ALKÁNOK VAGY TELÍTETT SZÉNHIDROGÉNEK: TULAJDONSÁGOK, PÉLDÁK - KÉMIA - 2026

Az alkánokat vagy telített szénhidrogéneket egyszeres kötések jellemzik csak a kovalens típusú szerkezetben. Ez azt jelenti, hogy az ezekben a fajokban jelen lévő szénatomok a hidrogénatomok maximális mennyiségéhez vannak kötve, amellyel kötés képesek, ezért telítettnek nevezzük.

A szerves kémia univerzumában az alkánokat, más néven paraffinokat, meglehetősen bőséges és nagyon fontos fajoknak tekintik, amelyek az alifás szénhidrogének (például telítetlen szénhidrogének) csoportjába tartoznak.

A legegyszerűbb, telített szénhidrogén, amely képezhető vesszük példaként: metán, a vegyület megtalálható a gázfázisú normál környezeti körülmények között (25 ° C-on és az ATM), amelynek képlete CH ₄.

Amint látható, ebben a molekulában az egyetlen szénatom négy egyszerű kötésű, mindegyik hidrogénatommal rendelkezik.

Az alkének és az alkinek fontos kereskedelmi felhasználások, mint az etilén és a propilén esetében; de ezek reaktívabb vegyületek is, mint telített szénhidrogének, ezért nagy reakcióválasztékkal bírnak, amelyek a szokásos alkének és alkinek következtében következnek be.

Az alkánok nómenklatúrája

Az alkánok vagy telített szénhidrogének helyes megnevezéséhez az első dolog, amelyet figyelembe kell venni, az IUPAC (Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Egyesülete) szerint a négy legegyszerűbb alkán szisztematikus nómenklatúráját nem kell alkalmazni.

Lineáris telített szénhidrogének nómenklatúrája

Ezek a vegyületek az általános képletű C _n H _{2n + 2}, ahol n értéke csak pozitív egész szám (n = 1,2,…), és ezek elnevezése az előtag megfelelő szénatomok száma, és add hozzá a –ano utótagot.

Tehát, az első négy telített molekulák: a metán (CH ₄), etán (C ₂ H ₆), propán (C ₃ H ₈) és butánból (C ₄ H ₁₀).

Az öt és tíz szénatomot tartalmazó alkánok nómenklatúrájával kezdve megszámoljuk ezen atomok számát, amelyek a leghosszabb láncban vannak, feltéve, hogy folyamatos.

Ezenkívül abban az esetben, ha egy hidrogénatomot kivonnak egy alkánból, akkor szubsztituenssé válik, vagyis olyan csoporttá, amelynek terminális -ane -án -il-csoporttá vált. Például, a metán (CH ₄) válna metil- (-CH ₃), és hasonlóképpen a más molekulákkal.

Figyelembe véve az eddig elmondottakat, és hozzáfűzve, hogy a számlálást mindig a legközelebbi szubsztituenssel rendelkező szénatommal kell kezdeni, meg kell jelölni a helyettesítő helyzetét, amelyet az alkán neve követ.

Így a fenti vegyületet 3-metil-pentánnak nevezzük.

Elágazó telített szénhidrogén-nómenklatúra

Hasonlóképpen, az elágazó láncú alkánok ugyanolyan általános képletűek, mint a lineárisak, de n> 2-vel. Tehát minden alkalommal, amikor egy vagy több atom vagy atomcsoport helyettesít egy vagy több hidrogénatomot, meg kell jelölni ezen szubsztituensek helyét.

Ha ugyanazon alkil típusú csoportoknak több ága van, akkor a di-, tri- vagy tetra- kifejezéseket használják ezen szubsztituensek mennyiségének jelölésére, helyük megjelölése elõtt, és az alkán nevével végzõdik.

Amennyiben a szubsztituensek különbözőek, ők nevezték szerinti alfabetikus sorrendben, és azt is, hogy a nem-szén-szubsztituens, például klór- (Cl) vagy nitrocsoport (NO ₂).

Minden esetben a fő lánc szénszámának kiszámításához a legkisebb számot kell megadni annak a szénnek, amely ábécé sorrendben kapcsolódik a legalacsonyabb szubsztituenssel, és ebben az irányban folytatódik.

Ciklikus telített szénhidrogének nómenklatúrája

Ciklikus-típusú telített szénhidrogének, ismertebb nevén cikloalkánok, a következő általános képletű C _n H _2n, ahol n = 3,4,…

Ezekben a szerves molekulákban az azt alkotó szénatomok zárt módon vannak elrendezve, azaz szerkezetük gyűrűt képez.

Ezeknek a fajoknak a megnevezésére a fentiekben a lineáris és elágazó láncú alkánokra vonatkozó irányelveket követjük, csak a ciklo- előtagot adva. Hasonlóképpen, ciklopropán (C ₃ H ₆) tartják a legegyszerűbb cikloalkán.

Hasonlóképpen, ezek a molekulák egynél több gyűrűt tartalmazhatnak a fő láncba integrálva, legalább három szénatommal, és akár rendkívül összetett szerkezeteket is képezhetnek.

Tulajdonságok

A telített szénhidrogének fő jellemzője, hogy atomok között egyszerű kötés alakul ki, ami nagyon nagy molekularészt képez, és meglehetősen specifikus tulajdonságokat ad nekik, az alábbiakban részletezettek szerint:

Geometriai izomerizáció

Az alkán molekulák szerkezete módosítja azok fizikai és kémiai tulajdonságait, mivel a szén kialakulhat a négy kötésben.

Ez azt jelenti, hogy annak ellenére, hogy ezekben a molekulákban sp ³ típusú hibridizáció van, a szomszédos atomjai közötti szögek az atom típusától függően változhatnak.

A pontosabb magyarázat érdekében a cikloalkánok torziós szögekkel rendelkeznek, amelyek egyedülálló tulajdonságot adnak nekik, az úgynevezett sztereokémia, amelyek befolyásolhatják a molekula energiáját és a benne rejlő egyéb tényezőket, például spektroszkópos és optikai tulajdonságokat adhatnak nekik.

savasság

A telített szénhidrogének meglehetősen alacsony reakcióképességet mutatnak az ionos és más poláros fajokkal szemben. Ugyanakkor gyakorlatilag nincs kölcsönhatásuk savas és lúgos anyagokkal.

Polaritás

Az alkánokat nem vezetik, mivel polaritásuk gyakorlatilag nulla elektromos mező jelenlétében. Tehát nem képződhetnek hidrogénkötések annak lehetővé tétele érdekében, hogy oldódjon poláris oldószerekben.

Tehát gyakorlatilag oldódnak minden nem poláros oldószerben, és nem keverhetők poláros oldószerekkel, például vízzel.

Forráspont és olvadáspont

Telített szénhidrogénekben az intermolekuláris kölcsönhatások a van der Waals erők hatására lépnek fel, amelyekben az erősebb kölcsönhatások magasabb forráspontokba fordulnak.

Hasonló tendencia figyelhető meg az olvadáspontokra, de ennek oka a molekula csomagolási képessége.

Mivel ezek a kölcsönhatások közvetlenül kapcsolódnak a fajok molekulatömegéhez, annál nagyobb a molekula, annál magasabb a forráspontja és az olvadáspontja.

Így azáltal, hogy egy szigorúbb szerkezetű, amely intermolekuláris érintkező síkot ad nekik, a cikloalkánok forráspontja és olvadáspontja magasabb, mint a megfelelő lineáris alkánoké.

Példák alkánokra

Lineáris alkánok

Metán: Színes és szagtalan gáz, amely bőségesen fordul elő a természetben és bizonyos emberi tevékenységek terméke. A metán az alkánok legegyszerűbb tagja, és az üvegházhatású gázok közül a legerősebb hatású (Encyclopædia Britannica, 2017).

Etán: olyan gáz, amelyet főként a földgázban találnak, és más gázokkal keverve használnak üzemanyagok előállítására.

Propán: Ez egy színtelen gáz, amelyet a földgázban találnak, és üzemanyagként használják otthonokban és ipari területeken. A propán kémiai képlete C ₃ H _8, és a kiterjesztett képlet CH ₃ CH ₂ CH ₂ (propán képlet, SF).

Bután: vagy az n-bután a tucat földgázból nyert gázok egyike és nyersolajból is előállítható. Az N-bután színtelen, többcélú gáz. A bután fűtésre, hűtésre és könnyebb tüzelőanyagokra használható.

N-pentán: tiszta, színtelen folyadék, kőolajszerű szaggal. A pentánt az alkoholtartalmú italokban és a komlóolajban találják meg. Ez az alkán bizonyos üzemanyagok alkotóeleme, és speciális oldószerként használják a laboratóriumban.

N-hexán: színtelen, tiszta folyadék, kőolajszerű szaggal. A citrusfélékben található, és ehető olajok kivonására vetőmagból és zöldségből, speciális oldószerként és tisztítószerként használják.

N-heptán: színtelen átlátszó folyadék, petróleumszerű szaggal. A kardamomban található. Kevésbé sűrű, mint a víz, és vízben nem oldódik. A levegőnél nehezebb gőzök.

N-oktán: színtelen folyadék benzinszaggal. Kevésbé sűrű, mint a víz, és vízben nem oldódik. Ezért a vízen úszó. Bőrirritáló hatású.

Metil-klorid: Klórmetánnak is nevezik, ez színtelen gáz. Ez a legegyszerűbb halogén-alkán, amelyet szilikon polimerek és más vegyi termékek gyártásához használnak.

Kloroform: színtelen, illatos és erősen illékony folyadék, amelyet érzéstelenítő tulajdonságaik miatt széles körben használnak. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően jó hírnévnek örvend, hogy képes kábítani vagy megütni embereket, még kis adagokban történő felhasználás esetén is.

Szén-tetraklorid: más néven tetraklór-metán, színtelen, sűrű, nagyon mérgező, illékony, nem gyúlékony folyadék, jellegzetes szagú és oldószerként használják.

Klór-etán: olyan gáz, amely enyhe nyomáson kondenzál. A klór-etánt elsősorban a sportgyógyászatban alkalmazott helyi fájdalomcsillapításra használják (Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ, 2017).

Bróm- etán: etil-bromid néven is ismert, színtelen illékony folyadék, enyhén oldódó és sűrűbb a víznél. A gőz nehezebb, mint a levegő. Gyógyszerkészítmények előállítására és oldószerként használják.

Elágazó alkánok

Izobután: gyenge ásványolaj szagú színtelen gáz. Gőznyomás alatt cseppfolyósított gázként szállítják. A folyadékkal való érintkezés fagyot okozhat. Könnyen bekapcsol.

Izopentán - más néven 2-metil-bután, ez színtelen, benzines szagú vizes folyadék. Lebeg a vízben. Gyúlékony és irritáló gőzöket fejleszt (Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ. PubChem Compound Database;, 2017).

2-metil-pentán: ez egy elágazó láncú alkán, molekuláris képlete C ₆ H1 ₄. Ez egy vizes folyadék, benzinszaggal, amely a vízen úszó és irritáló gőzt képez.

3,3-Dimetilhexán - gyógynövényekben és fűszerekben található. A 3, 3-dimetilhexán az Osmanthus fragrans (édes osmanthus) és a ginzeng olaj alkotóeleme.

2,3-dimetilhexán: gyümölcsökben található. A 2,3-dimetilhexán a keményítő illékony alkotóeleme.

Neopentán: folyadék, amely kevésbé sűrű, mint a víz. Vízben nem oldódik, de alkoholban oldódik (Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ, 2015).

2, 2, 4-trimetilpentán: vagy az izooktán a kőolajiparhoz kapcsolódó termékek gyártása, felhasználása és ártalmatlanítása révén kerül a környezetbe. A 2,2,4-trimetil-pentán behatolt az emberi bőrbe, műtétet igényel a kéz bőrének és szövetének nekrózisát okozta (Országos Biotechnológiai Információs Központ, 2017).

cikloalkánok

Ciklopropán - színtelen gáz, kőolajszerű szagú. A folyadékkal való érintkezés fagyot okozhat. Megfojthatja a levegő elmozdulását, és magas koncentrációban kábító hatású.

Ciklobután: Olyan gáz, amely 13 ° C hőmérsékleten folyadékká kondenzálódik. Vízben nem oldódik. Alkoholban, acetonban és éterben oldódik.

Ciklopentán - színtelen, tiszta folyadék, petróleumszerű szaggal. Kevésbé sűrű, mint a víz, és benne nem oldódik. A gőz nehezebb, mint a levegő.

Ciklohexán: megtalálható a karalábéban. Hígítószer élelmiszer-adalékanyag-keverékekhez.

Cikloheptán: színtelen, oldhatatlan, olajos folyadék, amely kevésbé sűrű, mint a víz. A magas koncentrációk belégzése kábítószerrel járhat. Más vegyszerek előállítására használják.

Ciklooktán: kilenc szénatomot tartalmazó policiklusos szénhidrogén. Vízben nem oldódik.

Metil-ciklohexán - színtelen, tiszta folyadék, petróleumszerű szaggal. A metilciklohexánban a szék konformációja, amelyben a nagy metilcsoport ekvatoriánus, a legstabilabb, és ezért az összes lehetséges konformáció legnépesebb (Carey, 2011).

Izopropil-ciklohexán: színtelen folyadék, amely gyümölcsökben található. Az izopropil-ciklohexán a carica papayában található (papaya).

metilciklopentán: színtelen, oldhatatlan folyadék és kevésbé sűrű, mint a víz. A gőzök kábítószer és irritáló hatásúak lehetnek. A metilciklopentánt a Helianthus annuus (napraforgó) izolálják.

Norborane: ez egy biciklusos alkán, amelyet heptán kerékpárnak is neveznek, a (C7H12) képlettel.

Irodalom

1. Alkánok. (2016, november 28). Helyreállítva a chem.libretexts.org webhelyről.
2. Alkánok. (SF). Vissza a következőhöz: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
3. (2014). Alkánok. Helyreállítva a bbc.co.uk webhelyről
4. Carey, FA (2011, december 2). Szénhidrogén. Meggyógyult a britannicától.
5. Encyclopædia Britannica. (2017, március 24.). Metán. Helyreállítva a britannica.com webhelyről.
6. Khan Akadémia. (SF). Alkánok, cikloalkanok és funkcionális csoportok. Helyreállítva a khanacademy.org webhelyről.
7. FilmekTényleg dobja ki a Chloroform olyan gyorsan, ahogy a filmekben megmutatják? (2016). Visszanyert a tudományból.
8. Országos Biotechnológiai Információs Központ.. (2017, május 06). PubChem vegyület adatbázis; CID = 6337. Beolvasva a PubChemből.
9. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2015, május 6.). PubChem vegyület adatbázis; CID = 10041. Beolvasva a PubChemből.
10. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2017, május 6). PubChem vegyület adatbázis; CID = 10907. Beolvasva a PubChemből.
11. Országos Biotechnológiai Információs Központ. PubChem vegyület adatbázis;. (2017, május 6). PubChem Compound Database; CID = 6556,. Beolvasva a PubChemből.
12. Propán képlet. (SF). Helyreállítva a softschools.com webhelyről.