- Alifātisko ogļūdeņražu īpašības
- Nomenklatūra
- Reakcijas
- Sadegšana
- Papildinājums
- Halogenēšana
- Krekinga
- Veidi
- Lietojumprogrammas
- Piemēri
- Atsauces
Par alifātiskie ogļūdeņraži ir tie trūkst aromātiskuma, nevis ar ožu ziņā, bet attiecībā uz ķīmisko stabilitāti. Šādā veidā klasificēt ogļūdeņražus mūsdienās ir pārāk neskaidri un neprecīzi, jo tas nediskriminē dažādus ogļūdeņražu veidus, kas nav aromātiski.
Tādējādi mums ir alifātiski ogļūdeņraži un aromātiski ogļūdeņraži. Pēdējos atpazīst pēc to pamatvienības: benzola gredzena. Pārējie, no otras puses, var pieņemt jebkuru molekulāro struktūru: lineāru, sazarotu, ciklisku, nepiesātinātu, policiklisku; kamēr viņiem nav tādu konjugētu sistēmu kā benzols.
Šķidrā degviela šķiltavās sastāv no alifātisko ogļūdeņražu maisījuma. Avots: Pixnio.
Termins “alifātisks” ir radies no grieķu vārda “aleiphar”, kas nozīmē taukus, un ko lieto arī eļļām. Tāpēc 19. gadsimtā šī klasifikācija tika piešķirta ogļūdeņražiem, kas iegūti no taukainiem ekstraktiem; savukārt aromātiskie ogļūdeņraži tika ekstrahēti no koku un smaržīgajiem sveķiem.
Tomēr, konsolidējot organiskās ķīmijas pamatus, tika atklāts, ka pastāv ķīmiska īpašība, kas diferencē ogļūdeņražus, pat svarīgākus par to dabiskajiem avotiem: aromātiskumu (un nevis aromātu).
Tādā veidā alifātiskie ogļūdeņraži pārstāja būt tikai tie, kas iegūti no taukiem, un tiem visiem, kam nav aromātiskuma. Šajā ģimenē mums ir alkāni, alkāni un alkīni neatkarīgi no tā, vai tie ir lineāri vai cikliski. Tieši tāpēc “alifātisko” uzskata par neprecīzu; kaut arī ir lietderīgi pievērsties dažiem vispārīgiem aspektiem.
Piemēram, kad jūs sakāt alifātiskus “galus” vai “ķēdes”, jūs domājat par molekulāriem reģioniem, kur nav aromātisku gredzenu. No visām alifātiskie ogļūdeņraži, vienkāršākā pēc definīcijas ir metāns, CH 4 ; savukārt benzols ir vienkāršākais no aromātiskajiem ogļūdeņražiem.
Alifātisko ogļūdeņražu īpašības
Alifātisko ogļūdeņražu īpašības dažādās pakāpēs atšķiras atkarībā no tā, kuri tiek ņemti vērā. Ir zemas un lielas molekulmasas, kā arī lineāras, sazarotas, cikliskas vai policikliskas, pat tādas, kurām ir pārsteidzošas trīsdimensiju struktūras; tāpat kā ar kubiešu, kuba formas.
Tomēr var minēt dažus vispārinājumus. Lielākā daļa alifātisko ogļūdeņražu ir hidrofobās un apolārās gāzes vai šķidrumi, daži ir apolārāki nekā citi, jo sarakstā ir iekļauti pat tie, kuru oglekļa ķēdēs ir halogēna, skābekļa, slāpekļa vai sēra atomi.
Tāpat tie ir viegli uzliesmojoši savienojumi, jo tie ir jutīgi pret oksidāciju gaisā ar minimālu siltuma avotu. Šī īpašība kļūst bīstamāka, ja pievienojam tās augsto nepastāvību vājās izkliedētās mijiedarbības dēļ, kas kopā satur alifātiskās molekulas.
Mēs to redzam, piemēram, butānā, gāzē, kas salīdzinoši viegli var sašķidrināties, piemēram, propānā. Abi ir viegli gaistoši un viegli uzliesmojoši, padarot tos par aktīviem komponentiem gatavošanas gāzē vai kabatas šķiltavās.
Protams, šai nepastāvībai ir tendence samazināties, jo palielinās molekulārā masa un ogļūdeņradis rada arvien viskozus un taukainus šķidrumus.
Nomenklatūra
Ogļūdeņražu nomenklatūra atšķiras pat vairāk nekā to īpašības. Ja tie ir alkāni, alkāni vai alkīni, tiek ievēroti tie paši IUPAC noteikumi: atlasiet garāko ķēdi, piešķirot viszemākos indikatoru numurus aizvietotākajam galam vai visreaģējošākajiem heteroatomiem vai grupām.
Tādā veidā ir zināms, uz kura oglekļa atrasts katrs aizvietotājs vai pat nepiesātinātās vielas (divkāršās vai trīskāršās saites). Ciklisku ogļūdeņražu gadījumā nosaukuma priekšā ir aizvietotāji, kas uzskaitīti alfabēta secībā, kam seko vārds “cikls”, saskaitot oglekļa atomu skaitu, kas to veido.
Piemēram, apsveriet šādus divus cikloheksānus:
Divi cikloheksāni, kas klasificēti kā alifātiski ogļūdeņraži. Avots: Gabriel Bolívar.
Cikloheksānu A sauc par 1,4-dimetilcikloheksānu. Ja gredzenā būtu pieci oglekļi, tas būtu 1,4-dimetilciklopentāns. Tikmēr cikloheksānu B sauc par 1,2,4-trimetilcikloheksānu, nevis par 1,4,6-cikloheksānu, jo tas cenšas izmantot zemākos rādītājus.
Tagad nomenklatūra var kļūt ļoti sarežģīta ogļūdeņražiem ar savādu struktūru. Viņiem ir specifiskāki noteikumi, kas jāizskaidro atsevišķi un uzmanīgi; tāpat kā diēnus, terpēnus, poliēnus un policikliskos savienojumus.
Reakcijas
Sadegšana
Par laimi, reakcija uz šiem ogļūdeņražiem ir mazāk atšķirīga. Viens no tiem jau tika minēts: tie viegli sadedzina, veidojot oglekļa dioksīdu un ūdeni, kā arī citus oksīdus vai gāzes atkarībā no heteroatomu (Cl, N, P, O utt.) Klātbūtnes. Tomēr galvenie sadegšanas produkti ir CO 2 un H 2 O.
Papildinājums
Ja tie rada nepiesātinātību, tie var tikt pakļauti papildināšanas reakcijām; tas ir, viņi iesprauž mazas molekulas mugurkaulā kā aizvietotājus pēc noteikta mehānisma. Starp šīm molekulām mums ir ūdens, ūdeņradis un halogēni (F 2 , Cl 2 , Br 2 un I 2 ).
Halogenēšana
No otras puses, alifātiski ogļūdeņraži ultravioletā starojuma (hv) un karstuma ietekmē var sašķelt CH saites, mainot tos uz CX saitēm (CF, C-Cl utt.). Šī ir halogenēšanas reakcija, ko novēro ļoti īsās ķēdes alkānos, piemēram, metānā vai pentānā.
Krekinga
Vēl viena reakcija, kurā var iziet alifātiski ogļūdeņraži, īpaši garu ķēžu alkāni, ir termiskā krekinga darbība. Tas sastāv no intensīva siltuma padeves, lai siltumenerģija izjauktu DC saites, un tādējādi no lielām molekulām veidojas mazas molekulas, kuras degvielas tirgū tiek novērtētas augstāk.
Iepriekšminētās četras reakcijas ir galvenās, kurās var notikt alifātisks ogļūdeņradis, vissvarīgākais ir sadegšana, jo tas nediskriminē nevienu savienojumu; visi sadedzinās skābekļa klātbūtnē, bet ne visi pievienos molekulas vai sadalīsies mazās molekulās.
Veidi
Alifātiskie ogļūdeņraži apvieno neskaitāmus savienojumus, kurus savukārt klasificē daudz specifiskāk, norādot to nepiesātinātības pakāpi, kā arī to struktūras veidu.
Atkarībā no tā, cik tie ir nepiesātināti, mums ir alkāni (piesātināti), alkēni un alkīni (nepiesātināti).
Alkāniem raksturīgas vienas CC saites, savukārt alkēnos un alkīnos mēs novērojam attiecīgi C = C un C≡C saites. Ļoti vispārīgs veids, kā tos vizualizēt, ir domāt par alkānu oglekļa skeletiem kā līkločiem un saliektām ķēdēm, kas ir "kvadrāti" alkēniem un "taisnas līnijas" alkīniem.
Tas ir saistīts ar faktu, ka divkāršās un trīskāršās saites rotācijas laikā rada enerģiju un sterisku ierobežojumu, "sacietējot" to struktūras.
Alkāni, alkēni un alkīni var būt sazaroti, cikliski vai policikliski. Tāpēc cikloalkāni, cikloalkāni, cikloalkīni un tādi savienojumi kā dekalīns (ar biciklo struktūru), adamantāns (līdzīgs beisbola cepurē), heptalēns, gonāns, cita starpā, tiek uzskatīti arī par alifātiskiem ogļūdeņražiem.
Citu veidu ogļūdeņraži rodas no alkēniem, piemēram, no diēniem (ar divām dubultajām saitēm), no poliēniem (ar daudzām mainīgām divkāršām saitēm) un no terpēniem (savienojumiem, kas iegūti no izoprēna, dienēna).
Lietojumprogrammas
Atkal šo ogļūdeņražu lietojums var mainīties atkarībā no tā, kurš tiek ņemts vērā. Tomēr īpašību un reakciju sadaļās tika skaidri pateikts, ka tie visi sadedzina ne tikai gāzveida molekulas, bet arī gaismu un siltumu. Tādējādi tie ir enerģijas rezervuāri, noderīgi kā kurināmais vai siltuma avoti.
Tāpēc tos izmanto kā daļu no benzīna, dabasgāzes, Bunsena degļiem un vispār, lai varētu sākt ugunsgrēkus.
Viens no ievērojamākajiem piemēriem ir acetilēns, HC≡CH, kura sadegšana ļauj parauga metālu jonus ierosināt atomu absorbcijas spektrometrijā, ko veic analītiskos testos. Iegūto uguni var izmantot arī metināšanai.
Šķidros alifātiskos ogļūdeņražus, piemēram, parafīnus, bieži izmanto kā tauku ekstrakcijas šķīdinātājus. Turklāt tā šķīdinātāja darbību var izmantot, lai notīrītu traipus, emaljas, krāsas vai vienkārši sagatavotu noteikta organiskā savienojuma šķīdumus.
Sveķu, polimēru vai zāļu ražošanā tiek izmantotas viskozākās vai cietās molekulmasas.
Attiecībā uz terminu “alifātisks” to bieži lieto, lai apzīmētu makromolekulas reģionus, kuriem trūkst aromātiskuma. Piemēram, asfaltenēnus virspusēji raksturo kā aromātisku kodolu ar alifātiskām ķēdēm.
Piemēri
Sākumā teica, ka metāns ir vienkāršākais no alifātiskajiem ogļūdeņražiem. Tiem seko propāns, CH 3 CH 2 CH 3 , butāns, CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 , pentāns, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 , oktāns, nānāns, dekāns utt., Katru reizi saturot alkānus. ilgāk.
Tas pats attiecas arī uz etilēna, CH 2 = CH 2 , propēns, CH 3 CH = CH 2 , butēns, CH 3 CH 2 CH = CH 3 , un par pārējo alkilēnus. Ja ir divas dubultās saites, tās ir diēnas, un, ja ir vairāk nekā divas, tad poliēni. Tāpat tajā pašā skeletā var būt divkāršās un trīskāršās saites, palielinot struktūras sarežģītību.
Starp cikloalkāniem mēs varam minēt ciklopropānu, ciklobutānu, ciklopentānu, cikloheksānu, cikloheptānu, ciklooktānu, kā arī cikloheksēnu un cikloheksīnu. No visiem šiem ogļūdeņražiem savukārt iegūst sazarotus atvasinājumus, pieejamos piemērus (piemēram, 1,4-dimetilcikloheksānu) reizinot vēl vairāk.
No reprezentatīvākajiem terpēniem mums ir limonēns, mentols, pinēns, A vitamīns, skvalēns utt. Polietilēns ir polimērs, kas piesātināts ar CH 2 CH 2 - vienībām , tāpēc tas ir arī piemērs šo ogļūdeņražu. Citi piemēri jau ir minēti iepriekšējās sadaļās.
Atsauces
- Morisons, RT un Boids, R., N. (1987). Organiskā ķīmija. 5. izdevums. Redakcijas Addison-Wesley Interamericana.
- Carey F. (2008). Organiskā ķīmija. (Sestais izdevums). Mc Graw Hill.
- Grehems Solomons TW, Kreigs B. Frīls. (2011). Organiskā ķīmija. Amīni. (10. izdevums.). Wiley Plus.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 22. augusts). Alifātisko ogļūdeņražu definīcija. Atgūts no: domaco.com
- Wikipedia. (2019. gads). Alifātisks savienojums. Atgūts no: en.wikipedia.org
- Ķīmija LibreTexts. (2019. gada 20. augusts). Alifātiski ogļūdeņraži. Atgūts no: chem.libretexts.org
- Elizabete Veimana. (2019. gads). Alifātiski ogļūdeņraži: Definīcija un īpašības. Pētījums. Atgūts no: study.com