АЛИФАТСКИ УГЉОВОДОНИЦИ: СВОЈСТВА, НОМЕНКЛАТУРА, РЕАКЦИЈЕ, ВРСТЕ - ХЕМИЈА - 2025

У алифатични угљоводоници су они који немају Ароматицити, не у мирисну смислу, али што се тиче хемијска стабилност. Класификација угљоводоника на овај начин данас је превише нејасна и непрецизна, јер не прави разлику између различитих врста угљоводоника који нису ароматични.

Дакле, имамо алифатске угљоводонике и ароматичне угљоводонике. Потоње препознаје по основној јединици: бензенски прстен. Остали, са друге стране, могу да усвоје било коју молекуларну структуру: линеарну, разгранату, цикличну, незасићену, полицикличку; све док немају коњугиране системе попут бензена.

Течно гориво у упаљачима састоји се од мешавине алифатских угљоводоника. Извор: Пикнио.

Израз "алифатски" рођен је од грчке речи "алеипхар", што значи масти, која се такође користи за уље. Због тога је у 19. веку ова класификација додељена угљоводоницима добијеним из масних екстраката; док су ароматични угљоводоници екстраховани из дрвећа и мирисних смола.

Међутим, како су се темељи органске хемије учврстили, откривено је да постоји хемијско својство које је разликовало угљоводонике, чак и важније од њихових природних извора: ароматичност (а не мирис).

На тај начин, алифатски угљоводоници су престали да буду само они добијени из масти, а све оне којима недостаје ароматичност. У овој породици имамо алкане, алкене и алкине, без обзира да ли су линеарни или циклични. Зато се „алифатично“ сматра непрецизним; мада је корисно обратити се на неке опште аспекте.

На пример, када кажете алифатске „крајеве“ или „ланце“, ви мислите на молекуларне регионе у којима недостају ароматични прстенови. Од свих алифатичних угљоводоника, најједноставније по дефиницији је метан, ЦХ ₄ ; док је бензен најједноставнији од ароматичних угљоводоника.

Својства алифатских угљоводоника

Својства алифатских угљоводоника варирају у различитом степену у зависности од тога који се разматрају. Постоје оне ниске и високе молекуларне масе, као и линеарне, разгранате, цикличне или полицикличке, чак и оне са невероватним тродимензионалним структурама; као код Кубанаца, у облику коцке.

Међутим, постоје неке опћенитости које се могу споменути. Већина алифатских угљоводоника су хидрофобни и неполарни гасови или течности, од којих су неки аполарнији од других, јер су чак и они у чијим угљеним ланцима садрже атоме халогена, кисеоника, азота или сумпора.

Исто тако, то су запаљива једињења, пошто су подложна оксидацији у ваздуху са минималним извором топлоте. Ова карактеристика постаје опаснија ако додамо њену високу испарљивост због слабих дисперзивних интеракција које држе алифатичне молекуле заједно.

То видимо на пример у бутану, гасу који се релативно лако може укапкати попут пропана. Обе су високо испарљиве и запаљиве, што их чини активним компонентама у гасним или џепним упаљачима.

Наравно, та испарљивост се смањује како се молекуларна маса повећава, а угљоводоници стварају све вискозне и масније течности.

Номенклатура

Номенклатура угљоводоника се разликује чак и више од њихових својстава. Ако су то алкани, алкени или алкини, слиједе се иста правила прописана ИУПАЦ-ом: одаберите најдужи ланац, додијеливши најниже бројеве индикатора највише супституираном крају или најактивнијим хетероатомима или групама.

На овај начин се зна на којем угљенику се налази сваки супституент, или чак незасићења (двоструке или троструке везе). У случају цикличних угљоводоника, називу претходе супституенти наведени абецедним редом, а затим реч 'циклус', рачунајући бројеве угљеника који га чине.

На пример, размотрите следећа два циклохексана:

Два циклохексана, који су класификовани као алифатски угљоводоници. Извор: Габриел Боливар.

Циклохексан А назива се 1,4-диметилциклохексан. Да је прстен пет угљеника, то би био 1,4-диметилциклопентан. У међувремену, циклохексан Б назива се 1,2,4-триметилциклохексан, а не 1,4,6-циклохексан, јер настоји да користи најниже показатеље.

Сада, номенклатура може бити веома компликована за угљоводонике са бизарним структурама. За њих постоје специфичнија правила која се морају објаснити одвојено и пажљиво; баш попут диена, терпена, полиена и полицикличних једињења.

Реакције

Изгарање

Срећом, реакције су за ове угљоводонике мање различите. Један од њих је већ споменут: они лако сагоревају, стварајући угљен диоксид и воду, као и друге оксиде или гасове у зависности од присуства хетероатома (Цл, Н, П, О, итд.). Међутим, ЦО ₂ и Х ₂ О су главни производи сагоревања.

Додатак

Ако представљају незасићености, могу се подвргнути додатним реакцијама; то јест, они уграђују мале молекуле у своје кичме као супституенте пратећи одређени механизам. Међу ових молекула имамо воду, водоник и халогене (Ф ₂ , Цл ₂ , Бр ₂ и И ₂ ).

Халогенација

Са друге стране, алифатски угљоводоници под појавом ултраљубичастог зрачења (хв) и топлоте могу да прекидају ЦХ везе да би их променили у ЦКС везе (ЦФ, Ц-Цл, итд.). Ово је реакција халогенирања која се примећује код алканана кратког ланца, попут метана или пентана.

Пукотина

Друга реакција коју могу подвргнути алифатским угљоводоницима, посебно дуголанчаним алканима, је термичко пуцање. Састоји се од снабдевања интензивном топлином тако да топлотна енергија прекида једносмерне везе, стварајући тако мале молекуле, више цењене на тржишту горива, од великих молекула.

Четири реакције које су горе су главне оне којима се алифатски угљоводоник може подвргнути, а сагоревање је најважније од свега, јер не дискриминише ниједно једињење; сви ће сагоревати у присуству кисеоника, али неће сви додати молекуле или се разградити на мале молекуле.

Врсте

Алифатски угљоводоници групирају безброј једињења која су заузврат класификована на специфичнији начин, указујући на степен њихових незасићености, као и врсту структуре коју имају.

Према томе колико су незасићени, имамо алкане (засићене), алкене и алкине (незасићене).

За алкане је карактеристично да имају једноструке ЦЦ везе, док код алкена и алкина посматрамо Ц = Ц и Ц≡Ц везе. Врло опћенит начин да се то визуелизује је да се о угљеним скелетима алкана размишљају као о цик-цак-у и савијеним ланцима, који су "квадрат" за алкене, и "равне линије" за алкине.

То је због чињенице да двоструке и троструке везе представљају енергетско и стерицко ограничење у својим ротацијама, "очврснувши" њихове структуре.

Алкани, алкени и алкини могу бити разгранати, циклични или полициклички. Због тога се циклоалкани, циклоалкени, циклоалкини и једињења попут декалина (са бицикло-структуром), адамантана (слично као бејзбол капа), хепталена, гонана, између осталог, такође сматрају и алифатским угљоводоницима.

Остале врсте угљоводоника настају из алкена, попут диена (са две двоструке везе), полиена (са многим наизменичним двоструким везама) и терпена (једињења изведена из изопрена, диена).

Апликације

Опет, употреба ових угљоводоника може да варира у зависности од тога који се сматра. Међутим, у одељцима својстава и реакција било је јасно да сви сагоревају, не само да би ослобађали гасовите молекуле, већ и светлост и топлоту. Стога су резервоари енергије корисни као гориво или топлотни извори.

Због тога се користе као део састава бензина, за природни гас, у Бунсеновим горионицима и уопште како би могли да започну ватру.

Један од најистакнутијих примера је ацетилен, ХЦ≡ЦХ, чије сагоревање омогућава побуђивање металних јона узорка у атомској апсорпционој спектрометрији спроведеном у аналитичким тестовима. Такође, настала ватра може да се користи за заваривање.

Течни алифатски угљоводоници, као што су парафински, често се користе као растварачи за екстракцију масти. Поред тога, његово деловање растварача може се користити за уклањање мрља, емајла, боја или једноставно за припрему раствора одређеног органског једињења.

Они са највишом молекуларном масом, било вискозном или чврстом, користе се за производњу смола, полимера или лекова.

Што се тиче термина „алифатски“, он се често користи за оне регије, у макромолекули, којима недостају ароматичности. На пример, асфалтени су површно описани као ароматично језгро са алифатским ланцима.

Примери

У почетку се говорило да је метан најједноставнији од алифатских угљоводоника. Потом долазе пропан, ЦХ ₃ ЦХ ₂ ЦХ ₃ , бутан, ЦХ ₃ ЦХ ₂ ЦХ ₂ ЦХ ₃ , пентан, ЦХ ₃ ЦХ ₂ ЦХ ₂ ЦХ ₂ ЦХ ₃ , октан, нонан, декан, и тако даље, има алкани сваки пут дуже.

Исто важи и за етилен, ЦХ ₂ = ЦХ ₂ , пропен, ЦХ ₃ ЦХ = ЦХ ₂ , бутен, ЦХ ₃ ЦХ ₂ ЦХ = ЦХ ₃ , а за остале алкина. Ако постоје две двоструке везе, то су диени, а ако их има више од два, полиени. Исто тако, у истом костуру могу постојати двоструке и троструке везе, повећавајући структурну сложеност.

Међу циклоалкане можемо поменути циклопропан, циклобутан, циклопентан, циклохексан, циклохептан, циклооктан, као и циклохексен и циклохексин. Разгранати деривати заузврат се добивају из свих ових угљоводоника, а расположиви примери (као што је 1,4-диметилциклохексан) умножавају се још више.

Од најрепрезентативнијих терпена имамо лимонен, ментол, пинен, витамин А, сквален итд. Полиетилен је полимер засићена са -ЦХ ₂ -ЦХ ₂ - јединице Остали примери су већ цитирани у претходним одељцима.

Референце

1. Моррисон, РТ и Боид, Р, Н. (1987). Органска хемија. 5тх Едитион. Уредништво Аддисон-Веслеи Интерамерицана.
2. Цареи Ф. (2008). Органска хемија. (Шесто издање). Мц Грав Хилл.
3. Грахам Соломонс ТВ, Цраиг Б. Фрихле. (2011). Органска хемија. Амини. (10. издање.) Вилеи Плус.
4. Хелменстине, др Анне Марие (22. августа 2019). Алипатска дефиниција угљоводоника. Опоравак од: тхинкцо.цом
5. Википедиа. (2019). Алифатско једињење. Опоравак од: ен.википедиа.орг
6. Цхемистри ЛибреТектс. (20. августа 2019). Алифатски угљоводоници. Опоравак од: цхем.либретектс.орг
7. Елизабетх Виман. (2019). Алифатски угљоводоници: Дефиниција и својства. Студи. Опоравак од: студи.цом