ALIFATISKA KOLVÄTEN: EGENSKAPER, NOMENKLATUR, REAKTIONER, TYPER - KEMI - 2026

De alifatiska kolvätena är de som saknar aromatisitet, inte i luktande bemärkelse, utan vad gäller den kemiska stabiliteten. Klassificering av kolväten på detta sätt är för närvarande för tvetydig och opriktig, eftersom det inte skiljer mellan olika typer av kolväten som inte är aromatiska.

Således har vi alifatiska kolväten och aromatiska kolväten. De senare känns igen av deras basenhet: bensenringen. De andra kan å andra sidan anta vilken molekylstruktur som helst: linjär, grenad, cyklisk, omättad, polycyklisk; så länge de inte har konjugerade system som bensen.

Det flytande bränslet i tändare består av en blandning av alifatiska kolväten. Källa: Pixnio.

Begreppet "alifatisk" föddes från det grekiska ordet "aleifar", vilket betyder fett, också används för att referera till oljor. Därför tilldelades denna klassificering under 1800-talet kolväten erhållna från oljiga extrakt; medan aromatiska kolväten extraherades från träd och doftande hartser.

Eftersom grunden för organisk kemi konsoliderades upptäcktes emellertid att det fanns en kemisk egenskap som differentierade kolväten, ännu viktigare än deras naturliga källor: aromatisitet (och inte doft).

På detta sätt slutade alifatiska kolväten endast vara de som erhållits från fetter, för att vara alla de som saknar aromatisitet. Inom den här familjen har vi alkaner, alkener och alkyner, oavsett om de är linjära eller cykliska. Det är därför "alifatisk" betraktas som olämplig; även om det är användbart att ta itu med några allmänna aspekter.

När du till exempel säger alifatiska "ändar" eller "kedjor", hänvisar du till molekylregioner där aromatiska ringar är frånvarande. Av alla de alifatiska kolvätena, är den enklaste per definition metan, CH ₄ ; medan bensen är den enklaste av de aromatiska kolväten.

Egenskaper hos alifatiska kolväten

Egenskaperna hos alifatiska kolväten varierar i olika grader beroende på vilka som beaktas. Det finns sådana med låg och hög molekylmassa, liksom linjära, grenade, cykliska eller polycykliska, även de med fantastiska tredimensionella strukturer; som med den kubanska, kubformade.

Det finns dock några generaliteter som kan nämnas. De flesta alifatiska kolväten är hydrofoba och apolära gaser eller vätskor, vissa är mer apolära än andra, eftersom även de i vars kolkedjor innehåller halogener, syre, kväve eller svavelatomer ingår i listan.

På samma sätt är de brandfarliga föreningar, eftersom de är mottagliga för oxidation i luften med en minimal värmekälla. Denna egenskap blir farligare om vi lägger till dess höga flyktighet på grund av de svaga spridande interaktionerna som håller alifatiska molekyler samman.

Vi ser detta till exempel i butan, en gas som kan flytande relativt lätt som propan. Båda är mycket flyktiga och brandfarliga, vilket gör dem till aktiva komponenter i matlagningsgas eller ficktändare.

Naturligtvis tenderar denna flyktighet att minska när molekylmassan ökar och kolvätet skapar allt mer viskösa och oljiga vätskor.

Nomenklatur

Nomenklaturen för kolväten skiljer sig ännu mer än deras egenskaper. Om de är alkaner, alkener eller alkyner, följs samma regler som IUPAC föreskriver: välj den längsta kedjan, tilldela de lägsta indikatornumren till den mest substituerade änden eller till de mest reaktiva heteroatomerna eller grupperna.

På detta sätt är det känt på vilket kol varje substituent finns, eller till och med omättningarna (dubbel- eller trippelbindningar). När det gäller cykliska kolväten föregås namnet av substituenterna i alfabetisk ordning, följt av ordet "cykel" och räknar kolantal som utgör det.

Tänk till exempel på följande två cyklohexaner:

Två cyklohexaner, som klassificeras som alifatiska kolväten. Källa: Gabriel Bolívar.

Cyklohexan A kallas 1,4-dimetylcyklohexan. Om ringen var fem kol skulle den vara 1,4-dimetylcyklopentan. Under tiden kallas cyklohexan B 1,2,4-trimetylcyklohexan och inte 1,4,6-cyklohexan, eftersom den försöker använda de lägsta indikatorerna.

Nomenklaturen kan nu bli mycket komplicerad för kolväten med bisarra strukturer. För dem finns det mer specifika regler som måste förklaras separat och noggrant. precis som diener, terpener, polyener och polycykliska föreningar.

reaktioner

Förbränning

Lyckligtvis är reaktionerna mindre varierande för dessa kolväten. En av dem har redan nämnts: de bränner lätt och producerar koldioxid och vatten, liksom andra oxider eller gaser beroende på närvaron av heteroatomer (Cl, N, P, O, etc.). Emellertid, CO ₂ och H ₂ O är de huvudsakliga förbränningsprodukterna.

Tillägg

Om de uppvisar omättnader kan de genomgå tilläggsreaktioner; de integrerar små molekyler i ryggraden som substituenter efter en specifik mekanism. Bland dessa molekyler har vi vatten, väte och halogener (F ₂ , Cl ₂ , Br ₂ och I ₂ ).

Halogene

Å andra sidan kan alifatiska kolväten under förekomsten av ultraviolett strålning (hv) och värme bryta CH-bindningar för att ändra dem för CX-bindningar (CF, C-Cl, etc.). Detta är halogeneringsreaktionen, som observeras i mycket kortkedjiga alkaner, såsom metan eller pentan.

Krackning

En annan reaktion som alifatiska kolväten, särskilt långkedjiga alkaner, kan genomgå är termisk krackning. Den består av att tillhandahålla intensiv värme så att den termiska energin bryter DC-bindningarna, och därmed bildas små molekyler, mer värderade på bränslemarknaden, av stora molekyler.

De fyra reaktionerna ovan är de viktigaste som ett alifatiskt kolväte kan genomgå, förbränning är den viktigaste av alla, eftersom det inte diskriminerar någon förening; alla kommer att brinna i närvaro av syre, men inte alla kommer att lägga till molekyler eller bryta ned i små molekyler.

typer

Alifatiska kolväten grupperar ett oändligt antal föreningar, som i sin tur klassificeras på ett mer specifikt sätt, vilket indikerar graden av deras omättnader, liksom typen av struktur de har.

Beroende på hur omättade de är har vi alkaner (mättade), alkener och alkyner (omättade).

Alkaner kännetecknas av att ha enskilda CC-bindningar, medan vi i alkener och alkyner observerar C = C respektive C≡C-bindningar. Ett mycket generellt sätt att visualisera dem är att tänka på kolskelettet i alkaner som sicksack och böjda kedjor, som är "kvadrater" för alkener och "raka linjer" för alkyner.

Detta beror på det faktum att dubbel- och trippelbindningarna uppvisar energi och sterisk begränsning i deras rotationer, "härdar" deras strukturer.

Alkaner, alkener och alkyner kan vara grenade, cykliska eller polycykliska. Det är därför cykloalkaner, cykloalkener, cykloalkiner och föreningar som decalin (med en bicyklostruktur), adamantan (liknande ett baseballmössa), heptalen, gonan, bland andra, också betraktas som alifatiska kolväten.

Andra typer av kolväten härrör från alkener, såsom diener (med två dubbelbindningar), polyener (med många alternerande dubbelbindningar) och terpener (föreningar härrörande från isopren, en dien).

tillämpningar

Återigen kan användningarna för dessa kolväten variera beroende på vilken som beaktas. I egenskaperna och reaktionsavsnitten klargjordes emellertid att de alla förbränning, inte bara för att frigöra gasformiga molekyler, utan också ljus och värme. Således är de energireservoarer, användbara för att fungera som bränslen eller värmekällor.

Det är därför de används som en del av sammansättningen av bensin, för naturgas, i Bunsen-brännare och i allmänhet för att kunna starta bränder.

Ett av de mest anmärkningsvärda exemplen är det av acetylen, HC≡CH, vars förbränning gör det möjligt att excitera metalljonerna i ett prov i atomabsorptionsspektrometri som utförs i analytiska test. Dessutom kan den resulterande elden användas för svetsning.

Flytande alifatiska kolväten, såsom paraffin, används ofta som extraktionslösningsmedel för fetter. Dessutom kan dess lösningsmedelsverkan användas för att ta bort fläckar, emaljer, färger eller helt enkelt för att framställa lösningar av en viss organisk förening.

De med den högsta molekylmassan, antingen viskös eller fast, används för framställning av hartser, polymerer eller mediciner.

När det gäller termen "alifatisk" används det ofta för de regioner, i en makromolekyl, som saknar aromatisitet. Exempelvis beskrivs asfaltener ytligt som en aromatisk kärna med alifatiska kedjor.

exempel

Först sades att metan är den enklaste av de alifatiska kolväten. De följs av propån, CH ₃ CH ₂ CH ₃ , butan, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₃ , pentan, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₃ , oktan, nonan, dekan, och så vidare, som har alkaner varje gång längre.

Detsamma gäller för eten, CH ₂ = CH ₂ , propen, CH ₃ CH = CH ₂ , buten, CH ₃ CH ₂ CH = CH ₃ , och under resten av de alkyner. Om det finns två dubbelbindningar är de diener och om det finns fler än två polyener. På samma sätt kan det finnas dubbel- och trippelbindningar i samma skelett, vilket ökar den strukturella komplexiteten.

Bland cykloalkanerna kan vi nämna cyklopropan, cyklobutan, cyklopentan, cyklohexan, cykloheptan, cyklooktan samt cyklohexen och cyklohexin. Grenade derivat erhålls i sin tur från alla dessa kolväten, varvid de tillgängliga exemplen (såsom 1,4-dimetylcyklohexan) multiplicerar ännu mer.

Av de mest representativa terpenerna har vi limonen, mentol, pinen, vitamin A, squalen, etc. Polyeten är en polymer mättad med -CH ₂ -CH ₂ - enheter , så det är också ett exempel på dessa kolväten. Andra exempel har redan citerats i de föregående avsnitten.

referenser

1. Morrison, RT och Boyd, R, N. (1987). Organisk kemi. 5: e upplagan. Redaktionell Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjätte upplagan). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. Aminer. (10: e upplagan.) Wiley Plus.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 augusti 2019). Alifatisk kolväte Definition. Återställd från: thoughtco.com
5. Wikipedia. (2019). Alifatisk förening. Återställd från: en.wikipedia.org
6. Kemi LibreTexts. (20 augusti 2019). Alifatiska kolväten. Återställd från: chem.libretexts.org
7. Elizabeth Wyman. (2019). Alifatiska kolväten: Definition och egenskaper. Studie. Återställd från: study.com