- Az alifás szénhidrogének tulajdonságai
- Elnevezéstan
- reakciók
- Az égés
- Kiegészítés
- halogénezési
- Reccsenés
- típusai
- Alkalmazások
- Példák
- Irodalom
Az alifás szénhidrogének azok, amelyek nem tartalmaznak aromát, nem szaglási szempontból, hanem a kémiai stabilitás szempontjából. A szénhidrogének ilyen osztályozása manapság túlságosan félreérthető és pontatlan, mivel nem tesz különbséget a nem aromás szénhidrogének különféle típusai között.
Így vannak alifás szénhidrogének és aromás szénhidrogének. Az utóbbiakat alapvető egységük: a benzolgyűrű ismeri fel. A többi viszont bármilyen molekuláris szerkezetet alkalmazhat: lineáris, elágazó, ciklikus, telítetlen, policiklusos; mindaddig, amíg nincsenek konjugált rendszereik, mint például a benzol.
Az öngyújtók folyékony tüzelőanyaga alifás szénhidrogének keverékéből áll. Forrás: Pixnio.
Az „alifás” kifejezés az „aleiphar” görög szóból származik, amely zsírt jelent, és az olajokra is utalt. Ezért a 19. században ezt az osztályozást az olajos kivonatokból nyert szénhidrogénekhez rendelték; míg aromás szénhidrogéneket extraháltak a fából és az illatos gyantákból.
A szerves kémia alapjainak megszilárdulásakor azonban felfedezték, hogy van egy kémiai tulajdonság, amely megkülönbözteti a szénhidrogéneket, még fontosabb, mint a természetes forrásaik: aromás (és nem illatos).
Ily módon az alifás szénhidrogének már nem csak a zsírokból előállított szénhidrogének voltak, amelyek mindegyikének nincs aromás aromája. Ezen a családon belül vannak alkánok, alkének és alkinek, függetlenül attól, hogy lineárisak vagy ciklikusak-e. Ezért tekintjük az „alifás” pontatlannak; bár hasznos néhány általános szemponttal foglalkozni.
Például, amikor alifás „végeket” vagy „láncokat” mond, akkor olyan molekuláris régiókra utal, ahol aromás gyűrűk nincsenek. Az összes alifás szénhidrogének, a legegyszerűbb definíció szerint a metán, CH 4; míg a benzol a legegyszerűbb az aromás szénhidrogének közül.
Az alifás szénhidrogének tulajdonságai
Az alifás szénhidrogének tulajdonságai különböző mértékben változnak, attól függően, hogy melyiket veszik figyelembe. Vannak alacsony és nagy molekulatömegű, valamint lineáris, elágazó, gyűrűs vagy policiklusosak, még csodálatos háromdimenziós szerkezetűek is; mint a kubai, kocka alakú.
Van azonban néhány általános szempont, amelyet megemlíthetünk. A legtöbb alifás szénhidrogén hidrofób és apoláris gáz vagy folyadék, némelyek apolárisabbak, mint mások, mivel a listán szerepelnek még azok is, amelyekben a szénláncok halogén-, oxigén-, nitrogén- vagy kénatomot tartalmaznak.
Hasonlóképpen, gyúlékony vegyületek, mivel érzékenyek a levegőben lévő oxidációra minimális hőforrással. Ez a tulajdonság veszélyesebbé válik, ha hozzáadjuk annak magas illékonyságát, az alifás molekulákat együtt tartó gyenge diszpergáló kölcsönhatások miatt.
Ezt láthatjuk például butánban, egy olyan gázban, amely viszonylag könnyen cseppfolyósítható, mint például a propán. Mindkettő erősen illékony és tűzveszélyes, így aktív alkotórészeket képez a főzőgázban vagy a zsebkivilágítóban.
Ez az illékonyság természetesen csökken, amikor a molekulatömeg növekszik, és a szénhidrogén egyre viszkózusabb és olajosabb folyadékokat hoz létre.
Elnevezéstan
A szénhidrogének nómenklatúrája tulajdonságainál még jobban eltér. Ha alkánok, alkének vagy alkinek, akkor ugyanazokat az előírásokat követi az IUPAC.
Ily módon ismert, hogy az egyes szubsztituensek melyik szénén megtalálhatók, vagy akár telítetlenségek (kettős vagy hármas kötések). Ciklikus szénhidrogének esetében a nevet betűrendben felsorolt szubsztituensek előzik meg, majd a „ciklus” szó követi, számítva az azt alkotó szénszámot.
Vegyük például a következő két ciklohexánt:
Két ciklohexán, amelyeket alifás szénhidrogéneknek osztályoznak. Forrás: Gabriel Bolívar.
A ciklohexánt A 1,4-dimetil-ciklohexánnak nevezzük. Ha a gyűrű öt szénatom lenne, akkor 1,4-dimetil-ciklopentán lenne. Eközben a B-ciklohexánt 1,2,4-trimetil-ciklohexánnak nevezik, és nem 1,4,6-ciklohexánnak, mivel a legalacsonyabb mutatók alkalmazására törekszik.
Most a nómenklatúra nagyon bonyolulttá válhat a furcsa szerkezetű szénhidrogénekre. Számukra konkrétabb szabályok vannak, amelyeket külön és körültekintően kell magyarázni; éppúgy, mint a diének, terpének, poliének és policiklusos vegyületek.
reakciók
Az égés
Szerencsére ezeknek a szénhidrogéneknek a reakciói kevésbé változatosak. Az egyiket már megemlítették: könnyen égnek, szén-dioxidot és vizet, valamint más oxidokat vagy gázokat képeznek, a heteroatomok (Cl, N, P, O stb.) Jelenlététől függően. A CO 2 és a H 2 O azonban az égés fő termékei.
Kiegészítés
Ha telítetlenséget mutatnak, additív reakciókon mennek keresztül; vagyis beépítik a kis molekulákat a gerincükbe szubsztituensekként egy meghatározott mechanizmust követve. Ezen molekulák között van víz, hidrogén és halogének (F 2, Cl 2, Br 2 és I 2).
halogénezési
Másrészről, az alifás szénhidrogének ultraibolya sugárzás (hv) és hő előfordulása esetén megbonthatják a CH kötéseket, hogy CX kötésekké váljanak (CF, C-Cl stb.). Ez a halogénezési reakció, amelyet nagyon rövid láncú alkánokban, például metánban vagy pentánban lehet megfigyelni.
Reccsenés
Az alifás szénhidrogének, különösen a hosszú szénláncú alkánok másik reakciója a termikus krakkolás. Az intenzív hőellátásból áll, így a hőenergia megszakítja a DC kötéseket, és így nagy molekulákból kicsi molekulák képződnek, amelyeket az üzemanyagpiac jobban értékel.
A fenti négy reakció az a fő reakció, amelyben egy alifás szénhidrogén megengedett, az égés a legfontosabb, mivel nem különböztet meg különféle vegyületeket; az összes oxigén jelenlétében égni fog, de nem mindegyik ad hozzá molekulákat, vagy kis molekulakra bomlik.
típusai
Az alifás szénhidrogének számos vegyületet csoportosítanak, amelyeket viszont pontosabban osztályoznak, jelezve telítetlenségük mértékét, valamint szerkezetük típusát.
Attól függően, hogy mennyire telítetlenek, van alkánok (telített), alkének és alkinek (telítetlen).
Az alkánokat az egyetlen CC-kötés jellemzi, míg az alkénekben és az alkinekben C = C és C andC kötéseket figyeltünk meg. Ezek megjelenítésének nagyon általános módja az alkánok szénvázai, mint cikcakkoló és hajlított láncok, úgy gondolva, hogy az alkének "négyzetek", és az alkinek "egyenesek".
Ennek oka az a tény, hogy a kettős és a hármas kötések energiát és sztérikus korlátozást mutatnak forgásukban, „kikeményítik” szerkezetüket.
Az alkánok, alkének és alkinek lehetnek elágazó, gyűrűs vagy policiklusosak. Ezért a cikloalkánokat, cikloalkéneket, cikloalkineket és olyan vegyületeket, mint például a dekalin (egy bicikloszerkezettel), az adamantánt (hasonlóan a baseball sapkához), a heptalant, a gonánt, szintén alifás szénhidrogéneknek tekintik.
Más típusú szénhidrogének származnak alkénekből, mint például diének (két kettős kötéssel), poliének (sok váltakozó kettős kötéssel) és terpének (izoprénből származó vegyületek, dién).
Alkalmazások
Ezen szénhidrogének felhasználása ismét változhat attól függően, hogy melyiket veszik fontolóra. A tulajdonságok és a reakciók szakaszaiban azonban világossá tették, hogy ezek mind égnek, nemcsak gáznemű molekulákat szabadítanak fel, hanem fényt és hőt is. Így energiatartályok, amelyek üzemanyagként vagy hőforrásként szolgálnak.
Ezért használják őket a benzin összetételének részeként, földgázként, a Bunsen égőkben és általában a tüzek elindításához.
Az egyik legfigyelemreméltóbb példa az acetilén, a HC thatCH, amelynek égése lehetővé teszi a minta fémionjainak gerjesztését az analitikai vizsgálatok során végzett atomabszorpciós spektrometria során. A keletkező tűz felhasználható hegesztésre is.
Folyékony alifás szénhidrogéneket, például paraffinokat gyakran használnak zsírok extrakciós oldószereiként. Ezen túlmenően az oldószeres hatása felhasználható a foltok, zománcok, festékek eltávolítására vagy egy bizonyos szerves vegyület oldatának előállítására.
A legnagyobb molekulatömegű, viszkózus vagy szilárd anyagot gyanták, polimerek vagy gyógyszerek előállítására használják.
Ami az „alifás” kifejezést illeti, azt általában egy olyan makromolekulában lévő régiókra utalják, amelyekben nincs aromás aromájuk. Például az aszfaltenéneket felületesen aromás atommagként írják le, amely alifás láncokkal rendelkezik.
Példák
Eleinte azt mondták, hogy a metán a legegyszerűbb az alifás szénhidrogének közül. Őket követi propán, CH 3 CH 2 CH 3, a bután, a CH 3 CH 2 CH 2 CH 3, pentán, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3, oktán, nonán, dekán, és így tovább, amelyek alkánok minden alkalommal hosszabb.
Ugyanez vonatkozik az etilén, CH 2 = CH 2, propén, CH 3 CH = CH 2, butént, CH 3 CH 2 CH = CH 3, és a többi az alkinek. Ha két kettős kötés van, akkor diének, és ha kettőnél több van, a poliolok. Ugyanígy lehetnek kettős és hármas kötések ugyanabban a vázban, ami növeli a szerkezeti komplexitást.
A cikloalkánok közül megemlíthetjük a ciklopropánt, ciklobutánt, ciklopentánt, ciklohexánt, cikloheptánt, ciklooktánt, valamint ciklohexént és ciklohexint. Az elágazó láncú származékokat viszont mindezen szénhidrogénekből nyerik, amelyek rendelkezésre álló példái (például 1,4-dimetil-ciklohexán) még többszörösek.
A legreprezentatívabb terpének közül van limonén, mentol, pinén, A-vitamin, szkvalén stb. Polietilén polimer telített -CH 2 -CH 2 - egységek, így az is egy példa ezen szénhidrogének. Más példákat már idéztünk az előző szakaszokban.
Irodalom
- Morrison, RT és Boyd, R, N. (1987). Szerves kémia. 5. kiadás. Szerkesztői Addison-Wesley Interamericana.
- Carey F. (2008). Szerves kémia. (Hatodik kiadás). Mc Graw Hill.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Szerves kémia. Aminok. (10. kiadás). Wiley Plus.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. augusztus 22.). Alifás szénhidrogén meghatározás. Helyreállítva: gondolat.com
- Wikipedia. (2019). Alifás vegyület. Helyreállítva: en.wikipedia.org
- Kémia LibreTexts. (2019. augusztus 20.). Alifás szénhidrogének. Helyreállítva: chem.libretexts.org
- Elizabeth Wyman. (2019). Alifás szénhidrogének: Meghatározás és tulajdonságok. Tanulmány. Helyreállítva: study.com