- Kemialliset rakenteet
- Kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet
- Kiehumis- ja sulamispisteet
- Tiheys
- Nimikkeistö ja esimerkit
- Viitteet
Haaroittuneet alkaanit ovat tyydyttyneitä hiilivetyjä, joiden rakenteet eivät muodostu lineaarisen ketjun. Suoraketjuiset alkaanit erotellaan haarautuneista isomeereistään lisäämällä nimen edessä kirjain n. Siten n-heksaani tarkoittaa, että rakenne koostuu kuudesta hiiliatomista, jotka ovat linjassa ketjuun.
Paljaan puun katon oksat (alempi kuva) voitaisiin verrata haarautuneiden alkaanien oksiin; ketjujen paksuudella, olivatpa ne sitten pää-, toissijaisia tai tertiäärisiä, on kuitenkin kaikki samat mitat. Miksi? Koska kaikissa yksinkertaisissa sidoksissa on C - C.
Lähde: Pixabay
Puut kasvaessaan yleensä oksaavat; niin myös alkaanit. Jatkuvan ketjun ylläpitäminen tietyillä metyleeniyksiköillä (–CH 2 -) käsittää joukon energiaolosuhteita. Mitä enemmän energiaa alkaanilla on, sitä suurempi taipumus haarautua.
Sekä lineaarisilla että haarautuneilla isomeereillä on samat kemialliset ominaisuudet, mutta niiden kiehumispisteissä, sulamispisteissä ja muissa fysikaalisissa ominaisuuksissa on pieniä eroja. Esimerkki haarautuneesta alkaanista on 2-metyylipropaani, joka on yksinkertaisin kaikista.
Kemialliset rakenteet
Haarautuneet ja lineaariset alkaanit on sama yleinen kemiallinen kaava: C n H 2n + 2. Toisin sanoen molemmilla tietyllä määrällä hiiliatomeja on sama määrä vetyjä. Siksi nämä kaksi yhdistetyyppiä ovat isomeerejä: niillä on sama kaava, mutta erilaiset kemialliset rakenteet.
Mitä havaitaan ensin lineaarisessa ketjussa? Rajallinen määrä metyleeniryhmää, -CH 2 - . Siten, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 on suoraketjuinen alkaani kutsutaan n-heptaania.
Huomaa viisi peräkkäistä metyleeniryhmää. Lisäksi on huomattava, että nämä ryhmät muodostavat kaikki ketjut ja ovat siksi saman paksuisia, mutta pituudeltaan vaihtelevia. Mitä muuta heistä voidaan sanoa? Mitkä ovat toiset hiiliatomit, toisin sanoen hiilivedyt, jotka on kytketty toisiinsa.
Mainitun n-heptaanin haaroittumiseksi on välttämätöntä järjestää sen hiilet ja vety. Miten? Mekanismit voivat olla hyvin monimutkaisia ja niihin voi liittyä atomien muuttoliike ja positiivisten lajien muodostuminen, joita kutsutaan karboasioiksi (–C +).
Kuitenkin paperilla riittää rakenteen järjestäminen siten, että 3. ja 4. hiiltä on; toisin sanoen, hiilet sitoutuneet kolmeen tai neljään muuhun. Tämä uusi tilaus on vakaampi kuin pitkä klustereita CH 2 ryhmää. Miksi? Koska kolmas ja neljäs hiili ovat energiatehokkaampia.
Kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet
Haaroittuneilla ja lineaarisilla alkaanilla, joilla on samat atomit, on samat kemialliset ominaisuudet. Niiden sidokset pysyvät yksinkertaisina, C - H ja C - C, ja niillä on vain vähän eroja elektronegatiivisuuksissa, joten niiden molekyylit ovat polaarisia. Erotus, mainittu edellä, piilee 3. ja 4. hiiltä (CHR 3 ja CR 4).
Koska ketju haarautuu isomeereiksi, se muuttaa tapaa, jolla molekyylit ovat vuorovaikutuksessa keskenään.
Esimerkiksi tapa yhdistää kaksi lineaarista puunhaaraa ei ole sama kuin kahden hyvin haarautuneen asettaminen toisen päälle. Ensimmäisessä tilanteessa on paljon pintakosketuksia, kun taas toisessa "oksien" raot ovat vallitsevat. Jotkut haarat ovat vuorovaikutuksessa enemmän keskenään kuin päähaaran kanssa.
Kaikki tämä johtaa samanlaisiin arvoihin, mutta ei samoihin monissa fysikaalisissa ominaisuuksissa.
Kiehumis- ja sulamispisteet
Alkaanien nestemäiset ja kiinteät faasit kohdistuvat molekyylien välisiin voimiin tietyissä paine- ja lämpötilaolosuhteissa. Koska haarautuneiden ja lineaaristen alkaanien molekyylit eivät ole vuorovaikutuksessa samalla tavalla, myöskään niiden nesteet tai kiinteät aineet eivät ole samoja.
Sulamis- ja kiehumispisteet kasvavat hiilimäärien kanssa. Lineaaristen alkaanien tapauksessa nämä ovat verrannollisia n: ään. Haaroittuneiden alkaanien tapauksessa tilanne riippuu siitä, kuinka haarautunut pääketju on ja mitkä substituentti- tai alkyyliryhmät ovat (R).
Jos lineaarisia ketjuja pidetään siksak-riveinä, niin ne sopivat täydellisesti toistensa päälle; mutta haarautuneiden kanssa pääketjut ovat tuskin vuorovaikutuksessa, koska substituentit pitävät ne erillään toisistaan.
Seurauksena on haarautuneilla alkaanilla pienempi molekyylipinta, ja siksi niiden sulamis- ja kiehumispisteet ovat yleensä pienemmät. Mitä haarautuneempi rakenne on, sitä pienemmät nämä arvot ovat.
Esimerkiksi n-pentaania (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3) on PEB 36,1 ° C, kun taas 2-metyyli-butaani (CH 3 CH 2 (CH 3) CH 2 CH 3) ja 2,2-dimetyyli-propaani (C (CH 3) 4) 27,8 ja 9,5 ° C: ssa
Tiheys
Samaa päättelyä käyttämällä haaroittuneet alkaanit ovat hiukan vähemmän tiheitä johtuen siitä, että ne vievät enemmän tilaa, johtuen pääketjujen välisen pintakosketuksen vähentymisestä. Kuten lineaariset alkaanit, ne eivät sekoittu veteen ja kelluvat sen yläpuolella; ts. ne ovat vähemmän tiheitä.
Nimikkeistö ja esimerkit
Lähde: Gabriel Bolívar
Viisi esimerkkiä haarautuneista alkaanista on esitetty yllä olevassa kuvassa. Huomaa, että haaroille on ominaista 3. tai 4. hiili. Mutta mikä on pääketju? Yksi, jossa on eniten hiiliatomeja.
- A on välinpitämätöntä, koska riippumatta siitä, mikä ketju valitaan, molemmilla on 3 C. Joten sen nimi on 2-metyylipropaani. Se on isomeeri butaani, C 4 H 10.
- Aklaanilla B on ensi silmäyksellä kaksi substituenttia ja pitkä ketju. –CH 3 -ryhmät on numeroitu siten, että niillä on vähiten lukumäärä; siksi hiilet alkavat laskea vasemmalta puolelta. Siten B: tä kutsutaan 2,3-dimetyyliheksaaniksi.
-For C pätee sama kuin B. pääketju on 8 ° C, ja kaksi substituenttia, CH 3 ja CH 2 CH 3 sijaitsevat enemmän vasemmalle puolelle. Sen nimi on siis: 4-etyyli-3-metyylioksaani. Huomaa, että etyylisubstituentti mainitaan ennen metyyliä sen aakkosjärjestyksessä.
-D: n tapauksessa ei ole väliä missä pääketjun hiilet lasketaan. Sen nimi on: 3-etyylipropaani.
-Ja lopuksi E, hieman monimutkaisempi haarautunut aikaani, pääketjussa on 10 ° C ja se alkaa laskea mistä tahansa CH 3 ryhmien vasemmalla. Tekemällä sen tällä tavalla sen nimi on: 5-etyyli-2,2-dimetyylidekaani.
Viitteet
- Carey, FA (2006). Orgaanisen kemian kuudes painos. Mc Graw Hill-Kustantaja, sivut 74-81.
- John T. Moore, Chris Hren, Peter J. Mikulecky. Kuinka nimetä haarautuneet alkaanit kemiassa. Palautettu sivustolta: dummies.com
- Dr. Ian Hunt. (2014). Yksinkertaiset haarautuneet alkaanit. Ostettu: chem.ucalgary.ca
- Helmenstine, tohtori Anne Marie (8. tammikuuta 2018). Haaroittunut ketjualkaanin määritelmä. Palautettu osoitteesta: gondo.com
- Kemia LibreTexts. Haaroittuneet ketjut. Otettu: chem.libretexts.org
- Alkaanit: rakenne ja ominaisuudet. Otettu: uam.es
- Nimikkeistö: alkaanit.. Ostettu: quimica.udea.edu.co