Eigenschaften von Alkanen oder gesättigten Kohlenwasserstoffen, Nomenklatur, Beispiele



Die Alkane o gesättigte Kohlenwasserstoffe Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie nur einfache kovalente Bindungen in ihrer Struktur aufweisen. Dies bedeutet, dass die Kohlenstoffatome, die in diesen Spezies vorhanden sind, an die maximale Menge an Wasserstoffatomen gebunden sind, mit denen Bindungen gebildet werden können, aus diesem Grund sind sie bekannt als gesättigt.

Im Universum der organischen Chemie gelten Alkane, auch als Paraffine bezeichnet, als ziemlich reichhaltige Spezies von großer Bedeutung, die zur Gruppe der aliphatischen Kohlenwasserstoffe (sowie der ungesättigten Kohlenwasserstoffe) gehören.

Der einfachste gesättigte Kohlenwasserstoff, der gebildet werden kann, wird als ein Beispiel genommen: Methan, eine Verbindung, die sich in der Gasphase unter Standardumgebungsbedingungen (25 ° C und atm) befindet, deren Formel CH ist4.

Wie zu sehen ist, hat das einzige Kohlenstoffatom, das in diesem Molekül vorhanden ist, vier einfache Bindungen, eine mit jedem Wasserstoffatom.

Alkene und Alkine haben wichtige kommerzielle Anwendungen, wie im Fall von Ethylen und Propylen; aber sie sind auch reaktivere Verbindungen als gesättigte Kohlenwasserstoffe, was dazu führt, dass sie eine große Bandbreite von Reaktionen haben, die von üblichen Alkenen und Alkinen herrühren.

Index

  • 1 Nomenklatur von Alkanen
    • 1.1 Nomenklatur linearer gesättigter Kohlenwasserstoffe
    • 1.2 Nomenklatur von verzweigten gesättigten Kohlenwasserstoffen
    • 1.3 Nomenklatur von cyclischen gesättigten Kohlenwasserstoffen
  • 2 Eigenschaften
    • 2.1 Geometrische Isomerisierung
    • 2.2 Säure
    • 2.3 Polarität
    • 2.4 Siede- und Schmelzpunkte
  • 3 Beispiele für Alkane
    • 3.1 Lineare Alkane
    • 3.2 Verzweigte Alkane
    • 3.3 Cycloalkane
  • 4 Referenzen

Alkan-Nomenklatur

Um Alkane oder gesättigte Kohlenwasserstoffe richtig zu benennen, ist zunächst zu beachten, dass gemäß der IUPAC (Internationale Union für reine und angewandte Chemie) die systematische Nomenklatur für die vier einfachsten Alkane nicht angewendet werden sollte.

Nomenklatur von linearen gesättigten Kohlenwasserstoffen

Diese Verbindungen haben die allgemeine Formel CnH2n + 2, wobei der Wert von n nur positive ganze Zahlen (n = 1, 2, ...) sein kann, und sie werden mit dem Präfix entsprechend der Anzahl der Kohlenstoffatome benannt und das Suffix wird hinzugefügt -an.

Die ersten vier gesättigten Moleküle sind also: Methan (CH4), Ethan (C2H6), Propan (C)3H8) und Butan (C4H10).

Um mit der Nomenklatur von Alkanen zu beginnen, die zwischen fünf und zehn Kohlenstoffatome haben, wird die Anzahl dieser Atome, die in der längsten Kette vorhanden sind, gezählt, solange sie kontinuierlich ist.

In dem Fall, in dem ein Alkan von einem Wasserstoffatom subtrahiert wird, wird es außerdem ein Substituent, d. H. Eine Gruppe, an die die Terminierung geändert wird -an durch -ilo. Zum Beispiel Methan (CH4) würde Methyl (-CH3) und ähnlich mit den anderen Molekülen.

Unter Berücksichtigung dessen, was bisher gesagt wurde, und hinzufügen, dass die Zählung immer mit dem Kohlenstoffatom begonnen werden muss, das den nächsten Substituenten besitzt, wird die Position des Substituenten, gefolgt von dem Namen des Alkans, angegeben.

Somit wird die obige Verbindung 3-Methylpentan genannt.

Nomenklatur von verzweigten gesättigten Kohlenwasserstoffen

Ebenso haben verzweigtkettige Alkane die gleiche allgemeine Formel wie lineare Alkane, jedoch mit n> 2. Wenn also ein oder mehrere Atome oder Gruppen von Atomen ein oder mehrere Wasserstoffatome ersetzen, sollte die Position dieser Substituenten angegeben werden.

Wenn es mehrere Zweige ähnlicher Alkylgruppen gibt, werden Ausdrücke verwendet Di-, tri o tetra- um die Menge dieser Substituenten anzuzeigen, denen die Angabe ihrer Positionen vorangestellt ist und die mit dem Namen des Alkans gipfeln.

Falls die Substituenten verschieden sind, werden sie nach der alphabetischen Reihenfolge benannt und können auch Nicht-Kohlenstoffsubstituenten wie Chlor (Cl) oder Nitro (NO2).

In allen Fällen wird, um die Kohlenstoffzahlen der Hauptkette zu zählen, die kleinste Zahl dem Kohlenstoff zugeordnet, der mit dem niedrigsten Substituenten in alphabetischer Reihenfolge verbunden ist, und dieser Richtung folgt er weiterhin.

Nomenklatur von cyclischen gesättigten Kohlenwasserstoffen

Gesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe, besser bekannt als Cycloalkane sie haben als allgemeine Formel CnH2n, wo n = 3,4, ...

In diesen organischen Molekülen sind die Kohlenstoffatome, die sie umfassen, geschlossen angeordnet, dh ihre Struktur bildet einen Ring.

Um diese Spezies zu benennen, folgen Sie den oben beschriebenen Richtlinien für lineare und verzweigte Alkane, fügen Sie einfach das Präfix hinzu Zyklus-. Auch Cyclopropan (C) wird in Betracht gezogen3H6) als das einfachste Cycloalkan.

Auf die gleiche Weise können diese Moleküle mehr als einen Ring enthalten, der in ihrer Hauptkette integriert ist, mit einem Minimum von Kohlenstoffatomen gleich drei und selbst Strukturen mit hoher Komplexität bilden.

Eigenschaften

Gesättigte Kohlenwasserstoffe haben die Haupteigenschaft, einfache Bindungen zwischen ihren Atomen zu bilden, was sie zu einer sehr großen Gruppe von Molekülen macht und ihnen ganz spezifische Eigenschaften verleiht, wie im Folgenden beschrieben:

Geometrische Isomerisierung

Die Struktur der Alkanmoleküle führt zu Modifikationen ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften aufgrund der Konformation der vier Bindungen, die Kohlenstoff bilden kann.

Dies bedeutet, dass der Kohlenstoff in diesen Molekülen eine sp-Hybridisierung besitzt3, können die Winkel zwischen ihren benachbarten Atomen abhängig von der Art des Atoms variieren.

Um es genauer zu erklären, haben Cycloalkane Torsionswinkel, die ihnen eine einzigartige Eigenschaft geben, die Stereochemie genannt wird, die die Energien des Moleküls und andere ihm innewohnende Faktoren wie spektroskopische und optische Eigenschaften beeinflussen kann.

Säure

Die gesättigten Kohlenwasserstoffe zeigen eine relativ geringe Reaktivität gegenüber ionischen und anderen polaren Spezies. Gleichzeitig haben sie praktisch keine Wechselwirkung mit sauren und alkalischen Substanzen.

Polarität

Alkane gelten als nicht leitend, da sie in Gegenwart eines elektrischen Feldes praktisch keine Polarität haben. Wasserstoffbrücken können daher nicht hergestellt werden, um ihre Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln zu ermöglichen.

So sind sie praktisch in allen unpolaren Lösungsmitteln löslich und mit polaren Lösungsmitteln wie Wasser nicht mischbar.

Koch- und Schmelzpunkte

In gesättigten Kohlenwasserstoffen treten intermolekulare Wechselwirkungen aufgrund von Van-der-Waals-Kräften auf, bei denen die stärksten Wechselwirkungen zu höheren Siedepunkten führen.

Ein ähnlicher Trend wird für die Schmelzpunkte beobachtet, dies liegt jedoch an der Verpackungskapazität, die das Molekül besitzt.

Da diese Wechselwirkungen direkt mit dem Molekulargewicht der Spezies zusammenhängen, sind die Siede- und Schmelzpunkte umso höher, je größer das Molekül ist.

Mit einer starreren Struktur, die ihnen eine intermolekulare Kontaktebene verleiht, haben Cycloalkane höhere Siede- und Schmelzpunkte als ihre entsprechenden linearen Alkane.

Beispiele für Alkane

Lineare Alkane

MethanEs ist ein farbloses und geruchloses Gas, das reichlich in der Natur und als Produkt bestimmter menschlicher Aktivitäten produziert wird. Methan ist das einfachste Mitglied von Alkanen und gehört zu den stärksten Treibhausgasen (Encyclopædia Britannica, 2017).

Ethan: Es ist ein Gas, das hauptsächlich in Erdgas vorkommt und in Gemischen mit anderen Gasen zur Herstellung von Kraftstoffen verwendet wird.

Propan: Es ist ein farbloses Gas, das in Erdgas gefunden wird und als Brennstoff in Häusern und Industrien verwendet wird. Die chemische Formel von Propan ist C3H8 und es ist erweiterte Formel ist CH3CH2CH2 (Propanformel, S.F).

Butan: oder n-Butan gehört zu den Dutzenden Gasen, die aus Roherdgas gewonnen werden und auch aus Erdöl gewonnen werden können. N-Butan ist ein farbloses Mehrzweckgas. Butan kann zum Erhitzen, Kühlen und als Brennstoff für Feuerzeuge verwendet werden.

N-Pentan: Es ist eine transparente farblose Flüssigkeit mit einem ölähnlichen Geruch. Pentan kommt in alkoholischen Getränken und in Hopfenöl vor. Dieses Alkan ist Bestandteil einiger Brennstoffe und wird als Speziallösungsmittel im Labor eingesetzt.

N-Hexan: ist eine klare, farblose Flüssigkeit mit ölähnlichem Geruch. Es kommt in Zitrusfrüchten vor und wird zur Extraktion von Speiseölen aus Samen und Gemüse, als Lösungsmittel für spezielle Anwendungen und als Reinigungsmittel verwendet.

N-HeptanEs ist eine klare, farblose Flüssigkeit mit einem ähnlichen Geruch wie Öl. Es ist in Kardamom gefunden. Weniger dicht als Wasser und unlöslich in Wasser. Dämpfe schwerer als Luft.

N-Octan: Es ist eine farblose Flüssigkeit mit einem Geruch von Benzin. Weniger dicht als Wasser und unlöslich in Wasser. Deshalb schwimmt es im Wasser. Es produziert reizenden Dampf.

Methylchlorid: auch Chlormethan genannt, ist ein farbloses Gas. Es ist das einfachste Halogenalkan, das bei der Herstellung von Silikonpolymeren und bei der Herstellung anderer chemischer Produkte verwendet wird.

Chloroform: Es ist eine farblose, riechende und leicht flüchtige Flüssigkeit, die wegen ihrer anästhetischen Eigenschaften weit verbreitet ist. Aufgrund dieser Eigenschaften hat es den Ruf, in der Lage zu sein, Menschen zu betäuben oder zu schlagen, sogar wenn sie in kleinen Dosen konsumiert werden (Filme, wie Chloroform wirklich so schnell schlägt, wie sie in Filmen zeigen, 2016).

TetrachlorkohlenstoffAuch Tetrachlormethan genannt, eine farblose, dichte, hochtoxische, flüchtige, nicht brennbare Flüssigkeit, die einen charakteristischen Geruch hat und als Lösungsmittel verwendet wird.

Chlorethan: Es ist ein Gas, das unter leichtem Druck kondensiert. Chlorethan wird vor allem zur Schmerzlinderung in der Sportmedizin eingesetzt (Nationales Zentrum für Biotechnologie, 2017).

BromethanAuch bekannt als Ethylbromid, ist es eine flüchtige farblose Flüssigkeit, etwas löslicher und dichter als Wasser. Dämpfe sind schwerer als Luft. Es wird zur Herstellung von pharmazeutischen Produkten und als Lösungsmittel verwendet.

Verzweigte Alkane

IsobutanEs ist ein farbloses Gas mit einem schwachen Ölgeruch. Es wird als verflüssigtes Gas unter seinem Dampfdruck geschickt. Kontakt mit der Flüssigkeit kann Erfrierungen verursachen. Es leuchtet leicht.

Isopentan: auch 2 Methylbutan genannt, ist eine farblose wässrige Flüssigkeit mit einem Geruch von Benzin. Schwimmt im Wasser. Entzündbarer und reizender Dampf wird produziert (Nationales Zentrum für Biotechnologie, PubChem Compound Database;, 2017).

2-Methylpentan: ist ein verzweigtkettiges Alkan mit der Summenformel C6H14. Es ist eine wässrige Flüssigkeit mit einem Geruch von Benzin, die auf dem Wasser schwimmt und einen reizenden Dampf erzeugt.

3, 3-Dimethylhexan: in Kräutern und Gewürzen gefunden. 3, 3-Dimethylhexan ist eine Komponente des Öls von Osmanthus fragrans (süsser Osmanthus) und Ginseng.

2, 3-Dimethylhexan: in Früchten gefunden. 2,3-Dimethylhexan ist eine flüchtige Komponente von Stärke.

Neopentan: Es ist eine weniger dichte Flüssigkeit als Wasser. In Wasser unlöslich, aber in Alkohol löslich (Nationales Zentrum für Biotechnologie, 2015).

2, 2, 4-Trimethylpentan: oder Isooctan wird an die Umwelt durch die Herstellung, Verwendung und Entsorgung von mit der Erdölindustrie verbundenen Produkten freigesetzt. 2,2,4-Trimethylpentan drang in die Haut eines Menschen ein und verursachte eine Nekrose der Haut und des Gewebes in der Hand, erforderliche Operation (Nationales Zentrum für Biotechnologie-Information., 2017).

Cycloalkane

CyclopropanEs ist ein farbloses Gas mit ölähnlichem Geruch. Kontakt mit der Flüssigkeit kann Erfrierungen verursachen. Er kann durch die Verdrängung der Luft ersticken und wirkt in hoher Konzentration narkotisch.

Cyclobutan: Gas, das bei 13 ° C zu einer Flüssigkeit kondensiert. In Wasser unlöslich. Löslich in Alkohol, Aceton und Ether.

Cyclopentan: ist eine klare, farblose Flüssigkeit mit ölähnlichem Geruch. Weniger dicht als Wasser und darin unlöslich. Dämpfe sind schwerer als Luft.

Cyclohexan: Es ist in Steckrüben gefunden. Verdünnungsmittel in Mischungen von Farbadditiven für Lebensmittelzwecke.

CycloheptanEs ist eine ölige Flüssigkeit, farblos, unlöslich und weniger dicht als Wasser. Inhalation hoher Konzentrationen kann narkotisch wirken. Es wird verwendet, um andere chemische Produkte herzustellen.

Cyclooctan: ist ein polycyclischer Kohlenwasserstoff mit neun Kohlenstoffatomen. Unlöslich in Wasser

Methylcyclohexan: ist eine klare, farblose Flüssigkeit mit ölähnlichem Geruch. In Methylcyclohexan ist die Konformation des Stuhls, in der die große Methylgruppe äquatorial ist, die stabilste und daher die am stärksten besetzte von allen möglichen Konformationen (Carey, 2011).

Isopropylcyclohexan: ist eine farblose Flüssigkeit in Früchten gefunden. Isopropylcyclohexan findet sich in Carica papaya (Papaya).

MethylcyclopentanEs ist eine farblose Flüssigkeit, unlöslich und weniger dicht als Wasser. Dämpfe können narkotisch und irritierend sein. Methylcyclopentan wird aus Helianthus annuus (Sonnenblume) isoliert.

Norboran: ist ein bicyclisches Alkan, auch Bicyclo [2.2.1] heptan der Formel C7H12 genannt.

Referenzen

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  4. Carey, F. A. (2011, 2. Dezember). Kohlenwasserstoff. Aus Britannica gewonnen.
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  7. MoviesDoes Chloroform Really Knock You Out so schnell, wie sie in Filmen zeigen? (2016). Wiederhergestellt von scienceabc.
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