Властивості алканів або насичених вуглеводнів, номенклатура, приклади



The алкани o насичених вуглеводнів вони характеризуються наявністю у своїй структурі тільки простих ковалентних зв'язків. Це означає, що атоми вуглецю, присутні в цих видах, пов'язані з максимальною кількістю атомів водню, з якими можна утворювати зв'язки, тому вони відомі як насичений.

У всесвіті органічної хімії алкани, також відомі як парафіни, розглядаються як досить багаті види великого значення, що належать до групи аліфатичних вуглеводнів (а також ненасичених вуглеводнів)..

Найпростішим насиченим вуглеводнем, який може бути сформований, є приклад: метан, сполука, що знаходиться в газовій фазі в стандартних умовах навколишнього середовища (25 ° С і атм), формула якої - CH4.

Як можна бачити, єдиний атом вуглецю, присутній у цій молекулі, має чотири прості зв'язку, по одному з кожним атомом водню.

Алкени та алкіни мають важливе комерційне застосування, як у випадку етилену та пропілену; але вони також є більш реакційноздатними сполуками, ніж насичені вуглеводні, що призводить до того, що вони мають високий діапазон реакцій, що виникають із загальних алкенів і алкінів.

Індекс

  • 1 Номенклатура алканів
    • 1.1 Номенклатура лінійних насичених вуглеводнів
    • 1.2 Номенклатура насичених розгалужених вуглеводнів
    • 1.3 Номенклатура циклічних насичених вуглеводнів
  • 2 Властивості
    • 2.1 Геометрична ізомеризація
    • 2.2 Кислотність
    • 2.3 Полярність
    • 2.4 Точки кипіння і плавлення
  • 3 Приклади алканів
    • 3.1 Лінійні алкани
    • 3.2 Розгалужені алкани
    • 3.3 Циклоалкани
  • 4 Посилання

Номенклатура алканів

Для того, щоб належним чином назвати алкани або насичені вуглеводні, слід пам'ятати, що згідно з IUPAC (Міжнародний союз чистої та прикладної хімії) систематична номенклатура для чотирьох найпростіших алканів не повинна застосовуватися..

Номенклатура лінійних насичених вуглеводнів

Ці сполуки мають загальну формулу СnH2n + 2, де значення n можуть бути тільки натуральними числами (n = 1,2, ...), і вони називаються за допомогою префікса, що відповідає кількості атомів вуглецю, а суфікс додається -анус.

Отже, першими чотирма насиченими молекулами є: метан (СН4), етан (С2H6), пропан (С)3H8) і бутану (С4H10).

Почнемо з номенклатури алканів, які мають від п'яти до десяти атомів вуглецю, число цих атомів, які присутні в найдовшій ланцюзі, підраховуються, поки вона є безперервною.

Крім того, у випадку, коли алкан віднімають атом водню, він стає заступником, тобто групою, в яку змінюється термінація. -анус від -ilo. Наприклад, метан (СН4) став би метилом (-CH3) і аналогічно з іншими молекулами.

Беручи до уваги те, що було сказано до теперішнього часу, і додавши, що кількість завжди повинна починатися з атома вуглецю, який має найближчий заступник, вказано положення замісника, а потім назва алкана..

Таким чином, вищевказане з'єднання називається 3-метилпентаном.

Номенклатура розгалужених насичених вуглеводнів

Аналогічно, алкани з розгалуженими ланцюгами мають таку ж загальну формулу, як лінійні алкани, але з n> 2. Отже, коли один або більше атомів або груп атомів замінюють один або більше атомів водню, слід зазначити розташування цих заступників.

Якщо є кілька гілок подібних алкільних груп, то використовуються вирази di-, три- o тетра- для вказівки кількості цих заступників, перед яким вказується їх положення і завершується назвою алкана.

У випадку, коли заступники є різними, вони називаються відповідно до алфавітного порядку і можуть також мати невуглецеві заступники, такі як хлор (Cl) або нітро (NO2).

У всіх випадках для підрахунку вуглецевих номерів головного ланцюга найменше число надається вуглецю, який пов'язаний з найнижчим заступником в алфавітному порядку, і він продовжує слідувати цьому напрямку.

Номенклатура циклічних насичених вуглеводнів

Насичені циклічні вуглеводні, більш відомі як циклоалкани вони мають загальну формулу СnH2n, де n = 3,4, ...

У цих органічних молекулах атоми вуглецю, які утворюють його, розташовуються замкнутим способом, тобто їх структура утворює кільце.

Щоб назвати ці види, ми дотримуємося настанов, описаних вище для лінійних і розгалужених алканів, тільки додаючи префікс цикл-. Також розглядається циклопропан (С)3H6) як найпростіший циклоалкан.

Таким же чином ці молекули можуть містити більше одного кільця, інтегрованого в їх основний ланцюг, причому мінімум атомів вуглецю дорівнює трьом і навіть утворює дуже складні структури.

Властивості

Насичені вуглеводні мають основну характеристику формування простих зв'язків між їх атомами, що робить їх дуже численною групою молекул і дає їм цілком специфічні властивості, як детально описано нижче:

Геометрична ізомеризація

Структура молекул алканів виробляє модифікації їх фізичних і хімічних властивостей, обумовлені конформацією чотирьох зв'язків, які може утворювати вуглець.

Це означає, що хоча в цих молекулах вуглець має sp-гібридизацію3, кути між їх суміжними атомами можуть змінюватися в залежності від типу атома.

Щоб пояснити це більш точно, циклоалкани мають кути кручення, що дає їм унікальну характеристику, яку називають стереохімією, яка може впливати на енергію молекули та інші притаманні їй фактори, такі як спектроскопічні та оптичні властивості..

Кислотність

Насичені вуглеводні демонструють досить низьку реакційну здатність до іонних та інших полярних видів. У той же час вони практично не мають взаємодії з кислотними і лужними речовинами.

Полярність

Алкани вважаються непровідними, оскільки вони мають практично нульову полярність при наявності електричного поля. Тому водневі зв'язки не можуть бути створені, щоб дозволити їх розчинність в полярних розчинниках.

Тому вони практично розчинні у всіх неполярних розчинниках, не змішуючись з полярними розчинниками, такими як вода.

Точки кипіння і плавлення

У насичених вуглеводнях відбуваються міжмолекулярні взаємодії, зумовлені силами Ван-дер-Ваальса, в яких сильніші взаємодії призводять до більш високих температур кипіння.

Аналогічна тенденція спостерігається для точок плавлення, але це пов'язано з ємністю упаковки молекули.

Оскільки ці взаємодії безпосередньо пов'язані з молекулярною масою виду, то чим більше молекула, тим вище її температура кипіння і плавлення..

Отже, маючи більш жорстку структуру, що надає їм площину міжмолекулярного контакту, циклоалкани мають більш високі температури кипіння і плавлення, ніж їхні відповідні лінійні алкани..

Приклади алканів

Лінійні алкани

Метан: Це безбарвний і без запаху газ, який виробляється рясно в природі і як продукт певної діяльності людини. Метан є найпростішим членом алканів і є одним з найпотужніших парникових газів (Encyclopædia Britannica, 2017).

Етан: це газ, який знаходиться в основному в природному газі і використовується в сумішах з іншими газами для виробництва палива.

Пропан: це безбарвний газ, який знаходиться в природному газі і використовується як паливо в будинках і промисловості. Хімічна формула пропану - C3H8 і це розширена формула CH3CH2CH2 (Формула пропану, S.F).

Бутан: або н-бутан є одним з десятків газів, що виділяються з неочищеного природного газу і також можуть бути отримані з нафти. N-бутан являє собою багатоцільовий безбарвний газ. Бутан може бути використаний для опалення, охолодження і палива для запальничок.

N-пентан: це прозора безбарвна рідина з запахом, схожим на масло. Пентан міститься в алкогольних напоях та в хмелевій олії. Цей алкан є компонентом деяких видів палива і використовується як спеціальний розчинник в лабораторії.

N-гексан: це прозора, безбарвна рідина з запахом, схожим на масло. Він міститься в цитрусових і використовується для вилучення харчових масел з насіння і овочів, як розчинник для спеціального використання, і як миючий засіб..

N-гептан: прозора, безбарвна рідина з запахом, схожим на масло. Вона виявляється в кардамоні. Менш щільна, ніж вода і нерозчинна у воді. Пари важче повітря.

N-октан: це безбарвна рідина з запахом бензину. Менш щільна, ніж вода і нерозчинна у воді. Тому він плаває по воді. Виробляє подразнюючі пари.

Метилхлорид: також називається хлорометан, являє собою безбарвний газ. Це найпростіший галоалкан, використовуваний у виробництві силіконових полімерів і у виробництві інших хімічних продуктів.

Хлороформ: це безбарвна, пахуча і дуже летюча рідина, яка широко використовувалася для його анестезуючих властивостей. Завдяки цим властивостям, він має репутацію того, що він може приголомшити або вдарити людей, навіть коли споживається в малих дозах (фільми, чи дійсно хлороформ вибиває вас, як швидко, як вони показують у фільмах?, 2016).

Тетрахлорид вуглецю: також називається тетрахлорметан, безбарвна, щільна, високотоксична, летюча, негорюча рідина, що має характерний запах і використовується як розчинник.

Хлоретан: це газ, який конденсується під легким тиском. Хлороетан використовується в основному для полегшення місцевої болю в спортивній медицині (Національний центр інформації з біотехнології., 2017).

БромэтанТакож відомий як етилбромид, він являє собою летючу безбарвну рідину, слабо розчинну і щільніше води. Пари важче повітря. Використовується для виробництва фармацевтичних продуктів і як розчинник.

Розгалужені алкани

Изобутан: безбарвний газ із слабким запахом олії. Він надходить у вигляді зрідженого газу під тиском його пари. Контакт з рідиною може викликати обмороження. Він легко освітлюється.

Ізопентан: також називається 2 метилбутаном, являє собою безбарвну водну рідину з запахом бензину. Плаває у воді. Випускається вогненебезпечний і подразнюючий пар (Національний центр інформації з біотехнології, База даних сполук PubChem;, 2017).

2-метилпентан: алкан з розгалуженим ланцюгом з молекулярною формулою С6H14. Це водна рідина з запахом бензину, що плаває по воді і виробляє подразнюючу пару.

3, 3-диметилгексан: зустрічається в травах і спеціях. 3, 3-диметилгексан є компонентом олії Osmanthus fragrans (солодкий османтус) і женьшеню.

2, 3-диметилгексан: зустрічається в плодах. 2,3-диметилгексан є летючим компонентом крохмалю.

Неопентан: це менш щільна рідина, ніж вода. Нерозчинний у воді, але розчинний у спирті (Національний центр біотехнологічної інформації., 2015).

2, 2, 4-триметилпентана: або ізооктан викидається в навколишнє середовище шляхом виготовлення, використання і утилізації продуктів, пов'язаних з нафтовою промисловістю. 2,2,4-триметилпентан проник у шкіру людини і викликав некроз шкіри і тканини в руці, необхідний хірургічний втручання (Національний центр біотехнологічної інформації., 2017).

Циклоалкани

Циклопропан: це безбарвний газ із запахом, схожим на нафту. Контакт з рідиною може викликати обмороження. Вона може задихатися витісненням повітря і має наркотичний ефект у високій концентрації.

Циклобутан: Газ, який конденсується до рідини при 13 ° С. Нерозчинний у воді. Розчинний у спирті, ацетоні та ефірі.

Циклопентан: це прозора, безбарвна рідина з запахом, схожим на масло. Менш щільна, ніж вода і нерозчинна в ній. Пари важче повітря.

Циклогексан: зустрічається в бруківці. Розчинник у сумішах кольорових добавок для харчового використання.

Циклогептан: це масляниста рідина безбарвна, нерозчинна і менш щільна, ніж вода. Вдихання високих концентрацій може мати наркотичний ефект. Використовується для виробництва інших хімічних продуктів.

Циклооктан: поліциклічний вуглеводень з дев'яти атомів вуглецю. Нерозчинний у воді.

Метилциклогексан: це прозора, безбарвна рідина з запахом, схожим на масло. У метилциклогексане конформація стільця, в якій велика метильна група є екваторіальною, є найбільш стійкою і, отже, найбільш заселеною з усіх можливих конформацій (Carey, 2011).

Изопропилциклогексан: безбарвна рідина, знайдена в плодах. Ізопропілциклогексан міститься в Carica papaya (папайя).

метилциклопентан: це безбарвна рідина, нерозчинна і менш щільна, ніж вода. Пари можуть бути наркотичними та дратівливими. Метилциклопентан виділяють з Helianthus annuus (соняшнику).

Норборанявляє собою біциклічний алкан, також званий бицикло [2.2.1] гептан формули C7H12.

Список літератури

  1. Алкани. (2016, 28 листопада). Отримано з chem.libretexts.org.
  2. Алкани. (S.F.). Отримано з hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
  3. (2014). Алкани. Отримано з bbc.co.uk.
  4. Кері, Ф. А. (2011, 2 грудня). Вуглеводень. Відібраний від британець.
  5. Енциклопедія Британіка. (2017, 24 березня). Метан. Відновлено з britannica.com.
  6. Ханська академія. (S.F.). Алкани, циклоалкани і функціональні групи. Відновлений dekhanacademy.org.
  7. Хлороформ дійсно стукати вас, як швидко, як вони показують у фільмах? (2016). Відновлюється від scienceabc.
  8. Національний центр з питань біотехнологічної інформації ... (2017, 06 травня). База даних PubChem Compound; CID = 6337. Отримано з PubChem.
  9. Національний центр біотехнологічної інформації. (2015, 6 травня). База даних PubChem Compound; CID = 10041. Отримано з PubChem.
  10. Національний центр біотехнологічної інформації. (2017, 6 травня). База даних PubChem Compound; CID = 10907. Отримано з PubChem.
  11. Національний центр біотехнологічної інформації. База даних PubChem Compound; (2017, 6 травня). База даних PubChem Compound, CID = 6556,. Отримано з PubChem.
  12. Формула пропану. (S.F.). Відновлено з softschools.com.