Chemia/Alkany

Z Wikibooks, biblioteki wolnych podręczników.
Skocz do: nawigacja, szukaj

Alkany[edytuj]

Cząsteczki alkanów[edytuj]

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[edytuj]

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[edytuj]

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?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[edytuj]

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.