ALKÁNY ALEBO NASÝTENÉ UHĽOVODÍKY: VLASTNOSTI, PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025

Tieto alkánov alebo nasýtené uhľovodíky sú charakterizované jednoduchými väzbami iba v štruktúre na typ kovalentnej. To znamená, že atómy uhlíka prítomné v týchto druhoch sú viazané na maximálne množstvo atómov vodíka, s ktorými môžu tvoriť väzby, a preto sú známe ako nasýtené.

Vo vesmíre organickej chémie sa alkány, známe tiež ako parafíny, považujú za pomerne bohaté a veľmi dôležité druhy patriace do skupiny alifatických uhľovodíkov (ako sú nenasýtené uhľovodíky).

Najjednoduchšie nasýtený uhľovodík, ktorý môže byť vytvorený sa berie ako príklad: metán, zlúčeniny nájdené v pri teplote okolia (25 ° C a atm) v plynnej fáze, ktorého vzorec je CH ₄ .

Ako je možné vidieť, jediný atóm uhlíka prítomný v tejto molekule má štyri jednoduché väzby, jednu s každým atómom vodíka.

Alkény a alkíny majú dôležité komerčné využitie, ako v prípade etylénu a propylénu; ale sú tiež reaktívnejšie zlúčeniny ako nasýtené uhľovodíky, vďaka čomu majú vysoký rozsah reakcií, ktoré vznikajú pri bežných alkénoch a alkynoch.

Nomenklatúra alkánov

Na správne pomenovanie alkánov alebo nasýtených uhľovodíkov by sa malo pamätať na to, že podľa IUPAC (Medzinárodná únia čistej a aplikovanej chémie) by sa nemala uplatňovať systematická nomenklatúra štyroch najjednoduchších alkánov.

Názvoslovie lineárnych nasýtených uhľovodíkov

Tieto zlúčeniny majú všeobecný vzorec C _n H _{2n + 2} , kde hodnota n môže byť len kladné celé čísla (n = 1,2, …), a sú pomenované pomocou predpony zodpovedajúce počtu atómov uhlíka a sú pridať príponu –ano.

Takže prvé štyri nasýtené molekuly sú: metánu (CH ₄ ), etán (C ₂ H ₆ ), propán (C ₃ H ₈ ) a bután (C ₄ H ₁₀ ).

Na začiatku nomenklatúry alkánov s 5 až 10 atómami uhlíka sa počíta počet týchto atómov v najdlhšom reťazci, pokiaľ je kontinuálny.

Ďalej, v prípade, že atóm vodíka je odčítaný od alkánu, stáva sa substituentom, to znamená skupinou, ktorej koncový atóm sa zmení na -yl. Napríklad, metánu (CH ₄ ), by sa stal metyl (CH ₃ ) a podobne s ďalšími molekulami.

Berúc do úvahy to, čo sa už uviedlo, a dodajúc, že ​​počet sa musí vždy začať atómom uhlíka, ktorý má najbližší substituent, je uvedená poloha substituenta nasledovaná názvom alkánu.

Vyššie uvedená zlúčenina sa teda nazýva 3-metylpentán.

Rozvetvená nomenklatúra nasýtených uhľovodíkov

Podobne majú alkány s rozvetveným reťazcom rovnaký všeobecný vzorec ako lineárne, ale s n> 2. Takže vždy, keď jeden alebo viac atómov vodíka nahradí jeden alebo viac atómov alebo skupín atómov, musí sa zaznamenať umiestnenie týchto substituentov.

Pokiaľ existuje niekoľko vetiev skupín rovnakého alkylového typu, použijú sa na označenie množstva týchto substituentov výrazy di-, tri- alebo tetra-, ktorým predchádza uvedenie ich polohy a končí sa názvom alkánu.

V prípade, že substituenty sú odlišné, sú pomenované podľa abecedy, a môže mať tiež neuhlíkové substituentmi, ako je atóm chlóru (Cl), alebo nitro (NO ₂ ).

Vo všetkých prípadoch sa na spočítanie uhlíkových čísiel v hlavnom reťazci uvedie najmenšie číslo na uhlík, ktorý je spojený s najnižším substituentom v abecednom poradí a pokračuje týmto smerom.

Názvoslovie cyklických nasýtených uhľovodíkov

Cyklické typu nasýtených uhľovodíkov, lepšie známej ako cykloalkány, majú všeobecný vzorec C _n H _2n , kde n = 3,4, …

V týchto organických molekulách sú atómy uhlíka, ktoré ho tvoria, usporiadané uzavretým spôsobom, to znamená, že ich štruktúra tvorí kruh.

Pri pomenovaní týchto druhov sa postupuje podľa vyššie uvedených pokynov pre lineárne a rozvetvené alkány, pričom sa pridá iba predpona cyklo-. Podobne, cyklopropán (C ₃ H ₆ ), je považovaný za najjednoduchšiu Cykloalkány.

Podobne môžu tieto molekuly obsahovať viac ako jeden kruh integrovaný do ich hlavného reťazca s najmenej tromi atómami uhlíka a dokonca tvoriť vysoko komplexné štruktúry.

vlastnosti

Nasýtené uhľovodíky majú hlavnú charakteristiku vytvárania jednoduchých väzieb medzi svojimi atómami, čo z nich robí veľmi veľkú skupinu molekúl a poskytuje im celkom špecifické vlastnosti, ako je podrobne uvedené nižšie:

Geometrická izomerizácia

Štruktúra alkánových molekúl vedie k zmenám ich fyzikálnych a chemických vlastností v dôsledku konformácie štyroch väzieb, ktoré môže tvoriť uhlík.

To znamená, že aj napriek skutočnosti, že v týchto molekúl uhlíka má sp ³ typ hybridizácie , uhly medzi priľahlými atómami sa môže meniť v závislosti od typu atómu.

Presnejšie povedané, cykloalkány majú torzné uhly, ktoré im dávajú jedinečnú charakteristiku nazývanú stereochémia, ktorá môže ovplyvniť energie molekuly a ďalšie faktory, ktoré sú s ňou spojené, ako je napríklad poskytnutie spektroskopických a optických vlastností.

kyslosť

Nasýtené uhľovodíky vykazujú pomerne nízku reaktivitu na iónové a iné polárne látky. Zároveň prakticky neinteragujú s kyslými a zásaditými látkami.

polarita

Alkány sa považujú za nevodivé, pretože majú prakticky nulovú polaritu v prítomnosti elektrického poľa. Vodíkové väzby sa teda nemôžu vytvárať, aby sa umožnila ich rozpustnosť v polárnych rozpúšťadlách.

Takže sú prakticky rozpustné vo všetkých nepolárnych rozpúšťadlách a sú nemiešateľné s polárnymi rozpúšťadlami, ako je voda.

Teploty varu a topenia

V nasýtených uhľovodíkoch dochádza k intermolekulárnym interakciám v dôsledku van der Waalsových síl, pri ktorých sa silnejšie interakcie premieňajú na vyššie teploty varu.

Podobný trend je pozorovaný pri teplotách topenia, je to však kvôli schopnosti balenia molekuly.

Pretože tieto interakcie priamo súvisia s molekulovou hmotnosťou druhu, tým vyššia bude jeho teplota varu a teplota topenia molekuly.

Tým, že majú cykloalkány pevnejšiu štruktúru, ktorá im poskytuje medzimolekulárnu kontaktnú rovinu, majú vyššie teploty varu a teploty topenia ako ich zodpovedajúce lineárne alkány.

Príklady alkánov

Lineárne alkány

Metán : Je to bezfarebný plyn bez zápachu, ktorý sa vyskytuje v prírode a je produktom určitých ľudských činností. Metán je najjednoduchším členom alkánov a patrí medzi najúčinnejšie skleníkové plyny (Encyclopædia Britannica, 2017).

Etán : je plyn, ktorý sa vyskytuje hlavne v zemnom plyne a používa sa v zmesi s inými plynmi na výrobu palív.

Propán : Je to bezfarebný plyn, ktorý sa nachádza v zemnom plyne a používa sa ako palivo v domácnostiach a priemysle. Chemický vzorec pre propán je C ₃ H ₈ a rozšírený vzorec je CH ₃ CH ₂ CH ₂ (Propán vzorec, SF).

Bután : alebo n-bután je jedným z desiatok plynov extrahovaných zo surového zemného plynu a môže sa tiež vyrábať z ropy. N-bután je bezfarebný viacúčelový plyn. Bután sa dá použiť na vykurovanie, chladenie a ľahšie palivo.

N-Pentán : je číra bezfarebná kvapalina s ropným zápachom. Pentán sa nachádza v alkoholických nápojoch a chmeľovom oleji. Tento alkán je súčasťou niektorých palív a používa sa ako špeciálne rozpúšťadlo v laboratóriu.

N-hexán : je bezfarebná číra kvapalina s ropným zápachom. Nachádza sa v citrusových plodoch a používa sa na extrahovanie jedlých olejov zo semien a zeleniny, ako rozpúšťadlo na špeciálne účely a ako čistiaci prostriedok.

N-heptán : je bezfarebná priehľadná kvapalina s ropným zápachom. Nachádza sa v kardamóme. Menej hustá ako voda a nerozpustná vo vode. Výpary ťažšie ako vzduch.

N-oktán : Je to bezfarebná kvapalina s benzínovým zápachom. Menej hustá ako voda a nerozpustná vo vode. Preto pláva na vode. Vytvára dráždivé pary.

Chlorid metyl : Nazýva sa aj chlórmetán, je to bezfarebný plyn. Je to najjednoduchší halogénalkán, ktorý sa používa pri výrobe silikónových polymérov a pri výrobe iných chemických výrobkov.

Chloroform : je to bezfarebná, zapáchajúca a vysoko prchavá kvapalina, ktorá sa v širokej miere používa pre svoje anestetické vlastnosti. Vďaka týmto vlastnostiam má povesť, že dokáže ľudí omráčiť alebo zasiahnuť, dokonca aj keď sa konzumujú v malých dávkach (MoviesDoes Chloroform Really Knock You Knock You tak rýchlo, ako sa zobrazujú vo filmoch?, 2016).

Chlorid uhličitý : tiež nazývaný tetrachlórmetán, bezfarebná, hustá, vysoko toxická, prchavá, nehorľavá kvapalina, ktorá má charakteristický zápach a používa sa ako rozpúšťadlo.

Chlóretán : je plyn, ktorý kondenzuje pri miernom tlaku. Chlóretán sa používa predovšetkým na zmiernenie bolesti v športovom lekárstve (Národné centrum pre biotechnologické informácie., 2017).

Brómetán : známy tiež ako etylbromid, je to bezfarebná prchavá kvapalina, mierne rozpustná a hustejšia ako voda. Výpary sú ťažšie ako vzduch. Používa sa na výrobu liečiv a ako rozpúšťadlo.

Rozvetvené alkány

Izobután : je bezfarebný plyn so slabým zápachom z ropy. Pod tlakom pary sa dodáva ako skvapalnený plyn. Kontakt s kvapalinou môže spôsobiť omrzliny. Ľahko sa zapne.

Izopentán - nazýva sa tiež 2-metylbután, je to bezfarebná vodná kvapalina s benzínovým zápachom. Pláva vo vode. Vytvára horľavé a dráždivé pary (Národné centrum pre biotechnologické informácie. PubChem Compound Database;, 2017).

2-metylpentán : jedná sa o s rozvetveným reťazcom alkán s molekulárnym vzorcom C ₆ H1 ₄ . Je to vodná kvapalina s benzínovým zápachom, ktorá pláva na vode a vytvára dráždivé pary.

3,3-Dimetylhexán - Nachádza sa v bylinách a korení. 3, 3-Dimetylhexán je zložkou Osmanthus fragrans (sladký osmanthus) a ženšenového oleja.

2,3-dimetylhexán : nachádza sa v ovocí. 2,3-Dimetylhexán je prchavá zložka škrobu.

Neopentán : je to tekutina menej hustá ako voda. Nerozpustný vo vode, ale rozpustný v alkohole (Národné centrum pre biotechnologické informácie., 2015).

2, 2, 4-trimetylpentán : alebo izooktán sa uvoľňuje do životného prostredia prostredníctvom výroby, používania a zneškodňovania výrobkov spojených s ropným priemyslom. 2,2,4-trimetylpentán prenikol kožou človeka a spôsobil nekrózu kože a tkaniva v ruke, čo si vyžadovalo chirurgický zákrok (Národné centrum pre biotechnologické informácie., 2017).

cykloalkány

Cyklopropán - je bezfarebný plyn s ropným zápachom. Kontakt s kvapalinou môže spôsobiť omrzliny. Môže sa udusiť vytesnením vzduchu a má narkotický účinok pri vysokej koncentrácii.

Cyklobután : Plyn, ktorý kondenzuje na kvapalinu pri 13 ° C. Nerozpustný vo vode. Rozpustný v alkohole, acetóne a éteri.

Cyklopentán - je bezfarebná číra kvapalina s ropným zápachom. Menej hustá ako voda a nerozpustná v nej. Výpary sú ťažšie ako vzduch.

Cyklohexán : nachádza sa v kohlrabi. Rozpúšťadlo vo farebných prísadách do potravín.

Cykloheptán : je to bezfarebná, nerozpustná olejovitá kvapalina, ktorá je menej hustá ako voda. Vdýchnutie vysokých koncentrácií môže mať narkotický účinok. Používa sa na výrobu iných chemikálií.

Cyklooktán : je to polycyklický uhľovodík s deviatimi atómami uhlíka. Nerozpustný vo vode.

Metylcyklohexán - je bezfarebná číra kvapalina s ropným zápachom. V metylcyklohexáne je stoličková konformácia, v ktorej je veľká metylová skupina rovníková, najstabilnejšia, a preto najľudnatejšia zo všetkých možných konformácií (Carey, 2011).

Izopropylcyklohexán : Je to bezfarebná tekutina nachádzajúca sa v ovocí. Izopropylcyklohexán sa nachádza v Carica papaya (papaya).

metylcyklopentán : je to bezfarebná, nerozpustná kvapalina a menej hustá ako voda. Výpary môžu byť narkotické a dráždivé. Metylcyklopentán sa izoluje z Helianthus annuus (slnečnica).

Norboran : je to bicyklický alkán, ktorý sa tiež nazýva heptánové bicykle vzorca C7H12.

Referencie

1. Alkány. (2016, 28. novembra). Získané z chem.libretexts.org.
2. Alkány. (SF). Zdroj: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
3. (2014). Alkány. Získané z bbc.co.uk.
4. Carey, FA (2011, 2. decembra). Uhľovodík. Obnovené z Britannica.
5. Encyclopædia Britannica. (2017, 24. marca). Metán. Obnovené zo stránky britannica.com.
6. Khan Academy. (SF). Alkány, cykloalkány a funkčné skupiny. Získané z khanacademy.org.
7. FilmyOrno Chloroform vás naozaj zrazí tak rýchlo, ako sa zobrazujú vo filmoch? (2016). Získané z scienceabc.
8. Národné centrum pre biotechnologické informácie. , (2017, 06. mája). PubChem Compound Database; CID = 6337. Zdroj: PubChem.
9. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2015, 6. mája). PubChem Compound Database; CID = 10041. Zdroj: PubChem.
10. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2017, 6. mája). PubChem Compound Database; CID = 10907. Zdroj: PubChem.
11. Národné centrum pre biotechnologické informácie. Databáza zlúčenín PubChem; (2017, 6. mája). PubChem Compound Database; CID = 6556 ,. Zdroj: PubChem.
12. Propánová formulácia. (SF). Obnovené zo softschools.com.