- هيكل الألكانات الخطية
- مجموعات
- أطوال سلاسلهم
- المطابقة
- خطي
- ملفوفة أو مطوية
- مختلط
- الخصائص
- جسدي - بدني
- التفاعلات
- المزيد
- التسمية
- أمثلة
- المراجع
و الألكانات الخطية والمشبعة النفط والغاز الذي هو ن -C الصيغة الكيميائية عام ن H 2N + 2. نظرًا لأنها هيدروكربونات مشبعة ، فإن جميع روابطها بسيطة (CH) وتتكون فقط من ذرات الكربون والهيدروجين. وتسمى أيضًا البارافينات ، مما يميزها عن الألكانات المتفرعة ، والتي تسمى الأيزوبارافينات.
تفتقر هذه الهيدروكربونات إلى الفروع والحلقات. أكثر من الخطوط ، هذه العائلة من المركبات العضوية تشبه السلاسل (ألكان السلسلة المستقيمة) ؛ أو من زاوية الطهي ، إلى السباغيتي (نيء ومطبوخ).
إذا كانت السباغيتي الخام أقل هشاشة ، فسيكون لها تشابه أكبر مع الألكانات الخطية. المصدر: Pixabay.
تأتي السباغيتي الخام لتمثل الحالة المثالية والمعزولة للألكانات الخطية ، على الرغم من وجود ميل واضح للكسر ؛ في حين أن تلك المطبوخة ، بغض النظر عما إذا كانت نظيفة أم لا ، تقترب من حالتها الطبيعية والتآزرية: بعضها يتفاعل مع الآخرين بشكل كامل (طبق المعكرونة ، على سبيل المثال).
توجد هذه الأنواع من الهيدروكربونات بشكل طبيعي في حقول الغاز الطبيعي والنفط. الأخف وزنا لها خصائص تشحيم ، بينما الثقيلة تتصرف مثل الأسفلت غير المرغوب فيه ؛ قابل للذوبان ، ومع ذلك ، في البارافينات. إنها تخدم بشكل جيد للغاية مثل المذيبات ومواد التشحيم والوقود والأسفلت.
هيكل الألكانات الخطية
مجموعات
ذكر أن الصيغة العامة لهذه الألكانات هي C n H 2n + 2. هذه الصيغة هي نفسها في الواقع لجميع الألكانات ، سواء كانت خطية أو متفرعة. ثم الفرق في n- الذي يسبق صيغة الألكان ، والتي تعني دلالة "طبيعية".
سيتبين لاحقًا أن هذا n- غير ضروري للألكانات التي يبلغ عدد الكربون فيها أو أقل من أربعة (ن ≤ 4).
لا يمكن أن يتكون الخط أو السلسلة من ذرة كربون واحدة ، لذلك يتم استبعاد الميثان (CH 4 ، n = 1) للتفسير. إذا كان n = 2 ، لدينا إيثان ، CH 3 -CH 3. لاحظ أن هذا الألكان يتكون من مجموعتي ميثيل ، CH 3 ، مرتبطة ببعضها البعض.
زيادة عدد الكربون ، n = 3 ، يعطي الألكان البروبان ، CH 3 -CH 2 -CH 3. تظهر الآن مجموعة جديدة ، CH 2 ، تسمى الميثيلين. بغض النظر عن حجم الألكان الخطي ، سيكون له دائمًا مجموعتان فقط: CH 3 و CH 2.
أطوال سلاسلهم
عندما يزداد عدد الكربون في الألكان الخطي ، يوجد ثابت في جميع الهياكل الناتجة: يزداد عدد مجموعات الميثيلين. على سبيل المثال ، افترض أن الألكانات الخطية مع n = 4 و 5 و 6:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n- البيوتان)
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n- البنتان)
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n- هكسان)
تصبح السلاسل أطول لأنها تضيف مجموعات CH 2 إلى هياكلها. وهكذا، طويلة أو قصيرة يختلف ألكان الخطية في كم CH 2 يفصل اثنين CH محطة 3 مجموعات. كل هذه الألكانات لها اثنان فقط من CH 3: في بداية السلسلة وفي نهايتها. إذا كان لدي المزيد ، فهذا يعني وجود الفروع.
وبالمثل ، يمكن رؤية الغياب التام لمجموعات CH ، موجود فقط في الفروع أو عندما تكون هناك مجموعات بديلة مرتبطة بأحد ذرات الكربون في السلسلة.
يمكن تلخيص الصيغة البنائية على النحو التالي: CH 3 (CH 2) n-2 CH 3. حاول أن تطبقها وتوضحها.
المطابقة
المطابقات الهيكلية للألكانات الخطية. المصدر: غابرييل بوليفار.
يمكن أن تكون بعض الألكانات الخطية أطول أو أقصر من غيرها. في هذه الحالة ، يمكن أن يكون لـ n قيمة 2 a ∞ ؛ أي سلسلة مكونة من مجموعات CH 2 غير محدودة ومجموعتين نهائيتين CH 3 (من الناحية النظرية هذا ممكن). ومع ذلك ، لا يتم "ترتيب" كل الأوتار بنفس الطريقة في الفضاء.
ومن هنا تنشأ التكوينات الهيكلية للألكانات. ماذا عليهم؟ إلى قابلية دوران روابط CH ومرونتها. عندما تلتف هذه الروابط أو تدور حول محور داخلي ، تبدأ السلاسل في الثني أو الثني أو الالتفاف بعيدًا عن خصائصها الخطية الأصلية.
خطي
في الصورة العلوية ، على سبيل المثال ، تظهر سلسلة من ثلاثة عشر كربونًا في الجزء العلوي تظل خطية أو ممتدة. يعتبر هذا التشكل مثاليًا ، حيث يُفترض أن البيئة الجزيئية تؤثر بشكل ضئيل على الترتيب المكاني للذرات في السلسلة. لا شيء يزعجها ولا تحتاج إلى الانحناء.
ملفوفة أو مطوية
في منتصف الصورة ، تتعرض السلسلة الكربونية السبعة والعشرون لاضطراب خارجي. لكي يكون الهيكل أكثر "راحة" ، يقوم بتدوير روابطه بطريقة تنثني على نفسها ؛ مثل السباغيتي الطويلة.
أظهرت الدراسات الحسابية أن الحد الأقصى لعدد الكربون الذي يمكن أن تحتويه سلسلة خطية هو n = 17. من n = 18 ، من المستحيل ألا تبدأ في الانحناء أو الالتفاف.
مختلط
إذا كانت السلسلة طويلة جدًا ، فقد تكون هناك مناطق منها تظل خطية بينما ينثني البعض الآخر أو يجرح. من بين كل شيء ، ربما يكون هذا هو الأقرب إلى الواقع.
الخصائص
جسدي - بدني
نظرًا لأنها هيدروكربونات ، فهي في الأساس غير قطبية ، وبالتالي فهي كارهة للماء. هذا يعني أنهم لا يستطيعون الاختلاط بالماء. إنها ليست كثيفة جدًا لأن سلاسلها تترك الكثير من المساحات الفارغة بينها.
وبالمثل ، تتراوح حالاتها الفيزيائية من غازية (لـ n <5) ، سائلة (لـ n <13) أو صلبة (لـ n ≥ 14) ، وتعتمد على طول السلسلة.
التفاعلات
جزيئات الألكان الخطية هي جزيئات قطبية ، وبالتالي فإن قوىها بين الجزيئات من نوع تشتت لندن. تنجذب السلاسل (ربما تتبنى تشكلاً مختلطًا) بعد ذلك بفعل كتلها الجزيئية وثنائيات الأقطاب المستحثة لحظية في ذرات الهيدروجين والكربون.
ولهذا السبب ، عندما تصبح السلسلة أطول ، وبالتالي أثقل ، تزداد نقاط غليانها وانصهارها بنفس الطريقة.
المزيد
كلما طالت السلسلة ، زادت عدم استقرارها. إنهم عمومًا يقطعون روابطهم لإنشاء سلاسل أصغر من سلسلة كبيرة. في الواقع ، تُعرف هذه العملية باسم التكسير ، والتي تستخدم بكثرة في تكرير النفط.
التسمية
لتسمية الألكانات الخطية ، يكفي إضافة المؤشر n- قبل الاسم. إذا كان n = 3 ، كما هو الحال مع البروبان ، فمن المستحيل على هذا الألكان تقديم أي تفرع:
CH 3 -CH 2 -CH 3
وهو ما لا يحدث بعد n = 4 ، أي مع n- بيوتان والألكانات الأخرى:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3
أو
(CH 3) 2 CH-CH 3
يتوافق الهيكل الثاني مع الأيزوبوتان ، والذي يتكون من أيزومر هيكلي من البيوتان. ولتمييز أحدهما عن الآخر ، يلعب المؤشر n دورًا. وبالتالي ، يشير n-butane فقط إلى الأيزومير الخطي ، بدون فروع.
كلما زاد n ، زاد عدد الأيزومرات الهيكلية وكلما زادت أهمية استخدام n- للإشارة إلى الأيزومرات الخطية.
على سبيل المثال ، يحتوي الأوكتان ، C 8 H 18 (C 8 H 8 × 2 + 2) ، على ما يصل إلى ثلاثة عشر أيزومرًا هيكليًا ، نظرًا لأن العديد من الفروع ممكنة. ومع ذلك ، فإن الأيزومر الخطي يسمى: n- أوكتان ، وهيكله:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3
أمثلة
تم ذكرها أدناه ولإنهاء بعض الألكانات الخطية:
- إيثان (C 2 H 6): CH 3 CH 3
- البروبان (C 3 H 8): CH 3 CH 2 CH 3
- ن- هيبتان (C 7 H 16): CH 3 (CH 2) 5 CH 3.
- n -Decane (C 10 H 22): CH 3 (CH 2) 8 CH 3.
- ن- هيكساديكان (C 16 H 34): CH 3 (CH 2) 14 CH 3.
- n -Nonadecane (C 19 H 40): CH 3 (CH 2) 17 CH 3.
- n -Eicosane (C 20 H 42): CH 3 (CH 2) 18 CH 3.
- n - الهكتان (C 100 H 202): CH 3 (CH 2) 98 CH 3.
المراجع
- كاري ف. (2008). الكيمياء العضوية. (الطبعة السادسة). ماك جراو هيل.
- موريسون ، آر تي وبويد ، آر ، إن (1987). الكيمياء العضوية. (الطبعة الخامسة). افتتاحية أديسون ويسلي Interamericana.
- غراهام سولومونز تي دبليو ، كريج ب. فريهل. (2011). الكيمياء العضوية. الأمينات. (الطبعة العاشرة). وايلي بلس.
- جوناثان م جودمان. (1997). ما هو أطول ألكان غير ممنوح مع الحد الأدنى من التشكل العالمي الخطي؟ J. كيم إنف. كومبوت. علوم.1997 ، 37 ، 5 ، 876-878.
- جارسيا نيسا. (2019). ما هي الألكانات؟ دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
- Mr. Kevin A. Boudreaux. (2019). الألكانات. تم الاسترجاع من: angelo.edu
- قائمة الألكينات المستقيمة السلسلة.. تم الاسترجاع من: laney.edu
- هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (7 سبتمبر 2018). اسم أول 10 ألكانات. تم الاسترجاع من: thinkco.com
- ملتوي العلوم. (20 مارس 2013). ألكانات السلسلة المستقيمة: التنبؤ بالخصائص. تم الاسترجاع من: quirkyscience.com
- ويكيبيديا. (2019). الألكانات العالية. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org