ALIFATINIAI ANGLIAVANDENILIAI: SAVYBĖS, NOMENKLATŪRA, REAKCIJOS, TIPAI - CHEMIJA - 2025

Į alifatiniai angliavandeniliai yra tie, trūksta aromatiškumas, o ne į uoslės prasme, bet kalbant apie cheminis stabilumas. Klasifikuoti angliavandenilius šiais laikais šiais laikais yra per daug dviprasmiška ir netikslu, nes tai neišskiria įvairių aromatinių angliavandenilių rūšių.

Taigi, mes turime alifatinius angliavandenilius ir aromatinius angliavandenilius. Pastarieji atpažįstami pagal pagrindinį vienetą: benzeno žiedą. Kita vertus, kitos gali priimti bet kokią molekulinę struktūrą: linijinę, šakotą, ciklinę, nesočiąją, policiklinę; tol, kol jie neturi konjuguotų sistemų, tokių kaip benzenas.

Skystąjį kurą žiebtuvėliuose sudaro alifatinių angliavandenilių mišinys. Šaltinis: „Pixnio“.

Terminas „alifatinis“ gimė iš graikų kalbos žodžio „aleiphar“, kuris reiškia riebalus, taip pat vartojamus aliejams. Todėl XIX amžiuje ši klasifikacija buvo priskirta angliavandeniliams, gautiems iš riebių ekstraktų; o aromatiniai angliavandeniliai buvo išgaunami iš medžio ir kvapnių dervų.

Tačiau kai buvo sujungti organinės chemijos pagrindai, buvo nustatyta, kad egzistuoja cheminė savybė, išskirianti angliavandenilius, net svarbesnius nei natūralūs jų šaltiniai: aromatingumas (o ne kvapas).

Tokiu būdu alifatiniai angliavandeniliai nustojo būti tik tais, kurie gaunami iš riebalų, nes jie neturėjo aromatinių savybių. Šioje šeimoje turime alkanų, alkenų ir alkinų, nepriklausomai nuo to, ar jie yra linijiniai, ar cikliniai. Štai kodėl „alifatinis“ laikomas netiksliu; nors naudinga atkreipti dėmesį į kai kuriuos bendruosius aspektus.

Pavyzdžiui, kai sakote alifatinius „galus“ arba „grandines“, jūs kalbate apie molekulines sritis, kuriose nėra aromatinių žiedų. Visų alifatiniai angliavandeniliai,, paprasčiausias pagal apibrėžimą yra metano, CH ₄ ; tuo tarpu benzenas yra paprasčiausias iš aromatinių angliavandenilių.

Alifatinių angliavandenilių savybės

Alifatinių angliavandenilių savybės skiriasi priklausomai nuo to, į kuriuos atsižvelgiama. Yra mažos ir aukštos molekulinės masės, taip pat linijinės, šakotosios, ciklinės ar policiklinės, net turinčios nuostabias trimates struktūras; kaip su kubietiška, kubo formos.

Tačiau galima paminėti keletą bendrumų. Dauguma alifatinių angliavandenilių yra hidrofobinės ir apolinės dujos arba skysčiai, kai kurie yra apoliarūs nei kiti, nes į sąrašą yra įtraukti net tie, kurių anglies grandinėse yra halogeno, deguonies, azoto ar sieros atomai.

Jie taip pat yra degus junginys, nes yra jautrūs ore oksidacijai, turėdami minimalų šilumos šaltinį. Ši savybė tampa pavojingesnė, jei pridedame didelį jo nepastovumą dėl silpnos dispersinės sąveikos, sulaikančios alifatines molekules.

Tai matome, pavyzdžiui, butane - dujose, kurios gali palyginti lengvai suskystėti kaip propanas. Abi jos yra labai lakios ir degios, todėl yra aktyvios virimo dujų ar žiebtuvėlių dalys.

Žinoma, šis nepastovumas mažėja didėjant molekulinei masei ir angliavandeniliai sukuriant vis klampius ir riebius skysčius.

Nomenklatūra

Angliavandenilių nomenklatūra skiriasi dar labiau nei jų savybės. Jei jie yra alkanai, alkenai arba alkinai, laikomasi tų pačių IUPAC nustatytų taisyklių: pasirinkite ilgiausią grandinę, priskirdami mažiausius indikatorių skaičius labiausiai pakeistam galui arba labiausiai reaktyviajam heteroatomui ar grupei.

Tokiu būdu yra žinoma, ant kurio anglies randamas kiekvienas pakaitalas, ar net nesočiųjų medžiagų (dvigubos ar trigubos jungtys). Cikliniuose angliavandeniliuose prieš pavadinimą nurodomi pakaitalai, išvardyti abėcėlės tvarka, po kurio eina žodis „ciklas“, skaičiuojant jį sudarančių anglies atomų skaičių.

Pavyzdžiui, apsvarstykite šiuos du cikloheksanus:

Du cikloheksanai, klasifikuojami kaip alifatiniai angliavandeniliai. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras.

Cikloheksanas A vadinamas 1,4-dimetilcikloheksanu. Jei žiedas sudarytų iš penkių anglies atomų, tai būtų 1,4-dimetilciklopentanas. Tuo tarpu cikloheksanas B vadinamas 1,2,4-trimetilcikloheksanu, o ne 1,4,6-cikloheksanu, nes siekiama naudoti žemiausius rodiklius.

Dabar keistos struktūros angliavandeniliams nomenklatūra gali būti labai sudėtinga. Jiems yra konkretesnės taisyklės, kurios turi būti paaiškintos atskirai ir atidžiai; kaip ir dienai, terpenai, polietilenai ir policikliniai junginiai.

Reakcijos

Degimas

Laimei, šių angliavandenilių reakcijos yra mažiau skirtingos. Vienas iš jų jau buvo minėtas: jie lengvai dega, gamindami anglies dioksidą ir vandenį, taip pat kitus oksidus ar dujas, priklausomai nuo heteroatomų (Cl, N, P, O ir kt.). Tačiau CO ₂ ir H ₂ O yra pagrindiniai degimo produktai.

Papildymas

Jei jie turi neprisotinimus, jie gali patirti papildomas reakcijas; tai yra, jie įtraukia mažas molekules į savo stuburą kaip pakaitalus pagal tam tikrą mechanizmą. Tarp šių molekulių turime vandenį, vandenilį ir halogenus (F ₂ , Cl ₂ , Br ₂ ir I ₂ ).

Halogeninimas

Kita vertus, alifatiniai angliavandeniliai, veikiami ultravioletinės spinduliuotės (hv) ir šilumos, gali suardyti CH ryšius ir pakeisti juos CX jungtimis (CF, C-Cl ir kt.). Tai yra halogeninimo reakcija, kuri stebima labai trumpų grandinių alkanuose, tokiuose kaip metanas arba pentanas.

Įtrūkimai

Kita reakcija, kurią gali patirti alifatiniai angliavandeniliai, ypač ilgos grandinės alkanai, yra terminis krekingas. Jį sudaro intensyvaus šilumos tiekimas, kad šiluminė energija suardytų nuolatinės srovės ryšius, taigi iš didelių molekulių susidaro mažos molekulės, labiau vertinamos degalų rinkoje.

Aukščiau pateiktos keturios reakcijos yra pagrindinės, kurias gali patirti alifatinis angliavandenilis, o svarbiausia yra degimas, nes jis neišskiria jokio junginio; visi degs esant deguoniui, bet ne visi pridės molekules ar suskaidys į mažas molekules.

Tipai

Alifatiniai angliavandeniliai grupuoja daugybę junginių, kurie, savo ruožtu, yra klasifikuojami konkrečiau, nurodant jų nesočiųjų laipsnį, taip pat jų struktūros tipą.

Pagal tai, kiek jie yra nesočiųjų, turime alkanų (sočiųjų), alkenų ir alkinų (nesočiųjų).

Alkanai pasižymi vienodomis CC jungtimis, o alkeniuose ir alkinuose mes stebime atitinkamai C = C ir C≡C jungtis. Labai paprastas būdas jas vizualizuoti yra galvoti apie alkanų anglies skeletus kaip zigzagines ir sulenktas grandines, kurie yra alkenų „kvadratai“ ir alkinų „tiesios linijos“.

Taip yra dėl to, kad dvigubi ir trigubi ryšiai turi energijos ir sterinį apribojimą jų sukimosi metu, "sukietindami" jų struktūras.

Alkanai, alkenai ir alkinai gali būti šakotos, ciklinės arba policiklinės. Štai kodėl alifatiniais angliavandeniliais taip pat laikomi cikloalkanai, cikloalkenai, cikloalkinai ir junginiai, tokie kaip dekalinas (su biciklo struktūra), adamantanas (panašus į beisbolo dangtelį), heptalenas, gonanas.

Kitų tipų angliavandeniliai susidaro iš alkenų, tokių kaip dienai (su dviem dvigubais ryšiais), polenei (su daugybe kintamų dvigubų jungčių) ir terpenais (junginiai, gauti iš izopreno, dieno).

Programos

Vėlgi, šių angliavandenilių panaudojimas gali skirtis priklausomai nuo to, kuris iš jų svarstomas. Tačiau savybių ir reakcijų skyriuose buvo aiškiai pasakyta, kad jie visi degė ne tik todėl, kad išskiria dujines molekules, bet ir šviesą bei šilumą. Taigi jie yra energijos rezervuarai, naudingi kaip kuras ar šilumos šaltiniai.

Štai kodėl jie naudojami kaip benzino sudėtis, gamtinėms dujoms, „Bunsen“ degikliuose ir apskritai tam, kad būtų galima pradėti gaisrus.

Vienas ryškiausių pavyzdžių yra acetilenas, HC≡CH, kurio degimas leidžia sužadinti mėginio metalo jonus atominės absorbcijos spektrometrijoje, atliktoje atliekant analitinius bandymus. Gautą ugnį taip pat galima panaudoti suvirinimui.

Skystieji alifatiniai angliavandeniliai, tokie kaip parafinai, dažnai naudojami kaip riebalų ekstrahentai. Be to, tirpiklis gali būti naudojamas dėmėms, emaliams, dažams pašalinti arba tam tikro organinio junginio tirpalams paruošti.

Dervų, polimerų ar vaistų gamybai naudojamos didžiausios molekulinės masės, klampios ar kietos.

Kalbant apie terminą „alifatinis“, jis dažnai vartojamas nurodant tuos makromolekulės regionus, kuriuose nėra aromatingumo. Pavyzdžiui, asfaltenai paviršutiniškai apibūdinami kaip aromatinis branduolys su alifatinėmis grandinėmis.

Pavyzdžiai

Iš pradžių buvo sakoma, kad metanas yra paprasčiausias iš alifatinių angliavandenilių. Tai po propano, CH ₃ CH ₂ CH ₃ , butano, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₃ , pentano, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₃ , oktano, nonano, dekan, ir taip toliau, turintys alkanai kiekvieną kartą, ilgiau.

Tas pats taikoma į etileną, CH ₂ = CH ₂ , propeno, CH ₃ CH = CH ₂ , buteno, CH ₃ CH ₂ CH = CH ₃ , ir už alkinus poilsio. Jei yra du dvigubi ryšiai, jie yra dienai, o jei yra daugiau nei du, polilenai. Panašiai, tame pačiame skelete gali būti dvigubos ir trigubos jungtys, padidinančios konstrukcijos sudėtingumą.

Tarp cikloalkanų galime paminėti ciklopropaną, ciklobutaną, ciklopentaną, cikloheksaną, cikloheptaną, ciklooktaną, taip pat ciklohekseną ir cikloheksiną. Iš visų šių angliavandenilių savo ruožtu gaunami išsišakoję dariniai, turimi pavyzdžiai (pavyzdžiui, 1,4-dimetilcikloheksanas) padauginami dar daugiau.

Iš tipiškiausių terpenų turime limoneną, mentolį, pineną, vitaminą A, skvaleną ir kt. Polietileno yra polimeras prisotintas -CH ₂ -CH ₂ - vienetų , todėl jis taip pat yra šių angliavandenilių pavyzdys. Kiti pavyzdžiai jau buvo paminėti ankstesniuose skyriuose.

Nuorodos

1. Morrison, RT ir Boyd, R, N. (1987). Organinė chemija. 5-asis leidimas. Redakcija Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organinė chemija. (Šeštas leidimas). Mc Graw Hill.
3. Grahamas Solomonsas TW, Craigas B. Fryhle'as. (2011). Organinė chemija. Aminai. (10-asis leidimas.). „Wiley Plus“.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Rugpjūčio 22 d.). Alifatinių angliavandenilių apibrėžimas. Atgauta iš: thinkco.com
5. Vikipedija. (2019 m.). Alifatinis junginys. Atkurta iš: en.wikipedia.org
6. Chemija „LibreTexts“. (2019 m. Rugpjūčio 20 d.). Alifatiniai angliavandeniliai. Atkurta iš: chem.libretexts.org
7. Elizabeth Wyman. (2019 m.). Alifatiniai angliavandeniliai: apibrėžimas ir savybės. Tyrimas. Atgauta iš: study.com