Alkaner eller mettede hydrokarboner: egenskaper, nomenklatur, eksempler
Alkanene eller mettede hydrokarboner er karakterisert ved å ha i deres struktur bare enkle bindinger av kovalent type. Dette betyr at karbonatomer tilstede i disse artene er bundet til den maksimale mengde hydrogenatomer som det er mulig å danne bindinger, av denne grunn er de kjent som mettet .
I universet av organisk kjemi anses alkaner, også kjent som paraffiner, som ganske store arter av stor betydning som tilhører gruppen av alifatiske hydrokarboner (så vel som umettede hydrokarboner).
Det enkleste mettede hydrokarbon som kan dannes, er tatt som et eksempel: metan, en forbindelse som er i gassfasen under vanlige miljøforhold (25 ° C og atm), hvis formel er CH4.
Som det kan sees, har det eneste karbonatomet som finnes i dette molekylet fire enkle bindinger, ett med hvert hydrogenatom.
Alkener og alkyner har viktige kommersielle anvendelser, som i tilfelle av etylen og propylen; men de er også mer reaktive forbindelser enn mettede hydrokarboner, noe som får dem til å ha et stort spekter av reaksjoner som oppstår fra vanlige alkener og alkyner.
Alkane nomenklatur
For å kunne betegne alkaner eller mettede hydrokarboner, er det først å huske på at ifølge den IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) skal den systematiske nomenklaturen for de fire enkleste alkanene ikke brukes.
Nomenklatur av lineære mettede hydrokarboner
Disse forbindelsene har den generelle formel CnH2n + 2, hvor verdien av n kun kan være positive heltal (n = 1, 2, ...), og er oppkalt ved bruk av prefikset som svarer til antall karbonatomer og han legger til suffiks -ano .
Så de første fire mettede molekylene er: metan (CH4), etan (C2H6), propan (C3H8) og butan (C4H10).
Til å begynne med nomenklaturen til alkaner som har mellom fem og ti karbonatomer, teller tallet av disse atomene som er til stede i den lengste kjeden, så lenge det er kontinuerlig.
I tillegg, i tilfelle at en alkan subtraheres fra et hydrogenatom, blir det en substituent, det vil si en gruppe til hvilken endingen -ano er forandret til -yl . For eksempel vil metan (CH4) bli metyl (-CH3) og lignende med de andre molekylene.
Med tanke på det som er blitt sagt til nå, og legger til at tellingen alltid skal startes med karbonatomet som besitter nærmeste substituent, er plasseringen av substituenten fulgt av navnet på alkanen indikert.
Således blir forbindelsen ovenfor kalt 3-metylpentan.
Nomenklatur for forgrenede mettede hydrokarboner
På samme måte har forgrenede alkaner samme generelle formel som lineære alkaner, men med n> 2. Så, når et eller flere atomer eller atomergrupper erstatter ett eller flere hydrogenatomer, bør plasseringen av disse substituentene noteres.
Hvis det er flere grener av identiske alkylgrupper, benyttes di-, tri- eller tetra- uttrykkene for å indikere mengden av disse substituentene, foran indikasjonen av deres posisjoner og slutter med navnet på alkanen.
I tilfelle substituentene er forskjellige, blir de navngitt i henhold til alfabetisk rekkefølge, og kan også ha ikke-karbon substituenter, slik som klor (Cl) eller nitro (NO2).
I alle tilfeller, for å telle karbonstallene i hovedkjeden, er det minste antall gitt til karbonet som er knyttet til den laveste substituenten i alfabetisk rekkefølge, og den fortsetter å følge den retningen.
Nomenklatur av sykliske mettede hydrokarboner
De sykliske mettede hydrokarboner, bedre kjent som cykloalkaner, har den generelle formel CnH2n, hvor n = 3, 4, ...
I disse organiske molekylene er karbonatomer som omfatter den anordnet på en lukket måte, det vil si at deres struktur danner en ring.
For å nevne disse artene følges retningslinjene beskrevet ovenfor for lineære og forgrenede alkaner, bare ved å legge til prefikssyklusen . Også, syklopropan (C3H6) anses å være den enkleste cykloalkan.
På samme måte kan disse molekylene inneholde mer enn en ring integrert i hovedkjeden, med et minimum av karbonatomer som er lik tre og jevnt dannende strukturer med høy kompleksitet.
egenskaper
Mettede hydrokarboner har hovedkarakteristikken ved å danne enkle bindinger mellom atomene deres, noe som gjør dem til en svært rekke molekyler og gir dem ganske spesifikke egenskaper som beskrevet nedenfor:
Geometrisk isomerisering
Strukturen av alkanmolekylene gir modifikasjoner i deres fysiske og kjemiske egenskaper, på grunn av konformasjonen av de fire bindingene som karbon kan danne.
Dette betyr at selv om det i disse molekylene karbonet har sp3-type hybridisering, kan vinklene mellom dens tilstøtende atomer variere avhengig av typen av atom.
For å forklare det mer presist har cykloalkaner torsjonsvinkler som gir dem en unik egenskap som kalles stereokjemi, som kan påvirke molekylens energier og andre faktorer som er forbundet med det, som spektroskopiske og optiske egenskaper.
surt
De mettede hydrokarbonene viser en relativt lav reaktivitet for ioniske og andre polare arter. Samtidig har de praktisk talt ingen interaksjon med sure og alkaliske stoffer.
polaritet
Alkaner anses ikke ledende, fordi de har praktisk talt nullpolaritet i nærvær av et elektrisk felt. Så hydrogen briller kan ikke opprettes for å tillate deres løselighet i polare løsemidler.
Så de er praktisk talt oppløselige i alle ikke-polare løsningsmidler, idet de ikke er blandbare med polare løsningsmidler som vann.
Koking og smeltepunkt
I mettede hydrokarboner er det intermolekylære interaksjoner på grunn av van der Waals-kreftene, hvor de sterkeste interaksjonene resulterer i høyere kokepunkter.
En lignende trend observeres for smeltepunkter, men dette skyldes molekylets emballasjekapasitet.
Fordi disse interaksjonene er direkte relatert til molekylvekten til arten, jo større molekylet, desto høyere blir dets kokende og smeltepunkt.
Så, med en mer stiv struktur som gir dem et plan for intermolekylær kontakt, har cykloalkaner høyere kokepunkt og smeltepunkt enn deres tilsvarende lineære alkaner.
Eksempler på alkaner
Lineære alkaner
Metan : Det er en fargeløs og luktfri gass som produseres rikelig i naturen og som et produkt av visse menneskelige aktiviteter. Metan er det enkleste medlemmet av alkaner og er blant de mest potente av drivhusgassene (Encyclopædia Britannica, 2017).
Etan : er en gass som hovedsakelig finnes i naturgass og brukes i blandinger med andre gasser for å produsere drivstoff.
Propan : er en fargeløs gass, funnet i naturgass og brukt som drivstoff i boliger og næringer. Den kjemiske formel for propan er C3H8 og den utvidede formel er CH3CH2CH2 (Propan Formula, SF).
Butan : eller n-butan er en av dusinvis av gasser ekstrahert fra rå naturgass og kan også produseres fra råolje. N-butan er en multifunksjonell fargeløs gass. Butan kan brukes til oppvarming, kjøling og drivstoff for tennere.
N-pentan : er en gjennomsiktig fargeløs væske med lukt som ligner på olje. Pentan finnes i alkoholholdige drikkevarer og i hoppolje. Denne alkanen er en del av noen brensel og brukes som spesialitetsløsningsmiddel i laboratoriet.
N-heksan : er en klar fargeløs væske med lukt som ligner på olje. Den finnes i sitrusfrukter og brukes til å ekstrahere spiselige oljer fra frø og grønnsaker, som løsemiddel for spesiell bruk, og som rengjøringsmiddel.
N-heptan : er en klar, fargeløs væske med en lukt som ligner på olje. Det finnes i kardemomme. Mindre tett enn vann og uoppløselig i vann. Damp tyngre enn luft.
N-oktan : det er en fargeløs væske med lukt av bensin. Mindre tett enn vann og uoppløselig i vann. Derfor flyter det på vannet. Det produserer irriterende damp.
Metylklorid : også kalt klormetan, er en fargeløs gass. Det er den enkleste haloalkanen, som brukes til fremstilling av silikonpolymerer og til fremstilling av andre kjemiske produkter.
Kloroform : Det er en fargeløs, luktende og svært flyktig væske som har blitt mye brukt til sine bedøvelsesegenskaper. På grunn av disse egenskapene har det rykte om å være i stand til å slå seg eller slå folk, selv når de blir brukt i små doser (MoviesDoes Chloroform Really Knock You Out så raskt som de viser i filmer?, 2016).
Karbontetraklorid : også kalt tetraklormetan, en fargeløs, tett, svært giftig, flyktig, ikke-brennbar væske som har en karakteristisk lukt og brukes som løsningsmiddel.
Kloretan : er en gass som kondenserer under lett trykk. Kloretan brukes primært til å lindre lokal smerte i idrettsmedisin (Nasjonalt senter for bioteknologisk informasjon., 2017).
Bromoetan : også kjent som etylbromid, er en flyktig fargeløs væske, litt løselig og tettere enn vann. Damper er tyngre enn luft. Det brukes til å fremstille farmasøytiske produkter og som løsemiddel.
Forgrenede alkaner
Isobutan : Det er en fargeløs gass med svak lukt av olje. Den sendes som en flytende gass under dens damptrykk. Kontakt med væsken kan forårsake frostbit. Det lyser lett.
Isopentan : også kalt 2-metylbutan, er en fargeløs vandig væske med lukt av bensin. Flyter i vannet. Brennbar og irriterende damp produseres (Nasjonalt senter for bioteknologisk informasjon, PubChem Compound Database;, 2017).
2-metylpentan : er en forgrenet alkan med molekylformelen C6H1 4 . Det er en vandig væske med lukt av bensin som flyter på vann og gir en irriterende damp.
3, 3-Dimetylheksan : funnet i urter og krydder. 3, 3-Dimetylheksan er en bestanddel av oljen av Osmanthus duftstoffer (søt osmanthus) og ginseng.
2, 3-Dimetylheksan : funnet i frukt. 2, 3-Dimetylheksan er en flyktig bestanddel av stivelse.
Neopentan : Det er en mindre tett væske enn vann. Uoppløselig i vann, men oppløselig i alkohol (National Center for Biotechnology Information., 2015).
2, 2, 4-trimetylpentan : eller isoktanet slippes ut i miljøet ved fremstilling, bruk og avhending av produkter knyttet til petroleumsindustrien. 2, 2, 4-trimetylpentan trengte inn i huden av et menneske og forårsaket nekrose av hud og vev i hånden, nødvendig kirurgi (National Center for Biotechnology Information., 2017).
sykloalkaner
Cyclopropan : er en fargeløs gass med lukt som ligner på olje. Kontakt med væsken kan forårsake frostbit. Det kan kveles ved forflytning av luft og har en narkotisk effekt i høy konsentrasjon.
Cyclobutan : Gass som kondenserer til en væske ved 13 ° C. Uoppløselig i vann. Løselig i alkohol, aceton og eter.
Cyclopentan : er en klar, fargeløs væske med lukt som ligner på olje. Mindre tett enn vann og uoppløselig i den. Damper er tyngre enn luft.
Sykloheksan : funnet i kohlrabi. Fortynningsmiddel i blandinger av fargestoffer til matbruk.
Sykloheptan : er en oljeaktig væske fargeløs, uoppløselig og mindre tett enn vann. Innånding av høye konsentrasjoner kan ha en narkotisk effekt. Det brukes til å lage andre kjemiske produkter.
Syklooktan : er et polycyklisk hydrokarbon med ni karbonatomer. Uoppløselig i vann
Metylcykloheksan : er en klar, fargeløs væske med lukt som ligner på petroleum. I metylcykloheksan er konformasjonen av stolen der den store metylgruppen er ekvatorial, den mest stabile og derfor den mest befolket av alle mulige konformasjoner (Carey, 2011).
Isopropylcykloheksan : er en fargeløs væske funnet i frukt. Isopropylcykloheksan finnes i Carica papaya (papaya).
metylcyklopentan : er en fargeløs væske uoppløselig og mindre tett enn vann. Damp kan være narkotisk og irriterende. Metylcyklopentan er isolert fra Helianthus annuus (solsikke).
Norborane : er en bicyklisk alkan også kalt bicyklo [2.2.1] heptan med formel C7H12.
