Alkanes: Nhazi na Mmeghachi omume na Kemịstrị Organic
Pendahuluan
Alkanes bụ otu hydrocarbons kachasị mfe na kemịkalụ organic. Ha nwere naanị atọm carbon (C) na hydrogen (H) nke ejikọtara site na otu njikọ sigma (σ). Site na usoro izugbe CₙH₂ₙ₊₂ maka ihe mejupụtara aliphatic, a na-akpọkarị alkanes paraffins, ọkachasị na ụlọ ọrụ mmanụ na gas. N'isiokwu a, anyị ga-enyocha nhazi, aha, ihe onwunwe anụ ahụ na kemịkalụ, na mmeghachi omume dị mkpa metụtara alkanes.
Nhazi na Aha Nhazi
Alkanes nwere agbụ carbon nke nwere ike ịbụ nke kwụ ọtọ ma ọ bụ nke alaka. Atọm carbon dị na alkanes na-agwakọta sp³, nke pụtara na atọm carbon ọ bụla na-emepụta njikọ covalent anọ, nke na-eme ka ọ bụrụ usoro tetrahedral nwere akụkụ njikọ nke ihe dị ka 109.5°.
Nhọpụta IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) maka alkanes dabere na ọnụọgụ atọm carbon dị na yinye azụ. Tebụl na-esonụ na-enye ụfọdụ ihe atụ:
– Methane (CH₄): otu atọm carbon
– Ethane (C₂H₆): atọm carbon abụọ
– Propane (C₃H₈): atọm carbon atọ
– Butane (C₄H₁₀): atọm carbon anọ
– Pentane (C₅H₁₂): atọm carbon ise
Ọ bụrụ na isi agbụ ígwè nwere ihe karịrị atọm carbon anọ, anyị na-eji njikọta aha dịka ọnụọgụ atọm carbon si dị (dịka ọmụmaatụ, hexane maka isii, heptane maka asaa, wdg).
Maka alkanes nwere alaka, ọnụọgụgụ na-amalite na njedebe nke agbụ ígwè kacha nso alaka ahụ. A na-akpọ alaka ndị a, ma ọ bụ ihe nnọchite anya, aha alkyl, dịka ọmụmaatụ, methyl (-CH₃) ma ọ bụ ethyl (-C₂H₅), a na-egosikwa ọnọdụ ha na agbụ carbon bụ isi site na nọmba. Ihe atụ dị mfe bụ 2-methylpropane (C₄H₁₀), nke a makwaara dị ka isobutane.
Njirimara Anụ Ahụ
Alkanes anaghị adị na polar n'ihi na njikọ C-H nwere obere ọdịiche elektrọniki. N'ihi ya, ha na-agbaze na ihe mgbaze na-abụghị polar mana ha anaghị agbaze na mmiri. Dịka hydrocarbons juru eju, ebe ha na-agbaze na isi mmiri ha na-abawanye ka ogologo yinye carbon na oke molekul na-abawanye. Dịka ọmụmaatụ, methane, ethane, na propane bụ gas na okpomọkụ ụlọ, ebe butane na pentane bụ mmiri mmiri, alkanes nwere agbụ ndị dị ogologo nwere ike ịbụ ihe siri ike na ọnọdụ ọkọlọtọ.
Ihe ọzọ dị mkpa gbasara anụ ahụ bụ njupụta. Alkanes anaghị adị oke njupụta karịa mmiri (1 g/cm³), nke pụtara na ha na-ese n'elu mmiri mgbe a na-etinye ha n'ime mmiri. Ọzọkwa, alkanes nwere obere ihe na-agbanwe agbanwe ma ha anaghị ejikọta ya na ultraviolet ma ọ bụ ìhè a na-ahụ anya.
Njirimara Kemịkalụ na Mmeghachi Omume
N'ihe gbasara kemịkalụ, alkanes anaghị arụ ọrụ nke ọma dịka haịdrobọn ndị na-enweghị afọ ojuju dịka alkenes na alkynes. Agbanyeghị, enwere ọtụtụ ụdị mmeghachi omume dị mkpa:
1. Ọkụ: Alkanes na-emeghachi omume na oxygen (O₂) na mmeghachi omume ọkụ iji mepụta carbon dioxide (CO₂), mmiri (H₂O), na ike. Enwere ike ịkọwa mmeghachi omume a dị ka:
\[ \ederede{C}_n\ederede{H}_{2n+2} + \ederede{O}_2 \rightarrow \ederede{CO}_2 + \ederede{H}_2\ederede{O} + \ederede{Ike} \]
Ọkụ zuru oke na-eme mgbe e nwere oxygen zuru oke, ebe ọkụ zuru oke na-emepụta carbon monoxide (CO) ma ọ bụ ọbụna carbon (soot).
2. Mgbanwe Radical: N'ọnọdụ ụfọdụ, alkanes nwere ike imeghachi omume na halogens site na usoro free radicals. Ihe atụ bụ chlorination nke methane, nke na-eme n'ọkwa atọ: mmalite, mgbasa, na njedebe, na-emepụta chloromethane (CH₃Cl) dị ka ngwaahịa bụ isi:
\[ \ederede{CH}_4 + \ederede{Cl}_2 \rightarrow \ederede{CH}_3\ederede{Cl} + \ederede{HCl} \]
3. Mgbawa: A na-eji usoro a eme ihe n'ụlọ ọrụ petrochemical iji kewaa molekul alkane buru ibu ka ọ bụrụ obere, gụnyere alkenes na alkanes dị ala. Ọ dị oke mkpa n'imepụta mmanụ ọkụ na ngwaahịa kemịkalụ ndị ọzọ:
\[ \ederede{C}_{10}\ederede{H}_{22} \rightarrow \ederede{C}_8\ederede{H}_{18} + \ederede{C}_2\ederede{H}_4 \]
4. Isomerization: Enwere ike ịgbanwe alkanes linear ka ọ bụrụ isomers nwere alaka site na iji ihe na-eme ka acid catalysts. Nke a dị mkpa n'ụlọ ọrụ mmepụta ihe iji melite mma mmanụ ọkụ n'ihi na alkanes nwere alaka nwere ọkwa octane dị elu.
Ojiji nke Alkanes
Alkanes nwere ọtụtụ ojiji na ndụ kwa ụbọchị na ụlọ ọrụ:
– Mmanụ: A na-eji methane, ethane, propane, na butane eme ihe dị ka gas eke na mmanụ mmiri. Dịka ọmụmaatụ, a na-eji propane eme ihe na karama gas maka ojiji ezinụlọ.
– Ihe Ndị Dị Mkpa Maka Kemịkalụ: Alkanes bụ ihe ndị e ji emepụta plastik, ihe mgbaze, na ngwaahịa kemịkalụ dị iche iche site na usoro kemịkalụ dịka mgbawa na polymerization.
– Mmanụ na Wax: A na-eji alkanes ogologo agbụ ígwè eme ihe na mmanụ na wax n'ihi na ha na-eme ka mmanụ na-agbaze nke ọma.
Mmechi
Alkanes bụ ihe dị mkpa na kemistri organic ma na-arụ ọrụ dị oke mkpa n'ụlọ ọrụ mmepụta ihe. Site na nhazi na aha ha dị mkpa ruo na mmeghachi omume ha na ojiji bara uru, nghọta zuru oke nke alkanes dị oke mkpa. Mmeghachi omume ha dị ala na-emekarị ka ha baa uru, mana ọ na-esirikwa ike, n'ọrụ kemịkalụ. Site na usoro na ihe ọhụrụ dị ka mgbawa na isomerization, anyị nwere ike iji ihe pụrụ iche nke alkanes mee ihe iji gboo mkpa ike na ihe onwunwe nke ọha mmadụ nke oge a.
N'ihi ojiji na mkpa dị iche iche ha, alkanes ka bụ isiokwu a na-amụ ma na-etinye n'ọrụ na kemistri na ụlọ ọrụ mmepụta ihe.
