- Cấu trúc hóa học
- Tính chất hóa học và vật lý
- Điểm sôi và nóng chảy
- Tỉ trọng
- Danh pháp và ví dụ
- Người giới thiệu
Các ankan phân nhánh là các hiđrocacbon no có cấu trúc không bao gồm một mạch thẳng. Các ankan mạch thẳng được phân biệt với các đồng phân phân nhánh bằng cách thêm chữ n vào trước tên. Do đó, n-hexan có nghĩa là cấu trúc bao gồm sáu nguyên tử cacbon được sắp xếp trong một chuỗi.
Cành của một tán cây trơ trụi (hình dưới) có thể được so sánh với các nhánh của ankan phân nhánh; tuy nhiên, độ dày của các chuỗi của nó, dù là chính, phụ hay cấp ba, đều có cùng kích thước. Tại sao? Vì trong tất cả các liên kết đơn C - C đều có mặt.
Nguồn: Pixabay
Cây cối khi phát triển có xu hướng phân nhánh; ankan cũng vậy. Duy trì một chuỗi không đổi với các đơn vị metylen nhất định (–CH 2 -) liên quan đến một loạt các điều kiện năng lượng. Các ankan càng có nhiều năng lượng thì xu hướng phân nhánh càng lớn.
Cả đồng phân mạch thẳng và đồng phân nhánh đều có cùng tính chất hóa học, nhưng có sự khác biệt nhỏ về điểm sôi, điểm nóng chảy và các tính chất vật lý khác. Một ví dụ về ankan phân nhánh là 2-metylpropan, đơn giản nhất.
Cấu trúc hóa học
Các ankan phân nhánh và mạch thẳng có cùng công thức hoá học tổng quát: C n H 2n + 2 . Có nghĩa là, cả hai, đối với một số nguyên tử cacbon nhất định, có cùng số lượng hydro. Do đó, hai loại hợp chất là đồng phân: chúng có cùng công thức nhưng cấu tạo hóa học khác nhau.
Điều gì được quan sát đầu tiên trong một chuỗi tuyến tính? Một số hữu hạn nhóm metylen, –CH 2 - . Do đó, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 là một ankan mạch thẳng được gọi là n-heptan.
Lưu ý năm nhóm metylen liên tiếp. Ngoài ra, cần lưu ý rằng các nhóm này tạo nên tất cả các chuỗi, và do đó có cùng độ dày nhưng có độ dài thay đổi. Những gì khác có thể được nói về họ? Đó là các nguyên tử bậc 2, tức là các nguyên tử liên kết với hai nguyên tử khác.
Để n-heptan phân nhánh, cần phải sắp xếp lại các nguyên tử cacbon và hydro của nó. Làm sao? Các cơ chế có thể rất phức tạp và liên quan đến sự di chuyển của các nguyên tử và sự hình thành các dạng tích cực được gọi là cacbocation (–C + ).
Tuy nhiên, trên giấy tờ là đủ để sắp xếp cấu trúc theo cách có các nguyên tử cacbon thứ 3 và 4; nói cách khác, cacbon liên kết với ba hoặc bốn loại khác. Thứ tự mới này ổn định hơn so với các cụm dài của nhóm CH 2 . Tại sao? Bởi vì các nguyên tử cacbon thứ 3 và 4 bền hơn về mặt năng lượng.
Tính chất hóa học và vật lý
Các ankan phân nhánh và mạch thẳng, có cùng nguyên tử, giữ nguyên tính chất hoá học. Liên kết của chúng vẫn đơn giản, C - H và C - C, và ít khác biệt về độ âm điện, do đó các phân tử của chúng là không phân cực. Sự khác biệt, đã đề cập ở trên, nằm ở cacbon thứ 3 và 4 (CHR 3 và CR 4 ).
Tuy nhiên, khi chuỗi phân nhánh thành đồng phân, nó sẽ thay đổi cách các phân tử tương tác với nhau.
Ví dụ, cách nối hai nhánh thẳng của cây không giống như cách ghép hai nhánh nhiều nhánh lên trên cây kia. Trong tình huống đầu tiên có rất nhiều tiếp xúc bề mặt, trong khi ở tình huống thứ hai, “khoảng cách” giữa các cành chiếm ưu thế. Một số nhánh tương tác với nhau nhiều hơn là với nhánh chính.
Tất cả điều này dẫn đến các giá trị tương tự, nhưng không giống nhau về nhiều thuộc tính vật lý.
Điểm sôi và nóng chảy
Pha lỏng và pha rắn của ankan chịu tác dụng của lực giữa các phân tử trong những điều kiện cụ thể về áp suất và nhiệt độ. Vì các phân tử của ankan mạch nhánh và ankan mạch thẳng không tương tác theo cùng một cách nên chất lỏng hay chất rắn của chúng sẽ không giống nhau.
Điểm nóng chảy và điểm sôi tăng dần theo số lượng nguyên tử cacbon. Đối với ankan mạch thẳng, chúng tỉ lệ với n. Nhưng đối với ankan phân nhánh, tình hình phụ thuộc vào mức độ phân nhánh của chuỗi chính và nhóm thế hoặc nhóm ankyl (R) là gì.
Nếu các chuỗi tuyến tính được coi là các hàng ngoằn ngoèo, thì chúng sẽ hoàn toàn phù hợp với nhau; nhưng với những mạch phân nhánh, các chuỗi chính hầu như không tương tác vì các nhóm thế giữ chúng cách xa nhau.
Kết quả là ankan phân nhánh có mặt phân tử nhỏ hơn, do đó điểm nóng chảy và điểm sôi của chúng có xu hướng thấp hơn một chút. Cấu trúc càng rẽ nhánh, các giá trị này vẫn sẽ càng nhỏ.
Ví dụ, n-pentan (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ) có Peb là 36,1 ° C, trong khi 2-metyl-butan (CH 3 CH 2 (CH 3 ) CH 2 CH 3 ) và 2,2-đimetyl-propan (C (CH 3 ) 4 ) là 27,8 và 9,5 ° C.
Tỉ trọng
Sử dụng lý luận tương tự, các ankan phân nhánh có mật độ nhỏ hơn một chút, do chúng chiếm thể tích lớn hơn, do sự giảm tiếp xúc bề mặt giữa các chuỗi chính. Giống như các ankan mạch thẳng, chúng không thể trộn lẫn với nước và nổi trên mặt nước; nghĩa là chúng ít đặc hơn.
Danh pháp và ví dụ
Nguồn: Gabriel Bolívar
Năm ví dụ về ankan phân nhánh được hiển thị trong hình trên. Lưu ý rằng các nhánh có đặc điểm là có nguyên tử cacbon thứ 3 hoặc thứ 4. Nhưng chuỗi chính là gì? Là loại có số nguyên tử cacbon cao nhất.
- Trong A thì không, vì dù chọn chuỗi nào thì cả hai đều có 3 C. Vì vậy, tên của nó là 2-metyl-propan. Nó là một đồng phân của butan, C 4 H 10 .
-Alkane B thoạt nhìn có hai nhóm thế và một mạch dài. –CH 3 nhóm được đánh số sao cho chúng có số lượng ít nhất; do đó, các cacbon bắt đầu đếm từ phía bên trái. Như vậy, B có tên là 2,3-đimetyl-hexan.
-Đối với C, áp dụng tương tự như trong B. Chuỗi chính có 8 C, và hai nhóm thế, một CH 3 và một CH 2 CH 3 nằm ở phía bên trái nhiều hơn. Do đó, tên của nó là: 4-etyl-3-metyloctan. Lưu ý rằng nhóm thế -etyl được đề cập trước -metyl theo thứ tự bảng chữ cái của nó.
-Trong trường hợp của D, không quan trọng vị trí các nguyên tử cacbon của chuỗi chính được đếm. Tên của nó là: 3-etyl-propan.
-Và cuối cùng đối với E, một ankan phân nhánh phức tạp hơn một chút, mạch chính có 10 C và nó bắt đầu được đếm từ bất kỳ nhóm CH 3 nào ở bên trái. Làm theo cách này tên của nó là: 5-etyl-2,2-đimetyl-decan.
Người giới thiệu
- Carey, FA (2006). Hóa hữu cơ Phiên bản thứ sáu. Nhà xuất bản Mc Graw Hill, trang 74-81.
- John T. Moore, Chris Hren, Peter J. Mikulecky. Cách gọi tên ankan phân nhánh trong hóa học. Phục hồi từ: dummies.com
- Tiến sĩ Ian Hunt. (2014). Ankan phân nhánh đơn giản. Lấy từ: chem.ucalgary.ca
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 8 tháng 1 năm 2018). Định nghĩa Alkane chuỗi nhánh. Phục hồi từ: thinkco.com
- Hóa học LibreTexts. Ankan mạch nhánh. Lấy từ: chem.libretexts.org
- Ankan: cấu tạo và tính chất. Lấy từ: uam.es
- Danh pháp: ankan. . Lấy từ: quimica.udea.edu.co