Jakie są właściwości alkanów - Różnica Pomiędzy

Jakie są właściwości alkanów

Ten artykuł przedstawia czytelnikowi pełną odpowiedź na pytanie, jakie są właściwości alkanów. Podaje opis właściwości chemicznych i fizycznych alkanów. Alkany różnią się w zależności od masy cząsteczkowej i struktury molekularnej. Istnieją dwa główne układy molekularne w Alkanach; mianowicie, acykliczne alkany (DOnH2n + 2) i cykliczne alkany (DOnH2n). Ten artykuł skupia się głównie na alkanach acyklicznych i ich właściwościach oraz wyjaśnia różnice we właściwościach rozgałęzionych i nierozgałęzionych alkanów. Rozgałęzione alkany i nierozgałęzione alkany mają różne właściwości chemiczne i fizyczne, które opisują ich chemiczną reaktywność, charakter wiązania, gęstość i rozpuszczalność, przyczyny zmian temperatury wrzenia i temperatury topnienia. Ogólnie rzecz biorąc, ten artykuł odpowiada „jak” i „dlaczego” fizyczne właściwości alkanów zmieniają się wraz z serią alkanów.

Czym są alkany

Alkany zawierają tylko atomy węgla i wodoru. Mają tylko pojedyncze wiązania między atomami węgla (wiązania C-C). Nazywane są „węglowodorami nasyconymi”. Cząsteczki organiczne, które powstają tylko z atomami węgla i wodoru, nazywane są „węglowodorami”. Zgodnie z modelem hybrydyzacji orbitalnej, wszystkie atomy węgla w alkanach mają hybrydyzację SP3. Tworzą wiązania sigma z atomami wodoru, dzięki czemu uzyskuje się geometrię molekularną podobną do czworościanu.

Ogólna formuła cząsteczkowa alkanów

Alkany mają ogólny wzór cząsteczkowy CnH2n + 2. Najmniejszym alkanem jest metan (CH4).


Struktura molekularna alkanów

Acykliczne alkany: W strukturze nie ma formacji pierścienia. Jednakże może mieć rozgałęzione lub nierozgałęzione układy molekularne. Rozgałęzione alkany są czasami nazywane n-alkanów.


Cykloalkany: Struktura ma okrągły układ molekularny. Cykloalkany mają wzór ogólny CnH2n.

Właściwości chemiczne alkanów

Reaktywność

Alkany są obojętne na wiele odczynników chemicznych. „Parafina” to stara nazwa węglowodorów. Pochodzi od łacińskiego słowa „parumaffinis”, co oznacza „z małym powinowactwem”. Powodem są wiązania węgiel-węgiel (C-C) i węgiel-wodór (C-H) są dość silne. Bardzo trudno jest rozerwać ich wiązania, chyba że alkany są podgrzewane do dość wysokich temperatur. Wiązania C-H są również silne, ponieważ atomy węgla i wodoru mają prawie takie same wartości elektroujemności.

Spalanie

Alkany mogą łatwo palić się w powietrzu. Reakcja pomiędzy alkanami z nadmiarem tlenu nazywana jest „spalaniem”. W tej reakcji alkany przekształcają się w dwutlenek węgla (CO2) i woda.


Reakcje spalania są egzotermiczne, co oznacza, że ​​wydzielają ciepło. Dlatego alkanów można używać jako źródła energii.

Właściwości fizyczne alkanów

Alkany istnieją we wszystkich trzech formach: jako gazy, ciecze i ciała stałe. Metan, etan, propan i butan są gazami w temperaturze pokojowej. Nierozgałęzione struktury pentanu, heksanu i heptanu są cieczami. Alkany o wyższej masie cząsteczkowej są ciałami stałymi.

CH4 do4H10 Gazy

do5H12 do17H36 Płyny

Alkany o miękkich ciałach stałych o wyższej masie cząsteczkowej

Rozpuszczalność

Alkany są niepolarnym związkiem organicznym. Woda jest rozpuszczalnikiem polarnym, więc alkany nie rozpuszczają się w wodzie. Mówi się, że są „hydrofobowe” (czyli „nienawidzące wody”). Rozpuszcza się je w niepolarnych lub słabo polarnych rozpuszczalnikach organicznych. Alkany są stosowane jako dobre smary i środki konserwujące do metali, ponieważ chronią metalową powierzchnię przed dostaniem się do wody; zapobiega korozji.

Gęstość

Gęstości alkanów są niższe niż gęstość wody. Ich gęstość wynosi prawie 0,7 g mL-1, biorąc pod uwagę gęstość wody jako 1,0 g mL-1. Na przykład, jeśli zmieszamy alkan z wodą, warstwa Alkanu oddziela się na szczycie wody, ponieważ alkany są mniej gęste w porównaniu z wodą i są nierozpuszczalne w wodzie.

Punkty wrzenia

W przypadku nierozgałęzionych alkanów temperatura wrzenia płynnie wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomów węgla i masy cząsteczkowej. Większe cząsteczki mają większe pole powierzchni zapewniające większą zdolność do tworzenia oddziaływań van der waalsa (interakcje siły Londynu). Chociaż są to słabe siły międzycząsteczkowe, podnoszą one temperaturę wrzenia i tym samym zapobiegają parowaniu.

Na ogół rozgałęzione alkany mają niższe temperatury wrzenia w porównaniu z tymi samymi nierozgałęzionymi alkanami, mając taką samą liczbę atomów węgla. Różnice w punktach wrzenia powstają, ponieważ rozgałęzione alkany są bardziej zwarte i mają małą powierzchnię, co ułatwia mniejszą powierzchnię dla oddziaływań sił Londynu. Obniża to temperaturę wrzenia w rozgałęzionych alkanach.


Temperatury topnienia

W przypadku n-alkanów ma to tę samą zmienność co temperatury topnienia; temperatura topnienia wzrasta wraz z masą cząsteczkową. Istnieje jednak niewielka różnica w punktach topnienia między alkanami o parzystej liczbie atomów węgla i nieparzystą liczbą atomów węgla.Alkany o parzystej liczbie atomów węgla mają wyższe temperatury topnienia, ponieważ są dobrze zapakowane w stałą strukturę. Dlatego wymagana jest wyższa temperatura wzdłuż szeregu alkanów, aby je stopić. Dlatego zmiana punktów topnienia nie wykazuje gładkiej krzywej wzdłuż szeregu alkanów.

Na ogół rozgałęzione alkany mają wyższe temperatury topnienia niż n-alkan o takiej samej liczbie atomów węgla. Rozgałęziona struktura zapewnia bardziej zwartą strukturę 3D. Łatwo pakuje się w solidną strukturę o wysokiej temperaturze topnienia.

Właściwości alkanów - podsumowanie

Alkany to węglowodory o wzorze chemicznym CnH2n + 2. Wszystkie atomy węgla są zhybrydyzowane SP3 i tworzą wiązania sigma kierujące się w stronę rogów czworościanu. Zarówno temperatura wrzenia, jak i temperatura topnienia wzrastają wraz z masą cząsteczkową. Rozgałęzienie łańcucha ma wielki wpływ zarówno na temperaturę topnienia, jak i temperaturę wrzenia, ale w przeciwny sposób. Rozgałęzianie alkanów obniża temperaturę wrzenia, odwrotnie rozgałęzianie alkanów podnosi temperaturę topnienia. W przypadku serii n-alkanów zmiana temperatury wrzenia i temperatury topnienia przedstawia wykres trendu w górę. Niemniej jednak wykres punktów topnienia nie ma gładkiego kształtu.

Alkany są stabilne chemicznie i zazwyczaj nie wymagają reakcji chemicznych. Są nierozpuszczalne w polarnych rozpuszczalnikach i rozpuszczalne w niepolarnych lub słabo polarnych rozpuszczalnikach organicznych. Alkany są mniej gęste niż woda.

Izomeria alkanów; istnieje kilka struktur molekularnych dla jednego wzoru cząsteczkowego. Ich właściwości fizyczne i chemiczne zmieniają się wraz ze strukturą.

JAKIE SĄ WŁAŚCIWOŚCI ALKENÓW