Гранични въглеводороди: общи характеристики, изомеризъм, химични свойства

Въглеводородите са най-простият клас органични вещества, а молекулите им имат атоми само на два химически елемента - въглерод и водород. От различните въглеводороди, използващи методите на химически синтез, повечето класове органични съединения.

Въглеводородите са разделени на два подкласа - ациклични и циклични. Чрез ациклени въглеводороди, или мастни въглеводороди или алифатни въглеводороди, включва следните групи: наситени въглеводороди (алкани), ненаситени (алкени, алкини, диени), ациклични терпени. Цикличните въглеводороди са представени от групи циклопарафини, арени и циклични терпени. Понякога терпените се отнасят до обектите на изучаването на биоорганичната химия.

Ограничените въглеводороди (алкани) са съединения на въглерод и водород, в молекули, при които всички валенции, останали след свързването на въглеродни атоми една с друга чрез проста връзка, са наситени с водородни атоми. Всички алкани могат да се считат за производни или хомолози на метан. Ако от метан, който има молекулната формула CH4, отнеме един водороден атом, се образува радикал CH3. Във връзка с факта, че в молекулата на органичната материя въглеродът обикновено е четирикратен, комбинацията от два такива радикала предизвиква появата на втория представител на хомоложната серия - етан (C2H6). Ако един атилен атом е взет от един водороден атом, образува се етилов радикал, който след свързване с СН3 образува третия хомолог-пропан.

Анализиране на структурна формула пропан, лесно е да се установи, че неговата молекула включва два вида въглеродни атоми - първични и вторични. Всеки първичен въглероден атом е свързан към един въглероден атом чрез собствената си валентност, а вторичната - с две валенции с два въглеродни атома. Ако отнемем водородния атом от първичния въглероден атом на пропана, се образува първичен пропил, от вторичния - вторичен пропил. Добавянето към първичния или вторичния метилпропил води до образуването на структурни видове от четвъртия хомолог. Формират две съединения - нормален бутан с права верига на карбоксилна верига и изобутан с разклонена въглеродна верига.

Лимитирани въглеводороди: структура

Типичен представител на алканите е метанът. Молекулна формула CH4. Алканските молекули се характеризират със сигма връзка. В молекулата на метана въглеродният атом образува четири ковалентни връзки поради един s- и три p-орбитални и всеки водороден атом се дължи на s-орбиталите.

Гранични въглеводороди: номенклатура и изомеризъм

При приспадане на структурните формули хомоложна серия метан, като се започне с бутан С4Н10, се срещаме с феномена изомер. Например, молекулната формула С4Н10 съответства на две отделни съединения, C5H12 - три. В бъдеще броят на изомерите се увеличава с нарастването на броя на въглеродните атоми в молекулата на алкан. Например, молекулна формула S6N14 отговарят пет структурни формули и отделни съединения, съответно, S7N16 - 9, S8N18 - 18, C10H22 - 76 S12N26 - 355. Първите четири представителни алкани - газове от петата до дванадесетия - течност, тъй шестнадесети - твърди ,

Химични свойства на наситените въглеводороди

Всички ограничаващи въглеводороди са инертни вещества. Това се обяснява с факта, че в молекулите на алкан въглеродните и водородните атоми са свързани помежду си чрез сигматични връзки, така че тези съединения не могат да прикрепят водородни атоми. Алканите влизат в реакции на радикално халогениране, нитриране и разцепване. При процеса на халогениране халогенните атоми лесно заместват водородните атоми в молекулата на алкан. Когато се нитрира, нитрогрупата лесно замества водорода в третичния, по-трудно - вторичните и първичните въглеродни атоми.

Ограничете и ненаситени въглеводороди са суровини за получаване на различни органични вещества. Чрез разделяне на водородните атоми от крайните въглеводороди може да се получи ненаситена (алкени, алкини).