- Struktur linearer Alkane
- Gruppen
- Länge ihrer Ketten
- Konformationen
- Linear
- Aufgerollt oder gefaltet
- Gemischt
- Eigenschaften
- Körperlich
- Interaktionen
- Stabilität
- Nomenklatur
- Beispiele
- Verweise
Die linearen Alkane sind gesättigte Kohlenwasserstoffe, deren allgemeine chemische Formel n-C n H 2n + 2 ist . Da es sich um gesättigte Kohlenwasserstoffe handelt, sind alle ihre Bindungen einfach (CH) und bestehen nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen. Sie werden auch Paraffine genannt und unterscheiden sie von verzweigten Alkanen, die Isoparaffine genannt werden.
Diesen Kohlenwasserstoffen fehlen Äste und Ringe. Diese Familie organischer Verbindungen ist mehr als Linien Ketten ähnlicher (geradkettiges Alkan); oder aus kulinarischer Sicht zu Spaghetti (roh und gekocht).
Wenn rohe Spaghetti weniger spröde wären, hätten sie eine noch größere Ähnlichkeit mit linearen Alkanen. Quelle: Pixabay.
Die rohen Spaghetti repräsentieren den idealen und isolierten Zustand linearer Alkane, wenn auch mit einer ausgeprägten Bruchneigung; während gekochte, unabhängig davon, ob sie al dente sind oder nicht, sich ihrem natürlichen und synergistischen Zustand nähern: einige interagieren mit anderen in einem Ganzen (zum Beispiel dem Nudelgericht).
Diese Arten von Kohlenwasserstoffen kommen auf natürliche Weise in Erdgas- und Ölfeldern vor. Die leichtesten haben Schmiereigenschaften, während sich die schweren wie unerwünschter Asphalt verhalten. löslich jedoch in Paraffinen. Sie dienen sehr gut als Lösungsmittel, Schmiermittel, Kraftstoffe und Asphalt.
Struktur linearer Alkane
Gruppen
Es wurde erwähnt, dass die allgemeine Formel für diese Alkane C n H 2n + 2 ist . Diese Formel ist in der Tat für alle Alkane gleich, ob linear oder verzweigt. Der Unterschied dann in der n-, die der Formel des Alkans vorausgeht, dessen Bezeichnung "normal" bedeutet.
Es ist später ersichtlich, dass dieses n- für Alkane mit einer Kohlenstoffzahl von vier oder weniger (n ≤ 4) nicht erforderlich ist.
Eine Linie oder Kette kann nicht aus einem einzelnen Kohlenstoffatom bestehen, daher wird Methan (CH 4 , n = 1) zur Erklärung ausgeschlossen . Wenn n = 2 ist, haben wir Ethan, CH 3 -CH 3 . Es ist zu beachten, dass dieses Alkan aus zwei miteinander verbundenen Methylgruppen, CH 3 , besteht.
Durch Erhöhen der Anzahl der Kohlenstoffe, n = 3, erhält man das Alkanpropan CH 3 -CH 2 -CH 3 . Nun erscheint eine neue Gruppe, CH 2 , genannt Methylen. Egal wie groß das lineare Alkan ist, es wird immer nur zwei Gruppen haben: CH 3 und CH 2 .
Länge ihrer Ketten
Wenn die Anzahl der Kohlenstoffe im linearen Alkan zunimmt, gibt es in allen resultierenden Strukturen eine Konstante: Die Anzahl der Methylengruppen nimmt zu. Angenommen, lineare Alkane mit n = 4, 5 und 6:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n-Butan)
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n-Pentan)
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n-Hexan)
Die Ketten werden länger, weil sie ihren Strukturen CH 2 -Gruppen hinzufügen . Somit unterscheidet sich ein langes oder kurzes lineares Alkan darin, wie viele CH 2 die beiden terminalen CH 3 -Gruppen trennen . Alle diese Alkane haben nur zwei dieser CH 3 : am Anfang der Kette und am Ende der Kette. Wenn ich mehr hätte, würde dies das Vorhandensein von Zweigen bedeuten.
Ebenso kann das völlige Fehlen von CH-Gruppen gesehen werden, die nur in den Zweigen vorhanden sind oder wenn Substituentengruppen vorhanden sind, die an einen der Kohlenstoffe der Kette gebunden sind.
Die Strukturformel kann wie folgt zusammengefasst werden: CH 3 (CH 2 ) n-2 CH 3 . Versuchen Sie es anzuwenden und zu veranschaulichen.
Konformationen
Strukturkonformationen linearer Alkane. Quelle: Gabriel Bolívar.
Einige lineare Alkane können länger oder kürzer sein als andere. In diesem Fall kann n einen Wert von 2 a ∞ haben; das heißt, eine Kette, die aus unendlichen CH 2 -Gruppen und zwei terminalen CH 3 -Gruppen besteht (theoretisch ist dies möglich). Allerdings sind nicht alle Zeichenfolgen im Raum gleich "angeordnet".
Hier entstehen die strukturellen Konformationen von Alkanen. Was schulden sie? Zur Rotierbarkeit der CH-Bindungen und ihrer Flexibilität. Wenn sich diese Glieder um eine Kernachse drehen oder drehen, beginnen sich die Ketten von ihrer ursprünglichen linearen Charakteristik weg zu biegen, zu falten oder zu wickeln.
Linear
Im oberen Bild ist beispielsweise oben eine Kette mit dreizehn Kohlenstoffatomen dargestellt, die linear oder verlängert bleibt. Diese Konformation ist ideal, da angenommen wird, dass die molekulare Umgebung die räumliche Anordnung der Atome in der Kette minimal beeinflusst. Nichts stört sie und sie muss sich nicht bücken.
Aufgerollt oder gefaltet
In der Mitte des Bildes erfährt die 27 Kohlenstoffkette eine äußere Störung. Um "bequemer" zu sein, dreht die Struktur ihre Glieder so, dass sie sich auf sich selbst faltet. wie eine lange Spaghetti.
Computerstudien haben gezeigt, dass die maximale Anzahl von Kohlenstoffen, die eine lineare Kette haben kann, n = 17 ist. Ab n = 18 ist es unmöglich, dass sie sich nicht zu biegen oder zu verdrehen beginnt.
Gemischt
Wenn die Kette sehr lang ist, kann es Bereiche geben, die linear bleiben, während andere gebogen oder gewickelt wurden. Von allen ist dies vielleicht die Konformation, die der Realität am nächsten kommt.
Eigenschaften
Körperlich
Da es sich um Kohlenwasserstoffe handelt, sind sie im Wesentlichen unpolar und daher hydrophob. Dies bedeutet, dass sie sich nicht mit Wasser mischen können. Sie sind nicht sehr dicht, weil ihre Ketten zu viele leere Räume zwischen ihnen lassen.
Ebenso reichen ihre physikalischen Zustände von gasförmig (für n <5), flüssig (für n <13) oder fest (für n ≥ 14) und hängen von der Länge der Kette ab.
Interaktionen
Lineare Alkanmoleküle sind unpolar und daher sind ihre intermolekularen Kräfte vom Londoner Streutyp. Die Ketten (die wahrscheinlich eine gemischte Konformation annehmen) werden dann durch die Wirkung ihrer Molekularmassen und der augenblicklich induzierten Dipole ihrer Wasserstoff- und Kohlenstoffatome angezogen.
Aus diesem Grund steigen die Siede- und Schmelzpunkte der Kette in gleicher Weise an, wenn sie länger und daher schwerer wird.
Stabilität
Je länger die Kette ist, desto instabiler ist sie. Sie brechen im Allgemeinen ihre Glieder, um aus einer großen Kette kleinere Ketten zu machen. Tatsächlich ist dieses Verfahren als Cracken bekannt, das bei der Ölraffination in hohem Maße eingesetzt wird.
Nomenklatur
Um lineare Alkane zu benennen, reicht es aus, den Indikator n- vor dem Namen einzufügen. Wenn n = 3 ist, wie bei Propan, kann dieses Alkan keine Verzweigung aufweisen:
CH 3 -CH 2 -CH 3
Was nach n = 4 nicht passiert, dh mit n-Butan und den anderen Alkanen:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3
ODER
(CH 3 ) 2 CH-CH 3
Die zweite Struktur entspricht Isobutan, das aus einem Strukturisomer von Butan besteht. Zur Unterscheidung kommt der n-Indikator ins Spiel. Somit bezieht sich n-Butan nur auf das lineare Isomer ohne Verzweigungen.
Je höher n ist, desto größer ist die Anzahl der Strukturisomere und desto wichtiger ist es, n- zu verwenden, um auf das lineare Isomer Bezug zu nehmen.
Beispielsweise weist Octan C 8 H 18 (C 8 H 8 × 2 + 2 ) bis zu dreizehn Strukturisomere auf, da viele Verzweigungen möglich sind. Das lineare Isomer heißt jedoch: n-Oktan und seine Struktur ist:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3
Beispiele
Sie werden unten erwähnt und um einige lineare Alkane fertigzustellen:
-Ethan (C 2 H 6 ): CH 3 CH 3
-Propan (C 3 H 8 ): CH 3 CH 2 CH 3
- n-Heptan (C 7 H 16 ): CH 3 (CH 2 ) 5 CH 3 .
- n-Decan (C 10 H 22 ): CH 3 (CH 2 ) 8 CH 3 .
- n-Hexadecan (C 16 H 34 ): CH 3 (CH 2 ) 14 CH 3 .
- n-Nonadecan (C 19 H 40 ): CH 3 (CH 2 ) 17 CH 3 .
- n-Eicosan (C 20 H 42 ): CH 3 (CH 2 ) 18 CH 3 .
- n-Hektan (C 100 H 202 ): CH 3 (CH 2 ) 98 CH 3 .
Verweise
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