Zarotas alkānu struktūras, īpašības, nomenklatūra un piemēri



The sazarotu alkānu tie ir piesātināti ogļūdeņraži, kuru struktūras nesatur lineāru ķēdi. Lineārās ķēdes alkāni atšķiras no to sazaroto izomēru, pievienojot burtu n nosaucot vārdu. Tādējādi n-heksāns nozīmē, ka struktūra sastāv no sešiem oglekļa atomiem, kas sakārtoti ķēdē.

Sarkanā koka kronis (apakšējais attēls) var tikt salīdzināts ar sazarotu alkānu zariem; tomēr to ķēžu biezumam, neatkarīgi no tā, vai tās ir galvenās, sekundārās vai terciārās, ir vienādi izmēri. Kāpēc? Jo visās vienkāršajās C-C saites ir klāt.

Koki, kad tie aug, parasti izzūd; Tas pats attiecas uz alkāniem. Saglabāt konstantu ķēdi ar dažām metilēnvienībām (-CH2-) nozīmē virkni enerģētisku apstākļu. Jo vairāk enerģijas ir alkāni, jo lielāka ir tendence uz filiāli.

Gan lineārajām, gan sazarotajām izomēriem ir tādas pašas ķīmiskās īpašības, bet ar nelielām atšķirībām to viršanas, kausēšanas un citās fizikālajās īpašībās. Nozīmīga sazarotā alkāna piemērs ir 2-metilpropāns, kas ir visvienkāršākais.

Indekss

  • 1 Ķīmiskās struktūras
  • 2 Ķīmiskās un fizikālās īpašības
    • 2.1. Viršanas un kušanas temperatūra
    • 2.2 Blīvums
  • 3 Nomenklatūra un piemēri
  • 4 Atsauces

Ķīmiskās struktūras

Filiāles un lineārie alkāni ir ar tādu pašu vispārīgo ķīmisko formulu: CnH2n + 2. Tas nozīmē, ka abiem attiecībā uz noteiktu skaitu oglekļa atomu ir vienāds skaits ūdeņraža atomu. Tāpēc divu veidu savienojumi ir izomēri: tiem ir tāda pati formula, bet dažādas ķīmiskās struktūras.

Kas tiek novērots vispirms lineārā ķēdē? Ierobežots skaits metilēngrupu, -CH2-. Tādējādi, CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 ir lineārs ķēdes alkāns, ko sauc par n-heptānu.

Ievērojiet piecas secīgas metilēngrupas. Jāatzīmē arī, ka šīs grupas veido visas ķēdes, un tāpēc tās ir vienāda biezuma, bet ar dažāda garuma. Ko vēl var teikt par viņiem? Kas ir 2. ogleklis, tas ir, ogles, kas saistītas ar diviem citiem.

Minētajam n-heptānam līdz atzarojumam ir nepieciešams pārkārtot tās ogles un ūdeņražus. Kā? Mehānismi var būt ļoti sarežģīti un saistīti ar atomu migrāciju un pozitīvu sugu veidošanos, ko sauc par karbocācijām (-C+).

Tomēr uz papīra pietiek, lai struktūru pasūtītu tā, lai būtu 3. un 4. ogles; citiem vārdiem sakot, oglekļi ir saistīti ar trim vai četriem citiem. Šī jaunā vienošanās ir stabilāka nekā ilgstošas ​​CH grupu grupas2. Kāpēc? Tā kā 3. un 4. ogles ir enerģiski stabilāki.

Ķīmiskās un fizikālās īpašības

Filiāles un lineārie alkāni, kuriem ir vienādi atomi, saglabā tādas pašas ķīmiskās īpašības. Viņu saiknes joprojām ir vienkāršas, C-H un C-C, un tām ir maz atšķirības elektronegativitātēs, tāpēc to molekulas ir apolāras. Iepriekš minētā atšķirība ir trešajā un ceturtajā ogle (CHR)3 un CR4).

Tomēr, sazarojot ķēdi izomēros, veids, kādā molekulas mijiedarbojas viena ar otru, mainās.

Piemēram, veids, kā abas koka lineārās filiāles sanāk kopā, nav tādas pašas kā divas ļoti sazarotas. Pirmajā situācijā ir daudz virspusējas saskares, bet otrajā - starp "zariem". Dažas filiāles vairāk sadarbojas ar citiem, nevis ar galveno filiāli.

Tas viss rada līdzīgas vērtības, bet daudzās fizikālajās īpašībās tas nav vienāds.

Vārīšanas un kausēšanas punkti

Alkānu šķidrā un cietā fāze ir pakļauta starpmolekulārajiem spēkiem īpašos spiediena un temperatūras apstākļos. Tā kā sazarotās un lineārās alkāna molekulas savstarpēji mijiedarbojas, ne šķidrumi, ne cietas vielas nebūs vienādas.

Kušanas un viršanas punkti palielinās līdz ar oglekļa skaitli. Lineāriem alkāniem tie ir proporcionāli n. Bet sazarotu alkānu gadījumā situācija ir atkarīga no tā, kā galvenā ķēde ir sazarota, un kāda ir (R) aizvietotāja vai alkilgrupas..

Ja lineārās ķēdes tiek uzskatītas par līkloču rindām, tad tās var lieliski savstarpēji savienot; bet ar sazarotu, galvenās ķēdes gandrīz neko mijiedarbojas, jo aizvietotāji tos atdala viens no otra.

Rezultātā sazarotajiem alkāniem ir mazāka molekulārā kontakta virsma, un tādēļ to kausēšanas un viršanas punkti ir nedaudz zemāki. Jo mazāka struktūra ir, jo zemākas šīs vērtības būs.

Piemēram, n-pentāns (CH3CH2CH2CH2CH3) Peb ir 36,1 ° C, bet 2-metilbutāns (CH3CH2(CH3CH2CH3) un 2,2-dimetilpropāns (C (CH3)4) 27,8 un 9,5ºC.

Blīvums

Izmantojot tos pašus argumentus, sazarotās alkāni ir nedaudz mazāk blīvi, jo tie aizņem lielāku tilpumu, ko rada virsmas kontaktu starp galvenajām ķēdēm samazināšanās. Tāpat kā lineārie alkāni, tie ir nesajaucami ar ūdeni un peld virs tā; tas ir, tie ir mazāk blīvi.

Nomenklatūra un piemēri

Augšējā attēlā ir parādīti pieci sazarotu alkānu piemēri. Ņemiet vērā, ka filiāles raksturo 3. vai 4. ogles. Bet kas ir galvenā ķēde? Tas ir ar vislielāko oglekļa atomu skaitu.

-A tas ir vienaldzīgs, jo neatkarīgi no izvēlētās ķēdes abiem ir 3 C. Tad tā nosaukums ir 2-metilpropāns. Tas ir butāna izomērs, C4H10.

-Alkāns B vispirms saskaras ar diviem aizvietotājiem un garu ķēdi. Grupām -CH3 tie ir uzskaitīti tādā veidā, ka viņiem ir vismazākais skaits; tāpēc ogles sāk skaitīt no kreisās puses. Tātad, B sauc par 2,3-dimetilheksānu.

-C tas ir tāds pats kā B. Galvenajai ķēdei ir 8 C, un divi aizvietotāji - CH3 un CH2CH3 tie atrodas vairāk uz kreiso pusi. Tāpēc tā nosaukums ir: 4-etil-3-metilokāns. Ņemiet vērā, ka aizvietotājs -etils ir minēts pirms metila tā alfabētiskā secībā.

-D gadījumā tas ir vienaldzīgs pret to, kur sākas galvenā ķēdes oglekļu skaitīšana. Tās nosaukums ir: 3-etil-propāns.

-Un visbeidzot, E, nedaudz sarežģītākai sazarotai alkānai, galvenajai ķēdei ir 10 C, un sāk skaitīt no jebkuras CH grupas3 no kreisās puses. To darot, tā nosaukums ir: 5-etil-2,2-dimetil-dekāns.

Atsauces

  1. Carey, F. A. (2006). Organiskās ķīmijas sestais izdevums. Mc Graw Hill, 74-81. Lpp.
  2. John T. Moore, Chris Hren, Peter J. Mikulecky. Kā nosaukt ķēdes alkānus ķīmijā. Saturs iegūts no: dummies.com
  3. Dr Ian Hunt. (2014). Vienkārši sazarotas alkas. Ņemts no: chem.ucalgary.ca
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. gada 8. janvāris). Nozaru ķēdes alkāna definīcija. Saturs iegūts no: thinkco.com
  5. Ķīmija LibreTexts. Zarotas ķēdes Alkanes. Ņemts no: chem.libretexts.org
  6. Alkas: struktūra un īpašības. No: uam.es
  7. Nomenklatūra: alkāni. [PDF] Ņemts no: quimica.udea.edu.co