- Cấu trúc của ankan mạch thẳng
- Các nhóm
- Chiều dài của chuỗi của họ
- Sự phù hợp
- Tuyến tính
- Cuộn lại hoặc gấp lại
- Trộn
- Tính chất
- Vật lý
- Tương tác
- Ổn định
- Danh pháp
- Ví dụ
- Người giới thiệu
Các ankan mạch thẳng là những hiđrocacbon no có công thức hóa học chung là n -C n H 2n + 2 . Vì chúng là các hydrocacbon no, tất cả các liên kết của chúng đều đơn giản (CH) và chỉ được tạo thành từ các nguyên tử cacbon và hydro. Chúng cũng được gọi là parafin, phân biệt chúng với ankan phân nhánh, được gọi là isoparafin.
Các hydrocacbon này không có nhánh và vòng. Hơn cả các dòng, họ hợp chất hữu cơ này giống với chuỗi (alkane mạch thẳng); hoặc từ góc độ ẩm thực, mì spaghetti (sống và nấu chín).
Nếu mì spaghetti thô ít giòn hơn, chúng sẽ thậm chí còn gần giống với ankan mạch thẳng. Nguồn: Pixabay.
Mì spaghetti thô đại diện cho trạng thái lý tưởng và cô lập của ankan mạch thẳng, mặc dù có xu hướng bị vỡ rõ rệt; trong khi những người đã nấu chín, bất kể chúng có còn nguyên hay không, vẫn tiếp cận trạng thái tự nhiên và hiệp lực của chúng: một số tương tác với những người khác trong tổng thể (ví dụ như món mì ống).
Các loại hydrocacbon này được tìm thấy tự nhiên trong khí đốt tự nhiên và các mỏ dầu. Loại nhẹ nhất có đặc tính bôi trơn, trong khi loại nặng thì hoạt động như một loại nhựa đường không mong muốn; Tuy nhiên, hòa tan trong parafin. Chúng phục vụ rất tốt như dung môi, chất bôi trơn, nhiên liệu và nhựa đường.
Cấu trúc của ankan mạch thẳng
Các nhóm
Người ta đã đề cập rằng công thức chung của các ankan này là C n H 2n + 2 . Trên thực tế, công thức này giống nhau đối với tất cả các ankan, cho dù là mạch thẳng hay mạch nhánh. Sự khác biệt sau đó ở n- đứng trước công thức của ankan, mà ký hiệu của nó có nghĩa là "bình thường".
Sau đó sẽ thấy rằng n- này là không cần thiết đối với ankan có số cacbon bằng hoặc nhỏ hơn bốn (n ≤ 4).
Một dòng hoặc chuỗi không thể bao gồm một nguyên tử cacbon, vì vậy mêtan (CH 4 , n = 1) được loại trừ để giải thích . Nếu n = 2, ta có etan, CH 3 -CH 3 . Lưu ý rằng ankan này bao gồm hai nhóm metyl, CH 3 , liên kết với nhau.
Tăng số nguyên tử, n = 3, tạo ra ankan propan, CH 3 -CH 2 -CH 3 . Bây giờ một nhóm mới xuất hiện, CH 2 , được gọi là metylen. Cho dù ankan mạch thẳng có kích thước lớn đến đâu, nó sẽ luôn chỉ có hai nhóm: CH 3 và CH 2 .
Chiều dài của chuỗi của họ
Khi số lượng nguyên tử trong ankan mạch thẳng tăng lên, có một không đổi trong tất cả các cấu trúc tạo thành: số nhóm metylen tăng. Ví dụ, giả sử ankan mạch thẳng với n = 4, 5 và 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)
Các chuỗi trở nên dài hơn vì chúng thêm nhóm CH 2 vào cấu trúc của chúng . Do đó, một ankan mạch thẳng dài hay ngắn khác nhau ở số lượng CH 2 phân tách hai nhóm CH 3 ở đầu cuối . Tất cả các ankan chỉ có hai CH 3 này : ở đầu mạch và ở cuối mạch. Nếu tôi có nhiều hơn, nó có nghĩa là sự hiện diện của các nhánh.
Tương tự như vậy, có thể thấy sự vắng mặt hoàn toàn của các nhóm CH, chỉ xuất hiện trong các nhánh hoặc khi có các nhóm thế liên kết với một trong các nguyên tử của chuỗi.
Có thể tóm tắt công thức cấu tạo như sau: CH 3 (CH 2 ) n-2 CH 3 . Hãy thử áp dụng và minh họa nó.
Sự phù hợp
Công thức cấu tạo của ankan mạch thẳng. Nguồn: Gabriel Bolívar.
Một số ankan mạch thẳng có thể dài hơn hoặc ngắn hơn những ankan khác. Trong trường hợp này, n có thể có giá trị là 2 a ∞; nghĩa là, một chuỗi bao gồm vô hạn nhóm CH 2 và hai nhóm CH 3 ở đầu (về lý thuyết là có thể). Tuy nhiên, không phải tất cả các chuỗi đều được "sắp xếp" theo cùng một cách trong không gian.
Ở đây phát sinh các dạng cấu trúc của ankan. Họ nợ gì? Về khả năng quay của các liên kết CH và tính linh hoạt của chúng. Khi các liên kết này xoắn hoặc quay quanh trục giữa các hạt nhân, các chuỗi bắt đầu uốn cong, gấp khúc hoặc cuộn ra khỏi đặc tính tuyến tính ban đầu của chúng.
Tuyến tính
Ví dụ, trong hình ảnh trên, một chuỗi mười ba cacbon được hiển thị ở trên cùng vẫn là tuyến tính hoặc kéo dài. Cấu trúc này là lý tưởng, vì người ta cho rằng môi trường phân tử ảnh hưởng tối thiểu đến sự sắp xếp không gian của các nguyên tử trong chuỗi. Không có gì làm phiền cô ấy và cô ấy không cần phải cúi xuống.
Cuộn lại hoặc gấp lại
Ở giữa hình ảnh, chuỗi carbon 27 bị nhiễu động bên ngoài. Cấu trúc, để "thoải mái" hơn, xoay các liên kết của nó theo cách mà nó đang tự gấp lại; chẳng hạn như một món mì spaghetti dài.
Các nghiên cứu tính toán đã chỉ ra rằng số lượng cacbon tối đa mà một chuỗi thẳng có thể có là n = 17. Từ n = 18, không thể nào mà nó không bắt đầu uốn cong hoặc xoắn.
Trộn
Nếu chuỗi rất dài, có thể có những vùng của nó vẫn tuyến tính trong khi những vùng khác đã bị uốn cong hoặc bị quấn. Tất nhiên, đây có lẽ là cấu trúc gần với thực tế nhất.
Tính chất
Vật lý
Vì chúng là hydrocacbon, về cơ bản chúng là apolar và do đó kỵ nước. Điều này có nghĩa là chúng không thể trộn lẫn với nước. Chúng không dày đặc lắm vì dây xích của chúng để lại quá nhiều khoảng trống giữa chúng.
Tương tự như vậy, các trạng thái vật lý của chúng từ thể khí (đối với n <5), lỏng (đối với n <13) hoặc rắn (đối với n ≥ 14), và phụ thuộc vào độ dài của chuỗi.
Tương tác
Các phân tử alkan tuyến tính là bất cực, và do đó lực liên phân tử của chúng thuộc loại tán xạ London. Các chuỗi (có thể sử dụng một cấu trúc hỗn hợp), sau đó bị thu hút bởi tác động của các khối lượng phân tử của chúng và các lưỡng cực cảm ứng tức thời của các nguyên tử hydro và carbon của chúng.
Chính vì lý do này mà khi chuỗi trở nên dài hơn, và do đó nặng hơn, điểm sôi và điểm nóng chảy của nó tăng lên theo cùng một cách.
Ổn định
Sợi xích càng dài thì càng không bền. Họ thường phá vỡ các liên kết của mình để tạo ra các chuỗi nhỏ hơn từ một chuỗi lớn. Trên thực tế, quá trình này được gọi là nứt, được sử dụng nhiều trong lọc dầu.
Danh pháp
Để đặt tên cho ankan mạch thẳng, chỉ cần thêm chỉ số n- trước tên là đủ. Nếu n = 3, như với propan, thì ankan này không thể phân nhánh:
CH 3 -CH 2 -CH 3
Điều nào không xảy ra sau n = 4, tức là với n-butan và các ankan khác:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3
HOẶC LÀ
(CH 3 ) 2 CH-CH 3
Cấu trúc thứ hai tương ứng với isobutan, bao gồm một đồng phân cấu trúc của butan. Để phân biệt cái này với cái kia, chỉ báo n có tác dụng. Do đó, n-butan chỉ đề cập đến đồng phân mạch thẳng, không có nhánh.
N càng cao thì số lượng đồng phân cấu tạo càng lớn và việc sử dụng n- để chỉ đồng phân mạch thẳng càng quan trọng.
Ví dụ, octan, C 8 H 18 (C 8 H 8 × 2 + 2 ), có tối đa mười ba đồng phân cấu tạo, vì có thể có nhiều nhánh. Tuy nhiên, đồng phân mạch thẳng được đặt tên là: n-octan, và cấu trúc của nó là:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3
Ví dụ
Chúng được đề cập dưới đây và để hoàn thành một số ankan mạch thẳng:
-Ethane (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 -Hectan (C 100 H 202 ): CH 3 (CH 2 ) 98 CH 3 .
Người giới thiệu
- Carey F. (2008). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ sáu). Đồi Mc Graw.
- Morrison, RT và Boyd, R, N. (1987). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ 5). Biên tập Addison-Wesley Interamericana.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Hóa học hữu cơ. Các amin. (Tái bản lần thứ 10.). Wiley Plus.
- Jonathan M. Goodman. (1997). Alkane không phân nhánh dài nhất với chuyển đổi tối thiểu toàn cầu tuyến tính là gì? J. Chem. Inf. Comput. Khoa học viễn tưởng 1997, 37, 5, 876-878.
- Garcia Nissa. (2019). Ankan là gì? Học. Phục hồi từ: study.com
- Ông Kevin A. Boudreaux. (2019). Ankan. Khôi phục từ: angelo.edu
- Danh sách các Anken mạch thẳng. . Được khôi phục từ: laney.edu
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 7 tháng 9 năm 2018). Gọi tên 10 ankan đầu tiên. Phục hồi từ: thinkco.com
- Khoa học kỳ quặc. (Ngày 20 tháng 3 năm 2013). Ankan mạch thẳng: tính chất dự đoán. Phục hồi từ: quirkyscience.com
- Wikipedia. (2019). Ankan cao hơn. Khôi phục từ: en.wikipedia.org