 1,2, …), in jih poimenujemo s predpono, ki ustreza številu ogljikovih atomov, in so doda pripono –ano.

Torej, prve štiri nasičene molekule so: metan (CH ₄ ), etan (C ₂ H ₆ ), propana (C ₃ H ₈ ) in butana (C ₄ H ₁₀ ).

Za začetek z nomenklaturo alkanov, ki imajo od pet do deset atomov ogljika, štejemo število teh atomov, ki so prisotni v najdaljši verigi, če je neprekinjeno.

Nadalje, v primeru, da se vodikov atom odšteje od alkana, postane substituent, to je skupina, katere konec -ane se spremeni v -yl. Na primer, metan (CH ₄ ), postalo metil (CH ₃ ) in podobno, z drugimi molekulami.

Ob upoštevanju tega, kar je bilo doslej navedeno, in če dodamo, da je treba štetje vedno začeti z atomom ogljika, ki ima najbližji substituent, se navede položaj substituenta, ki mu sledi ime alkana.

Tako se zgornja spojina imenuje 3-metilpentan.

Razvejana nasičena nomenklatura ogljikovodikov

Podobno imajo alkani z razvejano verigo enako splošno formulo kot linearni, vendar z n> 2. Torej, vsakič, ko en ali več atomov ali skupin atomov nadomesti enega ali več atomov vodika, je treba opozoriti na lokacijo teh substituentov.

Če obstaja več vej skupin istega alkilnega tipa, se izrazi di-, tri- ali tetra- uporabijo za označitev količine teh substituentov, pred navedbo njihovih položajev in končajo z imenom alkana.

V primeru, da so substituenti različni, jih poimenujemo po abecednem vrstnem redu in imajo lahko tudi ne-ogljikove substituente, kot sta klor (Cl) ali nitro (NO ₂ ).

V vseh primerih, če štejemo število ogljika v glavni verigi, je najmanjše število ogljika, ki je po abecednem redu vezan na najnižji substituent, in se nadaljuje v tej smeri.

Nomenklatura cikličnih nasičenih ogljikovodikov

Nasičeni ogljikovodiki cikličnega tipa, bolj znani kot cikloalkani, imajo splošno formulo C _n H _2n , kjer je n = 3,4, …

V teh organskih molekulah so ogljikovi atomi, ki jih sestavljajo, razporejeni zaprto, torej njihova struktura tvori obroč.

Za poimenovanje teh vrst sledimo zgoraj opisanim smernicam za linearne in razvejene alkane, ki le dodajo predpono ciklo-. Podobno ciklopropan (Ci ₃ H ₆ ) velja za najpreprostejši cikloalkan.

Podobno lahko te molekule vsebujejo več obročev, integriranih v njihovo glavno verigo, z najmanj tremi atomi ogljika in celo tvorijo zelo zapletene strukture.

Lastnosti

Nasičeni ogljikovodiki imajo glavno značilnost, da med svojimi atomi tvorijo enostavne vezi, zaradi česar so zelo velika skupina molekul in jim daje povsem specifične lastnosti, kot so podrobno opisane spodaj:

Geometrijska izomerizacija

Struktura molekul alkana proizvaja spremembe v njihovih fizikalnih in kemijskih lastnostih zaradi konformacije štirih vezi, ki jih lahko tvori ogljik.

To pomeni, da kljub temu, da je v teh molekul ogljik sp ³ tipa hibridizacijo , koti med sosednjih atomih se lahko razlikujejo glede na vrsto atoma.

Da bi natančneje pojasnili, imajo cikloalkani torzijske kote, ki jim dajejo edinstveno lastnost, imenovano stereokemija, ki lahko vpliva na energije molekule in druge dejavnike, ki so ji lastni, na primer, da ji daje spektroskopske in optične lastnosti.

Kislost

Nasičeni ogljikovodiki kažejo dokaj nizko reaktivnost na ionske in druge polarne vrste. Hkrati praktično nimajo nobene interakcije s kislimi in alkalnimi snovmi.

Polarnost

Alkani veljajo za neprevodne, saj imajo ob prisotnosti električnega polja praktično nič polarnosti. Torej vodikovih vezi ni mogoče tvoriti, da bi omogočili njegovo topnost v polarnih topilih.

Torej so praktično topne v vseh nepolarnih topilih, saj se ne mešajo s polarnimi topili, kot je voda.

Vrelišča in tališča

Pri nasičenih ogljikovodikih pride do medmolekulskih interakcij zaradi van der Waalsovih sil, pri katerih se močnejše interakcije prevedejo v višja vrelišča.

Podoben trend opažamo pri tališčih, vendar je to posledica sposobnosti pakiranja molekule.

Ker so te interakcije neposredno povezane z molekulsko maso vrste, večja bo molekula močne vrelišča in tališča.

Tako imajo cikloalkani zaradi bolj trde strukture, ki jim daje medmolekulsko kontaktno ravnino, višje vrelišča in tališča kot njihovi linearni alkani.

Primeri alkanov

Linearni alkani

Metan : To je brezbarven plin in vonj, ki se v naravi pojavlja obilno in kot produkt določenih človeških dejavnosti. Metan je najpreprostejši član alkanov in spada med najmočnejše toplogredne pline (Encyclopædia Britannica, 2017).

Etan : je plin, ki ga večinoma najdemo v zemeljskem plinu in se uporablja v mešanicah z drugimi plini za proizvodnjo goriv.

Propan : Je brezbarven plin, ki ga najdemo v zemeljskem plinu in ga uporabljamo kot gorivo v domovih in industrijah. Kemična formula za propan je C ₃ H ₈ in podaljšano formulo CH ₃ CH ₂ CH ₂ (propan formula, SF).

Butan : ali n-butan je eden od ducatov plinov, ki se pridobivajo iz surovega zemeljskega plina in se lahko proizvajajo tudi iz surove nafte. N-butan je brezbarven večnamenski plin. Butan se lahko uporablja za ogrevanje, hlajenje in lažje gorivo.

N-pentan : bistra brezbarvna tekočina z vonjem po petroleju. Pentan najdemo v alkoholnih pijačah in hmeljevem olju. Ta alkan je sestavni del nekaterih goriv in se uporablja kot specialno topilo v laboratoriju.

N-heksan : je brezbarvna bistra tekočina z vonjem po petroleju. Najdemo ga v agrumih in se uporablja za pridobivanje jedilnih olj iz semen in zelenjave, kot posebna topila in kot čistilno sredstvo.

N-heptan : je brezbarvna prozorna tekočina z vonjem po petroleju. Najdemo ga v kardamomu. Manj gosta kot voda in v vodi netopna. Hlapi, težji od zraka.

N-oktan : Je brezbarvna tekočina z vonjem po bencinu. Manj gosta kot voda in v vodi netopna. Zato plava na vodi. Povzroča dražilne pare.

Metil klorid : Imenujemo ga tudi klorometan, to je brezbarven plin. Je najpreprostejši haloalkan, ki se uporablja pri proizvodnji silikonskih polimerov in pri proizvodnji drugih kemičnih izdelkov.

Kloroform : je brezbarvna, vonjna in zelo hlapna tekočina, ki se je široko uporabljala zaradi svojih anestetičnih lastnosti. Zaradi teh lastnosti ima sloves, da lahko omamlja ali udarja ljudi, tudi ko ga zaužijete v majhnih odmerkih (MoviesDoes Chloroform vas resnično zruši tako hitro, kot se pokažejo v filmih?, 2016).

Ogljikov tetraklorid : imenujemo ga tudi tetraklorometan, brezbarvna, gosta, zelo strupena, hlapna, negorljiva tekočina, ki ima značilen vonj in se uporablja kot topilo.

Kloroetan : je plin, ki se pod majhnim pritiskom kondenzira. Kloretan se uporablja predvsem za lokalno lajšanje bolečin v športni medicini (Nacionalni center za biotehnološke informacije., 2017).

Bromoetan : znan tudi kot etil bromid, je brezbarvna hlapna tekočina, rahlo topna in gostejša od vode. Hlapi so težji od zraka. Uporablja se za izdelavo zdravil in kot topilo.

Razvejani alkani

Izobutan : je brezbarven plin z rahlim vonjem po nafti. Dostavlja se kot utekočinjen plin pod njegovim parnim tlakom. Stik s tekočino lahko povzroči ozebline. Vklopi se enostavno.

Izopentan - Imenujejo ga tudi 2-metilbutan, brezbarvna vodna tekočina z vonjem po bencinu. Plava v vodi. Proizvaja vnetljive in dražilne pare (Nacionalni center za biotehnološke informacije. PubChem Compound Database;, 2017).

2-metilpentan : je razvejeni alkan z molekulsko formulo C ₆ H1 ₄ . To je vodnata tekočina z vonjem po bencinu, ki plava po vodi in ustvarja dražilno paro.

3,3-dimetilheksan - najdemo ga v zeliščih in začimbah. 3, 3-dimetilheksan je sestavina Osmanthus dišavnic (sladki osmanthus) in olja ginsenga.

2, 3-dimetilheksan : najdemo ga v sadju. 2,3-dimetilheksan je hlapna sestavina škroba.

Neopentan : je tekočina manj gosta od vode. Netopen v vodi, vendar topen v alkoholu (Nacionalni center za biotehnološke informacije., 2015).

2, 2, 4-trimetilpentan : ali izooktan se sprošča v okolje s proizvodnjo, uporabo in odstranjevanjem proizvodov, povezanih z naftno industrijo. 2,2,4-trimetilpentan je prodrl v kožo človeka in povzročil nekrozo kože in tkiva v roki, zaradi česar je bil potreben operativni poseg (National Center for Biotechnology Information., 2017).

Cikloalkani

Ciklopropan - je brezbarven plin z vonjem po nafti. Stik s tekočino lahko povzroči ozebline. Lahko se zaduši zaradi izpodrivanja zraka in ima visoko koncentracijo narkotičnega učinka.

Ciklobutan : Plin, ki se kondenzira v tekočini pri 13 ° C. Netopen v vodi. Topen v alkoholu, acetonu in etru.

Ciklopentan - je brezbarvna bistra tekočina z vonjem po petroleju. Manj gosta od vode in v njej netopna. Hlapi so težji od zraka.

Cikloheksan : najdemo ga v kohlrabiju. Razredčilo v barvnih aditivnih mešanicah za uporabo v hrani.

Cikloheptan : je brezbarvna, netopna, oljnata tekočina, ki je manj gosta od vode. Vdihavanje visokih koncentracij ima lahko narkotičen učinek. Uporablja se za izdelavo drugih kemikalij.

Ciklooktan : to je policiklični ogljikovodik z devetimi atomi ogljika. Netopen v vodi.

Metilcikloheksan - je brezbarvna bistra tekočina z vonjem po petroleju. V metilcikloheksanu je konformacija stola, v kateri je velika metilna skupina ekvatorialna, najbolj stabilna in zato najbolj naseljena od vseh možnih konformacij (Carey, 2011).

Izopropil cikloheksan : Je brezbarvna tekočina, ki jo najdemo v sadju. Izopropil cikloheksan najdemo v Carica papayi (papaji).

metilciklopentan : je brezbarvna, netopna tekočina in manj gosta od vode. Hlapi so lahko narkotični in dražilni. Metilciklopentan je izoliran iz Helianthus annuus (sončnica).

Norborane : je biciklični alkan, imenovan tudi heptanska kolesa s formulo C7H12.

Reference

1. Alkanes. (2016, 28. novembra). Pridobljeno s strani chem.libretexts.org.
2. Alkanes. (SF). Pridobljeno s hiperfizike.phy-astr.gsu.edu.
3. (2014). Alkanes. Pridobljeno iz bbc.co.uk.
4. Carey, FA (2011, 2. decembra). Ogljikovodik. Pridobljeno iz britannice.
5. Encyclopædia Britannica. (2017, 24. marec). Metan Pridobljeno od britannica.com.
6. Akademija Khan. (SF). Alkani, cikloalkani in funkcionalne skupine. Pridobljeno s khanacademy.org.
7. MoviesDoes Chloroform vas resnično hitro zruši, kot se prikažejo v filmih? (2016). Pridobljeno iz scienceabc.
8. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. . (2017, 6. maja). Podatkovna baza PubChem; CID = 6337. Pridobljeno iz PubChema.
9. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2015, 6. maja). Podatkovna baza PubChem; CID = 10041. Pridobljeno iz PubChema.
10. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2017, 6. maja). Podatkovna baza PubChem; CID = 10907. Pridobljeno iz PubChema.
11. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. Zbirka podatkov PubChem; (2017, 6. maja). PubChem zbirka podatkov; CID = 6556 ,. Pridobljeno iz PubChema.
12. Propanova formula. (SF). Pridobljeno od softschools.com.