Itakuwa muhimu kuanza na ufafanuzi wa alkanes. Hizi ni hidrokaboni zilizojaa au zilizojaa, parafini. Unaweza pia kusema kwamba hizi ni kaboni ambazo uunganisho wa atomi za C unafanywa kupitia vifungo rahisi. Fomula ya jumla ni: CnH₂n+ 2.
Inajulikana kuwa uwiano wa idadi ya atomi H na C katika molekuli zao ni wa juu zaidi ikilinganishwa na tabaka zingine. Kwa sababu ya ukweli kwamba valensi zote zinamilikiwa na C au H, sifa za kemikali za alkanes hazijaonyeshwa kwa uwazi vya kutosha, kwa hivyo, jina lao la pili ni maneno ya hidrokaboni iliyojaa au iliyojaa.
Pia kuna jina la zamani ambalo linaonyesha vyema hali ya hali ya hewa yao ya kemikali - parafini, ambayo ina maana "hakuna uhusiano" katika tafsiri.
Kwa hivyo, mada ya mazungumzo yetu ya leo: "Alkanes: mfululizo homologous, nomenclature, muundo, isomerism." Data kuhusu sifa zao halisi pia itawasilishwa.
Alkanes: muundo, nomenclature
Ndani yake, atomi za C ziko katika hali kama vile mseto wa sp3. Kuhusumolekuli ya alkane inaweza kuonyeshwa kama seti ya miundo ya C tetrahedral ambayo haijaunganishwa tu kwa kila nyingine, bali pia na H.
Kuna vifungo vyenye nguvu, vyenye polarity ya chini sana kati ya atomi za C na H. Atomi, kwa upande mwingine, daima huzunguka karibu na vifungo rahisi, ndiyo sababu molekuli za alkane huchukua aina mbalimbali, na urefu wa dhamana na pembe kati yao ni maadili ya mara kwa mara. Miundo inayobadilika kuwa nyingine kwa sababu ya kuzunguka kwa molekuli kuzunguka vifungo vya σ huitwa miunganisho yake.
Katika mchakato wa kutengana kwa atomi ya H kutoka kwa molekuli inayozingatiwa, chembe za valent 1 huundwa, zinazoitwa itikadi kali ya hidrokaboni. Wanaonekana kama matokeo ya misombo ya sio vitu vya kikaboni tu, bali pia vya isokaboni. Ukitoa atomi 2 za hidrojeni kutoka kwa molekuli ya hidrokaboni iliyojaa, utapata radikali 2-valent.
Kwa hivyo, nomenclature ya alkanes inaweza kuwa:
- radial (toleo la zamani);
- kibadala (kimataifa, kimfumo). Ilipendekezwa na IUPAC.
Vipengele vya nomenclature ya radial
Katika kesi ya kwanza, nomenclature ya alkanes ina sifa zifuatazo:
- Kuzingatiwa kwa hidrokaboni kama derivatives ya methane, ambapo atomi 1 au zaidi H hubadilishwa na radicals.
- Kiasi cha juu cha urahisi katika hali ya miunganisho isiyo ngumu sana.
Vipengele vya neno badala ya majina
Namna mbadala ya alkanes inavipengele vifuatavyo:
- Msingi wa jina ni mnyororo 1 wa kaboni, vipande vingine vya molekuli vinazingatiwa kama vibadala.
- Ikiwa kuna radikali kadhaa zinazofanana, nambari huonyeshwa kabla ya jina lao (kwa maneno kabisa), na nambari kali hutenganishwa kwa koma.
Kemia: alkane nomenclature
Kwa urahisi, maelezo yanawasilishwa kwa namna ya jedwali.
| Jina la dutu | Jina la msingi (mzizi) | Mchanganyiko wa molekuli | Jina la kibadala cha kaboni | Mfumo mbadala wa kaboni |
| Methane | Tulikutana- | CH₄ | Methyl | CH₃ |
| Ethan | T- | C₂H₆ | Ethyl | C₂H₅ |
| Propane | Prop- | C₃H₈ | Chimba | C₃H₇ |
| Bhutan | Lakini- | C₄H₁₀ | Butili | C₄H₉ |
| Pentane | Penti- | C₅H₁₂ | Pentyl | C₅H₁₁ |
| Hexane | Hex- | C₆H₁₄ | Gexyl | C₆H₁₃ |
| Heptane | Hept- | C₇H₁₆ | Heptyl | C₇H₁₅ |
| Octane | Okt- | C₈H₁₈ | Octyl | C₈H₁₇ |
| Nonan | Yasiyo- | C₉H₂₀ | Nonil | C₉H₁₉ |
| Dean | Desemba- | C₁₀H₂₂ | Decil | C₁₀H₂₁ |
Neno lililo hapo juu la alkanes linajumuisha majina ambayo yametengenezwa kihistoria (washiriki 4 wa kwanza wa mfululizo wa hidrokaboni zilizojaa).
Majina ya alkanes zilizofunuliwa zenye atomi 5 au zaidi ya C yametolewa kutoka kwa nambari za Kigiriki zinazoonyesha nambari iliyotolewa ya atomi C. Kwa hivyo, kiambishi tamati -an kinaonyesha kuwa dutu hii inatokana na msururu wa michanganyiko iliyojaa.
Unapotaja alkane zilizofunuliwa, ile iliyo na upeo wa juu wa idadi ya atomi C huchaguliwa kama mnyororo mkuu. Huwekwa nambari ili viambajengo viwe na nambari ndogo zaidi. Katika kesi ya minyororo miwili au zaidi ya urefu sawa, mnyororo mkuu ni ule ulio na idadi kubwa zaidi ya vibadala.
Alkanes isomerism
Methane CH₄ hufanya kazi kama chanzo cha hidrokaboni cha mfululizo wao. Kwa kila mwakilishi wa baadae wa mfululizo wa methane, kuna tofauti kutoka kwa awali katika kundi la methylene - CH₂. Mchoro huuinaweza kufuatiliwa katika mfululizo wa alkane.
Mwanasayansi wa Ujerumani Schiel alitoa pendekezo la kuita mfululizo huu wa kihomolojia. Iliyotafsiriwa kutoka kwa Kigiriki inamaanisha "sawa, sawa."
Kwa hivyo, mfululizo wa homologous ni seti ya misombo ya kikaboni inayohusiana ambayo ina aina sawa ya muundo na sifa sawa za kemikali. Homologues ni washiriki wa safu fulani. Tofauti ya homologous ni kundi la methylene ambapo homologi 2 zilizo karibu hutofautiana.
Kama ilivyoelezwa hapo awali, muundo wa hidrokaboni iliyojaa inaweza kuonyeshwa kwa kutumia fomula ya jumla CnH₂n + 2. Kwa hivyo, mwanachama anayefuata wa mfululizo wa homologous baada ya methane ni ethane - C₂H₆. Ili kubaini muundo wake kutoka kwa methane, ni muhimu kubadilisha atomi ya H 1 na CH₃ (takwimu hapa chini).
Muundo wa kila homologia inayofuata inaweza kutolewa kutoka kwa ile iliyotangulia kwa njia sawa. Kwa sababu hiyo, propani huundwa kutoka kwa ethane - C₃H₈.
isoma ni nini?
Hizi ni dutu ambazo zina muundo wa molekuli ya ubora na kiasi (fomula inayofanana ya molekuli), lakini muundo tofauti wa kemikali, na pia ina sifa tofauti za kemikali.
Hidrokaboni zilizo hapo juu hutofautiana katika kigezo kama vile sehemu ya kuchemka: -0.5° - butane, -10° - isobutani. Aina hii ya isomeri inajulikana kama isomerism ya mifupa ya kaboni, ni ya aina ya muundo.
Idadi ya isoma za miundo inakua kwa kasi kutokana na ongezeko la idadi ya atomi za kaboni. Kwa hivyo, C₁₀H₂₂ italingana na isoma 75 (bila kujumuishaanga), na kwa C₁₅H₃₂ isoma 4347 tayari zinajulikana, kwa C₂₀H₄₂ - 366 319.
Kwa hivyo, tayari imekuwa wazi alkanes, mfululizo wa homologous, isomerism, nomenclature ni nini. Sasa ni wakati wa kuendelea hadi kwenye makubaliano ya kuwapa majina ya IUPAC.
IUPAC Nomenclature: Kanuni za Kutaja
Kwanza, ni muhimu kupata katika muundo wa hidrokaboni mnyororo wa kaboni ambao ni mrefu zaidi na una idadi ya juu zaidi ya viambajengo. Kisha unahitaji kuweka nambari za atomi C za mnyororo, kuanzia mwisho ambapo kibadala kiko karibu zaidi.
Pili, besi ni jina la hidrokaboni iliyojaa mnyororo ulionyooka, ambayo inalingana na mnyororo mkuu zaidi kwa idadi ya atomi C.
Tatu, ni muhimu kuashiria nambari za maeneo karibu na ambayo vibadala viko kabla ya msingi. Yanafuatwa na majina ya vibadala vilivyo na kistari.
Nne, ikiwa kuna viambajengo vinavyofanana katika atomi tofauti za C, vipashio huunganishwa, na kiambishi awali cha kuzidisha huonekana kabla ya jina: di - kwa viambishi viwili vinavyofanana, tatu - kwa tatu, tetra - nne, penta - kwa tano na kadhalika. Nambari lazima zitenganishwe kutoka kwa nyingine kwa koma, na kutoka kwa maneno kwa kistari.
Ikiwa atomi sawa ya C ina viambajengo viwili kwa wakati mmoja, lokasi pia huandikwa mara mbili.
Kulingana na sheria hizi, neno la kimataifa la alkanes huundwa.
Makadirio ya watu wapya
Mwanasayansi huyu wa Marekaniiliyopendekezwa kwa onyesho la picha la conformations fomula maalum za makadirio - makadirio ya Newman. Zinalingana na fomu A na B na zimeonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini.
Katika kesi ya kwanza, hii ni muundo wenye ngao ya A, na katika pili, imezuiwa B. Katika nafasi A, atomi za H ziko kwenye umbali wa chini kutoka kwa kila mmoja. Fomu hii inafanana na thamani kubwa ya nishati, kutokana na ukweli kwamba kukataa kati yao ni kubwa zaidi. Hii ni hali isiyofaa kwa nguvu, kwa sababu ambayo molekuli huelekea kuiacha na kuhamia kwenye nafasi imara zaidi B. Hapa, atomi za H ziko mbali iwezekanavyo. Kwa hivyo, tofauti ya nishati kati ya nafasi hizi ni 12 kJ / mol, kwa sababu ambayo mzunguko wa bure kuzunguka mhimili katika molekuli ya ethane, ambayo inaunganisha vikundi vya methyl, haina usawa. Baada ya kuingia katika nafasi nzuri ya nishati, molekuli hukaa pale, kwa maneno mengine, "hupungua". Ndiyo maana inaitwa imezuiliwa. Matokeo yake - molekuli elfu 10 za ethane ziko katika fomu iliyozuiwa ya kufanana kwa joto la kawaida. Ni moja tu iliyo na umbo tofauti - iliyofichwa.
Kupata hidrokaboni iliyoshiba
Tayari imejulikana kutoka kwa kifungu kuwa hizi ni alkanes (muundo wao, muundo wa majina umeelezewa kwa undani mapema). Itakuwa muhimu kufikiria jinsi ya kuzipata. Hutolewa kutoka vyanzo vya asili kama vile mafuta, gesi asilia, gesi inayohusika, na makaa ya mawe. Njia za syntetisk pia hutumiwa. Kwa mfano, H₂ 2H₂:
- Mchakato wa utiririshaji wa hidrojeni katika hidrokaboni isiyojaa:CnH₂n (alkenes)→ CnH₂n+2 (alkanes)← CnH₂n-2 (alkynes).
- Kutoka kwa mchanganyiko wa monoksidi C na H - gesi ya awali: nCO+(2n+1)H₂→ CnH₂n+2+nH₂O.
- Kutoka kwa asidi ya kaboksili (chumvi zao): electrolysis kwenye anode, kwenye cathode:
- Elektrolisisi ya Kolbe: 2RCOONA+2H₂O→R-R+2CO₂+H₂+2NaOH;
- Mitikio wa Dumas (alkali aloi): CH₃COONA+NaOH (t)→CH₄+Na₂CO₃.
- Kupasuka kwa mafuta: CnH₂n+2 (450-700°)→ CmH₂m+2+ Cn-mH₂(n-m).
- Upakaji mafuta (imara): C+2H₂→CH₄.
- Muundo wa alkane changamano (vito vya halojeni) ambavyo vina atomi chache za C: 2CH₃Cl (chloromethane) +2Na →CH₃- CH₃ (ethane) +2NaCl.
- Mtengano wa maji wa methanidi (metal carbides): Al₄C₃+12H₂O→4Al(OH₃)↓+3CH₄↑.
Tabia halisi ya hidrokaboni iliyojaa
Kwa urahisi, data imepangwa katika jedwali.
| Mfumo | Alkane | Kiwango myeyuko katika °С | Kiwango cha kuchemka kwa °С | Uzito, g/ml |
| CH₄ | Methane | -183 | -162 | 0, 415 kwa t=-165°С |
| C₂H₆ | Ethan | -183 | -88 | 0, 561 kwa t=-100°C |
| C₃H₈ | Propane | -188 | -42 | 0, 583 kwa t=-45°C |
| n-C₄H₁₀ | n-Bhutan | -139 | -0, 5 | 0, 579 kwa t=0°C |
| 2-Methylpropane | - 160 | - 12 | 0, 557 kwa t=-25°C | |
| 2, 2-Dimethyl propane | - 16 | 9, 5 | 0, 613 | |
| n-C₅H₁₂ | n-Pentane | -130 | 36 | 0, 626 |
| 2-Methylbutane | - 160 | 28 | 0, 620 | |
| n-C₆H₁₄ | n-Hexane | - 95 | 69 | 0, 660 |
| 2-Methylpentane | - 153 | 62 | 0, 683 | |
| n-C₇H₁₆ | n-heptane | - 91 | 98 | 0, 683 |
| n-C₈H₁₈ | n-Octane | - 57 | 126 | 0, 702 |
| 2, 2, 3, 3-Tetra-methylbutane | - 100 | 106 | 0, 656 | |
| 2, 2, 4-Trimethyl-pentane | - 107 | 99 | 0, 692 | |
| n-C₉H₂₀ | n-Nonan | - 53 | 151 | 0, 718 |
| n-C₁₀H₂₂ | n-Dean | - 30 | 174 | 0, 730 |
| n-C₁₁H₂₄ | n-Undecane | - 26 | 196 | 0, 740 |
| n-C₁₂H₂₆ | n-Dodecane | - 10 | 216 | 0, 748 |
| n-C₁₃H₂₈ | n-Tridecane | - 5 | 235 | 0, 756 |
| n-C₁₄H₃₀ | n-Tetradecane | 6 | 254 | 0, 762 |
| n-C₁₅H₃₂ | n-Pentadecane | 10 | 271 | 0, 768 |
| H-C₁₆H₃₄ | n-Hexadecane | 18 | 287 | 0, 776 |
| n-C₂₀H₄₂ | n-Eicosan | 37 | 343 | 0, 788 |
| n-C₃₀H₆₂ | n-Triacontan | 66 |
235 kwa 1 mmHg st |
0, 779 |
| n-C₄₀H₈₂ | n-Tetracontan | 81 |
260 kwa 3 mmHg st. |
|
| n-C₅₀H₁₀₂ | n-Pentacontan | 92 |
420 kwa 15 mmHg st. |
|
| n-C₆₀H₁₂₂ | n-Hexacontane | 99 | ||
| n-C₇₀H₁₄₂ | n-Heptacontane | 105 | ||
| n-C₁₀₀H₂₀₂ | n-Hectane | 115 |
Hitimisho
Makala haya yalizingatia dhana kama vile alkanes (muundo, nomenclature, isomerism, mfululizo wa homologous, n.k.). Kidogo huambiwa juu ya sifa za nomenclature ya radial na badala. Mbinu za kupata alkanes zimeelezwa.
Aidha, neno lote la majina ya alkane limeorodheshwa kwa kina katika makala (jaribio linaweza kusaidia kuiga taarifa iliyopokelewa).
