Hargnenud alkaanide struktuurid, omadused, nomenklatuur ja näited



The hargnenud ahelaga alkaanid need on küllastunud süsivesinikud, mille struktuurid ei koosne lineaarsest ahelast. Lineaarse ahela alkaanid eristatakse nende hargnenud isomeeridest kirja lisamisega n nime ees. Seega tähendab n-heksaan, et struktuur koosneb kuuest süsinikuaatomist, mis on ahelas joondatud.

Hargnenud puukrooni haru (alumine pilt) võib võrrelda hargnenud alkaanide harudega; nende ahelate paksus olenemata sellest, kas need on peamised, sekundaarsed või tertsiaarsed, on samade mõõtmetega. Miks? Kuna kõigis lihtsaid C-C linke on olemas.

Puud, kui nad kasvavad, kipuvad hargnema; Sama kehtib ka alkaanide kohta. Säilitada konstantset ahelat teatud metüleenühikutega (-CH2-) tähendab mitmeid energilisi tingimusi. Mida rohkem energia on alkaanidel, seda suurem on kalduvus filiaalile.

Nii lineaarsetel kui ka hargnenud isomeeridel on samad keemilised omadused, kuid nende keemise, sulamise ja muude füüsikaliste omaduste vahel on väikesed erinevused. Hargnenud alkaani näide on 2-metüülpropaan, mis on kõige lihtsam.

Indeks

  • 1 Keemilised struktuurid
  • 2 Keemilised ja füüsikalised omadused
    • 2.1 Keemis- ja sulamispunktid
    • 2.2 Tihedus
  • 3 Nomenklatuur ja näited
  • 4 Viited

Keemilised struktuurid

Hargnenud ja lineaarsed alkaanid omavad sama üldist keemilist valemit: CnH2n + 2. See tähendab, et mõlemal on teatud arvu süsinikuaatomite puhul sama arv vesinikke. Seetõttu on need kaks tüüpi ühendid isomeerid: neil on sama valem, kuid erinevad keemilised struktuurid.

Mida täheldatakse esmalt lineaarses ahelas? Piiratud arv metüleenrühmi, -CH2-. Seega, CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 on lineaarse ahela alkaan, mida nimetatakse n-heptaaniks.

Märkige viis järjestikust metüleenrühma. Samuti tuleb märkida, et need rühmad moodustavad kõik ahelad ja seetõttu on need sama paksusega, kuid erineva pikkusega. Mida saab nende kohta veel öelda? Millised on 2. süsinikud, st süsinikuaatomid, mis on seotud kahe teise rühmaga.

Nimetatud n-heptaani ja haru puhul on vaja ümber korraldada oma süsinikud ja vesinikud. Kuidas? Mehhanismid võivad olla väga keerulised ja hõlmata aatomite migratsiooni ja positiivsete liikide moodustumist, mida tuntakse karbokatsioonidena (-C+).

Paberil on siiski piisav tellida struktuur nii, et seal on 3. ja 4. süsinik; teisisõnu, süsinikud, mis on seotud kolme või nelja teisega. See uus kord on stabiilsem kui CH-rühmade pikad rühmitused2. Miks? Kuna 3. ja 4. süsinikud on energiliselt stabiilsemad.

Keemilised ja füüsikalised omadused

Samasuguste aatomitega hargnenud ja lineaarsed alkaanid säilitavad samad keemilised omadused. Nende sidemed jäävad lihtsaks, C-H ja C-C ning neil on vähe erinevusi elektronegativiteetides, nii et nende molekulid on apolaarsed. Eespool mainitud erinevus seisneb 3. ja 4. süsinikus (CHR.)3 ja CR4).

Kuid ahelate hargnemisega isomeerides muutub molekulide vastastikune mõju üksteisega.

Näiteks, kuidas kaks puu lineaarset haru kokku tulevad, ei ole sama, mis paneb üksteise peale kaks väga hargnenud ahelat. Esimeses olukorras on palju pealiskaudset kontakti, teises aga on harude vahel "augud". Mõned filiaalid suhtlevad teistega rohkem kui peaharuga.

Kõik see toob kaasa sarnased väärtused, kuid mitte paljudes füüsilistes omadustes.

Keemis- ja sulamispunktid

Alkaanide vedelad ja tahked faasid alluvad molekulidevahelistele jõududele teatud rõhu ja temperatuuri tingimustes. Kuna hargnenud ja lineaarsed alkaanimolekulid ei toimi samal viisil, ei ole nende vedelikud ega tahked ained samad.

Sulamis- ja keemispunktid suurenevad süsinikuarvuga. Lineaarsete alkaanide puhul on need proportsionaalsed n. Kuid hargnenud ahelaga alkaanide puhul sõltub olukord sellest, kui peaahel on hargnenud ja millised on asendaja või alküülrühmad (R).

Kui lineaarseid ahelaid peetakse siksakide ridadeks, siis nad sobivad ideaalselt üksteise peale; kuid hargnenud ahelaga peaahelad peaaegu ei toimi, kuna asendajad hoiavad neid üksteisest lahus.

Selle tulemusena on hargnenud ahelaga alkaanidel väiksem molekulaarne kontaktpind ja seetõttu on nende sulamis- ja keemispunktid tavaliselt veidi madalamad. Mida vähem struktuurid on, seda madalamad on need väärtused.

Näiteks n-pentaan (CH3CH2CH2CH2CH3) Peb on 36,1 ° C, samas kui 2-metüülbutaan (CH3CH2(CH3CH2CH3) ja 2,2-dimetüülpropaan (C (CH3)4) 27,8 ja 9,5 ° C.

Tihedus

Kasutades samu põhjendusi, on hargnenud ahelaga alkaanid veidi väiksemad, kuna nad omavad suuremat mahtu, peamiste ahelate vahelise kokkupuute vähenemist. Nagu lineaarsed alkaanid, on need veega segunematud ja üle selle ujuvad; see tähendab, et nad on vähem tihedad.

Nomenklatuur ja näited

Ühe kujuga on näidatud viie hargnenud ahelaga alkaanide näidet. Pange tähele, et harusid iseloomustab kolmas või neljas süsinik. Aga mis on peamine ahel? See on kõige rohkem süsinikuaatomeid.

-A-s on see ükskõikne, sest olenemata sellest, milline ahel on valitud, on mõlemal 3 C. Seejärel on selle nimi 2-metüülpropaan. See on butaani isomeer, C4H10.

-Alkaan B on esmapilgul kaks asendajat ja pikk ahel. Rühmadele -CH3 nad on loetletud nii, et neil on kõige vähem; seetõttu hakatakse süsinikuid loendama vasakult küljelt. Niisiis, B nimetatakse 2,3-dimetüülheksaaniks.

-C puhul kehtib see sama kui B. Peaahelal on 8 C ja kaks asendajat, CH3 ja CH2CH3 nad asuvad rohkem vasakpoolse poole. Selle nimi on seega: 4-etüül-3-metüüloktaan. Pange tähele, et asendaja -etüül on mainitud enne metüülrühma tähestikulises järjekorras.

-D puhul on ükskõik, kui peaahela süsinikud hakkavad loendama. Selle nimi on: 3-etüülpropaan.

-Ja lõpuks, E, veidi keerukam hargnenud alkaan, on peaahelal 10 ° C ja hakkab loendama mis tahes CH-rühmast3 vasakult. Seda tehes on selle nimi: 5-etüül-2,2-dimetüüldekaan.

Viited

  1. Carey, F. A. (2006). Orgaaniline keemia kuues väljaanne. Mc Graw Hill, lk 74-81.
  2. John T. Moore, Chris Hren, Peter J. Mikulecky. Kuidas nimetada keemiatööstuses hargnenud alkaanid. Välja otsitud andmebaasist: dummies.com
  3. Dr Ian Hunt. (2014). Lihtsad hargnenud ahelad. Välja võetud: chem.ucalgary.ca
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8. jaanuar 2018). Hargnenud ahelaga alkaani määratlus. Välja otsitud andmebaasist: thinkco.com
  5. Keemia LibreTexts. Hargnenud ahelaga alkaanid. Vastu võetud: chem.libretexts.org
  6. Alkaanid: struktuur ja omadused. Välja võetud: uam.es
  7. Nomenklatuur: alkaanid. [PDF] Välja võetud: quimica.udea.edu.co