ALKANER ELLER MÄTTADE KOLVÄTEN: EGENSKAPER, EXEMPEL - KEMI - 2026

De alkaner eller mättade kolväten kännetecknas av enkelbindningar endast i strukturen av den typ kovalenta. Detta innebär att kolatomerna som finns i dessa arter är bundna till den maximala mängden väteatomer med vilka de kan bilda bindningar, därför är de kända som mättade.

I organisk kemiuniversum anses alkaner, även kända som paraffiner, vara ganska rikliga och mycket viktiga arter som tillhör gruppen alifatiska kolväten (som omättade kolväten).

Den enklaste mättat kolväte som kan bildas tas som ett exempel: metan, en förening som finns i gasfas under normala omgivningsförhållanden (25 ° C och atm), vars formel är CH ₄ .

Som framgår har den enda kolatomen som finns i denna molekyl fyra enkla bindningar, en med varje väteatom.

Alkener och alkyner har viktiga kommersiella användningar, som i fallet med eten och propen; men de är också mer reaktiva föreningar än mättade kolväten, vilket gör att de har ett stort antal reaktioner som uppstår från vanliga alkener och alkyner.

Nomenklatur av alkaner

För att korrekt namnge alkaner eller mättade kolväten är det första man bör tänka på att enligt IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) bör den systematiska nomenklaturen för de fyra enklaste alkanerna inte tillämpas.

Nomenklatur av linjära mättade kolväten

Dessa föreningar har den allmänna formeln C _n H _{2n + 2} , där värdet på n endast kan vara (n = 1,2, …) positiva heltal, och de är namngivna med användning av prefixet motsvarar antalet av kolatomer och är lägg till suffixet –ano.

Så, de första fyra mättade molekyler är: metan (CH ₄ ), etan (C ₂ H ₆ ), propån (C ₃ H ₈ ) och butan (C ₄ H ₁₀ ).

Till att börja med nomenklaturen för alkaner som har mellan fem och tio kolatomer räknas antalet av dessa atomer som finns i den längsta kedjan så länge det är kontinuerligt.

Vidare, i händelse av att en väteatom subtraheras från en alkan, blir den en substituent, det vill säga en grupp vars terminering -an ändras till -yl. Exempelvis metan (CH ₄ ) skulle bli metyl (-CH ₃ ) och på liknande sätt med de andra molekyler.

Med hänsyn till vad som hittills har angetts och lagt till att räkningen alltid måste startas med den kolatom som har den närmaste substituenten, indikeras substituentens position följt av namnet på alkanen.

Således kallas föreningen ovan 3-metylpentan.

Grenad mättad kolvätenomenklatur

På liknande sätt har grenade alkaner samma allmänna formel som linjära, men med n> 2. Så varje gång en eller flera atomer eller grupper av atomer ersätter en eller flera väteatomer måste platsen för dessa substituenter påpekas.

Om det finns flera grenar av grupper av samma alkyltyp, används uttrycken di-, tri- eller tetra- för att ange mängden av dessa substituenter, föregången av indikationen för deras positioner och slutar med namnet på alkanen.

I fall substituenterna är olika, är de heter enligt alfabetisk ordning, och kan också ha icke-kol-substituenter, såsom klor (Cl) eller nitro (NO ₂ ).

I alla fall, för att räkna kolantalet i huvudkedjan, ges det minsta antalet till kolet som är kopplat till den lägsta substituenten i alfabetisk ordning och fortsätter i den riktningen.

Nomenklatur av cykliska mättade kolväten

Cyklisk-typ mättade kolväten, mer känd som cykloalkaner, har den allmänna formeln C _n H _2n , där n = 3,4, …

I dessa organiska molekyler är kolatomerna som utgör den ordnade på ett stängt sätt, det vill säga deras struktur bildar en ring.

För att namnge dessa arter följs de ovan beskrivna riktlinjerna för linjära och grenade alkaner, bara läggs till prefixet cyclo-. Likaledes, cyklopropan (C ₃ H ₆ ) anses vara den enklaste cykloalkan.

På samma sätt kan dessa molekyler innehålla mer än en ring integrerad i deras huvudkedja, med minst tre kolatomer och till och med bilda mycket komplexa strukturer.

Egenskaper

Mättade kolväten har den huvudsakliga egenskapen att bilda enkla bindningar mellan deras atomer, vilket gör dem till en mycket stor grupp molekyler och ger dem ganska specifika egenskaper som beskrivs nedan:

Geometrisk isomerisering

Strukturen för alkanmolekyler ger modifieringar i deras fysikaliska och kemiska egenskaper, på grund av konformationen av de fyra bindningarna som kol kan bilda.

Detta betyder att trots att kolet i dessa molekyler har en hybridisering av Sp ^3- typ , kan vinklarna mellan dess närliggande atomer variera beroende på typen av atom.

För att förklara det mer exakt har cykloalkaner vridningsvinklar som ger dem en unik egenskap som kallas stereokemi, vilket kan påverka energin i molekylen och andra faktorer som är inneboende i den, såsom att ge den spektroskopiska och optiska egenskaper.

Aciditet

Mättade kolväten uppvisar ganska låg reaktivitet för joniska och andra polära arter. Samtidigt har de praktiskt taget ingen interaktion med sura och alkaliska ämnen.

polaritet

Alkaner anses vara icke-ledande, eftersom de har praktiskt taget nollpolaritet i närvaro av ett elektriskt fält. Så vätebindningar kan inte bildas för att tillåta dess löslighet i polära lösningsmedel.

Så de är praktiskt taget lösliga i alla icke-polära lösningsmedel och är oblandbara med polära lösningsmedel såsom vatten.

Kok- och smältpunkter

I mättade kolväten inträffar intermolekylära interaktioner på grund av van der Waals-krafter, i vilka starkare interaktioner översätts till högre kokpunkter.

En liknande trend observeras för smältpunkter, men detta beror på molekylens packningskapacitet.

Eftersom dessa interaktioner är direkt relaterade till artens molekylvikt, desto större blir molekylens kok- och smältpunkter högre.

Genom att ha en styvare struktur som ger dem ett intermolekylärt kontaktplan har cykloalkaner således högre kok- och smältpunkter än motsvarande linjära alkaner.

Exempel på alkaner

Linjära alkaner

Metan : Det är en färglös och luktfri gas som förekommer rikligt i naturen och som en produkt av vissa mänskliga aktiviteter. Metan är den enklaste delen av alkaner och är en av de kraftigaste växthusgaserna (Encyclopædia Britannica, 2017).

Etan : är en gas som huvudsakligen finns i naturgas och används i blandningar med andra gaser för att producera bränslen.

Propan : Det är en färglös gas som finns i naturgas och används som bränsle i hem och industri. Den kemiska formeln för propan är C ₃ H ₈ och den förlängda formeln är CH ₃ CH ₂ CH ₂ (propan Formel, SF).

Butan : eller n-butan är en av dussintals gaser som utvinns från rå naturgas och kan också produceras av råolja. N-butan är en färglös flerfunktionsgas. Butan kan användas för uppvärmning, kylning och lättare bränsle.

N-Pentane : är en klar färglös vätska med en petroleumsliknande lukt. Pentan finns i alkoholhaltiga drycker och humleolja. Denna alkan är en del av vissa bränslen och används som ett speciallösningsmedel i laboratoriet.

N-Hexane : är en färglös klar vätska med en petroleumsliknande lukt. Det finns i citrusfrukter och används för att utvinna ätliga oljor från frön och grönsaker, som ett speciellt lösningsmedel och som ett rengöringsmedel.

N-Heptan : är en färglös transparent vätska med en petroleumsliknande lukt. Det finns i kardemumma. Mindre tätt än vatten och olösligt i vatten. Ångor som är tyngre än luft.

N-Octane : Det är en färglös vätska med en bensinlukt. Mindre tätt än vatten och olösligt i vatten. Därför flyter det på vattnet. Ger irriterande ånga.

Metylklorid : Även kallad klormetan är det en färglös gas. Det är den enklaste haloalkanen som används vid tillverkning av silikonpolymerer och vid tillverkning av andra kemiska produkter.

Kloroform : det är en färglös, luktig och mycket flyktig vätska som har använts allmänt för sina anestetiska egenskaper. På grund av dessa egenskaper har den ett rykte för att kunna bedöva eller träffa människor, även när de konsumeras i små doser (MoviesDoes Chloroform Really Knock You Out så snabbt som de visar i filmer?, 2016).

Koltetraklorid : även kallad tetraklormetan, en färglös, tät, mycket giftig, flyktig, icke-brandfarlig vätska som har en karakteristisk lukt och används som lösningsmedel.

Kloroetan : är en gas som kondenseras under svagt tryck. Kloroetan används främst för lokal smärtlindring inom idrottsmedicin (National Center for Biotechnology Information., 2017).

Bromoethane : även känd som etylbromid, det är en färglös flyktig vätska, något löslig och tätare än vatten. Ångor är tyngre än luft. Det används för att tillverka läkemedel och som lösningsmedel.

Grenade alkaner

Isobutane : är en färglös gas med en svag petroleumlukt. Den levereras som en kondenserad gas under dess ångtryck. Kontakt med vätskan kan orsaka frostskador. Det tänds lätt.

Isopentan - Även kallad 2-metylbutan, det är en färglös vattenhaltig vätska med en bensinlukt. Flyter i vattnet. Det producerar brandfarlig och irriterande ånga (National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Database;, 2017).

2-metylpentan : det är en grenkedjig alkan med molekylformeln C ₆ H1 ₄ . Det är en vattnig vätska med en bensinlukt som flyter på vatten och ger en irriterande ånga.

3,3-dimetylhexan - Finns i örter och kryddor. 3, 3-dimetylhexan är en komponent av Osmanthus fragrans (sweet osmanthus) och ginsengolja.

2, 3-dimetylhexan : finns i frukt. 2,3-dimetylhexan är en flyktig komponent av stärkelse.

Neopentan : det är en vätska som är mindre tät än vatten. Olöslig i vatten men löslig i alkohol (National Center for Biotechnology Information., 2015).

2, 2, 4-trimetylpentan : eller isooctan frigörs i miljön genom tillverkning, användning och bortskaffande av produkter associerade med petroleumsindustrin. 2,2,4-trimetylpentan penetrerade huden hos en människa och orsakade nekros i huden och vävnaden i handen, vilket krävde operation (National Center for Biotechnology Information., 2017).

cykloalkaner

Cyclopropan - är en färglös gas med en petroleumsliknande lukt. Kontakt med vätskan kan orsaka frostskador. Det kan kvävas från luftens förskjutning och har en narkotisk effekt i hög koncentration.

Cyklobutan : Gas som kondenserar till en vätska vid 13 ° C. Olöslig i vatten. Löslig i alkohol, aceton och eter.

Cyclopentan - är en färglös klar vätska med en petroleumliknande lukt. Mindre tätt än vatten och olösligt i det. Ångor är tyngre än luft.

Cyklohexan : finns i kohlrabi. Utspädningsmedel i färgtillsatsblandningar för livsmedel.

Cykloheptan : det är en färglös, olöslig, oljig vätska som är mindre tät än vatten. Inandning av höga koncentrationer kan ha en narkotisk effekt. Det används för att tillverka andra kemikalier.

Cyklooktan : det är ett polycykliskt kolväte med nio kolatomer. Olöslig i vatten.

Metylcyclohexan - är en färglös klar vätska med en petroleumliknande lukt. I metylcyklohexan är stolkonformationen där den stora metylgruppen är ekvatorial den mest stabila och därför den mest befolkade av alla möjliga konformationer (Carey, 2011).

Isopropylcyklohexan : Det är en färglös vätska som finns i frukt. Isopropylcyklohexan finns i Carica papaya (papaya).

metylcyklopentan : det är en färglös, olöslig vätska och mindre tät än vatten. Ångor kan vara narkotiska och irriterande. Metylcyklopentan isoleras från Helianthus annuus (solros).

Norborane : det är en bicyklisk alkan som också kallas heptancyklar med formeln C7H12.

referenser

1. Alkaner. (2016, 28 november). Återställs från chem.libretexts.org.
2. Alkaner. (SF). Hämtad från hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
3. (2014). Alkaner. Återställdes från bbc.co.uk.
4. Carey, FA (2011, 2 december). Kolväte. Återställdes från britannica.
5. Encyclopædia Britannica. (2017, 24 mars). Metan. Återställs från britannica.com.
6. Khan akademin. (SF). Alkaner, cykloalkaner och funktionella grupper. Återställs från khanacademy.org.
7. Filmer Har du kloroform verkligen slå dig ut så snabbt som de visar i filmer? (2016). Återställdes från scienceabc.
8. National Center for Biotechnology Information. . (2017, 06 maj). PubChem Compound Database; CID = 6337. Hämtad från PubChem.
9. National Center for Biotechnology Information. (2015, 6 maj). PubChem Compound Database; CID = 10041. Hämtad från PubChem.
10. National Center for Biotechnology Information. (2017, 6 maj). PubChem Compound Database; CID = 10907. Hämtad från PubChem.
11. National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Database;. (2017, 6 maj). PubChem Compound Database; CID = 6556 ,. Hämtad från PubChem.
12. Propanformel. (SF). Återställs från softschools.com.