Przejdź do zawartości

Wikipedysta:Sniper89/Brudnopis/Węglowodory

Z Wikibooks, biblioteki wolnych podręczników.

Alkany

[edytuj]

Cząsteczki alkanów

[edytuj]
Uwaga!
 Alkany to cząsteczki o wzorze sumarycznym CnH2n+2. Oznacza to, że na jeden atom węgla w cząsteczce alkanu przypada dwa razy tyle atomów wodoru + 2.

Poniższa tabela przedstawia alkany mające od 1 do 10 atomów węgla w cząsteczce:

Nazwa
Wzór sumaryczny
Metan
CH4
Etan
C2H6
Propan
C3H8
Butan
C4H10
Pentan
C5H12
Heksan
C6H14
Heptan
C7H16
Oktan (benzyna)
C8H18
Nonan
C9H20
Dekan
C10H22

Izomeria alkanów

[edytuj]
Uwaga!
 Izomerami nazywamy cząsteczki o takim samym wzorze sumarycznym, ale różnych wzorach strukturalnych.

Wzór strukturalny:

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

Kolorem pomarańczowym oznaczono łańcuch główny. Łańcuch główny to zawsze możliwie najdłuższy ciąg atomów w cząsteczce. Kolorem zielonym natomiast oznaczono podstawniki. Podstawniki to wszystkie cząsteczki przyłączone do łańcucha głównego.

Numery przy cząsteczkach w łańcuchu głównym to liczby oznaczające kolejność poszczególnych cząsteczek w łańcuchu. Numerację rozpoczynamy zawsze od strony, po której pierwszej występuje dowolny podstawnik, tutaj mogła to być strona dowolna.

Nazewnictwo

[edytuj]

Cząsteczki węglowodorów zawsze tak, aby jako ostatni element występowała nazwa łańcucha głównego, a pozostałe elementy były nazwami podstawników ułożonymi w porządku alfabetycznym. Zgodnie z powyższym przykładem:

dietylobutan
butan – łańcuch główny to butan
etylo – podstawnik etylowy
di- – występowanie dwóch podstawników etylowych

Jeżeli w cząsteczce mamy kilka rodzajów takich samych podstawników, przed nazwą każdego z nich dodajemy wtedy przedrostek „di-”.

Jeżeli w cząsteczce mamy podstawniki: jeden etylowy przy piątym atomie, dwa metylowe przy pierwszym i trzecim atomie łańcucha głównego i trzy propylowe przy drugim, siódmym i dziewiątym atomie, a łańcuch główny to cząsteczka nonanu, pełna nazwa to wtedy:

5 – etylo – 1, 3 – dimetylo – 2, 7, 9 – tripropylobutan
alfabetycznie: E (etylo), M (metylo), P (propylo)

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).

To już wiesz: wyróżniamy spalanie całkowite, półspalanie oraz spalanie niecałkowite, których produktami są:
Spalanie całkowite CO2 + H2O
Półspalanie CO + H2O
Spalanie niecałkowite C + H2O

Przykład: 2C4H2O + O2 -> 19CO + 20H2O

Produktem półspalania metanu (przy obecności katalizatora) jest gaz syntezowy (2CO + 4H2).

Wszystkie alkany ulegają także reakcji substytucji (podstawienia) polegającej w ich przypadku na tym, że jeden z atomów wodoru alkanu zostaje zastąpiony atomem chloru z chlorowca (chlorowce to m.in. Cl - Cl, Br - Br).

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

Warto zobaczyć: chlorometan, trichlorometan, tetrachlorometan.

Uwaga!
 Rzędowość węgla określa ilość atomów węgla, z którymi dany atom węgla jest bezpośrednio połączony, tak więc pierwszorzędowy atom węgla połączony jest tylko z jednym atomem węgla, drugorzędowy z dwoma itd.

Alkeny

[edytuj]

Cząsteczki alkenów

[edytuj]
Uwaga!
 Alkeny to węglowodory podobne do alkanów, jednak zawierające w cząsteczce dwa lub więcej wiązań podwójnych między atomami węgla. Alkeny to związki o wzorze sumarycznym CnH2n. Oznacza to, że na jeden atom węgla w cząsteczce alkenu przypada dokładnie dwa razy tyle atomów wodoru.

Jedno z wiązań w wiązaniu podwójnym w alkenie jest zawsze słabsze - wiązanie takie oznaczamy grecką literą pi (π), wiązanie silniejsze natomiast - literą sigma (σ).

W izomerii geometrycznej alkenów wyróżniamy dwa typy izomerów:

H
H
\
/
C
=
C
/
\
CH3
CH3
izomer cis


H
CH3
\
/
C
=
C
/
\
CH3
H
izomer trans
 Nazewnictwo alkenów jest bardzo podobne do nazwenictwa alkanów, obowiązują tutaj jednak pewne dodatkowe reguły:
  1. na końcu nazwy cząsteczki zamiast przyrostka "-an" występuje przyrostek "-en"
  2. przy przyrostku "-en" wpisujemy ilość wiązań podwójnych występujących w cząsteczce, np. okt - 3 - en lub 3 - okten, jeżeli wiązanie występuje przy 3 cząsteczce w związku,
  3. jeżeli w cząsteczce występują dwa wiązania podwójne dodajemy przedrostek "di-" do przyrostka "-en", np. oktan - 1, 3 - dien, ale zapis: 1, 3 - oktdien również jest poprawny.

Zapiszmy dla przykładu taki wzór:

CH2 = CH - CH2 - CH2 - CH2 - CH3

Jak tutaj zapisać przy której cząsteczce występuje wiązanie? Przecież równie dobrze możemy napisać, że przy pierwszej jak i przy drugiej! Tak naprawdę nie ma to znaczenia, oba poniższe zapisy są więc poprawne:

heks - 1 - en
heks - 2 - en

Spróbujmy wypisać więc wszystkie izomery oktenu:

CH2 = CH - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3
okt - 1 - en
CH3 - CH = CH - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3
okt - 2 - en
CH3 - CH2 - CH = CH - CH2 - CH2 - CH2 - CH3
okt - 3 - en
CH3 - CH2 - CH2 - CH = CH - CH2 - CH2 - CH3
okt - 4 - en

W porządku, wszystkie mają wzór C8H16, ale dlaczego są tylko 4 warianty? Przecież okten ma osiem atomów węgla, a nie cztery! Racja, ale przecież numerację możemy zacząć zarówno od lewej, jak i prawej strony, gdybyśmy więc poszli dalej, wciąż byłby to okt - 4 - dien, następnie okt - 3 - dien, a nie okt - 5 - dien itp.

Właściwości alkenów

[edytuj]

Alkeny, w przeciwieństwie do alkanów, ulegają reakcji addycji (przyłączania). Reakcja addycji w tym przypadku to reakcja, w której pęka słabsze wiązanie w wiązaniach podwójnych i przyłączane są w te miejsca atomy lub cząsteczki. Efekt reakcji jest podobny do efektu reakcji substytucji przy alkanach z tym, że tutaj dodajemy czasteczki, a nie podmieniamy.

Uwaga!
 Reguła Makownikova: atom wodoru zawsze przyłącza się do atomu węgla o niższej rzędowości (połączonego z większą ilością atomów węgla, a co za tym idzie - zwykle atomów wodoru w cząsteczkach alkenów).

Alkeny ulegają także reakcji uwodnienia. Reakcja ta polega tutaj na pęknięciu wiązania podwójnego i dołączeniu do alkenu dwuatomowej (składającej się z dwóch atomów) cząsteczki wodoru (H - H). Efektem takiej reakcji jest powstanie alkanu, np. dla propenu - propanu.

Wykryć obecność alkenu możemy na kilka sposobów, do najważniejszych należą jednak:

  1. użycie wody bromowej,
  2. użycie roztworu nadmanganianu potasu.

Efektem takiego działania przy obecności alkenu będzie odbarwienie powyższych cieczy.

Ciekawostka: na skalę przemysłową alkeny otrzymuje się w reakcjach odwodornienia, odwodnienia oraz uwodornienia alkinów.

Kolejną własnością alkenów jest uleganie reakcji polimeryzacji. Wikipedysta:Sniper89/Brudnopis/Węglowodory/Alkiny Wikipedysta:Sniper89/Brudnopis/Węglowodory/Benzen Wikipedysta:Sniper89/Brudnopis/Węglowodory/Naftalen i toluen Wikipedysta:Sniper89/Brudnopis/Węglowodory/Gaz ziemny i ropa naftowa Wikipedysta:Sniper89/Brudnopis/Węglowodory/Podsumowanie

Źródło: „https://pl.wikibooks.org/w/index.php?title=Wikipedysta:Sniper89/Brudnopis/Węglowodory&oldid=48329”