Struktur alkana, sifat, nomenklatur dan contohnya

The alkana bercabang mereka adalah hidrokarbon jenuh yang strukturnya tidak terdiri daripada rantai linier. Alkana rantai lurus dibezakan daripada isomer bercabang mereka dengan penambahan surat n menahan nama itu. Oleh itu, n-heksana bermaksud strukturnya terdiri daripada enam atom karbon sejajar dengan rantai.

Cawangan mahkota pokok yang tidak tersembunyi (imej bawah) boleh dibandingkan dengan alkane bercabang; Walau bagaimanapun, ketebalan rantai mereka, sama ada mereka utama, menengah atau tersier, mempunyai semua dimensi yang sama. Mengapa? Kerana dalam semua pautan C-C yang mudah hadir.

Pokok-pokok yang mereka tumbuh cenderung untuk cawangan; Begitu juga dengan alkana. Mengekalkan rantai berterusan dengan unit metilena tertentu (-CH₂-) menunjukkan satu siri keadaan yang bertenaga. Lebih banyak tenaga alkana mempunyai, semakin besar kecenderungan untuk cawangan.

Kedua-dua isomer linear dan bercabang berkongsi sifat kimia yang sama, tetapi dengan sedikit perbezaan dalam mendidih, lebur, dan sifat fizikal lain. Contoh alkane bercabang adalah 2-metil-propana, yang paling mudah.

Indeks

• 1 Struktur kimia
• 2 Kimia dan sifat fizikal
  • 2.1 Titik didih dan lebur
  • 2.2 Ketumpatan
• 3 Nomenklatur dan contoh
• 4 Rujukan

Struktur kimia

Alkana bercabang dan linear mempunyai formula kimia umum yang sama: C_nH_{2n + 2}. Iaitu, kedua-duanya, untuk sejumlah atom karbon, mempunyai bilangan hidrogen yang sama. Oleh itu, kedua-dua jenis sebatian adalah isomer: mereka mempunyai formula yang sama tetapi struktur kimia yang berbeza.

Apa yang diperhatikan terlebih dahulu dalam rantaian linear? Bilangan kumpulan methylene terhingga, -CH₂-_. Oleh itu, CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃ adalah alkane rantai linear dipanggil n-heptana.

Perhatikan lima kumpulan methylene berturut-turut. Juga, harus diperhatikan bahawa kumpulan-kumpulan ini membentuk semua rantai, dan oleh itu mereka adalah ketebalan yang sama tetapi dengan panjang berubah-ubah. Apa lagi yang boleh dikatakan tentang mereka? Yang merupakan karbon 2, iaitu karbon yang dikaitkan dengan dua orang lain.

Untuk kata n-heptane untuk cawangan, perlu untuk menyusun semula karbon dan hidrogennya. Bagaimana? Mekanisme ini boleh menjadi sangat rumit dan melibatkan penghijrahan atom dan pembentukan spesies positif yang dikenal sebagai karbokasi (-C⁺).

Walau bagaimanapun, di atas kertas adalah mencukupi untuk memerintahkan struktur sedemikian rupa sehingga ada karbon dan ke-3; Dengan kata lain, karbon terhubung kepada tiga atau empat yang lain. Susunan baru ini lebih stabil daripada kumpulan lama kumpulan CH₂. Mengapa? Kerana karbohidrat ke-3 dan ke-4 semakin bertenaga.

Ciri kimia dan fizikal

Alkana bercabang dan linear, mempunyai atom yang sama, mengekalkan sifat kimia yang sama. Ikatan mereka tetap sederhana, C-H dan C-C, dan dengan sedikit perbezaan dalam elektronegativiti, maka molekul mereka adalah apolar. Perbezaan, yang disebutkan di atas, terletak pada karbon ke-3 dan ke-4 (CHR₃ dan CR₄).

Walau bagaimanapun, dengan mencantas rantai dalam isomer, cara molekul berinteraksi dengan perubahan yang lain.

Sebagai contoh, cara dua cawangan linier yang datang bersama-sama tidak sama dengan meletakkan dua orang yang sangat bercabang di atas satu sama lain. Dalam keadaan pertama terdapat banyak hubungan dangkal, sementara di kedua terdapat "lubang" di antara cabang-cabang. Sesetengah cawangan berinteraksi dengan orang lain daripada dengan cawangan utama.

Semua ini membawa kepada nilai-nilai yang sama, tetapi tidak sama dalam banyak sifat fizikal.

Titik didih dan lebur

Fase alkana cecair dan pepejal tertakluk kepada daya intermolecular di bawah tekanan dan keadaan suhu tertentu. Oleh kerana molekul alkane bercabang dan linear tidak berinteraksi dengan cara yang sama, cecair dan pepejal tidak akan sama.

Titik lebur dan didih meningkat dengan jumlah karbon. Untuk alkane linear, ini berkadar dengan n. Tetapi untuk alkana bercabang, keadaan bergantung kepada bagaimana bercabang rantai utama, dan apa yang menggantikan atau menggantikan kumpulan alkil (R).

Jika rantai linier dianggap sebagai baris zigzag, maka ia boleh sesuai dengan sempurna antara satu sama lain; tetapi dengan bercabang, rantai utama hampir tidak berinteraksi kerana substituen memisahkannya daripada satu sama lain.

Akibatnya, alkana bercabang mempunyai permukaan sentuhan molekul yang lebih kecil dan oleh itu, titik lebur dan didih mereka cenderung sedikit lebih rendah. Semakin kuat struktur, semakin rendah nilai-nilai ini akan tetap.

Sebagai contoh, n-pentane (CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃) mempunyai Peb daripada 36.1 ° C, manakala 2-metil-butana (CH₃CH₂(CH₃CH₂CH₃) dan 2,2-dimetilpropane (C (CH₃)₄) daripada 27.8 dan 9.5ºC.

Ketumpatan

Menggunakan penalaran yang sama, alkana bercabang sedikit kurang padat, kerana mereka menduduki jumlah yang lebih besar, hasil penurunan hubungan permukaan antara rantai utama. Seperti alkane linear, ia tidak boleh dilepaskan dengan air dan terapung di atasnya; iaitu, mereka kurang padat.

Tatanama dan contoh

Lima contoh alkana bercabang ditunjukkan pada imej atas. Perhatikan bahawa cawangan dicirikan dengan mempunyai karbon ke-3 atau ke-4. Tetapi apa rantai utama? Itu dengan bilangan atom karbon yang terbesar.

-Dalam A ia tidak peduli, kerana tidak kira rantai mana yang dipilih, keduanya mempunyai 3 C. Kemudian namanya adalah 2-metil-propana. Ia adalah isomer butana, C₄H₁₀.

-Alkane B telah pada pandangan pertama dua substituen dan rantai panjang. Kepada kumpulan -CH₃ mereka disenaraikan sedemikian rupa sehingga mereka mempunyai bilangan paling sedikit; oleh karenanya, karbon mula diitung dari sisi kiri. Jadi, B dipanggil 2,3-dimetil-heksana.

-Bagi C ia terpakai sama seperti untuk B. Rantai utama mempunyai 8 C, dan kedua substituen, CH₃ dan CH₂CH₃ mereka terletak lebih ke arah sebelah kiri. Oleh itu namanya ialah: 4-etil-3-metiloctane. Perhatikan bahawa substituen-metil disebut sebelum-metil dalam susunan abjadnya.

-Dalam kes D, ia tidak peduli di mana karbon dari rantai utama mula dikira. Namanya ialah: 3-etil-propana.

-Dan akhirnya untuk E, alkane bercabang yang lebih kompleks, rantai utama mempunyai 10 C dan mula mengira dari mana-mana kumpulan CH₃ dari kiri. Melakukannya dengan cara ini namanya ialah: 5-etil-2,2-dimetil-dean.

Rujukan

1. Carey, F. A. (2006). Edisi Keenam Kimia Organik. Mc Graw Hill, halaman 74-81.
2. John T. Moore, Chris Hren, Peter J. Mikulecky. Cara menamakan alkana bercabang dalam kimia. Diperolehi daripada: dummies.com
3. Dr. Ian Hunt. (2014). Alkanes Branched Mudah. Diambil dari: chem.ucalgary.ca
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 Januari 2018). Definisi Rantai Branched Alkane. Diperolehi daripada: thoughtco.com
5. Chemistry FreeTexts. Alkanes rantai bergerigi. Diambil dari: chem.libretexts.org
6. Alkanes: struktur dan sifat. Diambil dari: uam.es
7. Tatanama: alkana. [PDF] Diambil dari: quimica.udea.edu.co