- Structura alcanilor liniari
- Grupuri
- Lungimile lanțurilor lor
- conformații
- Liniar
- Rulat sau pliat
- Amestecat
- Proprietăți
- Fizic
- interacţiuni
- Stabilitate
- Nomenclatură
- Exemple
- Referințe
Cele Alcanii liniare sunt hidrocarburi saturate a căror formulă chimică generală este n - C n H 2n + 2 . Deoarece sunt hidrocarburi saturate, toate legăturile lor sunt simple (CH) și sunt formate doar din atomi de carbon și hidrogen. Se mai numesc parafină, diferențindu-le de alcani ramificați, care se numesc izoparafine.
Aceste hidrocarburi nu au ramuri și inele. Mai mult decât linii, această familie de compuși organici este mai asemănătoare cu lanțurile (alcanul cu lanț drept); sau dintr-un unghi culinar, la spaghete (crude și fierte).
Dacă spaghetele crude ar fi mai puțin fragile, acestea ar avea o asemănare și mai strânsă cu alcanii liniari. Sursa: Pixabay.
Spaghetele brute vin să reprezinte starea ideală și izolată de alcani liniari, deși cu o tendință pronunțată de rupere; în timp ce cele gătite, indiferent dacă sunt alente sau nu, se apropie de starea lor naturală și sinergică: unii interacționează cu alții în ansamblu (vasul de paste, de exemplu).
Aceste tipuri de hidrocarburi se găsesc în mod natural în câmpurile de gaze naturale și petrol. Cele mai ușoare au caracteristici lubrifiante, în timp ce cele grele se comportă ca un asfalt nedorit; solubil, totuși, în parafine. Ele servesc foarte bine ca solvenți, lubrifianți, combustibili și asfalt.
Structura alcanilor liniari
Grupuri
S-a menționat că formula generală pentru acești alcani este C n H 2n + 2 . Această formulă este aceeași, de fapt, pentru toți alcanii, liniari sau ramificați. Diferența de atunci în n- care precede formula alcanului, a cărei denotare înseamnă „normal”.
Se va vedea mai târziu că această n- este inutilă pentru alcani cu un număr de carbon egal sau mai mic de patru (n ≤ 4).
O linie sau lanț nu poate consta dintr - un singur atom de carbon, deci metan (CH 4 , n = 1) , este exclusă pentru explicații . Dacă n = 2, avem etan, CH 3 CH 3 . Rețineți că această alean este format din două grupe metil, CH 3 , legate între ele.
Creșterea numărului de atomi de carbon, n = 3, dă propan alcan, CH 3 CH 2 CH 3 . Acum apare un nou grup, CH 2 , numit metilen. Nu contează cât de mare aleanul este liniar, va avea întotdeauna doar două grupe: CH 3 și CH 2 .
Lungimile lanțurilor lor
Când numărul de atomi de carbon din alcanul liniar crește, există o constantă în toate structurile rezultate: numărul grupărilor de metilen crește. De exemplu, să presupunem că alcani liniari cu n = 4, 5 și 6:
CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 (n- butan)
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 (n- pentan)
CH 3 CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 CH 3 (n- hexan)
Lanțurile devin mai mult , deoarece acestea se adaugă CH 2 grupuri la structurile lor . Astfel, un lung sau scurt diferă de alean liniare în câte CH 2 separă cele două terminale CH 3 grupuri . Toți acești alcani au doar doi acești CH 3 : la începutul lanțului și la sfârșitul acestuia. Dacă aș avea mai mult, ar implica prezența ramurilor.
De asemenea, se poate observa absența totală a grupelor CH, prezentă doar în ramuri sau când există grupări substituente legate de unul dintre carbunii lanțului.
Formula structurală poate fi rezumată după cum urmează: CH 3 (CH 2 ) n-2 CH 3 . Încercați să o aplicați și să o ilustrați.
conformații
Conformații structurale ale alcanilor liniari. Sursa: Gabriel Bolívar.
Unii alcani liniari pot fi mai lungi sau mai scurti decât alții. Acesta fiind cazul, n poate avea o valoare de 2 a ∞; adică, un lanț format din CH infinit 2 grupe și două terminale CH 3 grupe (teoretic este posibil). Cu toate acestea, nu toate șirurile sunt „aranjate” în același mod în spațiu.
Aici apar conformațiile structurale ale alcanilor. Ce li se datorează? Spre rotabilitatea obligațiunilor CH și flexibilitatea acestora. Atunci când aceste legături se răsucesc sau se rotesc în jurul unei axe internucleare, lanțurile încep să se flexeze, să se plieze sau să se îndepărteze de caracteristica lor liniară inițială.
Liniar
În imaginea superioară, de exemplu, în partea superioară este prezentat un lanț de treisprezece carbon care rămâne liniar sau extins. Această conformație este ideală, deoarece se presupune că mediul molecular afectează în mod minim aranjamentul spațial al atomilor din lanț. Nimic nu o deranjează și nu are nevoie să se aplece.
Rulat sau pliat
În mijlocul imaginii, lanțul de carbon din douăzeci și șapte prezintă o perturbare externă. Structura, pentru a fi mai „confortabilă”, își rotește legăturile în așa fel încât să se plieze pe ea însăși; cum ar fi un spaghete lungi.
Studiile de calcul au arătat că numărul maxim de carbuni pe care un lanț liniar îl poate avea este n = 17. Din n = 18, este imposibil să nu înceapă să se îndoaie sau să se răsucească.
Amestecat
Dacă lanțul este foarte lung, pot exista regiuni ale acestuia care rămân liniare, în timp ce altele au fost îndoite sau rănite. Dintre toate, aceasta este poate cea mai apropiată conformației realității.
Proprietăți
Fizic
Deoarece sunt hidrocarburi, acestea sunt în esență apolare și, prin urmare, hidrofobe. Aceasta înseamnă că nu se pot amesteca cu apă. Nu sunt foarte dense deoarece lanțurile lor lasă prea multe spații goale între ele.
De asemenea, stările lor fizice variază de la gaz (pentru n <5), lichid (pentru n <13) sau solid (pentru n ≥ 14) și depind de lungimea lanțului.
interacţiuni
Moleculele alcane liniare sunt apolare și, prin urmare, forțele lor intermoleculare sunt de tipul de împrăștiere londoneză. Lanțurile (adoptând probabil o conformație mixtă), sunt apoi atrase de acțiunea maselor lor moleculare și de dipolii induși instantaneu ai atomilor lor de hidrogen și carbon.
Din acest motiv, atunci când lanțul devine mai lung și, prin urmare, mai greu, punctele sale de fierbere și topire cresc în același mod.
Stabilitate
Cu cât lanțul este mai lung, cu atât este mai instabil. În general, își rup legăturile pentru a face lanțuri mai mici dintr-unul mare. De fapt, acest proces este cunoscut sub numele de fisurare, care este foarte utilizat în rafinarea uleiului.
Nomenclatură
Pentru a denumi alcani liniari este suficient să adăugați indicatorul n- înainte de nume. Dacă n = 3, ca și în cazul propanului, este imposibil ca acest alcan să prezinte o ramificare:
CH 3 CH 2 CH 3
Ceea ce nu se întâmplă după n = 4, adică cu n-butan și ceilalți alcani:
CH 3 CH 2 CH 2 CH 3
SAU
(CH 3 ) 2 CH-CH 3
A doua structură corespunde izobutanului, care constă dintr-un izomer structural al butanului. Pentru a diferenția unul de celălalt, intră în joc indicatorul n. Astfel, n-butanul se referă numai la izomerul liniar, fără ramuri.
Cu cât n este mai mare, cu atât este mai mare numărul izomerilor structurali și cu atât este mai important să se utilizeze n- pentru a se referi la izomerii liniari.
De exemplu, octanul, C 8 H 18 (C 8 H 8 × 2 + 2 ), are până la treisprezece izomeri structurali, deoarece multe ramuri sunt posibile. Izomerul liniar este însă numit: n-octan, iar structura sa este:
CH 3 CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 CH 3
Exemple
Sunt menționate mai jos și pentru a termina câțiva alcani liniari:
-Etan (C 2 H 6 ): CH 3 CH 3
-Propan (C 3 H 8 ): CH 3 CH 2 CH 3
- n- Heptan (C 7 H 16 ): CH 3 (CH 2 ) 5 CH 3 .
- n -decan (C 10 H 22 ): CH 3 (CH 2 ) 8 CH 3 .
- n- Hexadecan (C 16 H 34 ): CH 3 (CH 2 ) 14 CH 3 .
- n -Nonadecane (C 19 H 40 ): CH 3 (CH 2 ) 17 CH 3 .
- n -Eicosane (C 20 H 42 ): CH 3 (CH 2 ) 18 CH 3 .
- n -Hectane (C 100 H 202 ): CH 3 (CH 2 ) 98 CH 3 .
Referințe
- Carey F. (2008). Chimie organica. (Ediția a șasea). Mc Graw Hill.
- Morrison, RT și Boyd, R, N. (1987). Chimie organica. (Ediția a V-a). Editorial Addison-Wesley Interamericana.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chimie organica. Aminele. (Ediția a 10-a.) Wiley Plus.
- Jonathan M. Goodman. (1997). Care este cel mai lung alcalin neegalat cu o minimă liniară de transformare globală? J. Chem. Inf. Calcul. Sci. 1997, 37, 5, 876-878.
- Garcia Nissa. (2019). Ce sunt Alkanes? Studiu. Recuperat din: studiu.com
- Domnul Kevin A. Boudreaux. (2019). Alcani. Recuperat din: angelo.edu
- Lista Alkenelor cu lanț drept. . Recuperat din: laney.edu
- Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (7 septembrie 2018). Numește primii 10 Alkanes. Recuperat de la: thinkco.com
- Știință ciudată. (20 martie 2013). Alcani cu lanț drept: prezicerea proprietăților. Recuperat de la: quirkyscience.com
- Wikipedia. (2019). Alcani superiori. Recuperat de la: en.wikipedia.org