የፓራፊን ሃይድሮካርቦኖች፡ አጠቃላይ ቀመር፣ ባህሪያት እና ምደባ

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-15 17:20

አልካን ወይም ፓራፊኒክ ሃይድሮካርቦኖች ከሁሉም የኦርጋኒክ ውህዶች ክፍሎች በጣም ቀላሉ ናቸው። የእነሱ ዋና ባህሪ ነጠላ, ወይም የሳቹሬትድ ቦንዶች ሞለኪውል ውስጥ መገኘት ነው, ስለዚህም ሌላኛው ስም - የሳቹሬትድ ሃይድሮካርቦኖች. ከታዋቂው ዘይትና ጋዝ በተጨማሪ አልካኖች በብዙ የእፅዋትና የእንስሳት ህብረ ህዋሶች ውስጥ ይገኛሉ፡- ለምሳሌ tsetse fly pheromones በሰንሰለታቸው ውስጥ 18, 39 እና 40 የካርቦን አተሞችን የያዙ አልካኖች ናቸው; አልካኔስ በከፍተኛ መጠን በከፍተኛ የእፅዋት መከላከያ ሽፋን (cuticle) ውስጥ ይገኛሉ።

አጠቃላይ መረጃ

አልካንስ የሃይድሮካርቦኖች ክፍል ነው። ይህ ማለት በማንኛውም ውህድ ቀመር ውስጥ ካርቦን (ሲ) እና ሃይድሮጂን (H) ብቻ ይኖራሉ ማለት ነው። ብቸኛው ልዩነት በሞለኪዩል ውስጥ ያሉት ሁሉም ቦንዶች ነጠላ ናቸው. የካርቦን መጠን 4 ነው ፣ ስለሆነም በአንድ ውህድ ውስጥ ያለው አንድ አቶም ሁል ጊዜ ከአራት ሌሎች አተሞች ጋር ይያያዛል። ከዚህም በላይ ቢያንስ አንድ ቦንድ የካርቦን-ካርቦን ዓይነት ይሆናል, የተቀረው ደግሞ ሁለቱም ካርቦን-ካርቦን እና ካርቦን-ሃይድሮጂን ሊሆኑ ይችላሉ (ሃይድሮጂን ቫልዩ 1 ነው, ስለዚህ ስለ ሃይድሮጂን-ሃይድሮጂን ቦንዶች ያስቡ.የተከለከለ)። በዚህም መሰረት አንድ የC-C ቦንድ ብቻ ያለው የካርቦን አቶም የመጀመሪያ ደረጃ፣ ሁለት ሲ-ሲ ቦንድ - ሁለተኛ ደረጃ፣ ሶስት - ሶስተኛ እና አራት፣ በአናሎግ ፣ ኳተርነሪ ይባላል።

በሥዕሉ ላይ ያሉትን ሁሉንም አልካኖች ሞለኪውላዊ ቀመሮችን ከጻፉ፡-

ያገኛሉ።

CH₄፣
C₂H₆፣
C₃H₈።

እና የመሳሰሉት። የትኛውንም የዚህ ክፍል ውህድ የሚገልጽ ሁለንተናዊ ቀመር መስራት ቀላል ነው፡

C H_2n+2።

ይህ የፓራፊኒክ ሃይድሮካርቦኖች አጠቃላይ ቀመር ነው። ለእነሱ ሊሆኑ የሚችሉ ቀመሮች ሁሉ ስብስብ ተመሳሳይነት ያለው ተከታታይ ነው. በሁለቱ የቅርብ የተከታታዩ አባላት መካከል ያለው ልዩነት (-CH₂-) ነው።

የአልካኔስ ስያሜ

ከተከታታዩ የሳቹሬትድ ሃይድሮካርቦኖች ውስጥ የመጀመሪያው እና ቀላሉ ሚቴን CH₄ ነው። ቀጥሎ የሚመጣው ኤታነ ሲ₂H₆፣ሁለት የካርቦን አቶሞች ያሉት ፕሮፔን ሲ₃H ₈፣ butane C₄H₁₀፣ እና ከተመሳሳይ ተከታታይ አምስተኛው አባል፣ አልካኖች የተሰየሙት በካርቦን ቁጥር ነው። በሞለኪውል ውስጥ ያሉት አቶሞች፡- ፔንታኔ፣ ሄክሳኔ፣ ሄፕቴን፣ ኦክታን፣ ኖናኔ፣ ዴካን፣ undecane፣ dodecane፣ tridecane እና የመሳሰሉት። ይሁን እንጂ ብዙ ካርበኖች በአንድ መስመር ሰንሰለት ውስጥ ካሉ ብቻ "በአንድ ጊዜ" ሊባሉ ይችላሉ. እና ይሄ ሁሌም አይደለም።

ይህ ሥዕል ሞለኪውላዊ ቀመሮቻቸው ተመሳሳይ የሆኑ በርካታ አወቃቀሮችን ያሳያል፡C₈H₁₈። ሆኖም ግን, ሶስት የተለያዩ ግንኙነቶች አሉን. እንደዚህለአንድ ሞለኪውላር ፎርሙላ በርካታ የተለያዩ መዋቅራዊ ቀመሮች ሲኖሩ ያለው ክስተት isomerism ይባላል፣ ውህዶች ደግሞ isomers ይባላሉ። የካርቦን አጽም ኢሶመሪዝም እዚህ አለ፡ ይህ ማለት ኢሶመሮች በሞለኪውል ውስጥ ባለው የካርበን-ካርቦን ቦንዶች ቅደም ተከተል ይለያያሉ።

የመስመራዊ መዋቅር የሌላቸው ሁሉም ኢሶመሮች ቅርንጫፍ ይባላሉ። የእነሱ ስያሜ በሞለኪዩል ውስጥ ባለው ረጅሙ ቀጣይነት ባለው የካርቦን አተሞች ሰንሰለት ላይ የተመሠረተ ነው ፣ እና "ቅርንጫፎቹ" ከ "ዋናው" ሰንሰለት በካርቦን ውስጥ ካሉት የሃይድሮጂን አቶሞች አንዱ ምትክ እንደሆኑ ተደርገው ይወሰዳሉ። ስለዚህ 2-methylpropane (isobutane), 2, 2-dimethylpropane (neopentane), 2, 2, 4-trimethylpentane ይገኛሉ. ቁጥሩ የሚያመለክተው የዋናው ሰንሰለት የካርበን ቁጥር ነው፣ ከዚያም ተመሳሳይ ተተኪዎች ቁጥር፣ ከዚያም የተተኪው ስም፣ ከዚያም የዋናው ሰንሰለት ስም።

የአልካንስ መዋቅር

በካርቦን አቶም ላይ ያሉት አራቱም ቦንዶች የኮቫልንት ሲግማ ቦንዶች ናቸው። እያንዳንዳቸውን ለመፍጠር ካርቦን ከአራቱ ምህዋሮች ውስጥ አንዱን በውጫዊ የኃይል ደረጃ ይጠቀማል - 3s (አንድ ቁራጭ) ፣ 3 ፒ (ሦስት ቁርጥራጮች)። በመተሳሰሪያው ውስጥ የተለያዩ የኦርቢታሎች ዓይነቶች ስለሚሳተፉ የሚጠበቀው ቦንዶች በሃይል ባህሪያቸው የተለያየ መሆን አለባቸው። ነገር ግን ይህ አይታይም - በሚቴን ሞለኪውል ውስጥ አራቱም ተመሳሳይ ናቸው።

የማዳቀል ንድፈ ሃሳብ ይህንን ክስተት ለማብራራት ጥቅም ላይ ይውላል። የሚሠራው እንደሚከተለው ነው፡- የኮቫለንት ቦንድ እንደ እውነቱ ከሆነ ሁለት ኤሌክትሮኖች (ከእያንዳንዱ አቶም በጥንድ አንድ) በትክክል በተጠረዙ አቶሞች መካከል ይገኛሉ ተብሎ ይታሰባል። ለምሳሌ በሚቴን ውስጥ አራት እንደዚህ ያሉ ቦንዶች አሉ, ስለዚህ አራትበሞለኪውል ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች ጥንዶች እርስ በእርሳቸው ይጣላሉ. ይህንን የማያቋርጥ ግፊት ለመቀነስ በሚቴን ውስጥ ያለው ማዕከላዊ አቶም አራቱንም ቦንዶች በተቻለ መጠን እንዲራራቁ ያዘጋጃል። በተመሳሳይ ጊዜ, ለበለጠ ጥቅም, እሱ, ልክ እንደ, ሁሉንም ምህዋሮች (3s - አንድ እና 3p - ሶስት) ያዋህዳል, ከዚያም አራት አዲስ ተመሳሳይ sp³-ሃይብሪድ ምህዋር ያደርጋል። ከነሱ ውስጥ. በውጤቱም, የሃይድሮጂን አተሞች የሚገኙበት የ "ፍጻሜዎች" የ "covalent bonds" ("ፍጻሜዎች"), መደበኛ ቴትራሄድሮን ይፈጥራሉ, በመካከላቸው ካርቦን አለ. ይህ የጆሮ ተንኮል sp³-ማዳቀል ይባላል።

በአልካኖች ውስጥ ያሉ ሁሉም የካርበን አተሞች sp³-ማዳቀል ናቸው።

አካላዊ ንብረቶች

የካርቦን አተሞች ብዛት ከ 1 እስከ 4 - ጋዞች ፣ ከ 5 እስከ 17 - ፈሳሾች ፣ ከቤንዚን ሽታ ጋር ተመሳሳይነት ያላቸው ፣ ከ 17 በላይ - ጠጣር። የአልካኖች የመፍላት እና የማቅለጫ ነጥቦች የመንጋጋ ብዛታቸው (እና በዚህ መሠረት በሞለኪዩል ውስጥ ያሉ የካርበን አተሞች ቁጥር) ይጨምራል። በዚሁ መንጋጋ የጅምላ ቅርንጫፍ ላይ ያሉት አልካኔዎች ቅርንጫፎቻቸው ከሌላቸው ኢሶመሮች አንጻር ሲታይ ዝቅተኛ የማቅለጫ እና የመፍላት ነጥብ አላቸው ብሎ መናገር ተገቢ ነው። ይህ ማለት በውስጣቸው ያሉት ኢንተርሞለኪውላር ቦንዶች ደካማ ናቸው፣ስለዚህ የቁስ አጠቃላይ አወቃቀሩ ለውጭ ተጽእኖዎች የመቋቋም አቅም አነስተኛ ነው (እና ሲሞቁ እነዚህ ቦንዶች በፍጥነት ይፈርሳሉ)።

እንደነዚህ አይነት ልዩነቶች ቢኖሩም፣በአማካኝ ሁሉም አልካኒዎች እጅግ በጣም ዋልታ ያልሆኑ ናቸው፡ በተግባር በውሃ ውስጥ አይሟሟሉም (ውሃ ደግሞ የዋልታ ሟሟ ነው)። ግን እራሳቸውበተለመደው ሁኔታ ውስጥ ፈሳሽ ከሆኑ ያልተሟሉ ሃይድሮካርቦኖች እንደ ዋልታ ያልሆኑ ፈሳሾች በንቃት ጥቅም ላይ ይውላሉ። n-hexane፣ n-heptane፣ n-octane እና ሌሎችም ጥቅም ላይ የሚውሉት በዚህ መንገድ ነው።

የኬሚካል ንብረቶች

አልካንስ የቦዘኑ ናቸው፡ ከሌሎች ኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮች ጋር ሲነጻጸሩም እንኳ በጣም ውስን በሆነ የሪጀንቶች ዝርዝር ምላሽ ይሰጣሉ። በመሠረቱ, እነዚህ እንደ ራዲካል አሠራር የሚቀጥሉ ምላሾች ናቸው-ክሎሪን, ብሩሚን, ናይትሬሽን, ሰልፎኔሽን, ወዘተ. ሚቴን ክሎሪኔሽን የሰንሰለት ምላሽ የተለመደ ምሳሌ ነው። ዋናው ነገር የሚከተለው ነው።

የኬሚካል ሰንሰለት ምላሽ በርካታ ደረጃዎችን ያቀፈ ነው።

መጀመሪያ ፣ ሰንሰለቱ ተወለደ - የመጀመሪያዎቹ ነፃ radicals ብቅ ይላሉ (በዚህ ሁኔታ ይህ በፎቶኖች ተግባር ውስጥ ይከሰታል);
የሚቀጥለው እርምጃ ሰንሰለት ልማት ነው። በሂደቱ ውስጥ አዳዲስ ንጥረ ነገሮች ይፈጠራሉ, ይህም የአንዳንድ ነፃ ራዲካል እና ሞለኪውል መስተጋብር ውጤት ነው; ይህ አዳዲስ የፍሪ radicals ያስወጣል፣ እነሱም በተራው ከሌሎች ሞለኪውሎች ጋር ምላሽ ይሰጣሉ፣ እና የመሳሰሉት፤
ሁለት ነፃ radicals ተጋጭተው አዲስ ንጥረ ነገር ሲፈጥሩ የሰንሰለት መሰባበር ይከሰታል - ምንም አዲስ ነፃ radicals አልተፈጠሩም እና ምላሽ በዚህ ቅርንጫፍ ውስጥ ይበሰብሳል።

የመካከለኛው ምላሽ ምርቶች እዚህ ያሉት ሁለቱም ክሎሮሜቴን CH₃Cl እና dichloromethane CH₂Cl₂ ፣ እና trichloromethane (chloroform) CHCl₃፣ እና ካርቦን tetrachloride CCl₄። ይህ ማለት ራዲካል ማንንም ሊያጠቃ ይችላል፡ ሁለቱም ሚቴን እራሱ እናየምላሹ መካከለኛ ምርቶች፣ ሃይድሮጂንን በ halogen የሚተኩ ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመሩ ይሄዳሉ።

ለኢንዱስትሪ በጣም አስፈላጊው ምላሽ የፓራፊኒክ ሃይድሮካርቦኖች ኢሶመርላይዜሽን ነው። በሂደቱ ውስጥ, የቅርንጫፎቻቸው ኢሶመሮች የሚገኙት ከቅርንጫፍ ካልሆኑ አልካኖች ነው. ይህ የሚባሉት የግቢው የፍንዳታ መቋቋምን ይጨምራል - ከአውቶሞቲቭ ነዳጅ ባህሪያት አንዱ. ምላሹ የሚከናወነው በአሉሚኒየም ክሎራይድ ካታላይስት AlCl₃ በ300^oC አካባቢ ነው።

የአልካኖች ማቃጠል

ከአንደኛ ደረጃ ትምህርት ቤት ጀምሮ ማንኛውም ኦርጋኒክ ውህድ የሚቃጠል ውሃ እና ካርቦን ዳይኦክሳይድ እንደሆነ ብዙዎች ያውቃሉ። አልካኔስ ከዚህ የተለየ አይደለም; ሆኖም ግን, በዚህ ሁኔታ, ሌላ ነገር በጣም አስፈላጊ ነው. የፓራፊኒክ ሃይድሮካርቦኖች, በተለይም ጋዝ ሃይድሮካርቦኖች, በቃጠሎ ወቅት ከፍተኛ መጠን ያለው ሙቀት መለቀቅ ነው. ለዚህም ነው ከሞላ ጎደል ሁሉም ዋና ዋና ነዳጆች የሚመረቱት ከፓራፊን ነው።

በሃይድሮካርቦን ላይ የተመሰረቱ ማዕድናት

እነዚህ ኦክስጅን ሳይኖር ረጅም የኬሚካላዊ ለውጥ መንገድ ውስጥ ያለፉ ጥንታዊ ህይወት ያላቸው ፍጥረታት ቅሪቶች ናቸው። የተፈጥሮ ጋዝ በአማካይ 95% ሚቴን ነው። የተቀረው ኢቴን፣ ፕሮፔን፣ ቡቴን እና ጥቃቅን ቆሻሻዎች ናቸው።

ከዘይት ጋር ሁሉም ነገር የበለጠ አስደሳች ነው። እሱ በጣም የተለያዩ የሃይድሮካርቦኖች ክፍሎች ስብስብ ነው። ነገር ግን ዋናው ክፍል በአልካኖች, በሳይክሎልካን እና በአሮማቲክ ውህዶች የተያዘ ነው. የፓራፊን ሃይድሮካርቦኖች ዘይቶች በሞለኪውል ውስጥ ባለው የካርበን አተሞች ብዛት ወደ ክፍልፋዮች ይከፈላሉ (ያልተሟሉ ጎረቤቶችን ያጠቃልላል)፡