ALIFATSKI UGLJIKOVODICI: SVOJSTVA, NOMENKLATURA, REAKCIJE, VRSTE - KEMIJA - 2024

U alifatski ugljikovodici su oni bez aromatičnost, a ne na njuh, ali što se tiče kemijske stabilnosti. Klasificiranje ugljikovodika na ovaj način danas je previše dvosmisleno i neprecizno, jer ne razlikuje različite vrste ugljikovodika koji nisu aromatični.

Dakle, imamo alifatske ugljikovodike i aromatske ugljikovodike. Potonje prepoznaje po osnovnoj jedinici: benzenski prsten. Ostali, s druge strane, mogu usvojiti bilo koju molekularnu strukturu: linearnu, razgranatu, cikličku, nezasićenu, policikličku; sve dok nemaju konjugirane sustave poput benzena.

Tekuće gorivo u upaljačima sastoji se od mješavine alifatskih ugljikovodika. Izvor: Pixnio.

Izraz "alifatski" nastao je od grčke riječi "aleiphar", što znači masti, koja se također koristila za označavanje ulja. Stoga je u 19. stoljeću ova klasifikacija dodijeljena ugljikovodicima dobivenim iz uljnih ekstrakata; dok se aromatični ugljikovodici izvlače iz drveća i mirisnih smola.

Međutim, kako su se temelji organske kemije učvrstili, otkriveno je da postoji kemijsko svojstvo koje je razlikovalo ugljikovodike, čak i važnije od njihovih prirodnih izvora: aromatičnost (a ne miris).

Na taj su način alifatski ugljikovodici prestali biti samo oni dobiveni iz masti, a sve one kojima nedostaje aromatičnosti. Unutar ove obitelji imamo alkane, alkene i alkine, neovisno o tome jesu li linearni ili ciklički. Zato se „alifatski“ smatra nepreciznim; iako je korisno pozabaviti se nekim općim aspektima.

Na primjer, kada kažete alifatski „krajevi“ ili „lanci“, vi mislite na molekularna područja u kojima su aromatski prstenovi odsutni. Svih alifatskih ugljikovodika, najjednostavnije po definiciji je metan, CH ₄; dok je benzen najjednostavniji od aromatskih ugljikovodika.

Svojstva alifatskih ugljikovodika

Svojstva alifatskih ugljikovodika variraju u različitim stupnjevima, ovisno o tome koji se razmatraju. Postoje one niske i visoke molekulske mase, kao i linearne, razgranate, ciklične ili policikličke, čak i one s nevjerojatnim trodimenzionalnim strukturama; kao kod Kubanaca, u obliku kocke.

Međutim, postoje neke općenitosti koje se mogu spomenuti. Većina alifatskih ugljikovodika su hidrofobni i nepolarni plinovi ili tekućine, od kojih su neki apolarniji od drugih, jer su čak i oni u čijim ugljikovim lancima sadrže atome halogena, kisika, dušika ili sumpora.

Isto tako, oni su zapaljivi spojevi, jer su podložni oksidaciji u zraku s minimalnim izvorom topline. Ova karakteristika postaje opasnija ako dodamo njezinu visoku isparljivost zbog slabih disperzivnih interakcija koje drže alifatske molekule zajedno.

To vidimo na primjer u butanu, plinu koji se relativno lako može ukapkati poput propana. Oboje su vrlo isparljivi i zapaljivi, što ih čini aktivnim komponentama u plinskim ili džepnim upaljačima.

Naravno, ta isparljivost se smanjuje kako se molekularna masa povećava, a ugljikovodik stvara sve viskoznije i masnije tekućine.

Nomenklatura

Nomenklatura ugljikovodika razlikuje se čak i više od njihovih svojstava. Ako su to alkani, alkeni ili alkini, slijede se ista pravila propisana IUPAC-om: odaberite najdulji lanac, dodijelite najniže brojeve indikatora na najviše supstituiranom kraju ili na najaktivnijim heteroatomima ili skupinama.

Na taj se način zna na kojem ugljiku se nalazi svaki supstituent ili čak nezasićene vrijednosti (dvostruke ili trostruke veze). U slučaju cikličkih ugljikovodonika, imenu su prethodni supstituenti navedeni abecednim redom, nakon čega slijedi riječ 'ciklus', računajući brojeve ugljika koji ga čine.

Na primjer, uzmite u obzir sljedeća dva cikloheksana:

Dva cikloheksana, koja su klasificirana kao alifatski ugljikovodici. Izvor: Gabriel Bolívar.

Cikloheksan A naziva se 1,4-dimetilcikloheksan. Da je prsten pet ugljika, to bi bio 1,4-dimetilciklopentan. U međuvremenu, cikloheksan B naziva se 1,2,4-trimetilcikloheksan, a ne 1,4,6-cikloheksan, jer je namijenjen uporabi najnižih pokazatelja.

Sada, nomenklatura može biti vrlo komplicirana za ugljikovodike s bizarnim strukturama. Za njih postoje specifičnija pravila koja se moraju objasniti odvojeno i pažljivo; baš poput dijelena, terpena, poliena i policikličkih spojeva.

reakcije

sagorijevanje

Srećom, reakcije za ove ugljikovodike su manje raznolike. Jedan od njih je već spomenut: oni lako sagorijevaju, stvarajući ugljični dioksid i vodu, kao i druge okside ili plinove, ovisno o prisutnosti heteroatoma (Cl, N, P, O, itd.). Međutim, CO ₂ i H ₂ O su glavni produkti sagorijevanja.

Dodatak

Ako predstavljaju nezasićenosti, mogu proći dodatne reakcije; to jest, oni u svoje kralježnice ugrađuju male molekule kao supstituente slijedeći određeni mehanizam. Među ovim molekulama imamo voda, vodik ili halogena (F ₂, Cl ₂, Br ₂ i I ₂).

Halogcniranjm

S druge strane, alifatski ugljikovodici pod pojavom ultraljubičastog zračenja (hv) i topline mogu probiti CH veze kako bi ih promijenili u CX veze (CF, C-Cl, itd.). Ovo je reakcija halogeniranja, koja je primijećena u alkanima s kratkim lancem, poput metana ili pentana.

kreking

Druga reakcija koju mogu podvrgnuti alifatski ugljikovodici, posebno dugolančani alkani, je termičko pucanje. Sastoji se od opskrbe intenzivnom toplinom, tako da toplinska energija prekida jednosmerne veze i tako se od velikih molekula formiraju mali molekuli, više cijenjeni na tržištu goriva.

Četiri reakcije su glavne one kojima se alifatski ugljikovodik može podvrgnuti, a izgaranje je najvažnije od svega, budući da ne diskriminira nijedan spoj; svi će izgorjeti u prisutnosti kisika, ali neće svi dodati molekule ili se razgraditi na male molekule.

vrste

Alifatski ugljikovodici grupiraju bezbroj spojeva, koji su zauzvrat klasificirani na specifičniji način, ukazujući na stupanj njihovih nezasićenosti, kao i na vrstu strukture koju imaju.

Prema tome koliko su nezasićeni, imamo alkane (zasićene), alkene i alkine (nezasićene).

Alkane karakterizira postojanje jednostrukih CC veza, dok kod alkena i alkina opažamo C = C i C≡C veze. Vrlo općenit način njihove vizualizacije je misliti na karbonske skelete alkana kao cik-cak i savijeni lanci, koji su "kvadrati" za alkene i "ravne linije" za alkine.

To je zbog činjenice da dvostruka i trostruka veza predstavljaju ograničenje energije i stera u njihovim rotacijama, "očvrsnuvši" njihove strukture.

Alkani, alkeni i alkini mogu biti razgranati, ciklični ili policiklički. Zato se cikloalkani, cikloalkeni, cikloalkini i spojevi poput dekalina (s biciklo-strukturom), adamantana (sličan kapici za bejzbol), heptalena, gonana, između ostalog, također smatraju alifatskim ugljikovodicima.

Ostale vrste ugljikovodika nastaju iz alkena, poput diena (s dvije dvostruke veze), poliena (s mnogim izmjeničnim dvostrukim vezama) i terpena (spojevi dobiveni iz izoprena, diena).

Prijave

Opet, upotreba tih ugljikovodika može varirati ovisno o tome koji se smatra. Međutim, u odjeljcima svojstava i reakcija bilo je jasno da svi izgaraju, ne samo da oslobađaju plinovite molekule, već i svjetlost i toplinu. Dakle, oni su rezervoari energije koji mogu poslužiti kao gorivo ili toplinski izvori.

Zbog toga se koriste kao dio sastava benzina, za prirodni plin, u Bunsenovim plamenicima i općenito za pokretanje požara.

Jedan od najistaknutijih primjera je acetilen, HC≡CH, čije sagorijevanje omogućava pobuđivanje metalnih iona u uzorku atomskom apsorpcijskom spektrometrijom izvedenom u analitičkim ispitivanjima. Također, rezultirajuća vatra može se koristiti za zavarivanje.

Tečni alifatski ugljikovodici, poput parafinskih, često se koriste kao otapala za ekstrakciju masti. Pored toga, djelovanje otapala može se koristiti za uklanjanje mrlja, emajla, boja ili jednostavno za pripremu otopina određenog organskog spoja.

Oni s najvećom molekularnom masom, bilo viskoznom ili čvrstom, koriste se za proizvodnju smola, polimera ili lijekova.

S obzirom na pojam "alifatski", on se obično koristi za one regije, makromolekule kojima nedostaju aromatičnosti. Primjerice, asfalteni su površno opisani kao aromatska jezgra s alifatskim lancima.

Primjeri

U početku se govorilo da je metan najjednostavniji od alifatskih ugljikovodika. Slijede propan, CH ₃ CH ₂ CH ₃, butan, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₃, pentan, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₃, oktan, nonan, dekan, i tako dalje, koji imaju alkani svaki put više.

Isto se odnosi na etilen, CH ₂ = CH ₂, propen, CH ₃ -CH = CH ₂, buten, CH ₃ CH ₂ = CH ₃, a ostatak alkina. Ako postoje dvije dvostruke veze, to su dieni, a ako ih ima više, polieni. Isto tako, u istom kosturu mogu postojati dvostruke i trostruke veze, povećavajući strukturnu složenost.

Među cikloalkane možemo spomenuti ciklopropan, ciklobutan, ciklopentan, cikloheksan, cikloheptan, ciklooktan, kao i cikloheksen i cikloheksin. Razgranati derivati ​​zauzvrat se dobivaju iz svih ovih ugljikovodika, a raspoloživi primjeri (poput 1,4-dimetilcikloheksana) umnožavaju se još više.

Od najreprezentativnijih terpena imamo limonen, mentol, pinene, vitamin A, skvalen itd. Polietilen polimer zasićen s -CH = ₂ -CH ₂ - jedinice, tako da je primjer navedenih ugljikovodika. Ostali primjeri su već citirani u prethodnim odjeljcima.

Reference

1. Morrison, RT i Boyd, R, N. (1987). Organska kemija. 5. izdanje Uredništvo Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesto izdanje). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini. (10. izdanje.). Wiley Plus.
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (22. kolovoza 2019.). Definicija aliptičnih ugljikovodika. Oporavilo od: misel.com
5. Wikipedia. (2019). Alifatski spoj. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
6. Kemija LibreTexts. (20. kolovoza 2019.). Alifatski ugljikovodici. Oporavak od: chem.libretexts.org
7. Elizabeth Wyman. (2019). Alifatski ugljikovodici: definicija i svojstva. Studija. Oporavilo od: study.com