Quali sono le proprietà degli alcani

Questo articolo presenta al lettore una risposta completa alla domanda quali sono le proprietà degli alcani. Fornisce la descrizione delle proprietà chimiche e fisiche degli alcani. Gli alcani variano con il peso molecolare e la struttura molecolare. Ci sono due principali disposizioni molecolari negli alcani; cioè, alcani aciclici (C_nH_{2n + 2}) e alcani ciclici (C_nH_2n). Questo articolo si concentra principalmente sugli alcani aciclici e le loro proprietà e spiega le differenze nelle proprietà degli alcani ramificati e non ramificati. Alcani ramificati e alcani non ramificati possiedono diverse proprietà chimiche e fisiche che descrivono la loro reattività chimica, la natura del legame, la densità e la solubilità, ragioni per le variazioni del punto di ebollizione e del punto di fusione. In generale, questo articolo risponde, "come" e "perché" le proprietà fisiche degli alcani cambiano lungo la serie di alcani.

Cosa sono gli alcani

Gli alcani contengono solo atomi di carbonio e idrogeno. Hanno solo singoli legami tra gli atomi di carbonio (legami C-C). Si chiamano "idrocarburi saturi". Le molecole organiche che si formano con solo atomi di carbonio e idrogeno sono chiamate "idrocarburi". Secondo il modello di ibridazione orbitale, tutti gli atomi di carbonio degli alcani hanno l'ibridazione di SP3. Formano sigma legami con gli atomi di idrogeno che determinano la geometria molecolare come un tetraedro.

Formula molecolare generale degli alcani

Gli alcani hanno la formula molecolare generale CnH2n + 2. Il più piccolo alcano è il metano (CH4).

Struttura molecolare di alcani

Alcani aciclici: Non c'è formazione di anelli nella struttura. Tuttavia, può avere disposizioni molecolari ramificate o non ramificate. A volte vengono chiamati alcheni non ramificati n-alcani.

cicloalcani: C'è una disposizione molecolare circolare nella struttura. I cicloalcani hanno la formula generale C_nH_2n.

Proprietà chimiche degli alcani

Reattività

Gli alcani sono inerti a molti reagenti chimici. "Paraffin" è un nome vecchio per gli idrocarburi. Deriva dalla parola latina "parumaffinis", che significa "con poca affinità". Il motivo è che i legami Carbon-Carbon (C-C) e Carbon-Hydrogen (C-H) sono piuttosto forti. È molto difficile rompere i loro legami a meno che gli alcani non siano riscaldati a temperature piuttosto elevate. Anche i legami C-H sono forti, perché gli atomi di carbonio e idrogeno hanno quasi gli stessi valori di elettronegatività.

Combustione

Gli alcani possono facilmente bruciare nell'aria. La reazione tra alcani con eccesso di ossigeno è chiamata "combustione". In questa reazione, gli alcani si trasformano in anidride carbonica (CO₂) e acqua.

Le reazioni di combustione sono esotermiche, il che significa che emettono calore. Pertanto, gli alcani possono essere utilizzati come fonte di energia.

Proprietà fisiche degli alcani

Gli alcani esistono in tutte e tre le forme: come gas, liquidi e solidi. Metano, etano, propano e butano sono gas a temperatura ambiente. Le strutture non ramificate di pentano, esano ed eptano sono liquidi. Gli alcani con peso molecolare più elevato sono solidi.

CH₄ C₄H₁₀                                                                       gas

C₅H₁₂ C₁₇H₃₆                                                                  liquidi

Alcani a più alto peso molecolare Solidi molli

solubilità

Gli alcani sono composti organici non polari. L'acqua è un solvente polare, quindi gli alcani non si sciolgono nell'acqua. Si dice che siano composti "idrofobi" (significa "odiare l'acqua"). Sono disciolti in solventi organici non polari o debolmente polari. Gli alcani sono usati come buoni lubrificanti e conservanti per i metalli perché proteggono la superficie metallica dall'acqua; previene la corrosione.

Densità

Le densità degli alcani sono inferiori alla densità dell'acqua. Il loro valore di densità è di circa 0,7 g mL^-1, considerando la densità dell'acqua come 1,0 g mL^-1. Per esempio, se mescoliamo un alcano con acqua, lo strato di alcano si separa sulla parte superiore dell'acqua, poiché gli alcani sono meno densi rispetto all'acqua e sono insolubili in acqua.

Punti di ebollizione

Per gli alcani non ramificati, il punto di ebollizione aumenta dolcemente con l'aumentare del numero di atomi di carbonio e del peso molecolare. Le molecole più grandi hanno una superficie più ampia che fornisce una maggiore capacità di formare interazioni di van der waals (interazioni con la forza di Londra). Sebbene queste siano deboli forze intermolecolari, sollevano i punti di ebollizione e quindi prevengono la vaporizzazione.

In generale, gli alcani ramificati hanno punti di ebollizione più bassi rispetto agli stessi alcani non ramificati, con lo stesso numero di atomi di carbonio. Le differenze nei punti di ebollizione derivano dal fatto che gli alcani ramificati sono più compatti e sono una piccola area superficiale, e quindi facilitano una minore superficie per le interazioni tra le forze di Londra. Questo abbassa i punti di ebollizione negli alcani ramificati.

Punti di fusione

Per n-alcani, questo segue la stessa variazione dei punti di fusione; il punto di fusione aumenta con il peso molecolare. Tuttavia, vi è una leggera differenza nei punti di fusione tra gli alcani con numero pari di atomi di carbonio e numero dispari di atomi di carbonio. Gli alcani con numero pari di atomi di carbonio hanno punti di fusione più alti, perché sono ben inseriti in una struttura solida. Pertanto, è necessaria una temperatura più elevata lungo la serie di alcani per fonderli. Pertanto, la variazione dei punti di fusione non mostra una curva uniforme lungo la serie di alcani.

In generale, gli alcani ramificati hanno punti di fusione più alti rispetto al n-alcano con lo stesso numero di atomi di carbonio. La struttura ramificata offre una struttura 3D più compatta. Si incastra facilmente in una struttura solida con un alto punto di fusione.

Proprietà di Alcani - Sommario

Gli alcani sono idrocarburi con la formula chimica C_nH_{2n + 2}. Tutti gli atomi di carbonio sono SP3 ibridati e formano legami sigma diretti agli angoli di un tetraedro. Sia il punto di ebollizione che il punto di fusione aumentano con il peso molecolare. La ramificazione della catena ha un grande effetto per entrambi, punto di fusione e punto di ebollizione, ma in modi opposti. La ramificazione degli alcani abbassa il punto di ebollizione, al contrario la ramificazione degli alcani aumenta il punto di fusione. Per una serie di n-alcano, la variazione del punto di ebollizione e del punto di fusione mostra un grafico di tendenza ascendente. Tuttavia, il grafico per i punti di fusione, non ha una forma liscia.

Gli alcani sono chimicamente stabili e di solito non implicano reazioni chimiche. Sono insolubili in solventi polari e solubili in solventi organici non polari o debolmente polari. Gli alcani sono meno densi dell'acqua.

Gli alcani mostrano isomerismo; ci sono diverse strutture molecolari per una formula molecolare. Le loro proprietà fisiche e chimiche cambiano con la struttura.

QUALI SONO LE PROPRIETA 'DI ALKENES