XII. Szénhidrogének
Alkánok (paraffinok)
Az alkánok nyíltláncú telített szénhidrogének; (a cikloalkánok zárt, gyűrűs szénhidrogének) ami azt jelenti, hogy a szénatomok maximális atommal létesítenek kötést.
Alapvegyületük a metán: CH4.
Tagjaik homológsort (ún. metánsor) alkotnak, a szénatomszám növekedésével az egymást követő tagok mindig egy metilén-csoporttal [- CH2 -] különböznek egymástól.
A homológsor első kilenc tagja:
- metán: CH4
- etán: CH3 - CH3 (C2H6)
- propán: CH3 - CH2 - CH3 (C3H8)
- bután: CH3 - CH2 - CH2 - CH3 (C4H10)
- pentán: CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 (C5H12)
- hexán: CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 (C6H14)
- heptán: CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 (C7H16)
- oktán: CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 (C8H18)
- nonán: CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 (C9H20)
- dekán: CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 (C10H22)
Általános képlet…
- nyíltlánc esetén: CnH2n+2
- gyűrűsök esetén: CnH2n
Alkánok elnevezése
- Triviális név (a kémiai szerkezetre nem utal)
- Racionális név (utal a kémiai szerkezetre) - ez az ún. IUPAC elnevezés, a "leghosszabb normális szénlánc elve": a név alapja a leghosszabb egyenes szénlánc; feltüntetendő az alkil szubsztituensek száma, neve, helyzete; a név végződése -án.
(metánból levezethető alkil-csoportok neve:
Képlet
- Összegképlet (nem mutatja a molekula szerkezetét): C2H6
- Szerkezeti képlet (mutatja a molekula szerkezetét):
Izoméria
- Szerkezeti (konstitúciós) izoméria (ha n > 3), láncelágazás található az izomer vegyületekben
Két vagy több egymástól eltérő vegyület, melyeknek összegképlete megegyezik, az atomok kapcsolódási sorrendje azonban különbözik (szerkezetük eltérő).
- Konformációs izoméria (gyűrűsöknél!)
- Optikai izoméria
Fizikai tulajdonságok
- Apolárisak.
- Molekulatömegükhöz képest is alacsony az olvadás- és a forráspontjuk, mely a moláris tömeg növekedésével nő! Ismertebb képviselőik halmazállapota:
C1 - C5 gáz
~ C5 - C20 folyadék
~ C20 felett szilárd
|
- A víznél még a szilárd halmazállapotúak is kisebb sűrűségűek.
- Színtelenek (kivéve a konjugált poliéneket), szagtalanok vagy jellegzetes szagúak.
- Vízben gyakorlatilag oldhatatlanok.
Előállítás
- Alkének hidrogénezésével
R - CH = CH2 + H2 R - CH2 - CH3
(kat. katalizátor: platina, palládium, nikkel; R- alkil-csoport; R - CH = CH2 alkén)
- Reduktív dehalogénezés
R - I + 2H' R - H + H - I
(R - H alkil-jodid; R - H alkán; H - I hidrogén-jodid)
Kémiai tulajdonságok
- Kevéssé reakcióképes (par affinis - "kevéssé reakcióképes" {ls. név: paraffin})
- Jellemző reakciója a SZUBSZTITÚCIÓ (olyan reakció, melyben valamely vegyület egyik atomjának vagy atomcsoportjának helyébe egy másik atom vagy atomcsoport lép).
- Metán hőbontása
2CH4 C2H2 + 3H2
- Vízgőz reakció
CH4 + H2O CO + 3H2 (1000°C)
- Oxidáció
Éghetők, nem kormozó lánggal
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 2CnH2n+2 + (3n+1)O2 2nCO2 + (2n+2)H2O
- Krakkolás
Olyan hőbontási eljárások, amelyek segítségével a nagyobb molekulájú szénhidrogéneket kisebb molekulájú szénhidrogénekké alakítják át.
CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 CH3 - CH2 - CH3 + CH2 = CH2
- Előfordulás
- Kőolaj - Földgáz
| |