ალკანები
ალკანები შედიან სხვადასხვა ქიმიურ რეაქციაში:
„ალკანები“ ანუ „პარაფინები“ ნაჯერი ნახშირწყალბადებია ანუ ისინი შედგებიან მხოლოდ ნახშირბადისა (C) და წყალბადის (H)ატომებისაგან. ალკანების უჯერი ნახშირწყალბადებისაგან ძირითადი განსხვავებაა ისაა, რომ ალკანებში ატომები ერთმანეთთან დაკავშირებულია მხოლოდ მარტივი ბმებით ანუ ნახშირბადის თითოეული ატომი დაკავშირებულია წყალბადის ატომების მაქსიმალურ რაოდენობასთან (ანუ ნახშირბადი გაჯერებულია წყალბადით).
ალკანთა ზოგიერთი სხვა წარმომადგენელია :
განასხვავებენ ციკლურ და წრფივ (არაციკლურ) ალკანებს.
წრფივი ალკანების ჯგუფური ზოგადი ფორმულაა: CnH2n+2 სადაც n არის მთელი რიცხვი.
ალკანების კლასის პირველი წარმომადგენლებია :
მეთანი | ეთანი | პროპანი | ბუტანი | პენტანი | ჰექსანი | ჰეპტანი | ოქტანი | ნონანი | დეკანი | უნდეკანი | დოდეკანი |
CH4 | C2H6 | C3H8 | C4H10 | C5H12 | C6H14 | C7H16 | C8H18 | C9H20 | C10H22 | C11H24 | C12H26 |
პენტადეკანი | ცეტანი | ეიკოზანი | ტრიკოზანი |
C15H32 | C16H34 | C20H42 | C23H48 |
ჰომოლოგიური რიგი და იზომერია
ბუტანიდან (n=4) მოყოლებული შესაძლებელია ერთი და იმავე შედგენილობის ალკანის ატომთა ერთმანეთთან დაკავშირების ერთზე მეტი სქემის წარმოდგენა, ანუ ორ ან მეტ ნივთიერებას შეიძლება ჰქონდეს ერთი და იგივე ქიმიური შედგენილობა. ამ მოვლენას იზომერია ეწოდება, ხოლო ერთი და იმავე შედგენილობის მაგრამ განსხვავებული აღნაგობის ნივთიერებებს იზომერები ეწოდებათ. იზომერთა რაოდენობა ძალიან სწრაფად იზრდება მოლეკულაში ნახშირბადის ატომთა რაოდენობის ზრდის კვალად. ალკანებისათვის რომელთა n = 1...12 იზომერთა რაოდენობა უდრის 1-ს, 1-ს, 1-ს, 2-ს, 3-ს, 5-ს, 9-ს, 18-ს, 35-ს, 75-ს, 159-ს და 355-ს.
ალკანთა ჰომოლოგიური რიგი
|
ეს განაპირობებს ორგანულ ნაერთთა მრავალფეროვნებას და იწვევს ალკანების (უფრო ზოგადად კი ორგანული ნაერთების) სახელდების მოწესრიგების საჭიროებას; აქედან გამომდინარე ალკანების ნომენკლატურა უკიდურესად თანმიმდევრული და ლოგიკურია.
ბუნებაში გავრცელება და ფიზიკური თვისებები
ბუნებაში ნახშირყალბადები ფართოდაა გავრცელებული ბუნებრივი აირისა და ნავთობის სახით. მათი წარმოშობა პრეისტორიული მცენარეების უჯრედისის (ცელულოზის)ფერმენტაციით აიხსნება.
ბუნებრივი აირი ძირითადად მეთანისაგან შედგება, ხოლო ნავთობი ნახშირწყალბადთა ნარევია (მათ შორის ალკანების CH4-დან C40H82-მდე). ნახშირწყალბადთა დნობისა და დუღილის ტემპრეტაურა იზრდება მოლეკულური მასისა და მთავარი ნახშირბადოვანი ჯაჭვის სიგრძის ზრდასთან ერთად. ნორმალურ პირობებში ალკანები CH4-იდან C4H10-ამდე — აირებია; C5H12-იდან C15H32-ამდე — სითხეები, ხოლო C18H38-ს მერე — მყარი სხეულები.[1]
თხევადი და მყარი ალკანების სიმკვრივე მცირეა (დაახლოებით 0,7), სხვა ნახშირწყალბადების მსგავსად არც ისინი იხსნებიან წყალში, სამაგიეროდ კარგად ერევიან ორგანულ სითხეთა და უმრავლესობას და თავადაც კარგად ხსნიან მრავალ ორგანულ ნაერთს.
ალკანთა ქიმიური რეაქციები
ალკანები ქიმიურად საკმაოდ პასიური ნაერთებია, მათი პასიურობა გამოწვეულია ნახშირბადის ვალენტობის გაჯერებულობითა და C-C და C-H ბმათა შედარებითი სიმტკიცით:
ბმათა სიმტკიცე
|
ალკანები შედიან სხვადასხვა ქიმიურ რეაქციაში:
- წვა : C-C ბმის (მოლეკულის ჩონჩხის) გაწყვეტა. განარჩევენ წვის ორ სახეობას :
- სრულ წვას, რომლის შედეგადაც ვიღებთ წყალსა და ნახშირორჟანგს:
- CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
- CnH2n+2 +((3n+1)/2)O2 → nCO2 + (n+1)2H2O
- არასრულ წვას, რომლის შედეგადაც ვიღებთ წყალსა და მყარ ნახშირბადს (მაგ. ჭვარტლი)
- CH4 + O2 → C + 2H2O
- CnH2n+2 +((n+1)/2)O2 → nC + (n+1)2H2O
- სრულ წვას, რომლის შედეგადაც ვიღებთ წყალსა და ნახშირორჟანგს:
- ჩანაცვლების რეაქცია : C-H ბმის გაწყვეტა და წყალბადის ჩანცვლება სხვა ელემენტის ატომით . მაგალითი: მეთანის ქლორირება - ჰალოგენირება
- CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl (ქლორწყალბადისა და მონოქლორმეთანის წარმოქმნა)
- CH3Cl + Cl2 →CH2Cl2 + HCl (ქლორწყალბადისა და დიქლორმეთანის წარმოქმნა)
- CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl (ქლორწყალბადისა და ტრიქლორმეთანის ანუ ქლოროფორმის წარმოქმნა)
- CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl (ქლორწყალბადისა და ტეტრაქლორმეთანის წარმოქმნა)
- დეჰიდროგენიზაციის რეაქცია: ორი C-H ბმის გაწყვეტის ხარჯზე ნახშირბადის ორ ატომს შორის ორმაგი ბმის წარმოქმნა ( C=C ), შედეგად მიიღება ალკენი.
წვის რეაქციას ქიმიურად დიდი მნიშვნელობა არ აქვს, მაგრამ ალკანების წვას აქვს ძალიან დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა, რამეთუ ეს რეაქცია ძალიან ეგზოთერმულია(სითბოს გამოყოფა), რაც ალკანების სათბობად და საწვავად გამოყენებას განაპირობებს.
ალკენი – უჯერი ნახშირწყალბადი, რომელიც ერთ ორმაგ ბმას შეიცავს ორ ნახშირბადს შორის. ალკენების ზოგადი ფორმულაა CnH2n. ჰიბრიდიზაციის ტიპია sp2. ჰომოლოგიური რიგის პირველი წარმომადგენელია ეთილენი(C2H4). ალკენებს ახასიათებთ ჩონჩხის, ორმაგი ბმის მდებარეობის და გეომეტრიული(ცის–ტრანს) იზომერია. მაგალითად, ბუტენს(C4H8) აქვს ორი იზომერი ბუტენ-1 და იზობუტენი, ალკენებისთვის დამახასიათებელია ცის და ტრანს იზომერია.
ალკენი
ალკენი – უჯერი ნახშირწყალბადი, რომელიც ერთ ორმაგ ბმას შეიცავს ორ ნახშირბადს შორის. ალკენების ზოგადი ფორმულაა CnH2n. ჰიბრიდიზაციის ტიპია sp2. ჰომოლოგიური რიგის პირველი წარმომადგენელია ეთილენი(C2H4). ალკენებს ახასიათებთ ჩონჩხის, ორმაგი ბმის მდებარეობის და გეომეტრიული(ცის–ტრანს) იზომერია. მაგალითად, ბუტენს(C4H8) აქვს ორი იზომერი ბუტენ-1 და იზობუტენი, ალკენებისთვის დამახასიათებელია ცის და ტრანს იზომერია.
ფიზიკური თვისებები
ალკენები უფერული ნივთიერებებია. ჰომოლოგიური რიგის პირველი სამი წევრი აირია, C16H32–მდე სითხეები, უმაღლესი წევრები – მყარი ნივთიერებები. აირად და მყარ ალკენებს სუნი არ აქვთ, ხოლო თხევადს აქვს ნავთის სუნი. ალკენების დუღილის ტემპერატურა შესაბამისი ალკანების დუღილის ტემპერატურაზე მაღალია.
ნომენკლატურა
ალკენების კლასის პირველი წარმომადგენლებია :
ეთენი(ეთილენი) | პროპენი | ბუტენი | პენტენი | ჰექსენი | ჰეპტენი | ოქტენი | ნონენი |
C2H6 | C3H8 | C4H10 | C5H12 | C6H14 | C7H16 | C8H18 | C9H20 |
ალკინი
ალკინი – უჯერი ნახშირწყალბადია, რომელშიც ორ ნახშირბადს შორის სამმაგი ბმაა. ალკინების ზოგადი ფორმულაა CnH2n–2. უმარტივესი ალკინია აცეტილენი(სხვათაშორის ამ სახელითაც მოიხსენებენ მთლიანად ალკინების ჯგუფს), რომელსაცსაერთაშორისო ნომენკლატურით ეთინი ჰქვია. ალკინებში გვხვდება ნახშირბადის ჯაჭვის და სამმაგი ბმის მდებარეობის იზომერია.
აცეტილენი.....