Vad är Alkanes egenskaper
Share
Denna artikel presenterar läsaren ett komplett svar på frågan vad är Alkanes egenskaper. Det ger en beskrivning av kemiska och fysiska egenskaper hos alkaner. Alkaner varierar med molekylvikten och molekylstrukturen. Det finns två huvudsakliga molekylära arrangemang i Alkanes; nämligen, acykliska alkaner (CnH2n + 2) och cykliska alkaner (CnH2n). Denna artikel fokuserar huvudsakligen på de acykliska alkanerna och deras egenskaper, och förklarar skillnaderna i egenskaper hos grenade och oförgrenade alkaner. Grenade alkaner och oförgrenade alkaner har olika kemiska och fysikaliska egenskaper som beskriver deras kemiska reaktivitet, bindningens art, densitet och löslighet, orsakerna till variationerna i kokpunkten och smältpunkten. I allmänhet svarar den här artikeln, "hur" och "varför" de fysiska egenskaperna hos alkaner förändras längs alkanserien.
Vad är alkaner
Alkaner innehåller bara kol- och väteatomer. De har endast enstaka bindningar mellan kolatomer (C-C bindningar). De kallas "mättade kolväten". Organiska molekyler som bildas med endast kol- och väteatomer kallas "kolväten". Enligt orbital hybridiseringsmodellen har alla kolatomer i Alkanes SP3-hybridiseringen. De bildar sigmabindningar med väteatomer vilket resulterar i molekylär geometri som en tetraeder.
Allmän molekylformel för Alkanes
Alkaner har den allmänna molekylformeln CnH2n + 2. Den minsta alkanen är metan (CH4).
Molekylär struktur av alkaner
Acykliska alkaner: Det finns ingen ringformation i strukturen. Det kan dock ha förgrenade eller oförgrenade molekylära arrangemang. Unbranched Alkanes kallas ibland n-alkaner.
cykloalkaner: Det finns ett cirkulärt molekylärt arrangemang i strukturen. Cykloalkaner har den allmänna formeln CnH2n.
Kemiska egenskaper hos alkaner
Reaktivitet
Alkaner är inerta mot många kemiska reagenser. "Parafin" är ett gammalt namn för kolväten. Det härleddes från det latinska ordet "parumaffinis", vilket betyder "med liten affinitet". Anledningen är kol-kol (C-C) och kolväte (C-H) bindningar är ganska starka. Det är mycket svårt att bryta sina bindningar om inte alkaner värms till ganska höga temperaturer. C-H-bindningarna är också starka, eftersom kol- och väteatomer har nästan samma elektronegativitetsvärden.
Förbränning
Alkaner kan lätt brinna i luften. Reaktion mellan alkaner med överskott av syre kallas förbränning. I denna reaktion omvandlas alkaner till koldioxid (CO2) och vatten.
Förbränningsreaktionerna är exoterma, vilket innebär att de avger värme. Därför kan alkaner användas som en energikälla.
Fysiska egenskaper hos alkaner
Alkaner finns i alla tre former: som gaser, vätskor och fasta ämnen. Metan, etan, propan och butan är gaser vid rumstemperatur. De oförgrenade strukturerna av pentan, hexan och heptan är vätskor. Alkaner med högre molekylvikt är fasta ämnen.
CH4 C4H10 gaser
C5H12 C17H36 vätskor
Alkaner med högre molekylvikt Mjuka fasta ämnen
löslighet
Alkaner är en icke-polär organisk förening. Vatten är ett polärt lösningsmedel, så alkaner löses inte upp i vatten. De sägs vara "hydrofoba" (betyder "vattenhatar") föreningar. De löses i icke-polära eller svagt polära organiska lösningsmedel. Alkaner används som bra smörjmedel och konserveringsmedel för metallerna, eftersom de skyddar metallytan från att nå vatten; det förhindrar korrosion.
Densitet
Alkanes densiteter är lägre än vattendensiteten. Deras densitetsvärde är nästan 0,7 g ml-1, med tanke på densiteten av vatten som 1,0 g ml-1. Till exempel, om vi blandar en alkan med vatten, separerar alkanlagret på toppen av vattnet, eftersom alkanerna är mindre täta jämfört med vatten och de är olösliga i vatten.
Kokpunkter
För oförgrenade alkaner ökar kokpunkten smidigt, eftersom antalet kolatomer och molekylvikten ökar. Större molekyler har en större yta som ger en större förmåga att bilda van der waals interactions (London Force Interactions). Även om dessa är svaga intermolekylära krafter, höjer de kokpunkten och därigenom förhindrar förångning.
I allmänhet har grenade alkaner lägre kokpunkter jämfört med samma oförgrenade alkaner med samma antal kolatomer. Skillnaderna i kokpunkter uppstår eftersom grenade alkaner är mer kompakta är en liten yta och därmed underlättar mindre ytarea för London-kraftinteraktioner. Detta sänker kokpunkten i grenade alkaner.
Smältpunkter
För n-alkaner följer detta samma variation som smältpunkterna; smältpunkten ökar med molekylvikten. Det finns dock en liten skillnad i smältpunkter mellan alkaner med jämnt antal kolatomer och udda antal kolatomer. Alkaner med jämnt antal kolatomer har högre smältpunkter, eftersom de packas bra in i en fast struktur. Därför krävs en högre temperatur längs alkanserien för att smälta dem. Därför visar variationen av smältpunkter inte en jämn kurva längs alkanserien.
I allmänhet har grenade alkaner högre smältpunkter än n-alkan med samma antal kolatomer. Grenad struktur ger en mer kompakt 3D-struktur. Den packar enkelt in i en fast struktur med hög smältpunkt.
Egenskaper hos alkaner - Sammanfattning
Alkaner är kolväten med kemisk formel CnH2n + 2. Alla kolatomer är SP3-hybridiserade och bildar sigmabindningar riktade mot hörnen av en tetraeder. Både kokpunkten och smältpunkten ökar med molekylvikten. Förgrening av kedjan har stor effekt för både smältpunkt och kokpunkt, men på motsatta sätt. Förgrening av alkaner sänker kokpunkten, omvänt förgrening av alkaner höjer smältpunkten. För en n-alkanserie visar variationen av kokpunkten och smältpunkten en uppåtriktad trenddiagram. Ändå har grafen för smältpunkterna inte en slät form.
Alkaner är kemiskt stabila och involverar vanligtvis inte kemiska reaktioner. De är olösliga i polära lösningsmedel och lösliga i icke-polära eller svagt polära organiska lösningsmedel. Alkaner är mindre täta än vatten.
Alkaner visar isomeri; Det finns flera molekylära strukturer för en molekylformel. Deras fysiska och kemiska egenskaper förändras med strukturen.
VAD ÄR EGENSKAPENS EGENSKAPER?
