Lastnosti alkanov ali nasičenih ogljikovodikov, nomenklatura, primeri



The alkani o nasičenih ogljikovodikov značilna je po tem, da imajo v svoji strukturi samo preproste kovalentne vezi. To pomeni, da so atomi ogljika, ki so prisotni v teh vrstah, povezani z največjo količino atomov vodika, s katerimi je mogoče tvoriti vezi, zato so znani kot nasičen.

V vesolju organske kemije se alkani, znani tudi kot parafini, obravnavajo kot zelo bogate vrste, ki so zelo pomembne in spadajo v skupino alifatskih ogljikovodikov (kot tudi nenasičenih ogljikovodikov)..

Najpreprostejši nasičen ogljikovodik, ki ga lahko tvorimo, je vzet za primer: metan, spojina, ki je v plinski fazi v standardnih okoljskih pogojih (25 ° C in atm), katere formula je CH4.

Kot lahko vidimo, ima edini atom ogljika v tej molekuli štiri preproste vezi, eno z vsakim atomom vodika.

Alkeni in alkini imajo pomembno komercialno uporabo, kot v primeru etilena in propilena; vendar so tudi bolj reaktivne spojine kot nasičeni ogljikovodiki, zaradi česar imajo veliko število reakcij, ki izhajajo iz običajnih alkenov in alkinov..

Indeks

  • 1 Nomenklatura alkanov
    • 1.1 Nomenklatura linearnih nasičenih ogljikovodikov
    • 1.2 Nomenklatura nasičenih razvejanih ogljikovodikov
    • 1.3 Nomenklatura cikličnih nasičenih ogljikovodikov
  • 2 Lastnosti
    • 2.1 Geometrijska izomerizacija
    • 2.2 Kislost
    • 2.3 Polarnost
    • 2.4 Vrelišča in tališča
  • 3 Primeri alkanov
    • 3.1 Linearni alkani
    • 3.2 Razvejeni alkani
    • 3.3 Cikloalkani
  • 4 Reference

Nomenklatura alkana

Za pravilno poimenovanje alkanov ali nasičenih ogljikovodikov se je treba zavedati, da se po IUPAC (Mednarodna zveza za čisto in uporabno kemijo) ne sme uporabljati sistematična nomenklatura za štiri najpreprostejše alkane..

Nomenklatura linearnih nasičenih ogljikovodikov

Te spojine imajo splošno formulo CnH2n + 2, kjer je vrednost n lahko samo pozitivna cela števila (n = 1,2, ...), in se imenujejo z uporabo predpone, ki ustreza številu atomov ogljika in se doda pripona; -anus.

Tako so prve štiri nasičene molekule: metan (CH4), etan (C2H6), propan (C)3H8) in butan (C4H10).

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

Poleg tega v primeru, da je alkanu odvzet atom vodika, postane substituent, to je skupina, za katero se spremeni prekinitev. -anus jo -ilo. Na primer metan (CH4) bi postal metil (-CH3) in podobno z drugimi molekulami.

Upoštevajoč doslej omenjeno in dodajanje, da se mora štetje vedno začeti z ogljikovim atomom, ki ima najbližji substituent, je naveden položaj substituenta, ki mu sledi ime alkana..

Tako se zgornja spojina imenuje 3-metilpentan.

Nomenklatura razvejanih nasičenih ogljikovodikov

Podobno imajo alkani z razvejeno verigo enako splošno formulo kot linearni alkani, vendar z n> 2. Kadar en ali več atomov ali skupin atomov nadomesti enega ali več atomov vodika, je treba navesti lokacijo teh substituentov.

Če obstaja več vej podobnih alkilnih skupin, se uporabljajo izrazi di-, tri- o tetra- za navedbo količine teh substituentov, pred katerimi je navedba njihovih položajev in vrhunec z imenom alkana.

Če so substituenti različni, se imenujejo po abecednem vrstnem redu in imajo lahko tudi ne-ogljikove substituente, kot je klor (Cl) ali nitro (NO2).

V vseh primerih za štetje števila ogljika v glavni verigi je najmanjše število ogljika, ki je povezan z najnižjim substituentom po abecednem vrstnem redu, in še naprej sledi tej smeri..

Nomenklatura cikličnih nasičenih ogljikovodikov

Nasičeni ciklični ogljikovodiki, bolj znani kot cikloalkani imajo splošno formulo CnH2n, kjer je n = 3,4, ...

V teh organskih molekulah so atomi ogljika, ki ga tvorijo, razporejeni na zaprt način, tj. Njihova struktura tvori obroč.

Za poimenovanje teh vrst sledimo zgoraj opisanim smernicam za linearne in razvejane alkane, le dodamo predpono cikla-. Upošteva se tudi ciklopropan (C)3H6) kot najpreprostejši cikloalkan.

Na enak način lahko te molekule vsebujejo več kot en obroč, integriran v njihovo glavno verigo, z minimalnimi atomi ogljika, ki so enaki trem in tvorijo zelo kompleksne strukture..

Lastnosti

Nasičeni ogljikovodiki imajo glavno značilnost, da tvorijo preproste vezi med svojimi atomi, zaradi česar so zelo številne skupine molekul in jim dajejo zelo specifične lastnosti, kot je opisano spodaj:

Geometrijska izomerizacija

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

To pomeni, da čeprav ima v teh molekulah ogljik sp hibridizacijo3, koti med sosednjimi atomi se lahko razlikujejo glede na vrsto atoma.

Da bi to natančneje pojasnili, imajo cikloalkani torzijske kote, ki jim dajejo edinstveno značilnost, imenovano stereokemija, ki lahko vpliva na molekule in druge dejavnike, ki so nanj povezani, kot so spektroskopske in optične lastnosti..

Kislost

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

Polarnost

Alkani veljajo za neprevodne, ker imajo skoraj ničelno polarnost v prisotnosti električnega polja. Torej vodikovih vezi ni mogoče ustvariti, da bi omogočili njihovo topnost v polarnih topilih.

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

Vrelišča in tališča

V nasičenih ogljikovodikih se pojavijo intermolekularne interakcije zaradi van der Waalsovih sil, pri katerih močnejše interakcije povzročijo višje vrelišča.

Podoben trend je opazen pri talilnih točkah, vendar je to posledica pakirne zmogljivosti molekule.

Ker so te interakcije neposredno povezane z molekulsko maso vrste, večja je molekula, višje bodo njene vrelišča in tališča..

Torej, s bolj togo strukturo, ki jim daje ravnino medmolekularnega stika, imajo cikloalkani višje vrelišče in tališča kot njihovi ustrezni linearni alkani..

Primeri alkanov

Linearni alkani

Metan: Je brezbarven in brez vonja plin, ki se proizvaja v naravi in ​​kot produkt določenih človeških dejavnosti. Metan je najpreprostejši član alkanov in je med najmočnejšimi toplogrednimi plini (Encyclopædia Britannica, 2017).

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

Propan: je brezbarven plin, ki se nahaja v zemeljskem plinu in se uporablja kot gorivo v domovih in industriji. Kemijska formula propana je C3H8 in razširjena formula je CH3CH2CH2 (Propanova formula, S.F).

Butan: ali je n-butan eden izmed več deset plinov, pridobljenih iz surovega zemeljskega plina, lahko pa je tudi proizveden iz surove nafte. N-butan je večnamenski brezbarven plin. Butan se lahko uporablja za ogrevanje, hlajenje in gorivo za vžigalnike.

N-pentan: je prozorna brezbarvna tekočina z vonjem, podobnim olju. Pentan najdemo v alkoholnih pijačah in v olju. Ta alkan je sestavni del nekaterih goriv in se uporablja kot posebno topilo v laboratoriju.

N-heksan: je bistra, brezbarvna tekočina z vonjem, podobnim olju. Najdemo ga v citrusih in se uporablja za pridobivanje jedilnih olj iz semena in zelenjave, kot topilo za posebno uporabo in kot čistilno sredstvo..

N-heptanje bistra, brezbarvna tekočina z vonjem, podobnim olju. Najdemo ga v kardamonu. Manj gosta kot voda in netopna v vodi. Hlapi, težji od zraka.

N-oktan: je brezbarvna tekočina z vonjem bencina. Manj gosta kot voda in netopna v vodi. Zato plava na vodi. Proizvaja dražilne pare.

Metil klorid: imenovan tudi klorometan, je brezbarvni plin. Je najpreprostejši haloalkan, ki se uporablja pri proizvodnji silikonskih polimerov in pri proizvodnji drugih kemičnih izdelkov.

Kloroform: je brezbarvna, smrdljiva in zelo hlapna tekočina, ki se pogosto uporablja zaradi svojih anestetičnih lastnosti. Zaradi teh lastnosti ima sloves, da je sposoben omamiti ali udariti ljudi, tudi če se zaužije v majhnih odmerkih (MoviesDoes Chloroform resnično te pokvari, kakor hitro so prikazani v filmih?, 2016).

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

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

BromoetanZnan tudi kot etil bromid, je hlapna brezbarvna tekočina, rahlo topna in gostejša od vode. Hlapi so težji od zraka. Uporablja se za proizvodnjo farmacevtskih izdelkov in kot topilo.

Razvejeni alkani

Izobutan: je brezbarven plin z rahlim vonjem olja. Pošlje se kot utekočinjeni plin pod njegovim parnim tlakom. Stik s tekočino lahko povzroči ozebline. Je lahko osvetljen.

Izopentan: imenovan tudi 2 metilbutan, je brezbarvna vodna tekočina z vonjem bencina. Lebdi v vodi. Nastane vnetljiva in dražilna para (Nacionalni center za biotehnološke informacije, baza podatkov PubChem; 2017).

2-metilpentanje razvejen alkan z molekulsko formulo C6H14. Je vodna tekočina z vonjem bencina, ki plava na vodi in proizvaja dražilne pare.

3,3-dimetilheksan: najdemo ga v zeliščih in začimbah. 3, 3-dimetilheksan je sestavni del olja Osmanthus fragrans (sladki osmantus) in ginsenga.

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

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

2,3,4-trimetilpentan: ali se izooktan 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, potrebno operacijo (Nacionalni center za biotehnološke informacije., 2017).

Cikloalkani

Ciklopropan: je brezbarven plin z vonjem, podobnim olju. Stik s tekočino lahko povzroči ozebline. Lahko se zaduši z izpodrivanjem zraka in ima visoko koncentracijo narkotičnega učinka.

Cyclobutane: Plin, ki kondenzira v tekočino pri 13 ° C. Netopen v vodi. Topen v alkoholu, acetonu in etru.

Ciklopentan: je bistra, brezbarvna tekočina z vonjem, podobnim olju. Manj gosta kot voda in v njej netopna. Hlapi so težji od zraka.

Cikloheksan: najdemo ga v rutabagi. Razredčilo v mešanicah barvnih dodatkov za uporabo v živilih.

Cikloheptan: je oljnata tekočina brezbarvna, netopna in manj gosta kot voda. Vdihavanje visokih koncentracij ima lahko narkotični učinek. Uporablja se za proizvodnjo drugih kemičnih izdelkov.

Ciklooktanje policiklični ogljikovodik z devetimi atomi ogljika. Netopen v vodi.

Metilcikloheksan: je bistra, brezbarvna tekočina z vonjem, podobnim olju. V metilcikloheksanu je konformacija stola, v kateri je velika metilna skupina ekvatorialna, najstabilnejša in zato najbolj naseljena od vseh možnih konformacij (Carey, 2011).

Izopropil cikloheksan: je brezbarvna tekočina v sadju. Izopropil cikloheksan najdemo v Carica papaya (papaja).

metilciklopentan: je brezbarvna tekočina, netopna in manj gosta kot voda. Hlapi so lahko narkotični in dražilni. Metilciklopentan je izoliran iz Helianthus annuus (sončnice).

Norboraneje biciklični alkan, imenovan tudi biciklo [2.2.1] heptan s formulo C7H12.

Reference

  1. Alkani. (2016, 28. november). Vzpostavljeno iz chem.libretexts.org.
  2. Alkani. (S.F.). Vzpostavljeno iz hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
  3. (2014). Alkani. Vzpostavljeno iz bbc.co.uk.
  4. Carey, F. A. (2011, 2. december). Ogljikovodik. Izterjal iz britannice.
  5. Enciklopedija Britannica. (2017, 24. marec). Metan. Izterjal iz britannica.com.
  6. Khan Akademija. (S.F.). Alkani, cikloalkani in funkcionalne skupine. Izterjani dekhanacademy.org.
  7. Kloroform resnično Knock You Out kot hitro, kot kažejo v filmih? (2016). Izterjal iz znanosti.
  8. Nacionalni center za biotehnološke informacije ... (2017, 6. maj). PubChem Compound Database; CID = 6337. Vzpostavljeno iz PubChem.
  9. Nacionalni center za biotehnološke informacije. (2015, 6. maj). PubChem Compound Database; CID = 10041. Vzpostavljeno iz PubChem.
  10. Nacionalni center za biotehnološke informacije. (2017, 6. maj). PubChem Compound Database; CID = 10907. Vzpostavljeno iz PubChem.
  11. Nacionalni center za biotehnološke informacije. PubChem Compound Database; (2017, 6. maj). PubChem Compound Database, CID = 6556,. Vzpostavljeno iz PubChem.
  12. Propanova formula. (S.F.). Izterjano iz softschools.com.