ALKAANIT TAI TYYDYTTYNEET HIILIVEDYT: OMINAISUUDET, ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Alkaanit tai tyydyttyneistä hiilivedyistä, on tunnusomaista yhden sidoksia vain rakenteen kovalenttisen tyyppiä. Tämä tarkoittaa, että näissä lajeissa olevat hiiliatomit ovat sitoutuneet enimmäismäärään vetyatomeja, joiden kanssa ne voivat muodostaa sidoksia, tästä syystä ne tunnetaan tyydyttyneinä.

Orgaanisen kemian maailmankaikkeudessa alkaaneja, joita tunnetaan myös nimellä parafiinit, pidetään melko runsaina ja erittäin tärkeinä lajeina, jotka kuuluvat alifaattisten hiilivetyjen ryhmään (kuten tyydyttymättömät hiilivedyt).

Yksinkertaisin tyydyttynyttä hiilivetyä, joka voidaan muodostaa otetaan esimerkkinä: metaani, yhdiste löytyy kaasufaasissa normaaleissa ympäristön olosuhteissa (25 ° C ja atm), jonka kaava on CH ₄.

Kuten voidaan nähdä, ainoassa hiiliatomissa, joka on läsnä tässä molekyylissä, on neljä yksinkertaista sidosta, yksi jokaisessa vetyatomissa.

Alkeenilla ja alkyyleillä on tärkeä kaupallinen käyttö, kuten eteenin ja propeenin tapauksessa; mutta ne ovat myös reaktiivisempia yhdisteitä kuin tyydyttyneitä hiilivetyjä, jolloin niiden reaktioalue on suuri, jotka johtuvat tavallisista alkeenista ja alkyneistä.

Alkaanien nimikkeistö

Alkaanien tai tyydyttyneiden hiilivetyjen oikeaa nimeämistä varten on ensin pidettävä mielessä, että IUPAC: n (Kansainvälisen puhtaan ja sovelletun kemian liitto) mukaan neljään yksinkertaisimpaan alkaaniin ei tulisi soveltaa systemaattista nimikkeistöä.

Lineaaristen tyydyttyneiden hiilivetyjen nimikkeistö

Näillä yhdisteillä on yleinen kaava C _n H _{2n + 2}, jossa n: n arvo voi olla vain positiivisia kokonaislukuja (n = 1,2,…), ja ne nimetään käyttämällä etuliitettä, joka vastaa hiiliatomien lukumäärää, ja ovat lisää loppuliite –ano.

Niin, neljä ensimmäistä tyydyttynyt molekyylit ovat: metaani (CH ₄), etaani (C ₂ H ₆), propaania (C ₃ H ₈) ja butaani (C ₄ H ₁₀).

Aluksi alkaanien nimikkeistöstä, joissa on viidestä kymmeneen hiiliatomia, lasketaan näiden pisimpien ketjujen läsnä olevien atomien lukumäärä, kunhan se on jatkuvaa.

Lisäksi siinä tapauksessa, että vetyatomi vähennetään alkaanista, siitä tulee substituentti, ts. Ryhmä, jonka päättymisaani muuttuu -yyliksi. Esimerkiksi, metaani (CH ₄) tulisi metyyli (CH ₃) ja vastaavasti muiden molekyylien kanssa.

Kun otetaan huomioon toistaiseksi todettu ja lisäämällä, että laskenta on aina aloitettava hiiliatomilla, jolla on lähin substituentti, substituentin sijainti, jota seuraa alkaanin nimi, ilmoitetaan.

Siten yllä olevaa yhdistettä kutsutaan 3-metyylipentaaniksi.

Haaroittunut tyydyttyneen hiilivedyn nimikkeistö

Samoin haarautuneilla ketjuilla alkaaneilla on sama yleinen kaava kuin lineaarisilla, mutta niillä on> 2. Joten joka kerta, kun yksi tai useampi atomi tai atomiryhmä korvaa yhden tai useamman vetyatomin, näiden substituenttien sijainti on huomattava.

Jos samassa alkyylityyppisissä ryhmissä on useita haaraita, ilmaisuja di-, tri- tai tetra- käytetään osoittamaan näiden substituenttien määrä, jota edeltää niiden asemien osoittaminen ja päättyy alkaaninimellä.

Jos substituentit ovat erilaisia, ne on nimetty mukaan aakkosjärjestyksessä, ja ne voivat myös olla ei-hiili- substituentteja, kuten kloori (Cl) tai nitro (NO ₂).

Kaikissa tapauksissa pääketjun hiililukujen laskemiseksi pienin luku annetaan hiilelle, joka on kytketty alimpaan substituenttiin aakkosjärjestyksessä, ja jatkuu siihen suuntaan.

Syklisten tyydyttyneiden hiilivetyjen nimikkeistö

Syklinen-tyypin tyydyttyneitä hiilivetyjä, joka tunnetaan paremmin nimellä sykloalkaaneja, on yleinen kaava C _n H _2n, jossa n = 3,4,…

Näissä orgaanisissa molekyyleissä sitä muodostavat hiiliatomit on järjestetty suljetulla tavalla, ts. Niiden rakenne muodostaa renkaan.

Näiden lajien nimeämiseksi noudatetaan yllä kuvattuja linja- ja haarautuneille alkaanille annettuja ohjeita lisäämällä vain etuliite syklo-. Samoin, syklopropaani (C ₃ H ₆) pidetään yksinkertaisin sykloalkaani.

Samoin nämä molekyylit voivat sisältää useamman kuin yhden renkaan, joka on integroitu pääketjuunsa, vähintään kolmellä hiiliatomilla ja jopa muodostaen erittäin monimutkaisia ​​rakenteita.

ominaisuudet

Tyydyttyneiden hiilivetyjen pääominaisuus on muodostaa yksinkertaisia ​​sidoksia atomien välille, mikä tekee niistä erittäin suuren ryhmän molekyylejä ja antaa niille melko spesifiset ominaisuudet, kuten jäljempänä kuvataan:

Geometrinen isomerointi

Alkaanimolekyylien rakenne tuottaa modifikaatioita niiden fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa johtuen niiden hiilen muodostamien neljän sidoksen konformaatiosta.

Tämä tarkoittaa sitä, että huolimatta siitä, että nämä molekyylit hiili on sp ³ tyyppi hybridisaatio väliset kulmat sen viereisiin atomeihin voi vaihdella riippuen atomin.

Tarkemmin selittääkseen, että sykloalkaanilla on vääntökulmat, jotka antavat niille ainutlaatuisen ominaisuuden, nimeltään stereokemia, joka voi vaikuttaa molekyylin energioihin ja muihin siihen liittyviin tekijöihin, kuten antaa sille spektroskooppisia ja optisia ominaisuuksia.

Happamuus

Tyydyttyneillä hiilivedyillä on melko heikko reaktiivisuus ionisiin ja muihin polaarisiin lajeihin. Samanaikaisesti niillä ei käytännössä ole mitään vuorovaikutusta happamien ja alkalisten aineiden kanssa.

Vastakkaisuus

Alkaanit katsotaan johtamattomiksi, koska niiden polaarisuus on käytännössä nolla sähkökentän ollessa läsnä. Joten vety sidoksia ei voida muodostaa sallimaan sen liukoisuus polaarisiin liuottimiin.

Joten ne ovat käytännöllisesti liukoisia kaikkiin ei-polaarisiin liuottimiin, eivätkä sekoitu polaarisiin liuottimiin, kuten veteen.

Kiehumis- ja sulamispisteet

Tyydyttyneissä hiilivedyissä molekyylien välisiä vuorovaikutuksia tapahtuu van der Waals -voimien takia, jolloin voimakkaammat vuorovaikutukset kääntyvät korkeampiin kiehumispisteisiin.

Samanlainen suuntaus havaitaan sulamispisteissä, mutta tämä johtuu molekyylin pakkauskapasiteetista.

Koska nämä vuorovaikutukset liittyvät suoraan lajin molekyylipainoon, sitä suurempi molekyylin sen kiehumis- ja sulamispisteet ovat sitä korkeammat.

Siksi, koska sykloalkaanilla on jäykempi rakenne, joka antaa heille molekyylien välisen kosketustason, kiehumis- ja sulamispisteet ovat korkeammat kuin vastaavilla lineaarisilla alkaanilla.

Esimerkkejä alkaaneista

Lineaariset alkaanit

Metaani: Se on väritöntä ja hajutonta kaasua, jota esiintyy runsaasti luonnossa ja tietyn ihmisen toiminnan tuloksena. Metaani on alkaanien yksinkertaisin jäsen ja kuuluu tehokkaimpiin kasvihuonekaasuihin (Encyclopædia Britannica, 2017).

Etaani: on kaasu, jota esiintyy pääasiassa maakaasussa ja jota käytetään seoksissa muiden kaasujen kanssa polttoaineiden tuottamiseksi.

Propaani: Se on väritön kaasu, jota löytyy maakaasusta ja jota käytetään polttoaineena kotona ja teollisuudessa. Kemiallinen kaava propaanin on C ₃ H ₈ ja laajennetun kaava on CH ₃ CH ₂ CH ₂ (propaani kaava, SF).

Butaani: tai n-butaani on yksi kymmenistä kaasuista, jotka saadaan raa'asta maakaasusta, ja sitä voidaan myös tuottaa raakaöljystä. N-butaani on väritön monikäyttöinen kaasu. Butaania voidaan käyttää lämmitykseen, jäähdytykseen ja kevyempään polttoaineeseen.

N-pentaani: on kirkas väritön neste, jolla on öljymäinen tuoksu. Pentaania löytyy alkoholijuomista ja humalaöljystä. Tämä alkaani on eräiden polttoaineiden komponentti ja sitä käytetään erikoisliuottimena laboratoriossa.

N-heksaani: on väritön kirkas neste, jolla on öljymäinen tuoksu. Sitä löytyy sitrushedelmistä ja sitä käytetään uutettaessa syötäviä öljyjä siemenistä ja vihanneksista, erikoisliuottimena ja puhdistusaineena.

N-heptaani: on väritön läpinäkyvä neste, jolla on öljymäinen tuoksu. Sitä löytyy kardemummasta. Vähemmän tiheä kuin vesi ja veteen liukenematon. Höyryt ovat raskaampia kuin ilma.

N-oktaani: Se on väritön neste, jolla on bensiinin tuoksu. Vähemmän tiheä kuin vesi ja veteen liukenematon. Siksi se kelluu vedessä. Tuottaa ärsyttävää höyryä.

Metyylikloridi: Kutsutaan myös kloorimetaaniksi, se on väritön kaasu. Se on yksinkertaisin halogenaalikaani, jota käytetään silikonipolymeerien valmistuksessa ja muiden kemiallisten tuotteiden valmistuksessa.

Kloroformi: se on väritön, hajuinen ja erittäin haihtuva neste, jota on käytetty laajasti anestesiaominaisuuksiensa vuoksi. Näiden ominaisuuksien takia sillä on maine siitä, että se pystyy tainnuttamaan tai lyömään ihmisiä, jopa pieninä annoksina nautittaessa (MoviesDoes Chloroform todella lyö sinut nopeasti niin nopeasti kuin he esittävät elokuvissa?, 2016).

Hiilitetrakloridi: kutsutaan myös tetrakloorimetaaniksi, värittömäksi, tiheäksi, erittäin myrkylliseksi, haihtuvaksi, palamattomaksi nesteeksi, jolla on ominainen tuoksu ja jota käytetään liuottimena.

Kloorietaani: on kaasu, joka tiivistyy pienessä paineessa. Kloorietaania käytetään pääasiassa paikallisessa kivunlievityksessä urheilulääketieteessä (Kansallinen bioteknologiatietokeskus., 2017).

Bromietaani: tunnetaan myös nimellä etyylibromidi, se on väritön haihtuva neste, vähän liukoinen ja tiheämpi kuin vesi. Höyryt ovat ilmaa raskaampia. Sitä käytetään lääkkeiden valmistukseen ja liuottimena.

Haaroittuneet alkaanit

Isobutaani: on väritön kaasu, jolla on heikko öljyhaju. Se kuljetetaan nesteytettynä kaasuna höyrynpaineessaan. Kosketus nesteeseen voi aiheuttaa paleltumia. Se käynnistyy helposti.

Isopentaani - kutsutaan myös 2-metyylibutaaniksi, se on väritön vesipitoinen neste, jolla on bensiinin haju. Kelluu vedessä. Se tuottaa syttyviä ja ärsyttäviä höyryjä (Kansallinen bioteknologiatietokeskus. PubChem Compound Database;, 2017).

2-metyylipentaani: se on haaraketjuinen alkaani kanssa molekyylikaavan C ₆ H1 ₄. Se on vesipitoinen neste, jolla on bensiinin haju ja joka kelluu vedessä ja tuottaa ärsyttävää höyryä.

3,3-dimetyyliheksaani - löytyy yrtteistä ja mausteista. 3, 3-dimetyyliheksaani on osa Osmanthus fragransia (makea osmanthus) ja ginsengöljyä.

2,3-dimetyyliheksaani: löytyy hedelmistä. 2,3-dimetyyliheksaani on tärkkelyksen haihtuva komponentti.

Neopentane: se on neste, joka on vähemmän tiheä kuin vesi. Liukenematon veteen, mutta liukoinen alkoholiin (Kansallinen bioteknologian tiedotuskeskus., 2015).

2, 2,4 -trimetyylipentaani: tai isoktaani vapautuu ympäristöön valmistamalla, käyttämällä ja hävittämällä öljyteollisuuteen liittyviä tuotteita. 2,2,4-trimetyylipentaani tunkeutui ihmisen ihoon ja aiheutti käden ihon ja kudoksen nekroosin, joka vaati leikkausta (National Center for Biotechnology Information., 2017).

sykloalkaaneja

Syklopropaani - on väritön kaasu, jolla on öljymäinen tuoksu. Kosketus nesteeseen voi aiheuttaa paleltumia. Se voi tukehtua ilman syrjäytymisestä ja sillä on huumausainevaikutus suurina pitoisuuksina.

Syklobutaani: Kaasu, joka kondensoituu nesteeksi 13 ° C: ssa. Liukenematon veteen. Liukenee alkoholiin, asetoniin ja eetteriin.

Syklopentaani - on väritön kirkas neste, jolla on öljymäinen tuoksu. Vähemmän tiheä kuin vesi ja liukenematon siihen. Höyryt ovat ilmaa raskaampia.

Sykloheksaani: löydetty kalamarbista. Laimennusliuos väriainelisäaineiden seoksissa ruokailuun.

Sykloheptaani: se on väritön, liukenematon, öljyinen neste, joka on vähemmän tiheä kuin vesi. Suurien pitoisuuksien hengittämisellä voi olla huumausaine. Sitä käytetään muiden kemikaalien valmistukseen.

Sykloktaani: se on polysyklinen hiilivety, jossa on yhdeksän hiiliatomia. Liukenematon veteen.

Metyylisykloheksaani - on väritön kirkas neste, jolla on öljymäinen tuoksu. Metyylisykloheksaanissa tuolin konformaatio, jossa suuri metyyliryhmä on päiväntasaava, on vakain ja siten asutuin kaikista mahdollisista konformaatioista (Carey, 2011).

Isopropyylisykloheksaani: Se on väritön neste, jota löytyy hedelmistä. Isopropyylisykloheksaania löytyy Carica-papaijasta (papaija).

metyylisyklopentaani: se on väritön, liukenematon neste ja vähemmän tiheä kuin vesi. Höyryt voivat olla huumausaineita ja ärsyttäviä. Metyylisyklopentaani eristetään Helianthus annuusista (auringonkukka).

Norborane: se on bisyklinen alkaani, jota kutsutaan myös heptaanipyöriksi, jolla on kaava C7H12.

Viitteet

1. Alkaanit. (2016, 28. marraskuuta). Palautettu osoitteesta chem.libretexts.org.
2. Alkaanit. (SF). Haettu osoitteesta hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
3. (2014). Alkaanit. Palautettu bbc.co.uk.
4. Carey, FA (2011, 2. joulukuuta). Hiilivety. Toipunut britannicasta.
5. Encyclopædia Britannica. (2017, 24. maaliskuuta). Metaani. Palautettu osoitteesta britannica.com.
6. Khan-akatemia. (SF). Alkaanit, sykloalkaanit ja funktionaaliset ryhmät. Palautettu osoitteesta khanacademy.org.
7. ElokuvatHatkaako Chloroform todella sinun ulos niin nopeasti kuin ne näytetään elokuvissa? (2016). Palautettu tiedeabc: sta.
8. Kansallinen bioteknologiatietokeskus.. (2017, toukokuu 06). PubChem-yhdisteiden tietokanta; CID = 6337. Haettu PubChemistä.
9. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2015, 6. toukokuuta). PubChem-yhdisteiden tietokanta; CID = 10041. Haettu PubChemistä.
10. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2017, 6. toukokuuta). PubChem-yhdisteiden tietokanta; CID = 10907. Haettu PubChemistä.
11. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. PubChem Compound Database;. (2017, 6. toukokuuta). PubChem Compound Database; CID = 6556,. Haettu PubChemistä.
12. Propaanin kaava. (SF). Palautettu softschools.com-sivustolta.