Chemia/Alkany

Alkany

Cząsteczki alkanów

Poniższa tabela przedstawia nazwy przykładowych alkanów i ich wzory sumaryczne:

Nazwa	Wzór sumaryczny
Metan	CH4
Etan	C2H6
Propan	C3H8
Butan	C4H10
Pentan	C5H12
Heksan	C6H14
Heptan	C7H16
Oktan	C8H18
Nonan	C9H20
Dekan	C10H22
Undekan	C11H24
Dodekan	C12H26
Tridekan	C13H28
Ejkozan	C20H42

Izomeria alkanów

Wzór strukturalny:

		4CH3
		|
CH3	-	3CH	-	2CH	-	CH3
				|
				1CH3

Kolorem pomarańczowym oznaczono łańcuch główny. Łańcuch główny to zawsze możliwie najdłuższy ciąg atomów węgla w cząsteczce. Kolorem zielonym natomiast oznaczono łańcuchy boczne. Łańcuchy boczne to grupy alkilowe przyłączone do łańcucha głównego węglowodoru. Jeśli do łańcucha głównego zostaną przyłączone inne rodniki (np. -Cl, -NO₂), a raczej podstawione w miejsce wodoru, to nazywamy je podstawnikami.

Numery przy atomach węgla (lokanty) w łańcuchu głównym to liczby oznaczające kolejność tychże atomów w łańcuchu. Numerację rozpoczynamy zawsze od tej strony łańcucha, po której pierwszy podstawnik pojawia się przy atomie węgla o niższym numerze, tutaj mogła to być strona dowolna. Jeśli w związku istnieje więcej niż jeden podstawnik, początek łańcucha znajdujemy licząc sumę lokantów (wybieramy najniższą).

Nazewnictwo

Cząsteczki węglowodorów nazywamy zawsze tak, aby jako ostatni element występowała nazwa łańcucha głównego, a pozostałe elementy były nazwami podstawników ułożonymi w porządku alfabetycznym. Na przykład, gdybyśmy chcieli nazwać powyższą cząsteczkę, należy sobie zadać kilka pytań:

Ile atomów węgla ma łańcuch główny? Cztery atomy węgla - wobec czego jest pochodną butanu

Czy łańcuch główny posiada jakieś podstawniki? Tak, metylowe

Ile jest tych podstawników i przy których atomach węgla występują? Są dwa podstawniki (a więc di-) przy 2 i 3 atomie węgla

Prawidłowa nazwa to 2,3-dimetylobutan

Jeżeli w cząsteczce mamy kilka takich samych podstawników, to przed nazwą każdego z nich dodajemy wtedy przedrostek określający ile jest danych podstawników (di-, tri-, tetra-, penta-, heksa- itd. odpowiadają odpowiednio 2, 3, 4, 5, 6 podstawnikom).

Jeżeli w cząsteczce mamy podstawniki: jeden etylowy przy piątym atomie, dwa metylowe przy drugim i trzecim atomie węgla łańcucha głównego, a łańcuch główny to cząsteczka nonanu, wówczas pełna nazwa brzmi:

5–etylo–2,3–dimetylononan
alfabetycznie: E (etylo), M (metylo)

Właściwości alkanów

W warunkach normalnych:

Gazy	Metan, etan, propan i butan (czyli cztery pierwsze alkany).
Ciecze	Alkany mające w swojej cząsteczce od 5 do 16 atomów węgla są cieczami.
Ciała stałe	Ciałami stałymi są wszystkie alkany mające w swojej cząsteczce 17 lub więcej atomów węgla.

Wszystkie alkany są palne, jednak w różnych stopniach (jedne bardziej, drugie mniej).

Typ spalania	Produkty
Spalanie całkowite	CO2 + H2O
Półspalanie	CO + H2O
Spalanie niecałkowite	C + H2O

Przykład: CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O

Im więcej atomów węgla posiada alkan, tym mniej całkowite jest jego spalanie. Zależy to także od dostępności tlenu podczas spalania. Na przykład w świecach znajdują się kilkunastowęglowe węglowodory i zapewne każdy nieraz zaobserwował, że świeca może kopcić. Powstająca sadza to nic innego jak węgiel, będący produktem niepełnego spalania świecy.

Wszystkie alkany ulegają także reakcji substytucji (podstawienia) polegającej w ich przypadku na tym, że jeden z atomów wodoru alkanu zostaje zastąpiony innym atomem, np. chlorem, bromem.

Przykład: Produktami reakcji jednej cząsteczki metanu z jedną cząsteczką chloru są cząsteczka chlorometanu oraz cząsteczka chlorowodoru (cząsteczka metanu "wymienia się" z cząsteczką chlorowca atomem).

CH₄ + Cl₂ -> CH₃-Cl + HCl

Warto zobaczyć: chlorometan, trichlorometan, tetrachlorometan.