Įvadas
Alkanai yra angliavandenilių klasė, kurioje yra tik pavieniai kovalentiniai ryšiai tarp anglies atomų. Jie yra paprasčiausi organiniai junginiai ir yra vaizduojami pagal bendrą formulę CnH2n+2. Alkanai taip pat žinomi kaip parafinai dėl jų reaktyvumo stokos. Paprastai jie nereaguoja ir nedalyvauja daugelyje cheminių reakcijų. Paprasčiausias alkanas yra metanas, kuriame yra tik vienas anglies atomas ir keturi vandenilio atomai.
Alkanų struktūra
Alkanai paprastai pateikiami kaip linijinė anglies atomų grandinė, kurios vandenilio atomai yra prijungti prie anglies atomų. Alkano anglies atomai yra tetraedrinės struktūros, o ryšio kampai yra maždaug 109,5 laipsniai. Anglies atomai yra sujungti vienas su kitu pavieniais kovalentiniais ryšiais. Kadangi anglies-anglies ryšiai yra pavieniai ryšiai, alkano molekulės yra labai lanksčios ir gali suktis aplink anglies-anglies ryšius.
Alkanų fizinės savybės
Alkanų fizines savybes daugiausia lemia molekulės dydis ir tarpmolekulinių jėgų stiprumas. Alkanai paprastai yra nepoliniai, jų virimo ir lydymosi temperatūra yra palyginti žema. Virimo ir lydymosi taškai didėja didėjant molekulės dydžiui ir stiprėjant tarpmolekulinėms jėgoms. Alkanai taip pat gana netirpūs vandenyje dėl savo nepolinio pobūdžio. Tačiau jie tirpsta nepoliniuose tirpikliuose, tokiuose kaip heksanas ir benzenas.
Alkanų cheminės savybės
Alkanai paprastai nereaguoja dėl anglies-anglies ir anglies-vandenilio ryšių stiprumo. Tačiau tam tikromis sąlygomis alkanai gali patirti įvairias chemines reakcijas. Dažniausios alkanų reakcijos yra degimas, halogeninimas ir trūkinėjimas.
Degimas yra labiausiai žinoma alkanų reakcija. Alkanai dega esant deguoniui, kad susidarytų anglies dioksidas ir vanduo. Ši reakcija yra labai egzoterminė ir išskiria daug energijos šilumos pavidalu.
Halogeninimas yra reakcija, kurios metu halogenai, tokie kaip chloras ir bromas, reaguoja su alkanais, kad susidarytų halogeninti alkanai. Ši reakcija naudojama gaminant įvairius naudingus junginius, tokius kaip chloroformas ir anglies tetrachloridas.
Krekingas yra procesas, kurio metu didelės alkanų molekulės suskaidomos į mažesnes molekules. Tai pasiekiama kaitinant alkanus aukštoje temperatūroje ir slėgyje. Gautos mažesnės molekulės naudojamos įvairiems naudingiems junginiams, tokiems kaip benzinas ir dyzelinas, gaminti.
Alkanų pavyzdžiai
Pirmieji keturi alkanai – metanas, etanas, propanas ir butanas – yra dujos kambario temperatūroje. Alkanai, turintys nuo penkių iki septyniolikos anglies atomų, yra skysčiai kambario temperatūroje, o alkanai, turintys aštuoniolika ar daugiau anglies atomų, yra kietos medžiagos.
Metanas yra paprasčiausias alkanas, kurio formulė yra CH4. Tai bespalvės, bekvapės dujos, kurios yra pagrindinė gamtinių dujų sudedamoji dalis. Etanas turi C2H6 formulę ir naudojamas kaip kuras pramoniniuose procesuose. Propanas yra trijų anglies alkanas, kurio formulė C3H8 ir dažniausiai naudojamas kaip kuras maisto ruošimui ir šildymui. Butanas yra keturių anglių alkanas, kurio formulė C4H10 ir naudojamas kaip žiebtuvėlių ir stovyklaviečių krosnelių kuras.
Išvada
Apibendrinant galima pasakyti, kad paprasčiausias alkanas yra metanas – bespalvės, bekvapės dujos, kurios yra pagrindinė gamtinių dujų sudedamoji dalis. Alkanai yra paprasčiausi organiniai junginiai, kuriuos sudaro bendra formulė CnH2n+2. Paprastai jie nereaguoja ir nedalyvauja daugelyje cheminių reakcijų. Tačiau alkanai tam tikromis sąlygomis gali patirti įvairias chemines reakcijas. Dažniausios alkanų reakcijos yra degimas, halogeninimas ir trūkinėjimas.