ALKĀNI VAI PIESĀTINĀTIE OGĻŪDEŅRAŽI: ĪPAŠĪBAS, PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

The alkāni vai piesātinātus ogļūdeņražus raksturojas ar vienu zīmju tikai struktūrā ar kovalento veida. Tas nozīmē, ka oglekļa atomi, kas atrodas šajās sugās, ir piesaistīti maksimālajam ūdeņraža atomu daudzumam, ar kuru tie var veidot saites, šī iemesla dēļ tos sauc par piesātinātiem.

Organiskās ķīmijas visumā alkāni, kas pazīstami arī kā parafīni, tiek uzskatīti par diezgan bagātīgiem un ļoti svarīgiem sugas veidiem, kas pieder alifātisko ogļūdeņražu grupai (piemēram, nepiesātinātiem ogļūdeņražiem).

Vienkāršākā piesātināta ogļūdeņraža, kas var veidoties tiek ņemts kā piemērs: metānu, savienojumu atrodama gāzes fāzē saskaņā ar standarta apkārtējās vides apstākļos (25 ° C un atm), kura formula ir CH ₄ .

Kā redzams, vienīgajam oglekļa atomam, kas atrodas šajā molekulā, ir četras vienkāršas saites, viena ar katru ūdeņraža atomu.

Alkāniem un alkīniem ir būtiska komerciāla izmantošana, piemēram, etilēna un propilēna gadījumā; taču tie ir arī vairāk reaģējoši savienojumi nekā piesātināti ogļūdeņraži, padarot tos ļoti daudzos reakcijās, kas rodas no kopējiem alkēniem un alkīniem.

Alkānu nomenklatūra

Lai pareizi nosauktu alkānus vai piesātinātos ogļūdeņražus, vispirms jāpatur prātā, ka saskaņā ar IUPAC (Starptautiskā tīras un lietišķās ķīmijas savienība) nevajadzētu piemērot četru vienkāršāko alkānu sistemātisko nomenklatūru.

Lineāru piesātināto ogļūdeņražu nomenklatūra

Šiem savienojumiem ir vispārējā formula C _n H _{2n + 2} , kur n vērtībai var būt tikai pozitīvi veseli skaitļi (n = 1,2, …), un tie tiek nosaukti, izmantojot prefiksu, kas atbilst oglekļa atomu skaitam, un ir pievieno piedēkli –ano.

Tātad, pirmās četras piesātinātās molekulas ir: metāns (CH ₄ ), etāns (C ₂ H ₆ ), propāns (C ₃ H ₈ ) un butāns (C ₄ H ₁₀ ).

Sākumā ar alkānu nomenklatūru, kurā ir no pieciem līdz desmit oglekļa atomiem, tiek saskaitīts šo atomu skaits, kas atrodas garākajā ķēdē, ja vien tas ir nepārtraukts.

Turklāt gadījumā, ja ūdeņraža atoms tiek atņemts no alkāna, tas kļūst par aizvietotāju, tas ir, par grupu, kuras beigu-amins tiek mainīts uz -yl. Piemēram, metāns (CH ₄ ) kļūtu metil (CH ₃ ) un līdzīgi ar citām molekulām.

Ņemot vērā līdz šim izteikto un piebilstot, ka skaitīšana vienmēr jāsāk ar oglekļa atomu, kuram ir vistuvākais aizvietotājs, tiek norādīta aizvietotāja pozīcija, kurai seko alkāna nosaukums.

Tādējādi iepriekšminēto savienojumu sauc par 3-metilpentānu.

Sazarota piesātinātu ogļūdeņražu nomenklatūra

Tāpat sazarotās ķēdes alkāniem ir tāda pati vispārējā formula kā lineārajiem, bet ar n> 2. Tātad katru reizi, kad viens vai vairāki atomi vai atomu grupas aizstāj vienu vai vairākus ūdeņraža atomus, ir jānorāda šo aizvietotāju atrašanās vieta.

Ja ir vairākas viena alkil tipa grupu atzarojumi, šo aizvietotāju daudzuma apzīmēšanai izmanto izteicienus di-, tri- vai tetra-, pirms tam norāda to pozīcijas un beidzas ar alkāna nosaukumu.

In case aizvietotāji ir atšķirīgi, tie tiek nosaukti pēc alfabēta, un var būt arī non-oglekļa atomu saturošiem aizvietotājiem, piemēram, hlora (Cl) vai nitrogrupas (NO ₂ ).

Visos gadījumos, lai saskaitītu galvenās ķēdes oglekļa skaitļus, vismazākais skaitlis tiek piešķirts ogleklim, kas alfabēta secībā ir saistīts ar zemāko aizvietotāju, un turpinās šajā virzienā.

Ciklisko piesātināto ogļūdeņražu nomenklatūra

Cikliska tipa piesātinātiem ogļūdeņražiem, labāk pazīstamiem kā cikloalkāniem, ir vispārējā formula C _n H _2n , kur n = 3,4, …

Šajās organiskajās molekulās oglekļa atomi, kas to veido, ir izvietoti secīgi, tas ir, to struktūra veido gredzenu.

Lai nosauktu šīs sugas, tiek ievērotas iepriekš aprakstītās vadlīnijas attiecībā uz lineārajiem un sazarotajiem alkāniem, pievienojot tikai prefiksu ciklo-. Tāpat ciklopropāns (C ₃ H ₆ ) tiek uzskatīts par vienkāršāko cikloalkānu.

Tāpat šīs molekulas var saturēt vairāk nekā vienu gredzenu, kas integrēts galvenajā ķēdē, ar vismaz trim oglekļa atomiem un pat veidojot ļoti sarežģītas struktūras.

Īpašības

Piesātinātiem ogļūdeņražiem ir galvenā iezīme, veidojot vienkāršas saites starp to atomiem, kas tos padara par ļoti lielu molekulu grupu un piešķir tiem diezgan specifiskas īpašības, kā aprakstīts zemāk:

Ģeometriskā izomerizācija

Alkāna molekulu struktūra rada modifikācijas to fizikālajās un ķīmiskajās īpašībās četru saišu, kuras var veidot ogleklis, konformācijas dēļ.

Tas nozīmē, ka, neraugoties uz to, ka šajās molekulās oglekļa veidam ir sp ³ hibridizācija , leņķi starp tā blakus esošajiem atomiem var mainīties atkarībā no atoma veida.

Lai precīzāk izskaidrotu, cikloalkāniem ir vērpes leņķi, kas tiem piešķir unikālu raksturlielumu, ko sauc par stereoķīmiju, kas var ietekmēt molekulas enerģijas un citus tai raksturīgus faktorus, piemēram, piešķirot tai spektroskopiskas un optiskas īpašības.

Skābums

Piesātinātiem ogļūdeņražiem ir diezgan zema reaģēšanas spēja uz jonu un citām polārajām sugām. Tajā pašā laikā viņiem praktiski nav mijiedarbības ar skābām un sārmainām vielām.

Polaritāte

Alkāni tiek uzskatīti par nevadošiem, jo ​​tiem elektriskā lauka klātbūtnē praktiski nav nulles polaritātes. Tātad ūdeņraža saites nevar veidoties, lai ļautu to šķīst polārajos šķīdinātājos.

Tātad tie praktiski šķīst visos nepolārajos šķīdinātājos, un tie nav sajaukti ar polārajiem šķīdinātājiem, piemēram, ūdeni.

Viršanas un kušanas punkti

Piesātinātos ogļūdeņražos van der Waals spēku ietekmē notiek starpmolekulārā mijiedarbība, kurā spēcīgāka mijiedarbība pārvēršas augstākos viršanas punktos.

Līdzīga tendence vērojama kušanas punktiem, taču tas ir saistīts ar molekulas iesaiņošanas spēju.

Tā kā šī mijiedarbība ir tieši saistīta ar sugas molekulmasu, jo lielāka ir molekulas viršanas un kušanas temperatūra.

Tādējādi cikloalkāniem, kuriem ir stingrāka struktūra, kas tiem piešķir starpmolekulāru kontaktu plakni, ir augstāka viršanas un kušanas temperatūra nekā attiecīgajiem lineārajiem alkāniem.

Alkānu piemēri

Lineārie alkāni

Metāns : tā ir bezkrāsaina un bez smaržas gāze, kas bagātīgi sastopama dabā un ir noteiktu cilvēku darbību rezultāts. Metāns ir vienkāršākais alkānu loceklis un ir viens no spēcīgākajiem siltumnīcefekta gāzēm (Encyclopædia Britannica, 2017).

Etāns : ir gāze, kas galvenokārt atrodama dabas gāzē un tiek izmantota maisījumos ar citām gāzēm, lai iegūtu degvielu.

Propāns : tā ir bezkrāsaina gāze, atrodama dabasgāzē un tiek izmantota kā kurināmais mājās un rūpniecībā. Propāna ķīmiskā formula ir C ₃ H _8, un pagarinātā formula ir CH ₃ CH ₂ CH ₂ (propāna formula, SF).

Butāns : vai n-butāns ir viena no desmitiem gāzu, ko iegūst no jēlnaftas un ko var ražot arī no jēlnaftas. N-butāns ir bezkrāsaina universāla gāze. Butānu var izmantot apkurei, dzesēšanai un vieglākas degvielas izmantošanai.

N-pentāns : ir dzidrs bezkrāsains šķidrums ar naftas veida smaržu. Pentāns ir atrodams alkoholiskajos dzērienos un apiņu eļļā. Šis alkāns ir dažu degvielu sastāvdaļa, un to izmanto kā īpašu šķīdinātāju laboratorijā.

N-heksāns : ir bezkrāsains dzidrs šķidrums ar naftas veida smaržu. Tas ir atrodams citrusaugļos un tiek izmantots pārtikas eļļu iegūšanai no sēklām un dārzeņiem, kā speciāla šķīdinātāja un tīrīšanas līdzeklis.

N-heptāns : ir bezkrāsains caurspīdīgs šķidrums ar naftas veida smaržu. Tas ir atrodams kardamonā. Mazāk blīvs nekā ūdens un nešķīst ūdenī. Tvaiki, kas ir smagāki par gaisu.

N-oktāns : tas ir bezkrāsains šķidrums ar benzīna smaržu. Mazāk blīvs nekā ūdens un nešķīst ūdenī. Tāpēc tas peld uz ūdens. Izdala kairinošus tvaikus.

Metilhlorīds : To sauc arī par hlormetānu, tā ir bezkrāsaina gāze. Tas ir vienkāršākais haloalkāns, ko izmanto silikona polimēru ražošanā un citu ķīmisko produktu ražošanā.

Hloroforms : tas ir bezkrāsains, smaržīgs un ļoti gaistošs šķidrums, ko plaši izmanto anestēzijas īpašību dēļ. Šo īpašību dēļ tai ir reputācija, ka tā spēj apdullināt vai notriekt cilvēkus, pat ja tos patērē mazās devās (MoviesDoes Chloroform tiešām tevi izsit tik ātri, kā viņi rāda filmās ?, 2016).

Oglekļa tetrahlorīds : saukts arī par tetrahlormetānu, bezkrāsainu, blīvu, ļoti toksisku, gaistošu, neuzliesmojošu šķidrumu, kam ir raksturīga smaka un ko izmanto par šķīdinātāju.

Hloretāns : ir gāze, kas kondensējas nelielā spiedienā. Hloretāns galvenokārt tiek izmantots lokālai sāpju mazināšanai sporta medicīnā (Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs., 2017).

Bromoetāns : pazīstams arī kā etilbromīds, tas ir bezkrāsains gaistošs šķidrums, nedaudz šķīstošs un blīvāks par ūdeni. Tvaiki ir smagāki par gaisu. To izmanto zāļu ražošanā un kā šķīdinātāju.

Sazaroti alkāni

Izobutāns : ir bezkrāsaina gāze ar vāju naftas smaku. To piegādā kā sašķidrinātu gāzi zem tā tvaika spiediena. Kontakts ar šķidrumu var izraisīt apsaldējumus. Tas viegli ieslēdzas.

Izopentāns - saukts arī par 2-metilbutānu, tas ir bezkrāsains ūdens šķidrums ar benzīna smaku. Peld peld ūdenī. Tas rada viegli uzliesmojošus un kairinošus tvaikus (Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. PubChem Compound Database;, 2017).

2-metilpentāns : tas ir sazarotas ķēdes alkāns ar molekulāro formulu C ₆ H1 ₄ . Tas ir ūdeņains šķidrums ar benzīna smaku, kas peld uz ūdens un rada kairinošus tvaikus.

3,3-dimetilheksāns - atrodams augos un garšvielās. 3, 3-dimetilheksāns ir Osmanthus fragrans (saldā osmanthus) un žeņšeņa eļļas sastāvdaļa.

2,3-dimetilheksāns : atrodams augļos. 2,3-dimetilheksāns ir cietes gaistoša sastāvdaļa.

Neopentāns : tas ir šķidrums, kas nav tik blīvs kā ūdens. Nešķīst ūdenī, bet šķīst spirtā (Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs., 2015).

2, 2, 4-trimetilpentāns : vai izooktāns nonāk vidē, ražojot, lietojot un iznīcinot ar naftas rūpniecību saistītus produktus. 2,2,4-trimetilpentāns iekļuva cilvēka ādā un izraisīja rokas un audu nekrozi, kam nepieciešama operācija (Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs., 2017).

Cikloalkāni

Ciklopropāns - ir bezkrāsaina gāze ar naftas veida smaržu. Kontakts ar šķidrumu var izraisīt apsaldējumus. Tas var nosmakt no gaisa pārvietošanās, un tai ir narkotiska iedarbība augstā koncentrācijā.

Ciklobutāns : gāze, kas 13 ° C temperatūrā kondensējas šķidrumā. Nešķīst ūdenī. Šķīst spirtā, acetonā un ēterī.

Ciklopentāns ir bezkrāsains dzidrs šķidrums ar naftas veida smaržu. Mazāk blīvs nekā ūdens un tajā nešķīst. Tvaiki ir smagāki par gaisu.

Cikloheksāns : atrodams kolrābjos. Atšķaidītājs krāsu piedevu maisījumos lietošanai pārtikā.

Cikloheptāns : tas ir bezkrāsains, nešķīstošs eļļains šķidrums, kas ir mazāk blīvs nekā ūdens. Augstas koncentrācijas ieelpošanai var būt narkotiska iedarbība. To izmanto citu ķīmisku vielu ražošanai.

Ciklooktāns : tas ir policiklisks ogļūdeņradis ar deviņiem oglekļa atomiem. Nešķīst ūdenī.

Metilcikloheksāns ir bezkrāsains dzidrs šķidrums ar naftas veida smaržu. Metilcikloheksānā krēsla konformācija, kurā lielā metilgrupa ir ekvatoriāla, ir visstabilākā un tāpēc visapdzīvotākā no visām iespējamām konfigurācijām (Carey, 2011).

Izopropilcikloheksāns : Tas ir bezkrāsains šķidrums, kas atrodams augļos. Izopropilcikloheksāns ir atrodams Carica papaijā (papaijā).

metilciklopentāns : tas ir bezkrāsains, nešķīstošs šķidrums un mazāk blīvs nekā ūdens. Tvaiki var būt narkotiski un kairinoši. Metilciklopentānu izdala no Helianthus annuus (saulespuķu).

Norborāns : tas ir biciklisks alkāns, ko sauc arī par heptāna velosipēdiem ar formulu C7H12.

Atsauces

1. Alkāni. (2016, 28. novembris). Atgūts no chem.libretexts.org.
2. Alkāni. (SF). Iegūts no hiperfizikas.phy-astr.gsu.edu.
3. (2014). Alkāni. Atgūts no bbc.co.uk.
4. Carey, FA (2011, 2. decembris). Ogļūdeņradis. Atgūts no britannica.
5. Encyclopædia Britannica. (2017. gads, 24. marts). Metāns. Atgūts no britannica.com.
6. Hanas akadēmija. (SF). Alkāni, cikloalkāni un funkcionālās grupas. Atgūts no vietnes khanacademy.org.
7. FilmasVai hloroforms tiešām jūs izsit tik ātri, cik viņi rāda filmās? (2016). Atgūts no scienceabc.
8. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. . (2017. gads, 06. maijs). PubChem salikto datu bāze; CID = 6337. Izgūts no PubChem.
9. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2015. gads, 6. maijs). PubChem salikto datu bāze; CID = 10041. Izgūts no PubChem.
10. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2017. gads, 6. maijs). PubChem salikto datu bāze; CID = 10907. Izgūts no PubChem.
11. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. PubChem savienojumu datu bāze ;. (2017. gads, 6. maijs). PubChem savienojumu datu bāze; CID = 6556,. Izgūts no PubChem.
12. Propāna formula. (SF). Atgūts no softschools.com.