- Linijinių alkanų struktūra
- Grupės
- Jų grandinių ilgis
- Konformacijos
- Linijinis
- Susuktas arba sulankstytas
- Mišrus
- Savybės
- Fizinis
- Sąveika
- Stabilumas
- Nomenklatūra
- Pavyzdžiai
- Nuorodos
Kad linijiniai alkanai yra sotieji angliavandeniliai, kurių bendra cheminė formulė yra n-C n H 2n + 2 . Kadangi jie yra sočiųjų angliavandenilių, visi jų ryšiai yra paprasti (CH) ir sudaryti tik iš anglies ir vandenilio atomų. Jie taip pat vadinami parafinais, išskirdami juos iš šakotų alkanų, kurie vadinami izoparafinais.
Šiems angliavandeniliams trūksta šakų ir žiedų. Ši organinių junginių šeima, daugiau nei linijos, yra labiau panaši į grandines (tiesios grandinės alkanas); arba nuo kulinarinio kampo iki spagečių (žalių ir virtų).
Jei neapdoroti spagečiai būtų mažiau trapūs, jie labiau atitiktų linijinius alkanus. Šaltinis: „Pixabay“.
Neapdoroti spagečiai atstovauja idealią ir izoliuotą linijinių alkanų būseną, nors ir turi ryškų polinkį lūžti; o kepami, nepaisant to, ar jie yra al dente, ar ne, artėja prie savo natūralios ir sinergetinės būsenos: vieni sąveikauja su kitais (pavyzdžiui, makaronų patiekalas).
Šios rūšies angliavandeniliai natūraliai randami gamtinių dujų ir naftos telkiniuose. Lengviausi turi tepimo savybes, o sunkieji elgiasi kaip nepageidaujamas asfaltas; tirpsta parafinuose. Jie labai gerai tarnauja kaip tirpikliai, tepalai, degalai ir asfaltas.
Linijinių alkanų struktūra
Grupės
Jau buvo minėta, kad bendra formulė šių alkanų yra C n H 2n + 2 . Ši formulė iš tikrųjų yra vienoda visiems alkanams, linijiniams arba šakotiems. N skirtumas skiriasi prieš alkano formulę, kurios žymėjimas reiškia „normalus“.
Vėliau pamatysime, kad tai n nėra reikalinga alkanams, kurių anglies atomų skaičius yra lygus arba mažesnis nei keturi (n ≤ 4).
Linija ar grandinė negali būti sudaryta iš vieno anglies atomo, todėl metanas (CH 4 , n = 1) yra aiškinamas . Jei n = 2, turime etano, CH 3 -CH 3 . Atkreipkite dėmesį, kad šis alkano sudaro dviem metilo grupėmis, CH 3 , sujungtų.
Didinant anglies atomų skaičių, n = 3, suteikia alkaną propaną, CH 3 -CH 2 -CH 3 . Dabar atsiranda nauja grupė, CH 2 , vadinama metilenu. Nesvarbu, kaip didelis linijinis alkanas yra, jis visada turės tik dvi grupes: CH 3 ir CH 2 .
Jų grandinių ilgis
Kai anglies atomų skaičius tiesiniame alkane padidėja, visose susidariusiose struktūrose yra konstanta: metileno grupių skaičius didėja. Pavyzdžiui, tarkime, linijiniai alkanai, kurių n = 4, 5 ir 6:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n- butaną)
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n- pentano)
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n- heksano)
Grandinės tapti ilgiau, nes jie prideda CH 2 grupes į savo struktūras . Tokiu būdu, ilgas ar trumpi linijiniai alkano skiriasi, kiek daug CH 2 atskiria du terminalo CH 3 grupių . Visi šie alkanai turi tik du šiuos CH 3 : grandinės pradžioje ir jos pabaigoje. Jei turėčiau daugiau, tai reikštų, kad yra šakos.
Panašiai galima pastebėti ir bendrą CH grupių nebuvimą, tik šakose arba kai yra pakaitų grupės, sujungtos su vienu iš grandinės anglies.
Struktūrinė formulė gali būti apibendrinti taip: CH 3 (CH 2 ) N-2 CH 3 . Pabandykite tai pritaikyti ir iliustruoti.
Konformacijos
Linijinių alkanų struktūrinės pertvarkos. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras.
Kai kurie linijiniai alkanai gali būti ilgesni arba trumpesni nei kiti. Tokiu atveju n vertė gali būti 2 a ∞; tai yra grandinė, susidedanti iš begalinių CH 2 grupių ir dviejų galinių CH 3 grupių (teoriškai tai įmanoma). Tačiau ne visos stygos erdvėje „išdėstomos“ vienodai.
Būtent čia atsiranda alkanų struktūrinės konformacijos. Ką jie skolingi? Į CH jungčių pasisukimą ir jų lankstumą. Kai šios jungtys susisuka ar sukasi aplink branduolio ašį, grandinės pradeda lankstytis, lankstytis ar rites nuo savo pradinės tiesinės charakteristikos.
Linijinis
Pvz., Viršutiniame paveikslėlyje viršuje parodyta trylikos anglies grandinė, kuri išlieka tiesi arba ištiesta. Ši konformacija yra ideali, nes daroma prielaida, kad molekulinė aplinka minimaliai veikia atomų erdvinį išdėstymą grandinėje. Niekas jos netrikdo ir jai nereikia lankstytis.
Susuktas arba sulankstytas
Vaizdo viduryje dvidešimt septynios anglies grandinės patiria išorinį trikdymą. Kad konstrukcija būtų „patogesnė“, jos saitai pasukami taip, kad ji susilankstytų pati; tokius kaip ilgas spagečiai.
Kompiuteriniai tyrimai parodė, kad maksimalus anglies atomų skaičius, kurį gali turėti linijinė grandinė, yra n = 17. Nuo n = 18 neįmanoma, kad jis nepradėtų lenktis ar susisukti.
Mišrus
Jei grandinė yra labai ilga, gali būti, kad jos dalys bus tiesios, o kitos bus sulenktos ar suvyniotos. Iš visų tai, ko gero, arčiausiai tikrovės susiformavimo.
Savybės
Fizinis
Kadangi jie yra angliavandeniliai, jie iš esmės yra poliariniai, taigi ir hidrofobiniai. Tai reiškia, kad jie negali maišyti su vandeniu. Jie nėra labai tankūs, nes jų grandinės palieka per daug tuščių tarpų.
Panašiai, jų fizinės būsenos svyruoja nuo dujinių (n <5), skysto (jei n <13) ar kietų (jei n ≥ 14) ir priklauso nuo grandinės ilgio.
Sąveika
Linijinės alkano molekulės yra apolinės, todėl jų tarpmolekulinės jėgos yra Londono sklaidos tipo. Grandinės (tikriausiai turinčios mišrų pavidalą) tada traukiamos dėl jų molekulinių masių ir akimirksniu sukeltų vandenilio ir anglies atomų dipolių.
Būtent dėl šios priežasties, kai grandinė tampa ilgesnė ir sunkesnė, jos virimo ir lydymosi temperatūra padidėja vienodai.
Stabilumas
Kuo ilgesnė grandinė, tuo nestabiliau. Paprastai jie nutraukia savo jungtis, kad sudarytų mažesnes grandines iš didelės. Tiesą sakant, šis procesas yra žinomas kaip skilinėjimas, kuris yra labai naudojamas naftos perdirbimui.
Nomenklatūra
Norint įvardyti linijinius alkanus, pakanka pridėti indikatorių n prieš vardą. Jei n = 3, kaip ir naudojant propaną, šiame alkane neįmanoma išsišakojimų:
CH 3 -CH 2 -CH 3
Kas neatsitiks po n = 4, tai yra su n-butanu ir kitais alkanais:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3
ARBA
(CH 3 ) 2 CH-CH 3
Antroji struktūra atitinka izobutaną, kurį sudaro butano struktūrinis izomeras. Norint atskirti vienas nuo kito, naudojamas n-indikatorius. Taigi n-butanas reiškia tik tiesinį izomerą, be šakų.
Kuo didesnis n, tuo didesnis struktūrinių izomerų skaičius ir tuo svarbiau naudoti n- tiesiniam izomerui žymėti.
Pavyzdžiui, oktano, C 8 H 18 (C 8 H 8 × 2 + 2 ), turi iki trylikos struktūrinių izomerų, nes daugelis šakos yra įmanoma. Tačiau tiesinis izomeras yra pavadintas: n-oktanas, o jo struktūra:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3
Pavyzdžiai
Jie yra paminėti žemiau ir, norint baigti kai kuriuos linijinius alkanus:
-Etan (C 2 H 6 ): CH 3 CH 3
-Propano (C 3 H 8 ): CH 3 CH 2 CH 3
- heptano (C 7 H 16 ): CH 3 (CH 2 ) 5 CH 3 .
- n -Decane (C 10 H 22 ): CH 3 (CH 2 ) 8 CH 3 .
- N- Hexadecane (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 .
Nuorodos
- Carey F. (2008). Organinė chemija. (Šeštas leidimas). Mc Graw Hill.
- Morrison, RT ir Boyd, R, N. (1987). Organinė chemija. (5-asis leidimas). Redakcija Addison-Wesley Interamericana.
- Grahamas Solomonsas TW, Craigas B. Fryhle'as. (2011). Organinė chemija. Aminai. (10-asis leidimas.). „Wiley Plus“.
- Jonathanas M. Goodmanas. (1997). Kokia yra ilgiausia tiesioji linija, kurios linijinė minimali konformacija yra? „J. Chem.“ Inf. Sci., 1997, 37, 5, 876-878.
- Garcia Nissa. (2019 m.). Kas yra alkanai? Tyrimas. Atgauta iš: study.com
- Ponas Kevinas A. Boudreaux. (2019 m.). Alkanai. Atkurta iš: angelo.edu
- Tiesių grandinių alkenų sąrašas. . Atgauta iš: laney.edu
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 m. Rugsėjo 7 d.). Pavadinkite pirmuosius 10 alkanų. Atgauta iš: thinkco.com
- Nepaprastas mokslas. (2013 m. Kovo 20 d.). Tiesiosios grandinės alkanai: numatomos savybės. Atkurta iš: quirkyscience.com
- Vikipedija. (2019 m.). Aukštesni alkanai. Atkurta iš: en.wikipedia.org