АЛКАНИ ИЛИ НАСИТЕНИ ВЪГЛЕВОДОРОДИ: СВОЙСТВА, ПРИМЕРИ - ХИМИЯ

На алкани или наситени въглеводороди се характеризират с единични връзки само в структурата на тип ковалентна. Това означава, че въглеродните атоми, присъстващи в тези видове, са свързани с максималното количество водородни атоми, с което те могат да образуват връзки, поради което те са известни като наситени.

Във Вселената на органичната химия алканите, известни още като парафини, се считат за доста обилни и много важни видове, принадлежащи към групата на алифатни въглеводороди (като ненаситени въглеводороди).

Най-простият наситен въглеводород, който може да се образува се приема като например: метан, съединение намерено в газова фаза при стандартни условия на околната среда (25 ° С и атмосфера), чиято формула е СН ₄.

Както се вижда, единственият въглероден атом, присъстващ в тази молекула, има четири прости връзки, по една с всеки водороден атом.

Алкените и алкините имат важни търговски приложения, както в случая с етилен и пропилен; но те също са по-реактивни съединения от наситените въглеводороди, поради което те имат голям диапазон от реакции, които възникват от обикновените алкени и алкини.

Номенклатура на алкани

За да се назоват правилно алкани или наситени въглеводороди, първото нещо, което трябва да се има предвид, е, че според IUPAC (Международен съюз за чиста и приложна химия) систематичната номенклатура за четирите най-прости алкани не трябва да се прилага.

Номенклатура на линейни наситени въглеводороди

Тези съединения имат общата формула C _n H _{2n + 2}, където стойността на n може да бъде само положителни цели числа (n = 1,2,…), и те се назовават с помощта на префикса, съответстващ на броя на въглеродните атоми и са добавете наставката –ано.

Така че, първите четири наситени молекули са: метан (CH ₄) етан (С ₂ Н ₆), пропан (C ₃ H ₈) и бутан (C ₄ H ₁₀).

Като начало трябва да се брои номенклатурата на алкани, които имат между пет и десет въглеродни атома, броят на тези атоми, които присъстват в най-дългата верига, стига да е непрекъснат.

Освен това, в случай, че водороден атом се извади от алкан, той се превръща в заместител, тоест група, чието прекратяване -ane се променя на -yl. Например, метан (CH ₄) ще стане метил (-СН ₃) и по подобен начин с други молекули.

Като се вземе предвид казаното досега и се добави, че броенето трябва винаги да се започва с въглеродния атом, който има най-близкия заместител, се посочва позицията на заместителя, последвана от името на алкана.

Така горното съединение се нарича 3-метилпентан.

Разклонена наситена въглеводородна номенклатура

По същия начин алканите с разклонена верига имат същата обща формула като линейните, но с n> 2. Затова всеки път, когато един или повече атоми или групи от атоми заместват един или повече водородни атоми, трябва да се отбележи местоположението на тези заместители.

Ако има няколко клона от групи от един и същ алкилов тип, изразите di-, три- или тетра- се използват за означаване на количеството на тези заместители, предшествани от обозначаването на техните позиции и завършващи с името на алкана.

Ако заместителите са различни, те са именувани съгласно азбучен ред, и може да има не-въглеродни заместители, като хлор (Cl) или нитро (NO ₂).

Във всички случаи, за да се преброят въглеродните числа на основната верига, най-малкото число се дава на въглерода, който е свързан с най-ниския заместител в азбучен ред и продължава в тази посока.

Номенклатура на циклични наситени въглеводороди

Наситените въглеводороди с цикличен тип, по-известни като циклоалкани, имат общата формула C _n H _2n, където n = 3,4,…

В тези органични молекули въглеродните атоми, които го съставят, са подредени по затворен начин, тоест тяхната структура образува пръстен.

За да се назоват тези видове, се следват указанията, описани по-горе за линейни и разклонени алкани, само добавяйки префикса цикло-. По същия начин, циклопропан (С ₃ Н ₆) се счита за простата циклоалкан.

По подобен начин тези молекули могат да съдържат повече от един пръстен, интегриран в основната им верига, с минимум три въглеродни атома и дори да образуват силно сложни структури.

Имоти

Наситените въглеводороди имат основната характеристика да образуват прости връзки между своите атоми, което ги прави много голяма група молекули и им придава доста специфични свойства, както е описано по-долу:

Геометрична изомеризация

Структурата на алкановите молекули произвежда модификации в техните физични и химични свойства, поради конформацията на четирите връзки, които въглеродът може да образува.

Това означава, че независимо от факта, че в тези молекули въглерод има SP ³ тип хибридизация, ъглите между прилежащите атоми могат да варират в зависимост от вида на атом.

За да го обясним по-точно, циклоалканите имат торсионни ъгли, които им придават уникална характеристика, наречена стереохимия, която може да повлияе на енергиите на молекулата и други присъщи на нея фактори, като например да й придаде спектроскопични и оптични свойства.

киселинност

Наситените въглеводороди показват сравнително ниска реактивност към йонни и други полярни видове. В същото време те практически нямат взаимодействие с киселинни и алкални вещества.

полярност

Алканите се считат за непроводими, тъй като имат практически нулева полярност в присъствието на електрическо поле. Така водородните връзки не могат да се образуват, за да позволят разтворимостта му в полярни разтворители.

Така че те са практически разтворими във всички неполярни разтворители, като са несмесими с полярни разтворители като вода.

Точки на кипене и топене

В наситените въглеводороди се случват междумолекулни взаимодействия поради силите на ван дер Ваал, при които по-силните взаимодействия се превръщат в по-високи точки на кипене.

Подобна тенденция се наблюдава при точките на топене, но това се дължи на опаковъчната способност на молекулата.

Тъй като тези взаимодействия са пряко свързани с молекулното тегло на вида, толкова по-голяма ще бъде по-висока точката на кипене и топене на молекулата.

По този начин, като имат по-твърда структура, която им придава междумолекулна контактна равнина, циклоалканите имат по-високи точки на кипене и топене от съответните им линейни алкани.

Примери за алкани

Линейни алкани

Метан: Това е безцветен газ без мирис, който се среща изобилно в природата и като продукт на определени човешки дейности. Метанът е най-простият член на алканите и е сред най-мощните парникови газове (Encyclopædia Britannica, 2017).

Етан: е газ, който се намира главно в природния газ и се използва в смеси с други газове за производство на горива.

Пропан: Това е безцветен газ, намира се в природния газ и се използва като гориво в домовете и промишлеността. Химичната формула на пропан е С ₃ Н ₈ и разширеното формула е СН ₃ СН ₂ СН ₂ (Пропан формула, SF).

Бутан: или n-бутанът е един от десетките газове, извлечени от суров природен газ и могат също да бъдат произведени от суров нефт. N-бутанът е безцветен многоцелеви газ. Бутанът може да се използва за отопление, охлаждане и по-леко гориво.

N-пентан: е прозрачна безцветна течност с миризма, подобна на петрол. Пентанът се намира в алкохолните напитки и хмеловото масло. Този алкан е компонент на някои горива и се използва като специален разтворител в лабораторията.

N-хексан: е безцветна бистра течност с миризма, подобна на петрол. Той се намира в цитрусовите плодове и се използва за извличане на ядливи масла от семена и зеленчуци, като разтворител със специално предназначение и като почистващо средство.

N-хептан: е безцветна прозрачна течност с миризма, подобна на петрол. Намира се в кардамон. По-малко гъста от водата и неразтворима във вода. Парите по-тежки от въздуха.

N-октан: Това е безцветна течност с миризма на бензин. По-малко гъста от водата и неразтворима във вода. Следователно той плава върху водата. Произвежда дразнещи пари.

Метил хлорид: Наричан още хлорометан, той е безцветен газ. Това е най-простият халоалкан, използван при производството на силиконови полимери и в производството на други химически продукти.

Хлороформ: това е безцветна, миризлива и силно летлива течност, която се използва широко за своите анестетични свойства. Поради тези свойства той има репутация, че може да зашемети или удари хората, дори когато се консумира в малки дози (MoviesDoes Chloroform наистина ли ви избива толкова бързо, колкото се показват във филми?, 2016).

Въглероден тетрахлорид: наричан още тетрахлорометан, безцветна, гъста, силно токсична, летлива, незапалима течност, която има характерна миризма и се използва като разтворител.

Хлороетан: е газ, който се кондензира под леко налягане. Хлороетанът се използва предимно за локално облекчаване на болката в спортната медицина (Национален център за биотехнологична информация., 2017).

Брометан: известен още като етилбромид, той е безцветна летлива течност, слабо разтворима и по-гъста от водата. Парите са по-тежки от въздуха. Използва се за производство на фармацевтични продукти и като разтворител.

Разклонени алкани

Изобутан: е безцветен газ с лек мирис на петрол. Той се доставя като втечнен газ под неговото налягане на парата. Контактът с течността може да причини измръзване. Включва се лесно.

Изопентан - Наричан още 2-метилбутан, това е безцветна водна течност с миризма на бензин. Плува във водата. Той произвежда запалими и дразнещи пари (Национален център за биотехнологична информация. PubChem Compound Database;, 2017).

2-метилпентан: е алкан разклонена верига с молекулната формула C ₆ H1 ₄. Това е водниста течност с миризма на бензин, която плава върху вода и отделя дразнещи пари.

3,3-диметилхексан - намира се в билки и подправки. 3, 3-диметилхексанът е компонент на Osmanthus fragrans (сладък османтус) и женшен масло.

2, 3-диметилхексан: намира се в плодовете. 2,3-диметилхексан е летлив компонент на нишесте.

Неопентан: това е течност, по-малко гъста от водата. Неразтворим във вода, но разтворим в алкохол (Национален център за биотехнологична информация., 2015).

2, 2, 4-триметилпентан: или изооктанът се отделя в околната среда чрез производството, използването и изхвърлянето на продукти, свързани с нефтената промишленост. 2,2,4-триметилпентан прониква в кожата на човек и причинява некроза на кожата и тъканите в ръката, което изисква операция (Национален център за информация за биотехнологиите., 2017).

циклоалкани

Циклопропан - е безцветен газ с миризма, подобна на петрол. Контактът с течността може да причини измръзване. Той може да се задуши от изместването на въздуха и има наркотичен ефект при висока концентрация.

Циклобутан: Газ, който се кондензира до течност при 13 ° С. Неразтворим във вода. Разтворим в алкохол, ацетон и етер.

Циклопентан - е безцветна бистра течност с миризма, подобна на петрол. По-малко гъста от водата и неразтворима в нея. Парите са по-тежки от въздуха.

Циклохексан: намира се в колраби. Разредител в смеси от цветни добавки за употреба в храни.

Циклохептан: това е безцветна, неразтворима, мазна течност, която е по-малко гъста от водата. Вдишването на високи концентрации може да има наркотичен ефект. Използва се за производството на други химикали.

Циклооктан: това е полицикличен въглеводород с девет въглеродни атома. Неразтворим във вода.

Метилциклохексан - е безцветна бистра течност с миризма, подобна на петрол. В метилциклохексана конформацията на стола, при която голямата метилова група е екваториална, е най-стабилната и следователно най-населената от всички възможни конформации (Carey, 2011).

Изопропил циклохексан: Това е безцветна течност, която се намира в плодовете. Изопропил циклохексан се намира в Carica papaya (папая).

метилциклопентан: това е безцветна, неразтворима течност и по-малко гъста от водата. Парите могат да бъдат наркотични и дразнещи. Метилциклопентанът е изолиран от Helianthus annuus (слънчоглед).

Норборан: това е бицикличен алкан, наричан още хептанови велосипеди с формула C7H12.

Препратки

Алкани. (2016 г., 28 ноември). Възстановено от chem.libretexts.org.
Алкани. (SF). Извлечено от hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
(2014). Алкани. Възстановен от bbc.co.uk.
Carey, FA (2011, 2 декември). Въглеводород. Възстановен от британика.
Encyclopædia Britannica. (2017 г., 24 март). Метан. Възстановени от britannica.com.
Академия Хан. (SF). Алкани, циклоалкани и функционални групи. Възстановено от khanacademy.org.
MoviesDoes хлороформът наистина ли ви избива толкова бързо, колкото се показват във филмите? (2016 г.). Възстановен от scienceabc.
Национален център за информация за биотехнологиите., (2017 г., 06 май). PubChem Compound Database; CID = 6337. Извлечено от PubChem.
Национален център за информация за биотехнологиите. (2015 г., 6 май). PubChem Compound Database; CID = 10041. Извлечено от PubChem.
Национален център за информация за биотехнологиите. (2017 г., 6 май). PubChem Compound Database; CID = 10907. Извлечено от PubChem.
Национален център за информация за биотехнологиите. PubChem база данни за съединения;. (2017 г., 6 май). PubChem Compound Database; CID = 6556,. Извлечено от PubChem.
Пропанова формула. (SF). Възстановени от softschools.com.

АЛКАНИ ИЛИ НАСИТЕНИ ВЪГЛЕВОДОРОДИ: СВОЙСТВА, ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025