ALCANI SAU HIDROCARBURI SATURATE: PROPRIETĂȚI, EXEMPLE - CHIMIE - 2024

De Alcanii sau hidrocarburile saturate sunt caracterizate prin legături simple numai în structura tipului covalent. Aceasta înseamnă că atomii de carbon prezenți la aceste specii sunt legați la cantitatea maximă de atomi de hidrogen cu care pot forma legături, din acest motiv sunt cunoscuți ca saturați.

În universul chimiei organice, alcanii, cunoscuți și sub numele de parafine, sunt considerate specii destul de abundente și foarte importante, aparținând grupului hidrocarburilor alifatice (precum hidrocarburile nesaturate).

Cea mai simpla hidrocarbura saturata , care poate fi format este luat ca exemplu: metan, un compus găsit în fază gazoasă în condiții ambientale standard (25 ° C și atm), a cărui formulă este CH ₄ .

După cum se poate observa, singurul atom de carbon prezent în această moleculă are patru legături simple, una cu fiecare atom de hidrogen.

Alchenele și alchinele au utilizări comerciale importante, ca în cazul etilenei și propilenei; dar sunt de asemenea compuși mai reactivi decât hidrocarburile saturate, ceea ce face ca acestea să aibă o gamă ridicată de reacții care apar din alchene și alchene comune.

Nomenclatorul alcanilor

Pentru a numi în mod corect alcani sau hidrocarburi saturate, primul lucru care trebuie avut în vedere este faptul că, în conformitate cu IUPAC (Uniunea Internațională a Chimiei Pure și Aplicate), nomenclatura sistematică pentru cele patru cele mai simple alcane nu trebuie aplicată.

Nomenclatorul hidrocarburilor saturate liniare

Acești compuși au formula generală C _n H _{2n + 2} , unde valoarea lui n poate fi numai numere întregi pozitive (n = 1,2, …) și sunt numiți folosind prefixul corespunzător numărului de atomi de carbon și sunt adăugați sufixul –ano.

Deci, primele patru molecule saturate sunt: metan (CH ₄ ), etan (C ₂ H ₆ ), propan (C ₃ H ₈ ) și butan (C ₄ H ₁₀ ).

Pentru a începe cu nomenclatura alcanilor care au între cinci și zece atomi de carbon, numărul acestor atomi care sunt prezenți în cel mai lung lanț este socotit, atât timp cât este continuu.

Mai mult, în cazul în care un atom de hidrogen este scăzut dintr-un alcan, acesta devine un substituent, adică un grup a cărui terminație -ane este schimbată în -il. De exemplu, metan (CH ₄ ) ar deveni metil (CH ₃ ) , și în mod similar cu celelalte molecule.

Ținând cont de ceea ce s-a declarat până acum și adăugând că numărarea trebuie să fie pornită întotdeauna cu atomul de carbon care are substituentul cel mai apropiat, este indicată poziția substituentului urmată de numele alcanului.

Astfel, compusul de mai sus se numește 3-metilpentan.

Nomenclatură saturată de hidrocarburi ramificate

În mod similar, alcanii cu lanț ramificat au aceeași formulă generală ca și cei liniari, dar cu n> 2. Deci, de fiecare dată unul sau mai mulți atomi sau grupuri de atomi înlocuiesc unul sau mai mulți atomi de hidrogen, trebuie indicată locația acestor substituenți.

Dacă există mai multe ramuri ale grupurilor de același tip alchil, expresiile di-, tri- sau tetra- sunt utilizate pentru a indica cantitatea acestor substituenți, precedată de indicarea pozițiilor lor și care se termină cu numele de alcan.

În cazul în care substituenții sunt diferiți, aceștia sunt numiți în conformitate cu ordinea alfabetică și pot avea, de asemenea, substituenți non-carbon, cum ar fi clorul (Cl) sau nitro (NO ₂ ).

În toate cazurile, pentru a număra numerele de carbon ale lanțului principal, cel mai mic număr este dat carbonului care este legat de substituentul cel mai mic în ordinea alfabetică și continuă în această direcție.

Nomenclatorul hidrocarburilor saturate ciclice

Hidrocarburile saturate de tip ciclic, mai cunoscute sub numele de cicloalcani, au formula generală C _n H _2n , unde n = 3,4, …

În aceste molecule organice, atomii de carbon care o compun sunt aranjați într-o manieră închisă, adică structura lor formează un inel.

Pentru a denumi aceste specii, sunt urmate liniile directoare descrise mai sus pentru alcani liniari și ramificați, adăugându-se doar prefixul cicloal. De asemenea, ciclopropan (C ₃ H ₆ ) este considerat cel mai simplu cicloalcan.

În mod similar, aceste molecule pot conține mai mult de un inel integrat în lanțul lor principal, cu minimum trei atomi de carbon și chiar formând structuri extrem de complexe.

Proprietăți

Hidrocarburile saturate au caracteristica principală de a forma legături simple între atomii lor, ceea ce le face un grup foarte mare de molecule și le conferă proprietăți destul de specifice, așa cum este detaliat mai jos:

Izomerizare geometrică

Structura moleculelor alcane produce modificări în proprietățile lor fizice și chimice, datorită conformației celor patru legături pe care le poate forma carbonul.

Aceasta înseamnă că, în ciuda faptului că în aceste molecule carbonul are o hibridizare de tip sp ³ , unghiurile dintre atomii săi adiacenți pot varia în funcție de tipul de atom.

Pentru a explica mai precis, cicloalcanii au unghiuri de torsiune care le conferă o caracteristică unică numită stereochimie, care poate afecta energiile moleculei și alți factori inerenti acesteia, cum ar fi oferindu-i proprietăți spectroscopice și optice.

Aciditate

Hidrocarburile saturate prezintă o reactivitate destul de scăzută la ionice și alte specii polare. În același timp, practic nu au interacțiuni cu substanțele acide și alcaline.

Polaritate

Alcanii sunt considerați non-conductori, deoarece au polaritate practic zero în prezența unui câmp electric. Deci legăturile de hidrogen nu pot fi formate pentru a permite solubilitatea sa în solvenți polari.

Deci, sunt practic solubile în toți solvenții nepolari, fiind nemiscibili cu solvenții polari, cum ar fi apa.

Punctele de fierbere și de topire

În hidrocarburile saturate, interacțiunile intermoleculare apar datorită forțelor van der Waals, în care interacțiunile mai puternice se traduc în puncte de fierbere mai mari.

O tendință similară este observată pentru punctele de topire, dar aceasta se datorează capacității de ambalare a moleculei.

Deoarece aceste interacțiuni sunt direct legate de greutatea moleculară a speciei, cu atât molecula este mai mare, punctele sale de fierbere și topire vor fi mai mari.

Astfel, având o structură mai rigidă care le oferă un plan de contact intermolecular, cicloalcanii au puncte de fierbere și topire mai mari decât alcanii lor liniari corespunzători.

Exemple de alcani

Alcani liniari

Metan : Este un gaz incolor și inodor care apare abundent în natură și ca produs al anumitor activități umane. Metanul este cel mai simplu membru al alcanilor și se numără printre cele mai puternice dintre gazele cu efect de seră (Encyclopædia Britannica, 2017).

Etanul : este un gaz care se găsește în principal în gazul natural și este utilizat în amestecuri cu alte gaze pentru a produce combustibili.

Propan : este un gaz incolor, care se găsește în gazul natural și este folosit ca combustibil în case și industrii. Formula chimică pentru propan este C ₃ H ₈ și formula extinsă este CH ₃ CH ₂ CH ₂ (propan Formula, SF).

Butanul : sau n-butanul este unul din zeci de gaze extrase din gazul natural brut și poate fi, de asemenea, produs din petrol brut. N-butanul este un gaz polivalent incolor. Butanul poate fi utilizat pentru încălzire, răcire și combustibil mai ușor.

N-pentan : este un lichid incolor limpede, cu un miros asemănător petrolului. Pentanul se găsește în băuturile alcoolice și uleiul de hamei. Acest alcan este o componentă a unor combustibili și este utilizat ca solvent special în laborator.

N-Hexan : este un lichid limpatic incolor, cu un miros asemănător petrolului. Se găsește în fructe citrice și este utilizat pentru a extrage uleiuri comestibile din semințe și legume, ca solvent cu destinație specială și ca agent de curățare.

N-Heptan : este un lichid transparent incolor cu un miros asemănător petrolului. Se găsește în cardamom. Mai puțin dens decât apa și insolubil în apă. Vaporii mai grei decât aerul.

N-Octan : Este un lichid incolor cu miros de benzină. Mai puțin dens decât apa și insolubil în apă. Prin urmare, plutește pe apă. Produce vapori iritanți.

Clorură de metil : Numită și clorometan, este un gaz incolor. Este cel mai simplu haloalkan, utilizat la fabricarea polimerilor siliconici și la fabricarea altor produse chimice.

Cloroform : este un lichid incolor, miros și foarte volatil, care a fost utilizat pe scară largă pentru proprietățile sale anestezice. Datorită acestor proprietăți, are o reputație de a fi capabil să lovească sau să lovească oameni, chiar și atunci când este consumat în doze mici (FilmsDoes Chloroform într-adevăr vă bate cât mai repede așa cum arată în filme?, 2016).

Tetraclorură de carbon : numit și tetraclorometan, un lichid incolor, dens, foarte toxic, volatil, neinflamabil, care are un miros caracteristic și este utilizat ca solvent.

Cloroetanul : este un gaz care se condensează sub presiune ușoară. Cloroetanul este utilizat în principal pentru ameliorarea durerilor locale în medicina sportivă (Centrul Național pentru Informații Biotehnologice., 2017).

Brometanul : cunoscut și sub denumirea de bromură de etil, este un lichid volatil incolor, ușor solubil și mai dens decât apa. Vaporii sunt mai grei decât aerul. Este utilizat pentru a face produse farmaceutice și ca solvent.

Alcani ramificați

Izobutanul : este un gaz incolor cu un miros slab de petrol. Este livrat sub formă de gaz lichefiat sub presiunea sa de vapori. Contactul cu lichidul poate provoca degerături. Se pornește ușor.

Isopentan - Numit și 2-metilbutan, este un lichid apos incolor cu miros de benzină. Plutește în apă. Produce vapori inflamabili și iritanți (Centrul Național pentru Informații Biotehnologice. Baza de date compuse PubChem;, 2017).

2-metilpentan : este un alcan cu catenă ramificată cu formula moleculară C ₆ H1 ₄ . Este un lichid apos cu un miros de benzină care plutește pe apă și produce un vapor iritant.

3,3-dimetilhexan - se găsește în ierburi și mirodenii. 3, 3-Dimetilhexanul este o componentă a Osmanthus fragrans (osmanthus dulce) și uleiul de ginseng.

2, 3-dimetilhexan : se găsește în fructe. 2,3-Dimetilhexanul este o componentă volatilă a amidonului.

Neopentan : este un lichid mai puțin dens decât apa. Insolubil în apă, dar solubil în alcool (Centrul Național de Informații Biotehnologice. 2015).

2, 2, 4-trimetilpentan : sau isooctan este eliberat în mediu prin fabricarea, utilizarea și eliminarea produselor asociate cu industria petrolului. 2,2,4-trimetilpentanul a pătruns în pielea unei ființe umane și a provocat necroza pielii și țesutului din mână, necesitând o intervenție chirurgicală (Centrul Național pentru Informații Biotehnologice., 2017).

cicloalcani

Cyclopropan - este un gaz incolor cu un miros asemănător petrolului. Contactul cu lichidul poate provoca degerături. Se poate sufoca de deplasarea aerului și are un efect narcotic în concentrație mare.

Ciclobutan : gaz care se condensează la un lichid la 13 ° C. insolubil în apă. Solubil în alcool, acetonă și eter.

Cyclopentan - este un lichid incolor limpede, cu un miros asemănător petrolului. Mai puțin dens decât apa și insolubil în ea. Vaporii sunt mai grei decât aerul.

Ciclohexan : găsit în kohlrabi. Diluent în amestecuri de aditivi de culoare pentru uz alimentar

Cicloheptan : este un lichid uleios incolor, insolubil, mai puțin dens decât apa. Inhalarea concentrațiilor mari poate avea un efect narcotic. Este folosit pentru a produce alte substanțe chimice.

Ciclooctan : este un hidrocarbură policiclică cu nouă atomi de carbon. Insolubil în apă.

Metilciclohexanul - este un lichid clar incolor, cu un miros asemănător petrolului. În metilciclohexan, conformația scaunului în care gruparea mare de metil este ecuatorială este cea mai stabilă și, prin urmare, cea mai populată dintre toate conformațiile posibile (Carey, 2011).

Ciclochexanul izopropilic : este un lichid incolor care se găsește în fructe. Cizlohexanul izopropilic se găsește în Carica papaya (papaya).

metilciclopentan : este un lichid incolor, insolubil și mai puțin dens decât apa. Vaporii pot fi narcotici și iritanți. Metilciclopentanul este izolat de Helianthus annuus (floarea soarelui).

Norborane : este un alcan biciclic numit și biciclete cu heptan cu formula C7H12.

Referințe

1. Alcani. (2016, 28 noiembrie). Recuperat din chem.libretexts.org.
2. Alcani. (SF). Preluat din hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
3. (2014). Alcani. Recuperat din bbc.co.uk.
4. Carey, FA (2011, 2 decembrie). Hidrocarbură. Recuperat din britannica.
5. Encyclopædia Britannica. (2017, 24 martie). Metan. Recuperat de pe britannica.com.
6. Academia Khan. (SF). Alcani, cicloalcani și grupuri funcționale. Recuperat de khanacademy.org.
7. FilmeDoar cloroformul te bate cu adevărat la fel de repede cum arată în filme? (2016). Recuperat din scienceabc.
8. Centrul Național de Informații Biotehnologice. . (2017, 06 mai). Baza de date compuse PubChem; CID = 6337. Preluat din PubChem.
9. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2015, 6 mai). Baza de date compuse PubChem; CID = 10041. Preluat din PubChem.
10. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2017, 6 mai). Baza de date compuse PubChem; CID = 10907. Preluat din PubChem.
11. Centrul Național de Informații Biotehnologice. Baza de date compuse PubChem ;. (2017, 6 mai). Baza de date compuse PubChem; CID = 6556 ,. Preluat din PubChem.
12. Formula de propan. (SF). Recuperat de pe softschools.com.