Αλκάνες ή ιδιότητες κορεσμένων υδρογονανθράκων, ονοματολογία, παραδείγματα



Το αλκανίων o κορεσμένους υδρογονάνθρακες χαρακτηρίζονται από το ότι έχουν στη δομή τους απλούς απλούς ομοιοπολικούς δεσμούς. Αυτό σημαίνει ότι τα άτομα άνθρακα που υπάρχουν σε αυτά τα είδη συνδέονται με τη μέγιστη ποσότητα ατόμων υδρογόνου με τα οποία είναι δυνατό να σχηματιστούν δεσμοί, γι 'αυτό είναι γνωστά ως κορεσμένο.

Στο σύμπαν της οργανικής χημείας, οι αλκάνια, επίσης γνωστή ως παραφίνες, θεωρείται αρκετά άφθονα και σημαντικά είδη που ανήκουν στην ομάδα των αλειφατικών υδρογονανθράκων (όπως ακόρεστους υδρογονάνθρακες).

Ο απλούστερος κεκορεσμένος υδρογονάνθρακας που μπορεί να σχηματιστεί λαμβάνεται ως παράδειγμα: μεθανίου, μιας ένωσης που βρίσκεται στην αέρια φάση υπό κανονικές περιβαλλοντικές συνθήκες (25 ° C και atm), του οποίου ο τύπος είναι CH4.

Όπως μπορεί να φανεί, το μόνο άτομο άνθρακα που υπάρχει σε αυτό το μόριο έχει τέσσερις απλούς δεσμούς, έναν με κάθε άτομο υδρογόνου.

Τα αλκένια και τα αλκύνια έχουν σημαντικές εμπορικές χρήσεις, όπως στην περίπτωση του αιθυλενίου και του προπυλενίου. αλλά είναι επίσης πιο δραστικές ενώσεις από τους κορεσμένους υδρογονάνθρακες, προκαλώντας τους να έχουν ένα μεγάλο εύρος αντιδράσεων που προκύπτουν από κοινά αλκένια και αλκύνια.

Ευρετήριο

  • 1 Ονοματολογία αλκανίων
    • 1.1 Ονοματολογία γραμμικών κορεσμένων υδρογονανθράκων
    • 1.2 Ονοματολογία κορεσμένων διακλαδισμένων υδρογονανθράκων
    • 1.3 Ονοματολογία κυκλικών κορεσμένων υδρογονανθράκων
  • 2 Ιδιότητες
    • 2.1 Γεωμετρική ισομερισμός
    • 2.2 Οξύτητα
    • 2.3 Πολικότητα
    • 2.4 Σημεία βρασμού και τήξης
  • 3 Παραδείγματα αλκανίων
    • 3.1 Γραμμικά αλκάνια
    • 3.2 Διακλαδισμένα αλκάνια
    • 3.3 Κυκλοαλκάνια
  • 4 Αναφορές

Ονοματολογία Alkane

Για να αναφέρουμε σωστά τα αλκάνια ή κορεσμένους υδρογονάνθρακες, το πρώτο πράγμα που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι ότι, σύμφωνα με την IUPAC (Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας), δεν θα πρέπει να εφαρμόζεται η πιο απλή συστηματική ονοματολογία για τις τέσσερις αλκάνια.

Ονοματολογία γραμμικών κορεσμένων υδρογονανθράκων

Αυτές οι ενώσεις έχουν τον γενικό τύπο CnH2n + 2, όπου η τιμή του n μπορεί να είναι μόνο θετικοί ακέραιοι (n = 1,2, ...) και ονομάζονται χρησιμοποιώντας το πρόθεμα που αντιστοιχεί στον αριθμό ατόμων άνθρακα και προστίθεται το επίθημα -anus.

Έτσι, τα τέσσερα πρώτα κορεσμένα μόρια είναι: μεθάνιο (CH4), αιθάνιο (C2H6), προπάνιο (C)3H8) και βουτάνιο (C4H10).

Αρχικά με την ονοματολογία των αλκανίων που έχουν μεταξύ πέντε και δέκα ατόμων άνθρακα, υπολογίζεται ο αριθμός αυτών των ατόμων που υπάρχουν στη μακρύτερη αλυσίδα, εφόσον είναι συνεχής.

Επιπλέον, στην περίπτωση που ένα αλκάνιο αφαιρείται από ένα άτομο υδρογόνου, γίνεται υποκατάστατο, δηλαδή μια ομάδα στην οποία αλλάζει ο τερματισμός -anus από το -ilo. Για παράδειγμα, το μεθάνιο (CH4) θα γίνει μεθύλιο (-CH3) και παρομοίως με τα άλλα μόρια.

Δεδομένης της ανωτέρω πληροφορίες, και προσθέτοντας ότι πρέπει πάντα να αρχίζουν να μετρούν με το άτομο άνθρακα που κατέχει την πλησιέστερη υποκαταστάτη, η θέση υποκαταστάτης που ακολουθείται από το όνομα του αλκανίου υποδεικνύεται.

Έτσι, η παραπάνω ένωση ονομάζεται 3-μεθυλοπεντάνιο.

Ονοματολογία διακλαδισμένων κορεσμένων υδρογονανθράκων

Ομοίως, τα αλκάνια διακλαδισμένης αλύσου έχουν τον ίδιο γενικό τύπο με γραμμικά αλκάνια, αλλά με η> 2. Έτσι, κάθε φορά που ένα ή περισσότερα άτομα ή ομάδες ατόμων αντικαθιστούν ένα ή περισσότερα άτομα υδρογόνου, πρέπει να σημειωθεί η θέση αυτών των υποκαταστατών.

Εάν υπάρχουν διάφοροι κλάδοι παρόμοιων ομάδων αλκυλίου, χρησιμοποιούνται εκφράσεις di-, τρεις- o τετρα- για να υποδείξει την ποσότητα αυτών των υποκαταστατών, που προηγείται από την ένδειξη των θέσεών τους και κορυφώνεται με το όνομα του αλκανίου.

Σε περίπτωση που οι υποκαταστάτες είναι διαφορετικοί, ονομάζονται σύμφωνα με την αλφαβητική σειρά και μπορεί επίσης να έχουν υποκαταστάτες εκτός του άνθρακα, όπως το χλώριο (Cl) ή το νίτρο (ΝΟ2).

Σε όλες τις περιπτώσεις, για την καταμέτρηση των αριθμό ατόμων άνθρακα του σκελετού, δίνεται το μικρότερο αριθμό άνθρακα το οποίο είναι συνδεδεμένο με τον υποκαταστάτη χαμηλότερη με αλφαβητική σειρά, και συνεχίζει να ακολουθεί αυτή την κατεύθυνση.

Ονοματολογία κυκλικών κορεσμένων υδρογονανθράκων

Οι κορεσμένοι κυκλικοί υδρογονάνθρακες, περισσότερο γνωστοί ως κυκλοαλκάνια έχουν τον γενικό τύπο CnH2n, όπου n = 3,4, ...

Σε αυτά τα οργανικά μόρια, τα άτομα άνθρακα που το σχηματίζουν είναι διατεταγμένα με κλειστό τρόπο, δηλαδή, η δομή τους σχηματίζει δακτύλιο.

Για να ονομάσουμε αυτά τα είδη, ακολουθούμε τις κατευθυντήριες γραμμές που περιγράφονται παραπάνω για γραμμικά και διακλαδισμένα αλκάνια, προσθέτοντας μόνο το πρόθεμα κύκλο-. Επίσης, λαμβάνεται υπόψη το κυκλοπροπάνιο (C)3H6) ως το απλούστερο κυκλοαλκάνιο.

Με τον ίδιο τρόπο, αυτά τα μόρια μπορούν να περιέχουν περισσότερους από έναν δακτυλίους ενσωματωμένους στην κύρια αλυσίδα τους, με ένα ελάχιστο αριθμό ατόμων άνθρακα ίσο με τρία και ακόμη και να σχηματίζουν εξαιρετικά πολύπλοκες δομές.

Ιδιότητες

Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες έχουν το κύριο χαρακτηριστικό ότι σχηματίζουν απλούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων τους, γεγονός που τους καθιστά μια πολύ πολυάριθμη ομάδα μορίων και τους δίνει πολύ συγκεκριμένες ιδιότητες όπως περιγράφεται παρακάτω:

Γεωμετρική ισομερισμός

Η δομή των μορίων αλκανίου παράγει τροποποιήσεις στις φυσικές και χημικές ιδιότητές τους, λόγω της διαμόρφωσης των τεσσάρων δεσμών που μπορεί να σχηματίσει ο άνθρακας.

Αυτό σημαίνει ότι αν και σε αυτά τα μόρια ο άνθρακας έχει υβ υβριδισμό3, οι γωνίες μεταξύ των γειτονικών τους ατόμων μπορεί να ποικίλουν ανάλογα με τον τύπο του ατόμου.

Για να εξηγήσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια, κυκλοαλκάνια έχουν γωνίες στρέψης που τους δίνουν ένα μοναδικό χαρακτηριστικό που ονομάζεται στερεοχημεία, μπορεί να επηρεάσει την ενέργεια του μορίου και άλλους παράγοντες εγγενείς σε αυτό, όπως οπτικές και φασματοσκοπικές ιδιότητες προσδίδουν.

Οξύτητα

Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες εμφανίζουν αρκετά χαμηλή αντιδραστικότητα σε ιοντικά και άλλα πολικά είδη. Ταυτόχρονα, δεν έχουν πρακτικά καμία αλληλεπίδραση με όξινες και αλκαλικές ουσίες.

Πολικότητα

Τα αλκάνια θεωρούνται μη αγώγιμα, επειδή έχουν σχεδόν μηδενική πολικότητα παρουσία ηλεκτρικού πεδίου. Συνεπώς, οι δεσμοί υδρογόνου δεν μπορούν να δημιουργηθούν για να επιτρέψουν τη διαλυτότητά τους σε πολικούς διαλύτες.

Έτσι είναι πρακτικά διαλυτά σε όλους τους μη πολικούς διαλύτες, είναι μη αναμίξιμα με πολικούς διαλύτες όπως το νερό.

Σημεία βρασμού και τήξης

Σε κορεσμένους υδρογονάνθρακες εμφανίζονται διαμοριακές αλληλεπιδράσεις οφειλόμενες στις δυνάμεις van der Waals, στις οποίες ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις έχουν ως αποτέλεσμα υψηλότερα σημεία βρασμού.

Παρόμοια τάση παρατηρείται για τα σημεία τήξης, αλλά αυτό οφείλεται στην ικανότητα συσκευασίας του μορίου.

Επειδή αυτές οι αλληλεπιδράσεις σχετίζονται άμεσα με το μοριακό βάρος του είδους, όσο μεγαλύτερο είναι το μόριο, τόσο υψηλότερο θα είναι τα σημεία βρασμού και τήξης..

Έτσι, έχοντας μια πιο άκαμπτη δομή που τους δίνει ένα επίπεδο διαμοριακής επαφής, τα κυκλοαλκάνια έχουν υψηλότερα σημεία βρασμού και τήξης από ότι τα αντίστοιχα γραμμικά αλκάνια.

Παραδείγματα αλκανίων

Γραμμικά αλκάνια

Μεθάνιο: Είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο που παράγεται άφθονα στη φύση και ως προϊόν ορισμένων ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Το μεθάνιο είναι το απλούστερο μέλος των αλκανίων και συγκαταλέγεται στα πιο ισχυρά από τα αέρια θερμοκηπίου (Encyclopædia Britannica, 2017).

Αιθάνιο: είναι ένα αέριο που βρίσκεται κυρίως στο φυσικό αέριο και χρησιμοποιείται σε μείγματα με άλλα αέρια για την παραγωγή καυσίμων.

Προπάνιο: είναι ένα άχρωμο αέριο, το οποίο βρίσκεται στο φυσικό αέριο και χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε σπίτια και βιομηχανίες. Ο χημικός τύπος του προπανίου είναι C3H8 και η εκτεταμένη φόρμουλα είναι CH3CH2CH2 (Τύπος προπανίου, S.F).

Βουτανίου: ή η-βουτάνιο είναι μία από τις δεκάδες αέρια που εξάγονται από ακατέργαστο φυσικό αέριο και μπορεί επίσης να παραχθεί από αργό πετρέλαιο. Το Ν-βουτάνιο είναι ένα άχρωμο αέριο πολλαπλών χρήσεων. Το βουτάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση, ψύξη και καύσιμο για αναπτήρες.

Ν-πεντάνιο: είναι ένα διαυγές άχρωμο υγρό με μυρωδιά παρόμοια με το πετρέλαιο. Το πεντάνιο βρίσκεται σε αλκοολούχα ποτά και σε έλαιο λυκίσκου. Αυτό το αλκάνιο είναι ένα συστατικό κάποιων καυσίμων και χρησιμοποιείται ως ειδικός διαλύτης στο εργαστήριο.

Ν-εξάνιο: είναι ένα διαυγές, άχρωμο υγρό με μυρωδιά παρόμοια με το πετρέλαιο. Βρίσκεται στα εσπεριδοειδή και χρησιμοποιείται για την εξαγωγή βρώσιμων ελαίων από σπόρους και λαχανικά, ως διαλύτη για ειδική χρήση και ως μέσο καθαρισμού..

Ν-επτάνιο: είναι ένα διαυγές, άχρωμο υγρό με μια οσμή παρόμοια με το πετρέλαιο. Βρίσκεται στο κάρδαμο. Λιγότερο πυκνό από το νερό και αδιάλυτο στο νερό. Οι ατμοί βαρύτεροι από τον αέρα.

Ν-οκτάνιο: είναι ένα άχρωμο υγρό με μυρωδιά βενζίνης. Λιγότερο πυκνό από το νερό και αδιάλυτο στο νερό. Συνεπώς, επιπλέει στο νερό. Παράγει ερεθιστικούς ατμούς.

Μεθυλοχλωρίδιο: ονομάζεται επίσης χλωρομεθάνιο, είναι ένα άχρωμο αέριο. Είναι το απλούστερο αλογονοαλκάνιο που χρησιμοποιείται στην κατασκευή πολυμερών σιλικόνης και στην κατασκευή άλλων χημικών προϊόντων.

Χλωροφόρμιο: Είναι ένα άχρωμο, odorous και εξαιρετικά πτητικό υγρό το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για αναισθητικές ιδιότητες της. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, που έχουν τη φήμη ότι είναι σε θέση να την αναισθητοποίηση ή να χτυπήσει τους ανθρώπους, ακόμα και όταν καταναλώνεται σε μικρές δόσεις (MoviesDoes χλωροφόρμιο πραγματικά Knock You Out τόσο γρήγορα όσο Εμφάνιση ταινίες;, 2016).

Τετραχλωριούχος άνθρακας: επίσης ονομάζεται τετραχλωρομεθάνιο, ένα άχρωμο, πυκνό, εξαιρετικά τοξικό, πτητικό, μη εύφλεκτο υγρό που έχει χαρακτηριστική οσμή και χρησιμοποιείται ως διαλύτης.

Χλωροαιθάνιο: είναι ένα αέριο που συμπυκνώνεται υπό ελαφρά πίεση. Το χλωροαιθάνιο χρησιμοποιείται κυρίως για την ανακούφιση του τοπικού πόνου στην αθλητική ιατρική (Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών, 2017).

ΒρωμοαιθάνιοΕπίσης γνωστό ως αιθυλοβρωμίδιο, είναι ένα πτητικό άχρωμο υγρό, ελαφρώς διαλυτό και πυκνότερο από το νερό. Οι ατμοί είναι βαρύτεροι από τον αέρα. Χρησιμοποιείται για την παρασκευή φαρμακευτικών προϊόντων και ως διαλύτη.

Διακλαδισμένα αλκάνια

Ισοβουτάνιο: είναι ένα άχρωμο αέριο με ελαφρά μυρωδιά ελαιολάδου. Στέλλεται ως υγροποιημένο αέριο υπό την πίεση ατμών. Η επαφή με το υγρό μπορεί να προκαλέσει κρυοπαγήματα. Είναι εύκολα φωτισμένο.

Isopentane: ονομάζεται επίσης 2 methylbutane, είναι ένα άχρωμο υδατικό υγρό με μυρωδιά βενζίνης. Πλωτήρες στο νερό. Παράγονται εύφλεκτοι και ερεθιστικοί ατμοί (Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών, PubChem Compound Database, 2017).

2-μεθυλοπεντάνιο: είναι αλκάνιο διακλαδισμένης αλύσου με τον μοριακό τύπο C6H14. Είναι ένα υδατικό υγρό με μυρωδιά βενζίνης που επιπλέει στο νερό και παράγει ερεθιστικό ατμό.

3, 3-Διμεθυλεξάνιο: Βρέθηκε σε βότανα και μπαχαρικά. 3, 3-Διμεθυλεξάνιο είναι ένα συστατικό του ελαίου του Osmanthus fragrans (γλυκό osmanthus) και του ginseng.

2, 3-Διμεθυλεξάνιο: βρέθηκαν σε φρούτα. Το 2,3-διμεθυλεξάνιο είναι ένα πτητικό συστατικό του αμύλου.

Νεοπεντάνιο: είναι ένα λιγότερο πυκνό υγρό από το νερό. Αδιάλυτο στο νερό αλλά διαλυτό σε αλκοόλη (Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών, 2015).

2, 2, 4-τριμεθυλοπεντάνιο: ή το ισοοκτάνιο απελευθερώνεται στο περιβάλλον μέσω της κατασκευής, της χρήσης και της διάθεσης προϊόντων που σχετίζονται με τη βιομηχανία πετρελαίου. 2,2,4-τριμεθυλοπεντάνιο διείσδυσε το δέρμα ενός ανθρώπου και προκάλεσε νέκρωση του δέρματος και του ιστού στο χέρι, απαιτούμενη χειρουργική επέμβαση (Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών, 2017).

Κυκλοαλκάνια

Κυκλοπροπάνιο: είναι ένα άχρωμο αέριο με μια μυρωδιά παρόμοια με το πετρέλαιο. Η επαφή με το υγρό μπορεί να προκαλέσει κρυοπαγήματα. Μπορεί να πνιγεί από την εκτόπιση του αέρα και έχει ναρκωτικό αποτέλεσμα σε υψηλή συγκέντρωση.

Κυκλοβουτάνιο: Αέριο που συμπυκνώνεται σε υγρό στους 13 ° C. Αδιάλυτο στο νερό. Διαλυτό σε αλκοόλη, ακετόνη και αιθέρα.

Κυκλοπεντάνιο: είναι ένα διαυγές, άχρωμο υγρό με μυρωδιά παρόμοια με το πετρέλαιο. Λιγότερο πυκνό από το νερό και αδιάλυτο σε αυτό. Οι ατμοί είναι βαρύτεροι από τον αέρα.

Κυκλοεξάνιο: Βρίσκεται στο rutabaga. Αραιωτικό σε μείγματα χρωστικών προσθέτων για χρήση σε τρόφιμα.

Κυκλοεπτάνιο: είναι ένα ελαιώδες υγρό άχρωμο, αδιάλυτο και λιγότερο πυκνό από το νερό. Η εισπνοή υψηλών συγκεντρώσεων μπορεί να έχει ναρκωτικό αποτέλεσμα. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή άλλων χημικών προϊόντων.

Κυκλοοκτάνιο: είναι ένας πολυκυκλικός υδρογονάνθρακας εννέα ατόμων άνθρακα. Αδιάλυτο στο νερό.

Μεθυλοκυκλοεξάνιο: είναι ένα διαυγές, άχρωμο υγρό με μυρωδιά παρόμοια με το πετρέλαιο. Στο μεθυλοκυκλοεξάνιο, η διαμόρφωση της καρέκλας στην οποία η μεγάλη μεθυλομάδα είναι ισημερινή είναι η πιο σταθερή και επομένως η πιο πυκνοκατοικημένη από όλες τις πιθανές διαρθρώσεις (Carey, 2011).

Ισοπροπυλο κυκλοεξάνιο: είναι ένα άχρωμο υγρό που βρίσκεται στα φρούτα. Το ισοπροπυλκυκλοεξάνιο βρίσκεται στην Carica papaya (παπάγια).

μεθυλοκυκλοπεντάνιο: είναι ένα άχρωμο υγρό αδιάλυτο και λιγότερο πυκνό από το νερό. Οι ατμοί μπορεί να είναι ναρκωτικοί και ερεθιστικοί. Το μεθυλοκυκλοπεντάνιο απομονώνεται από το Helianthus annuus (ηλιέλαιο).

Norborane: είναι ένα δικυκλικό αλκάνιο που ονομάζεται επίσης δικυκλο [2.2.1] επτάνιο του τύπου C7H12.

Αναφορές

  1. Αλκάνες. (2016, 28 Νοεμβρίου). Ανακτήθηκε από chem.libretexts.org.
  2. Αλκάνες. (S.F.). Ανακτήθηκε από hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
  3. (2014). Αλκάνες. Ανακτήθηκε από bbc.co.uk.
  4. Carey, F. Α. (2011, 2 Δεκεμβρίου). Υδρογονάνθρακες. Ανάκτηση από britannica.
  5. Encyclopædia Britannica. (2017, 24 Μαρτίου). Μεθάνιο. Ανάκτηση από britannica.com.
  6. Khan Academy. (S.F.). Αλκάνια, κυκλοαλκάνια και λειτουργικές ομάδες. Ανακτηθεί dekhanacademy.org.
  7. MoviesDoes Chloroform Αληθινά σας χτυπήσει έξω τόσο γρήγορα όσο εμφανίζονται στις ταινίες? (2016). Ανάκτηση από το scienceabc.
  8. Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών ... (2017, Μάιος 06). Δημοσιευμένη βάση δεδομένων PubChem. CID = 6337. Ανακτήθηκε από την PubChem.
  9. Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών. (2015, 6 Μαΐου). Δημοσιευμένη βάση δεδομένων PubChem. CID = 10041. Ανακτήθηκε από την PubChem.
  10. Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών. (2017, 6 Μαΐου). Δημοσιευμένη βάση δεδομένων PubChem. CID = 10907. Ανακτήθηκε από την PubChem.
  11. Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών. Δημοσιευμένη βάση δεδομένων PubChem. (2017, 6 Μαΐου). Δημοσιευμένη βάση δεδομένων PubChem, CID = 6556,. Ανακτήθηκε από την PubChem.
  12. Τύπος προπανίου. (S.F.). Ανάκτηση από το softschools.com.