Alkany

Węglowodory - Alkany

Alkany

Są to węglowodory nasycone. Pomiędzy atomami węgla (C) występują tylko wiązania pojedyncze. Alkany tworzą szereg homologiczny. Szereg homologiczny jest to grupa związków o tej samej budowie i właściwociach różniących się między sobą grupą

Wzór "skrócony" Wzór "rozszerzony" Nazwa alkanu
CH4 CH4 metan
C2H6 CH3 - CH3 etan
C3H8 CH3 - CH2 - CH3 propan
C4H10 CH3 - CH2 - CH2 - CH3 butan
C5H12 CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 pentan
C6H14 CH3 - (CH2 )4 - CH3 heksan
C7H16 CH3 - (CH2 )5 - CH3 heptan
C8H18 CH3 - (CH2 )6 - CH3 oktan
C9H20 CH3 - (CH2 )7 - CH3 nonan
C10H22 CH3 - (CH2 )8 - CH3 dekan

Właciwości chemiczne alkanów na przykładach
- ulegają spalaniu
a) całkowite CH4 2 O2 -> CO2 2 H2O
b) półspalanie CH4 3/2 O2 -> CO 2 H2O
c) niecałkowite CH4 O2 -> C 2 H2O
- Alkany ulegają reakcjom chlorowcowania. Reagują z cząsteczkami chlorowców. Reakcja ta nazywana jest reakcją substytucji lub podstawienia. Polega ona na podstawieniu atomu chlorowca w miejsce atomu wodoru w cząsteczce alkanu. W ten sposób powstają chlorowco pochodne. Reakcja przebiega pod wpływem wiatła i ma mechanizm rodnikowy. Przy nadmiarze chlorowca mogą ywem ?wiatła i ma mechanizm .

Metan w obecnoci katalizatorów w zwiększonej temperaturze i pod podwyższonym cinieniem reagują z parą wodną. Proces ten nazywany jest konwersją

Budowa

Alkany mają budowę przestrzenną. Każdy atom węgla jest po hybrydyzacji sp3. Kąty pomiędzy wiązaniami wynoszą 10928``. Tworzone wiązania są wiązaniami sigma(s). Są to wiązania trwałe, które umożliwiają obrót atomów wokół osi wiązania. Dzięki temu atomy ulegają nieustannej rotacji zmieniając swe położenie względem siebie. Orbitale walencyjne węgla 1s i 3p ulegają hybrydyzacji sp3. W wyniku hybrydyzacji powstaję cztery równo cenne hybrydy są rozmieszczone w przestrzeni względem siebie pod kątem 10928``. Hybrydy te tworzą wiązanie chemiczne poprzez nałożenie się z orbitalami walencyjnymi wodoru.

Izomeria alkanów i grup alkilowych
Grupa alkilowa powstaje przez oderwanie wodoru od cząsteczki węglowodoru.
CH4 - metan -CH3 gr. metylowa (metyl)
C2H6 - etan -C2H5 gr. etylowa (etyl)
C3H8 - propan -C3H7 gr. propylowa (propyl)

Izomeria - Jest to zjawisko występowania związków o tym samym wzorze sumarycznym, lecz różnych wzorach strukturalnych. W przypadku alkanów występuje izomeria łańcuchowa. Polega ona na występowaniu związków o tym samym wzorze sumarycznym w postaci łańcuchów prostych i rozgałęzionych. Izomery mają podobne właściwoci fizyko-chemiczne. Liczba izomerów danego związku jest tym większa im większa jest liczba at. węgla w łańcuchu
Rozpatrzymy to na przykładzie butanu:

butan i 2metylopropan
Jak widać obydwie cząsteczki mają takie same wzory sumaryczne jednak różnią się zdecydowanie wyglądem.