АЛКАНОВАЯ ТЕОРИЯ

алкан алканы

Что такое алканы?

Алканы представляют собой соединения, образованные исключительно углеродом и водородом (углеводородами), которые содержат только простые углерод-углеродные связи.

типы алканов

Алканы делятся на линейные, разветвленные, циклические и полициклические.

Номенклатура алканов

Алканы называются, оканчиваясь на -ан префикс, который указывает количество атомов углерода в молекуле (метан, этан, пропан...)

Физические свойства алканов

Температуры плавления и кипения алканов низкие и увеличиваются по мере увеличения числа атомов углерода из-за взаимодействия между молекулами силами Лондона. Линейные алканы имеют более высокие температуры кипения, чем их разветвленные изомеры.

конформационные изомеры

Алканы не являются жесткими из-за вращения вокруг связи CC. Множественные формы, созданные этими вращениями, называются конформациями.

Проекция Ньюмана

Энергию различных конформаций можно увидеть в проекциях Ньюмена. Таким образом, в случае этана затмеваемая конформация имеет самую высокую энергию из-за отталкивания между атомами водорода.

диаграммы потенциальной энергии

Различные конформации алканов можно представить на диаграмме потенциальной энергии, где мы можем видеть, какая конформация более стабильна (минимальная энергия), и какая энергия необходима для перехода из одной конформации в другую.

сжигание алканов

Из-за низкой реакционной способности алканы также называют парафинами. Наиболее важными реакциями этой группы соединений являются радикальное галогенирование и горение. Горение – это соединение углеводорода с кислородом с образованием углекислого газа и воды.

Углеводороды – это соединения, содержащие только углерод и водород. Их делят на два класса: алифатические и ароматические углеводороды.

Алифатические углеводороды включают три класса соединений: алканы, алкены и алкины. Алканы — это углеводороды, содержащие только одинарные углерод-углеродные связи, алкены — двойные углерод-углеродные связи, а алкины — углеводороды, содержащие одну тройную связь.

этан

Молекулярная модель молекулы этана. Этан имеет тетраэдрическую геометрию с углеродом в центре тетраэдра и водородами, ориентированными к его вершинам. Обратите внимание на пространственное представление с помощью клиньев и пунктирных линий .

Алканы — это соединения, состоящие из углерода и водорода, которые содержат только одинарные углерод-углеродные связи. Они соответствуют общей формуле C n H 2n+2 , где n — число атомов углерода в молекуле.

Алканы, в которых атомы углерода связаны непрерывно (без разветвлений), называются алканами с прямой цепью .


молекулярная модель бутана

Молекула бутана. На первом рисунке показана форма объединения атомов, на втором — зигзагообразная форма молекулы и, наконец, ее молекулярная модель, где наблюдается пространственное расположение атомов.

барбитуровая кислота 01

Барбитуровая кислота, открытая Адольфом фон Байером в 1864 г.

У истоков химии органические соединения были названы их первооткрывателями. Мочевина получила свое название из-за выделения из мочи.
Барбитуровая кислота была открыта немецким химиком Адольфом фон Байером в 1864 году. Предполагается, что он дал ей это название в честь друга по имени Барбара.

Химическая наука развивалась, и большое количество открытых органических соединений сделало необходимым использование систематической номенклатуры.

номенклатура алканов 01

[1] изобутан (обычное название); метилпропан (название ИЮПАК)

[2] изопентан (обычное название); метилбутан (название IUPAC)

В системе номенклатуры ИЮПАК имя состоит из трех частей: префиксов, основной части и суффиксов; Префиксы указывают заместители молекулы; суффикс указывает на функциональную группу молекулы; а основная часть - количество атомов углерода.

Алканы могут быть названы следующими семью шагами:

Правило 1.- Определите количество атомов углерода в самой длинной цепи, называемой основной цепью алкана. Обратите внимание на рисунки, что это не всегда горизонтальная цепочка.


номенклатура алканов 02

[3] 3-метилоктан

[4] 4-метилгептан

Правило 1. Название бициклического соединения состоит из слова Bicyclo, за которым следует скобка, указывающая количество атомов углерода в каждой из трех цепей, начинающихся с атомов углерода-мостов. Название оканчивается на алкан с таким же числом атомов углерода.



номенклатура велосипедов 01

[1] Бицикло[2.2.1]гептан

[2] Бицикло[3.2.1]октан

[xxx] Углеродные мостики бициклического соединения отмечены синей точкой. Количество атомов углерода в каждой из этих цепей (пронумеровано красным) указано в скобках, без учета атомов углерода-плацдарма. Обратите внимание, что числа упорядочены от большего к меньшему и разделены точками (не запятыми).

Название бициклического соединения оканчивается на название алкана с таким же числом атомов углерода.

Метан (CH 4 ), этан (C 2 H 6 ) и пропан (C 3 H 8 ) представляют собой алканы только с одной возможной структурой. Однако есть два алкана с формулой C 4 H 10 ; бутан и 2-метилпропан. Эти алканы с одинаковой формулой, но разной структурой называются изомерами.

алканы изомеры 01

[1] Бутан

[2] 2-метилпропан

н-бутан и изобутан имеют одинаковую формулу, но различаются способом соединения их атомов — они являются структурными изомерами. Их разная структура приводит к тому, что они обладают разными свойствами, поэтому они различаются примерно на 20ºC по температуре плавления и примерно на 10ºC по температуре кипения.

Алканы представляют собой sp 3- гибридные соединения по всем атомам углерода. Четыре заместителя, которые начинаются от каждого атома углерода, расположены по направлению к вершинам тетраэдра.

Расстояния и углы связи показаны на следующих моделях.

Propiedades físicas de alcanos

Proyección de Newman Проекция Ньюмена получается, если смотреть на молекулу вдоль оси CC. Передний углерод представлен точкой, от которой начинаются три связи, соединяющие его с заместителями. Углерод позади представлен кругом, и связи, выходящие из этого углерода, взяты из этого круга.

Conformación anti del agua oxigenada Одинарные связи между атомами имеют цилиндрическую симметрию и допускают вращение присоединенных к ним групп атомов. Различные пространственные расположения, которые атомы принимают в результате вращения вокруг связи, называются конформациями. Частная конформация из многих возможных называется конформером.

Этан — простейший алкан, который может существовать в различных конформациях. Из бесконечных конформаций, которые могут быть получены при повороте углерод-углеродной связи, по важности выделяются чередующиеся и затмеваемые конформации.

Рассмотрим связь С2-С3 бутана. Повороты на 60º вокруг этой связи будут генерировать возможные конформации бутана. Есть три конформации особой важности, называемые; бутан без , бутан анти и бутан гош , которые мы представляем в следующих моделях.