Chemia/Alkany

Alkany to węglowodory nasycone o wzorze sumarycznym CnH2n+2. W alkanach, pomiędzy atomami węgla, występują jedynie wiązania pojedyncze.

Poniższa tabela przedstawia nazwy przykładowych alkanów i ich wzory sumaryczne:

Izomerami nazywamy cząsteczki o takim samym wzorze sumarycznym, ale różnych wzorach strukturalnych.

Wzór strukturalny:

Kolorem pomarańczowym oznaczono łańcuch główny. Łańcuch główny to zawsze możliwie najdłuższy ciąg atomów węgla w cząsteczce. Kolorem zielonym natomiast oznaczono łańcuchy boczne. Łańcuchy boczne to grupy alkilowe przyłączone do łańcucha głównego węglowodoru. Jeśli do łańcucha głównego zostaną przyłączone inne rodniki (np. -Cl, -NO₂), a raczej podstawione w miejsce wodoru, to nazywamy je podstawnikami.

Numery przy atomach węgla (lokanty) w łańcuchu głównym to liczby oznaczające kolejność tychże atomów w łańcuchu. Numerację rozpoczynamy zawsze od tej strony łańcucha, po której pierwszy podstawnik pojawia się przy atomie węgla o niższym numerze, tutaj mogła to być strona dowolna. Jeśli w związku istnieje więcej niż jeden podstawnik, początek łańcucha znajdujemy licząc sumę lokantów (wybieramy najniższą).

Cząsteczki węglowodorów nazywamy zawsze tak, aby jako ostatni element występowała nazwa łańcucha głównego, a pozostałe elementy były nazwami podstawników ułożonymi w porządku alfabetycznym. Na przykład, gdybyśmy chcieli nazwać powyższą cząsteczkę, należy sobie zadać kilka pytań:

Ile atomów węgla ma łańcuch główny? Cztery atomy węgla - wobec czego jest pochodną butanu

Czy łańcuch główny posiada jakieś podstawniki? Tak, metylowe

Ile jest tych podstawników i przy których atomach węgla występują? Są dwa podstawniki (a więc di-) przy 2 i 3 atomie węgla

Prawidłowa nazwa to 2,3-dimetylobutan

Jeżeli w cząsteczce mamy kilka takich samych podstawników, to przed nazwą każdego z nich dodajemy wtedy przedrostek określający ile jest danych podstawników (di-, tri-, tetra-, penta-, heksa- itd. odpowiadają odpowiednio 2, 3, 4, 5, 6 podstawnikom).

Jeżeli w cząsteczce mamy podstawniki: jeden etylowy przy piątym atomie, dwa metylowe przy drugim i trzecim atomie węgla łańcucha głównego, a łańcuch główny to cząsteczka nonanu, wówczas pełna nazwa brzmi:

5–etylo–2,3–dimetylononan
alfabetycznie: E (etylo), M (metylo)

W warunkach normalnych:

Wszystkie alkany są palne, jednak w różnych stopniach (jedne bardziej, drugie mniej).

To już wiesz: wyróżniamy spalanie całkowite, półspalanie oraz spalanie niecałkowite.

Przykład: CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O

Im więcej atomów węgla posiada alkan, tym mniej całkowite jest jego spalanie. Zależy to także od dostępności tlenu podczas spalania. Na przykład w świecach znajdują się kilkunastowęglowe węglowodory i zapewne każdy nieraz zaobserwował, że świeca może kopcić. Powstająca sadza to nic innego jak węgiel, będący produktem niepełnego spalania świecy.

Wszystkie alkany ulegają także reakcji substytucji (podstawienia) polegającej w ich przypadku na tym, że jeden z atomów wodoru alkanu zostaje zastąpiony innym atomem, np. chlorem, bromem.

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

CH₄ + Cl₂ -> CH₃-Cl + HCl

Warto zobaczyć: chlorometan, trichlorometan, tetrachlorometan.

Rzędowość węgla określa liczbę 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.