Международна номенклатура на алканите. Алканс: структура, свойства

Ще бъде полезно да се започне с дефиницията на алкани. Той е наситен или ограничаващи въглеводороди,

Известно е, че съотношението на броя на Н и С атомите в техните молекули е максимизирано в сравнение с други класове. Предвид факта, че всички валенции са заети от С или Н, химическите свойства на алканите не са достатъчно ясно изразени, поради което вторият термин е терминът наситени или наситени въглеводороди.

Има и по-старо име, което най-добре отразява относителната им химия - парафини, които в превод означава "лишени от афинитет".

Така че темата на нашия днешен разговор е: "Алканс: серия на хомологията, номенклатура, структура, изомеризъм". Ще бъдат представени и данни за техните физични свойства.

Алканс: сграда, номенклатура

В тях, С-атомите са в такова състояние като sp3-хибридизация. В тази връзка молекулата на алкан може да бъде демонстрирана като набор от тетраедрични С структури, които не само са свързани един с друг, но и с Н.

Между атомите С и Н има силни връзки с много ниска полярност. Атомите около обикновените връзки винаги се въртят, така че молекулите на алканите приемат различни форми, като дължината на връзката, като ъгълът между тях е постоянен. Форми, които се трансформират един в друг поради ротацията на молекулата наоколо сигма - облигации, обичайно се наричат ​​конформации.

По време на отделянето на Н атома от въпросната молекула се образуват 1-валентни частици, наречени въглеводородни радикали. Те се появяват в резултат на връзки не само органични вещества, но и неорганични. Ако вземем 2 водородни атома от молекулата на крайния въглеводород, тогава получаваме 2-валентни радикали.

Така, номенклатурата на алканите може да бъде:

• радиална (стара версия);
• заместител (международен, систематичен). Предлага се от IUPAC.

Характеристики на радиалната номенклатура

В първия случай номенклатурата на алканите се характеризира със следното:

1. Разглеждане на въглеводороди като производни на метана, в които един или няколко Н атома са заместени с радикали.
2. Висока степен на удобство при не толкова сложни връзки.

Характеристики на заместващата номенклатура

Алкалната номенклатура има следните характеристики:

1. Базата за името е 1 въглеродна верига, докато останалите молекулни фрагменти се считат за заместители.
2. При наличието на няколко идентични радикала, преди името им да е посочено числото (строго с думи), а радикалните числа са разделени със запетаи.

Химия: номенклатурата на алканите

За удобство информацията се представя под формата на таблица.

Горната номенклатура на алканите включва имена, които са се развили исторически (първите 4 члена на редица крайни въглеводороди).

Тук nondeployed алкани с 5 или повече С, образувани от гръцката цифри атоми, които отразяват определен брой атоми С. Така -ен наставка показва, че веществото на редица наситени съединения.

Когато се напишат имената на разгънати алкани, главната верига се избира така, че да съдържа най-много брой С-атоми, номерирана така, че заместителите да са с най-малкия брой. В случай на две или повече вериги със същата дължина, основната е тази, която съдържа най-голям брой заместители.

Изомеризъм на алкани

Като въглеводород-родител от тяхната серия е метан СН4. При всеки последователен представител на метановата серия има разлика от предишната до метиленовата група - СН2. Тази закономерност може да бъде проследена в целия диапазон от алкани.

Германският учен Шийл представи предложение да се нарече тази серия хомоложна. Преведено от гръцки означава "подобно, подобно".

По този начин хомоложната серия е набор от свързани органични съединения със същата структура със сходни химични свойства. Хомолозите са членове на тази серия. Хомоложната разлика е метиленова група, към която се различават два съседни хомолога.

Както вече споменахме, състава на всеки наситен въглеводород може да бъде изразена с общата формула CnH2n + 2. Следователно следващият член на хомоложната серия е метан-С2Н следующим. За да се получи структурата му от метан, е необходимо да се замени 1 атом Н с СН3 (фигура по-долу).

Структурата на всеки следващ хомолог може да бъде получена от предишната по същия начин. В резултат на това етанът произвежда пропан - C 3H 8.

Какво представляват изомерите?

Това са вещества, които имат идентичен качествен и количествен молекулен състав (идентична молекулна формула), но имат различна химическа структура, както и различни химични свойства.

Горните въглеводороди се различават по такъв параметър като температурата на кипене: -0,5 ° -бутан, -10 ° -изобутан. Този вид изомеризъм се нарича изомерия на въглеродния скелет, той се отнася до структурния тип.

Броят на структурните изомери нараства бързо с увеличаване на броя на въглеродните атоми. Така C10H22 ще съответства на 75 изомери (без да са включени пространствени) и за изомерите на C ^ H ^ 4347 вече са известни, за C ^ H ^ е 366 319.

Така стана ясно какво алкани, хомоложни серии, изомеризъм, номенклатура. Сега трябва да преминем към правилата за съставяне на имена за IUPAC.

Номенклатура IUPAC: правила за формиране на имена

Първо, е необходимо да се намери въглеродната верига в въглеводородната структура, която е най-дългата и съдържа максималния брой заместители. След това се изисква да се номерират С атомите на веригата, като се започне от края, към който заместителят е най-близък.

На второ място, основата е името на неразклонен наситен въглеводород, на който най-важната верига съответства на броя на С атомите.

Трето, преди да е необходимо да се посочат номерата на ключалките, в които се намират заместителите. Те са последвани от тире с имената на депутатите.

Четвърто, в случай на еднакви заместители на различни атоми С lokanty заедно, при което се появява преди името умножава префикс: ди - два еднакви заместители, три - до три, тетра - четири, пента - до пет, и др .. фигури трябва да бъдат отделени една от друга с запетая и с думи - с тире.

Ако същият атом С съдържа два заместителя наведнъж, локан се записва също два пъти.

Съгласно тези правила се формира международна номенклатура на алканите.

Прожекции на Нюман

Този американски учен предлага специални проекционни формули - прогнозите на Нюман - за графично демонстриране на конформации. Те съответстват на формуляри А и Б и са показани на фигурата по-долу.

В първия случай това е A-скринирана конформация, а във втория случай тя е B-затруднена. В положение А, атомите Н се намират на минимално разстояние един от друг. Този формуляр съответства на най-голямата стойност на енергията, защото отблъскването между тях е най-голямо. Това е енергийно неблагоприятно състояние, в резултат на което молекулата има склонност да я напусне и да продължи към по-стабилна позиция Б. Тук, атомите Н са на максимално разстояние една от друга. По този начин енергийната разлика в тези позиции е 12 kJ / mol, поради което свободното въртене около оста в молекулата на етана, което свързва метиловите групи, се получава неравномерно. След като влезе в енергично благоприятно положение, молекулата се забавя там, с други думи, "забави". Ето защо се нарича "инхибирано". Резултатът - 10 000 молекула етан са в затруднена форма на конформация при условията на стайна температура. Само една има друга форма - скринирана.

Получаване на гранични въглеводороди

От статията вече стана известно, че това са алкани (структурата и номенклатурата им е описана подробно по-рано). Няма да няма място за обмисляне на начини за тяхното получаване. Те се разпределят от такива природни източници като нефт, природен, свързани газ, черни въглища. Използват се и синтетични методи. Например, Н2Н2:

1. Процес на хидрогениране ненаситени въглеводороди: CnH2n (алкени) → CnH2n + 2 (алкани) larr-CnH2n-2 (алкини).
2. От смес от моноксид С и Н - синтетичен газ: nCO + (2n + 1) Н2 → CnH2n + 2 + nH2O.
3. От карбоксилните киселини (техните соли): електролиза при анода, при катода:

• Kolbe електролиза: 2RCOONa + 2H2O → R-R + 2CO2 + H2 + 2NaOH;
• Дюас реакция (сплав с алкали): CH3COONa + NaOH (t) → CH4 + Na2CO3.

1. Крекинг на нефт: CnH2n + 2 (450-700 °) → CmH2m + 2 + Cn-mH2 (n-m).
2. Газификация на гориво (твърдо вещество): C + 2H2 → CH4.
3. Синтез на сложни алкани (халогенирани), които имат минимален брой атоми С: 2CH₃Cl (хлорометан) + 2Na Ц CH₃- СНз (етан) + 2NaCl.
4. Разграждането с вода на метаниди (карбиди на металите): Al4C3 + 12H2O → 4Al (OH3) darr- + 3CH4uarr-.

Физични свойства на крайните въглеводороди

За удобство данните се групират в таблица.

заключение

Статията разглежда такава концепция като алкани (структура, номенклатура, изомеризъм, серия хомология и т.н.). Малко се разказва за характеристиките на радиалните и заместващи номенклатури. Изобретението се отнася до методи за получаване на алкани.

Освен това в статията са описани подробно цялата номенклатура на алканите (тестът може да помогне за усвояването на получената информация).