Свойства алканов или насыщенных углеводородов, номенклатура, примеры



алканы или насыщенные углеводороды они характеризуются наличием в своей структуре только простых ковалентных связей. Это означает, что атомы углерода, присутствующие в этих видах, связаны с максимальным количеством атомов водорода, с которым можно образовывать связи, по этой причине они известны как насыщенный.

Во вселенной органической химии алканы, также известные как парафины, считаются довольно многочисленными видами, имеющими большое значение и относящимися к группе алифатических углеводородов (а также ненасыщенных углеводородов)..

В качестве примера взят простейший насыщенный углеводород, который может быть образован: метан, соединение, которое находится в газовой фазе в стандартных условиях окружающей среды (25 ° C и атм), формула которых - CH4.

Как видно, единственный атом углерода, присутствующий в этой молекуле, имеет четыре простые связи, по одной с каждым атомом водорода..

Алкены и алкины имеют важное коммерческое применение, как в случае этилена и пропилена; но они также являются более реакционноспособными соединениями, чем насыщенные углеводороды, что приводит к тому, что они имеют широкий спектр реакций, возникающих из-за общих алкенов и алкинов.

индекс

  • 1 Номенклатура алканов
    • 1.1 Номенклатура линейных насыщенных углеводородов
    • 1.2 Номенклатура насыщенных разветвленных углеводородов
    • 1.3 Номенклатура циклических насыщенных углеводородов
  • 2 свойства
    • 2.1 Геометрическая изомеризация
    • 2.2 Кислотность
    • 2.3 Полярность
    • 2.4 Точки кипения и плавления
  • 3 Примеры алканов
    • 3.1 Линейные алканы
    • 3.2 Разветвленные алканы
    • 3.3 Циклоалканы
  • 4 Ссылки

Алканская номенклатура

Чтобы правильно назвать алканы или насыщенные углеводороды, в первую очередь следует помнить, что в соответствии с IUPAC (Международным союзом чистой и прикладной химии) систематическая номенклатура для четырех самых простых алканов не должна применяться..

Номенклатура линейных насыщенных углеводородов

Эти соединения имеют общую формулу СNH2n + 2, где значение n может быть только положительными целыми числами (n = 1,2, ...), и они именуются с использованием префикса, соответствующего количеству атомов углерода, и добавляется суффикс -анус.

Итак, первые четыре насыщенные молекулы: метан (СН4), этан (С2H6), пропан (С)3H8) и бутан (С4H10).

Чтобы начать с номенклатуры алканов, которые имеют от пяти до десяти атомов углерода, подсчитывается количество этих атомов, которые присутствуют в самой длинной цепи, пока она непрерывна.

Кроме того, в случае, когда из алкана вычитается атом водорода, он становится заместителем, то есть группой, в которой прекращается замена -анус по -ил. Например, метан4) станет метилом (-CH3) и аналогично с другими молекулами.

Принимая во внимание то, что было сказано до сих пор, и добавляя, что подсчет всегда должен начинаться с атома углерода, который имеет ближайший заместитель, указывается положение заместителя, за которым следует название алкана..

Таким образом, указанное выше соединение называется 3-метилпентаном..

Номенклатура разветвленных насыщенных углеводородов

Точно так же алканы с разветвленной цепью имеют ту же общую формулу, что и линейные алканы, но с n> 2. Таким образом, всякий раз, когда один или несколько атомов или групп атомов заменяют один или несколько атомов водорода, расположение этих заместителей должно быть отмечено.

Если имеется несколько ответвлений с одинаковыми алкильными группами, используются выражения ди-, три- или тетра- указать количество этих заместителей, предшествующее указанию их положений и завершающееся названием алкана.

В случае, если заместители различны, они называются в алфавитном порядке и могут также иметь неуглеродные заместители, такие как хлор (Cl) или нитро (NO).2).

Во всех случаях для подсчета числа атомов углерода в главной цепи наименьшее число присваивается углероду, связанному с самым низким заместителем в алфавитном порядке, и он продолжает следовать в этом направлении..

Номенклатура циклических насыщенных углеводородов

Насыщенные циклические углеводороды, более известные как циклоалканов они имеют в качестве общей формулы CNH2n, где n = 3,4, ...

В этих органических молекулах атомы углерода, которые его образуют, располагаются замкнутым образом, то есть их структура образует кольцо.

Чтобы назвать эти виды, мы следуем рекомендациям, описанным выше для линейных и разветвленных алканов, только добавляя префикс цикл-. Также считается циклопропан (С)3H6) как самый простой циклоалкан.

Таким же образом, эти молекулы могут содержать более одного кольца, интегрированного в их основную цепь, с минимумом атомов углерода, равным трем, и даже образуя очень сложные структуры.

свойства

Насыщенные углеводороды имеют основную характеристику образования простых связей между их атомами, что делает их очень многочисленной группой молекул и дает им довольно специфические свойства, как подробно описано ниже:

Геометрическая изомеризация

Структура алкановых молекул приводит к изменению их физических и химических свойств из-за конформации четырех связей, которые может образовывать углерод.

Это означает, что хотя в этих молекулах углерод обладает sp-гибридизацией3, углы между соседними атомами могут варьироваться в зависимости от типа атома.

Чтобы объяснить это более точно, циклоалканы имеют торсионные углы, которые придают им уникальную характеристику, называемую стереохимией, которая может влиять на энергии молекулы и другие присущие ей факторы, такие как спектроскопические и оптические свойства..

кислотность

Насыщенные углеводороды показывают довольно низкую реакционную способность к ионным и другим полярным частицам. В то же время они практически не взаимодействуют с кислотными и щелочными веществами..

полярность

Алканы считаются непроводящими, потому что они имеют практически нулевую полярность в присутствии электрического поля. Поэтому водородные связи не могут быть созданы, чтобы позволить их растворимость в полярных растворителях.

Таким образом, они практически растворимы во всех неполярных растворителях и не смешиваются с полярными растворителями, такими как вода.

Точки кипения и плавления

В насыщенных углеводородах возникают межмолекулярные взаимодействия за счет сил Ван-дер-Ваальса, в результате которых более сильные взаимодействия приводят к более высоким температурам кипения.

Аналогичная тенденция наблюдается для точек плавления, но это связано с упаковочной способностью молекулы.

Поскольку эти взаимодействия напрямую связаны с молекулярной массой частиц, чем больше молекула, тем выше будут ее точки кипения и плавления..

Таким образом, имея более жесткую структуру, которая дает им плоскость межмолекулярного контакта, циклоалканы имеют более высокие точки кипения и плавления, чем их соответствующие линейные алканы.

Примеры алканов

Линейные алканы

метанЭто бесцветный газ без запаха, который в изобилии производится в природе и является продуктом определенных видов деятельности человека. Метан является самым простым элементом алканов и одним из самых мощных парниковых газов (Encycloplodia Britannica, 2017).

этанэто газ, который в основном содержится в природном газе и используется в смеси с другими газами для производства топлива.

пропанЭто бесцветный газ, который содержится в природном газе и используется в качестве топлива в быту и промышленности. Химическая формула пропана является C3H8 и это расширенная формула CH3СН2СН2 (Формула пропана, S.F).

бутан: или н-бутан является одним из десятков газов, добываемых из неочищенного природного газа, и также может быть получен из сырой нефти. Н-бутан - многоцелевой бесцветный газ. Бутан можно использовать для отопления, охлаждения и топлива для зажигалок.

N-пентанЭто прозрачная бесцветная жидкость с запахом, похожим на масло. Пентан содержится в алкогольных напитках и хмелевом масле. Этот алкан является компонентом некоторых видов топлива и используется в качестве специального растворителя в лаборатории..

Н-гексанЭто прозрачная бесцветная жидкость с запахом, похожим на масло. Он содержится в цитрусовых фруктах и ​​используется для извлечения пищевых масел из семян и овощей, в качестве растворителя для специального применения и в качестве чистящего средства..

Н-гептан: прозрачная бесцветная жидкость с запахом, похожим на масло. Это найдено в кардамон. Менее плотный, чем вода и нерастворимый в воде. Пары тяжелее воздуха.

N-октан: это бесцветная жидкость с запахом бензина. Менее плотный, чем вода и нерастворимый в воде. Поэтому он плавает на воде. Производит раздражающий пар.

Метилхлорид: также называется хлорметан, бесцветный газ. Это самый простой галогеналкан, используемый в производстве силиконовых полимеров и других химических продуктов..

хлороформ: это бесцветная, пахучая и очень летучая жидкость, широко используемая для ее анестезирующих свойств. Благодаря этим свойствам, он имеет репутацию способного оглушать или поражать людей, даже когда употребляется в малых дозах (MoviesDoes Chloroform действительно нокаутируют вас так же быстро, как они показывают в фильмах?, 2016).

Четыреххлористый углеродтакже называемый тетрахлорметаном, бесцветной, плотной, высокотоксичной, летучей, негорючей жидкостью, обладающей характерным запахом и используемой в качестве растворителя.

хлорэтанЭто газ, который конденсируется под небольшим давлением. Хлорэтан используется в основном для снятия местной боли в спортивной медицине (Национальный центр биотехнологической информации., 2017).

бромэтанТакже известный как этилбромид, это летучая бесцветная жидкость, слегка растворимая и более плотная, чем вода. Пары тяжелее воздуха. Он используется для производства фармацевтических продуктов и в качестве растворителя.

Разветвленные алканы

изобутан: это бесцветный газ со слабым запахом масла. Он отправляется в виде сжиженного газа под давлением пара. Контакт с жидкостью может вызвать обморожение. Это легко горит.

изопентан: также называется 2 метилбутан, бесцветная водная жидкость с запахом бензина. Плавает в воде. Образуются легковоспламеняющиеся и раздражающие пары (Национальный центр биотехнологической информации, База данных PubChem Compound; 2017).

2-метилпентан: алкан с разветвленной цепью с молекулярной формулой C6H14. Это водная жидкость с запахом бензина, которая плавает на воде и производит раздражающий пар.

3, 3-диметилгексан: найдено в травах и специях. 3, 3-диметилгексан является компонентом масла Osmanthus fragrans (сладкий османтус) и женьшеня.

2,3-диметилгексан: найдено в плодах. 2,3-диметилгексан является летучим компонентом крахмала.

неопентан: это менее плотная жидкость, чем вода. Нерастворимый в воде, но растворимый в спирте (Национальный центр биотехнологической информации., 2015).

2, 2, 4-триметилпентан: или изооктан выделяется в окружающую среду в результате производства, использования и утилизации продуктов, связанных с нефтяной промышленностью. 2,2,4-триметилпентан проник в кожу человека и вызвал некроз кожи и тканей кисти, потребовал хирургического вмешательства (Национальный центр биотехнологической информации., 2017).

циклоалканов

циклопропана: это бесцветный газ с запахом, похожим на масло. Контакт с жидкостью может вызвать обморожение. Он может задохнуться от вытеснения воздуха и обладает наркотическим эффектом в высокой концентрации..

циклобутанГаз, который конденсируется в жидкость при 13 ° C. Нерастворим в воде. Растворим в спирте, ацетоне и эфире.

циклопентанЭто прозрачная бесцветная жидкость с запахом, похожим на масло. Менее плотный, чем вода и нерастворимый в нем. Пары тяжелее воздуха.

циклогексан: это найдено в брюкве. Разбавитель в смесях цветовых добавок для пищевого применения.

циклогептанЭто маслянистая жидкость, бесцветная, нерастворимая и менее плотная, чем вода. Вдыхание высоких концентраций может оказывать наркотическое действие. Он используется для производства других химических продуктов.

циклооктановоеявляется полициклическим углеводородом с девятью атомами углерода. Нерастворим в воде.

метилциклогексанЭто прозрачная бесцветная жидкость с запахом, похожим на масло. В метилциклогексане конформация стула, в котором большая метильная группа является экваториальной, является наиболее стабильной и, следовательно, наиболее населенной из всех возможных конформаций (Carey, 2011).

Изопропилциклогексан: бесцветная жидкость, найденная во фруктах. Изопропилциклогексан обнаружен в Carica papaya (папайя).

метилциклопентан: это бесцветная жидкость, не растворимая и менее плотная, чем вода. Пары могут быть наркотическими и раздражающими. Метилциклопентан выделяют из Helianthus annuus (подсолнечник).

norboraneпредставляет собой бициклический алкан, также называемый бицикло [2.2.1] гептаном формулы C7H12.

ссылки

  1. алканы. (2016, 28 ноября). Получено с сайта chem.libretexts.org.
  2. алканы. (S.F.). Получено с сайта hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
  3. (2014). алканы. Получено с bbc.co.uk.
  4. Кэри Ф. А. (2011, 2 декабря). углеводород. Выздоровел от британницы.
  5. Энциклопедия Британника. (2017, 24 марта). метан. Восстановлено с britannica.com.
  6. Ханская академия. (S.F.). Алканы, циклоалканы и функциональные группы. Восстановленные dekhanacademy.org.
  7. MoviesDoes Chloroform действительно нокаутирует вас так же быстро, как они показывают в фильмах? (2016). Извлеченный из науки.
  8. Национальный центр биотехнологической информации ... (2017, 06 мая). База данных PubChem Compound; CID = 6337. Получено из ПабХима.
  9. Национальный центр биотехнологической информации. (6 мая 2015 г.). База данных PubChem Compound; CID = 10041. Получено из ПабХима.
  10. Национальный центр биотехнологической информации. (2017, 6 мая). База данных PubChem Compound; CID = 10907. Получено из ПабХима.
  11. Национальный центр биотехнологической информации. База данных PubChem Compound; (2017, 6 мая). База данных PubChem Compound; CID = 6556,. Получено из ПабХима.
  12. Формула пропана. (S.F.). Восстановлено от softschools.com.