- Lineaaristen alkaanien rakenne
- ryhmät
- Ketjujen pituudet
- konformaatioita
- Lineaarinen
- Rullattu tai taitettu
- sekoitettu
- ominaisuudet
- fyysinen
- vuorovaikutukset
- pysyvyys
- nimistö
- esimerkit
- Viitteet
Lineaarinen alkaanit ovat tyydyttyneitä hiilivetyjä, joiden yleinen kemiallinen kaava on n-C n H 2n + 2. Koska ne ovat tyydyttyneitä hiilivetyjä, kaikki niiden sidokset ovat yksinkertaisia (CH) ja koostuvat vain hiili- ja vetyatomeista. Niitä kutsutaan myös parafiineiksi, erottaen ne haarautuneista alkaanista, joita kutsutaan isoparafiineiksi.
Näistä hiilivedyistä puuttuu oksat ja renkaat. Enemmän kuin linjat, tämä orgaanisten yhdisteiden perhe on samankaltainen ketjujen kanssa (suoraketjuinen alkaani); tai kulinaarisesta kulmasta spagetteihin (raa'at ja keitetyt).
Jos raa'at spagetit olisivat vähemmän hauraita, ne muistuttaisivat vielä enemmän lineaarisia alkaaneja. Lähde: Pixabay.
Raaka spagetti edustaa lineaaristen alkaanien ihanteellista ja eristettyä tilaa, vaikka sillä on selvä taipumus murtua; keitetyt leivonnaiset lähestyvät luonnollista ja synergististä tilaa riippumatta siitä, ovatko ne altente vai eivät: jotkut ovat vuorovaikutuksessa muiden kanssa (esimerkiksi pasta-astia).
Tämän tyyppisiä hiilivetyjä löytyy luonnostaan maakaasu- ja öljykentistä. Kevyimmillä on voiteluominaisuudet, kun taas raskaimmilla käyttäytyvät kuin ei-toivottu asfaltti; liukoinen parafiiniin. Ne toimivat erittäin hyvin liuottimina, voiteluaineina, polttoaineina ja asfalttina.
Lineaaristen alkaanien rakenne
ryhmät
Mainittiin, että yleisen kaavan näiden alkaanien on C n H 2n + 2. Tämä kaava on tosiasiassa sama kaikille alkaanille, olipa lineaarinen tai haarautunut. Ero sitten n-, joka edeltää alkaanin kaavaa, jonka merkintä tarkoittaa "normaalia".
Myöhemmin havaitaan, että tämä n- ei ole tarpeellinen alkaanille, joiden hiililuku on yhtä suuri tai pienempi kuin neljä (n ≤ 4).
Linja tai ketju voi koostua yhdestä hiiliatomin, joten metaani (CH 4, n = 1) on suljettu pois selityksen. Jos n = 2, meillä on etaani, CH 3 -CH 3. Huomaa, että tämä alkaani koostuu kahdella metyyliryhmällä, CH 3, jotka liittyvät toisiinsa.
Määrän lisääminen hiiltä, n = 3, saadaan alkaani propaani, CH 3 -CH 2 -CH 3. Nyt uuden ryhmän tulee, CH 2, jota kutsutaan metyleeni. Ei ole väliä kuinka suuri lineaarinen aikaani on, se on aina vain kaksi ryhmää: CH 3 ja CH 2.
Ketjujen pituudet
Kun hiilien lukumäärä lineaarisessa alkaanissa kasvaa, kaikissa tuloksena olevissa rakenteissa on vakio: metyleeniryhmien lukumäärä kasvaa. Oletetaan esimerkiksi lineaariset alkaanit, joiden n = 4, 5 ja 6:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n-butaani)
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n-pentaani)
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n-heksaani)
Ketjut pitenevät, koska ne lisäävät CH 2 ryhmiä niiden rakenteisiin. Siten, pitkä tai lyhyt lineaarinen aikaani eroaa kuinka monta CH 2 erottaa kaksi terminaalista CH 3 ryhmää. Kaikki nämä alkaanit ovat vain kaksi näistä CH 3: alussa ketjun ja lopussa se. Jos minulla olisi enemmän, se tarkoittaisi oksien läsnäoloa.
Samoin voidaan nähdä CH-ryhmien täydellinen puuttuminen, läsnä vain haaroissa tai silloin, kun ketjun yhteen hiiliin on kytketty substituenttiryhmiä.
Rakennekaava voidaan tiivistää seuraavasti: CH 3 (CH 2) n-2 CH 3. Yritä soveltaa ja havainnollistaa sitä.
konformaatioita
Lineaaristen alkaanien rakennemuodot. Lähde: Gabriel Bolívar.
Jotkut lineaariset alkaanit voivat olla pidempiä tai lyhyempiä kuin toiset. Tässä tapauksessa n: n arvo voi olla 2 a ∞; eli ketju koostuu ääretön CH 2 ryhmää ja kaksi pääte CH 3 ryhmää (teoriassa on mahdollista). Kaikkia kieliä ei kuitenkaan ole "järjestetty" samalla tavalla avaruudessa.
Juuri tässä syntyy alkaanien rakenteellisia muutoksia. Mitä he ovat velkaa? CH-sidosten kiertyvyyteen ja niiden joustavuuteen. Kun nämä linkit pyörivät tai pyörivät ydinakselin ympäri, ketjut alkavat taipua, taittaa tai kääntyä pois alkuperäisestä lineaarisesta ominaispiirteestään.
Lineaarinen
Yläkuvassa esimerkiksi yläosassa on esitetty 13 hiilen ketju, joka pysyy lineaarisena tai pidennettynä. Tämä konformaatio on ihanteellinen, koska oletetaan, että molekyyliympäristö vaikuttaa minimaalisesti ketjun atomien spatiaaliseen järjestelyyn. Mikään ei häiritse häntä, eikä hänellä ole tarvetta taipua.
Rullattu tai taitettu
Kuvan keskellä 27 hiiliketjua kokee ulkoinen häiriö. Rakenne, jotta se olisi "mukavampaa", pyörii linkit siten, että se taittuu itseensä; kuten pitkä spagetti.
Laskennalliset tutkimukset ovat osoittaneet, että lineaarisella ketjulla voi olla suurin määrä hiilejä n = 17. Vuodesta n = 18 on mahdotonta, että se ei ala taivuttamista tai kiertymistä.
sekoitettu
Jos ketju on hyvin pitkä, siellä voi olla alueita, jotka pysyvät lineaarisina, kun taas muut ovat taipuneet tai haavoittuneet. Kaiken kaikkiaan tämä on ehkä lähinnä todellisuuden konformaatiota.
ominaisuudet
fyysinen
Koska ne ovat hiilivetyjä, ne ovat oleellisesti apolaarisia ja siksi hydrofobisia. Tämä tarkoittaa, että ne eivät voi sekoittaa veteen. Ne eivät ole kovin tiheitä, koska niiden ketjut jättävät niiden välillä liian monta tyhjää tilaa.
Samoin niiden fysikaaliset tilat vaihtelevat kaasumaisesta (n <5), nestemäisestä (n <13) tai kiinteästä (n ≥ 14) ja riippuvat ketjun pituudesta.
vuorovaikutukset
Lineaariset alkaanimolekyylit ovat apolaareja, ja siksi niiden molekyylienväliset voimat ovat Lontoon sironta tyyppiä. Ketjut (todennäköisesti omaksuneen sekoitetun muodonmuutoksen) houkuttelevat sitten niiden molekyylimassien ja vety- ja hiiliatomiensa hetkellisesti indusoitujen dipolien vaikutuksesta.
Juuri tästä syystä kun ketju tulee pidemmäksi ja siten raskaammaksi, sen kiehumis- ja sulamispisteet kasvavat samalla tavalla.
pysyvyys
Mitä pidempi ketju, sitä epävakaampi se on. Ne yleensä rikkovat linkkinsä tehdäkseen pienemmät ketjut suuresta. Itse asiassa tätä prosessia kutsutaan krakkaamiseksi, jota käytetään paljon öljynjalostuksessa.
nimistö
Lineaaristen alkaanien nimeämiseksi riittää, että lisäät indikaattorin n- ennen nimeä. Jos n = 3, kuten propaanin kanssa, tällä alkaanilla on mahdotonta muodostaa haaroittumista:
CH 3 -CH 2 -CH 3
Mikä ei tapahdu n = 4 jälkeen, toisin sanoen n-butaanin ja muiden alkaanien kanssa:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3
TAI
(CH 3) 2 CH-CH 3
Toinen rakenne vastaa isobutaania, joka koostuu butaanin rakenneisomeeristä. Erottaaksesi toisistaan n-ilmaisin tulee peliin. Siten n-butaani viittaa vain lineaariseen isomeeriin, ilman haarautumia.
Mitä suurempi n, sitä suurempi on rakenneisomeerien lukumäärä ja sitä tärkeämpää on käyttää n- viittaamaan lineaariseen isomeeriin.
Esimerkiksi, oktaani, C 8 H 18 (C 8 H 8 x 2 + 2), on jopa kolmetoista rakenteelliset isomeerit, koska monet oksat ovat mahdollisia. Lineaarisella isomeerillä on kuitenkin nimi: n-oktaani, ja sen rakenne on:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3
esimerkit
Ne mainitaan jäljempänä ja joidenkin lineaaristen alkaanien päättämiseksi:
Etaani (C 2 H 6): CH 3 CH 3
Propaania (C 3 H 8): CH 3 CH 2 CH 3
- n- heptaania (C 7 H 16): CH 3 (CH 2) 5 CH 3.
- n-dekaani (C 10 H 22): CH 3 (CH 2) 8 CH 3.
- n- heksadekaani (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.
Viitteet
- Carey F. (2008). Orgaaninen kemia. (Kuudes painos). Mc Graw Hill.
- Morrison, RT ja Boyd, R, N. (1987). Orgaaninen kemia. (5. painos). Toimituksellinen Addison-Wesley Interamericana.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Orgaaninen kemia. Amiineja. (10. painos.). Wiley Plus.
- Jonathan M. Goodman. (1997). Mikä on pisin haarautumaton alkaanikäyttö, jolla on lineaarinen maailman vähimmäisrakenne? J. Chem. Inf. Comput. Sei., 1997, 37, 5, 876 - 878.
- Garcia Nissa. (2019). Mitä alkaanit ovat? Tutkimus. Palautettu osoitteesta study.com
- Herra Kevin A. Boudreaux. (2019). Alkaanit. Palautettu: angelo.edu
- Luettelo suoraketjuisista alkeenista.. Palautettu: laney.edu
- Helmenstine, tohtori Anne Marie (7. syyskuuta 2018). Nimeä 10 ensimmäistä alkaania. Palautettu osoitteesta: gondo.com
- Omituinen tiede. (20. maaliskuuta 2013). Suoraketjuiset alkaanit: ennustavat ominaisuudet. Palautettu osoitteesta: quirkyscience.com
- Wikipedia. (2019). Korkeammat alkaanit. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org