Alkana: Rafitra sy Fihetseham-po amin'ny Simia Organika
Pendahuan
Ny alkana no vondrona tsotra indrindra amin'ny hidrokarbonina mahavoky amin'ny simia organika. Izy ireo dia ahitana atôma karbônina (C) sy hidrôzenina (H) mifamatotra amin'ny alalan'ny fatorana sigma tokana (σ). Miaraka amin'ny raikipohy ankapobeny CₙH₂ₙ₊₂ ho an'ny fitambarana alifatika, ny alkana dia matetika antsoina hoe paraffine, indrindra amin'ny indostrian'ny solika sy entona. Ato amin'ity lahatsoratra ity, dia hojerentsika ny rafitra, ny anarana, ny toetra ara-batana sy simika, ary ny fihetsika fototra mahakasika ny alkana.
Rafitra sy anarana
Manana rojo karbônina izay mety ho tsipika na sampana ny alkana. Mifangaro sp³ ny atôma karbônina ao amin'ny alkana, midika izany fa ny atôma karbônina tsirairay dia mamorona fatorana kovalanty tokana efatra, ka miteraka rafitra tetrahedral misy zoro fatorana eo amin'ny 109.5° eo ho eo.
Ny anaran'ny IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) ho an'ny alkana dia mifototra amin'ny isan'ny atôma karbônina ao amin'ny rojo hazondamosina. Ity tabilao manaraka ity dia manome ohatra vitsivitsy:
– Metana (CH4): atôma karbônina iray
– Etana (C₂H₆): atôma karbônina roa
– Propana (C₃H₈): atôma karbônina telo
– Butana (C₄H₁₀): atôma karbônina efatra
– Pentane (C₅H₁₂): atôma karbônina dimy
Raha mihoatra ny efatra ny atôma karbônina ao amin'ny rojo fototra, dia mampiasa fitambarana anarana araka ny isan'ny atôma karbônina isika (ohatra, heksana ho an'ny enina, heptane ho an'ny fito, sy ny sisa).
Ho an'ny alkana misampana, ny fanisana dia manomboka amin'ny faran'ny rojo akaiky indrindra ny sampana. Ireo sampana ireo, na solon-javatra, dia tondroina amin'ny anarana alkyl, ohatra, methyl (-CH₃) na ethyl (-C₂H₅), ary ny toerana misy azy ireo ao amin'ny rojo karbônina lehibe dia aseho amin'ny isa. Ohatra tsotra ny 2-methylpropane (C₄H₁₀), fantatra ihany koa amin'ny hoe isobutane.
Toetra ara-batana
Mirona ho tsy polar ny alkana satria kely dia kely ny fahasamihafan'ny elektrônegativa eo amin'ny fatorana C-H. Vokatr'izany, mety levona anaty ranoka tsy polar izy ireo fa tsy mety levona anaty rano. Amin'ny maha-hidrôkarbônina mahavoky azy, mitombo ny teboka fandrendrehana sy ny fandrahoana azy miaraka amin'ny fitomboan'ny halavan'ny rojo karbônina sy ny lanjan'ny molekiola. Ohatra, ny metana, etana, ary propana dia entona amin'ny mari-pana ao an-trano, raha toa kosa ka ranoka ny butana sy ny pentane, ary ny alkana manana rojo lava kokoa dia mety ho zavatra mivaingana amin'ny fepetra mahazatra.
Toetra ara-batana manan-danja iray hafa ny hakitroky. Matetika ny alkana dia tsy dia matevina loatra noho ny rano (1 g/cm³), midika izany fa mitsingevana izy ireo rehefa apetraka ao anaty rano. Ankoatra izany, ny alkana dia manana tondro refractive ambany ary mirona tsy hifandray amin'ny hazavana ultraviolet na hita maso.
Toetra sy Fihetsehana Simika
Ara-simika, ny alkana dia mazàna tsy dia mihetsika loatra raha oharina amin'ny hidrokarbonina tsy mahavoky toy ny alkenes sy alkynes. Na izany aza, misy karazana fihetsika manan-danja maromaro:
1. Fandoroana: Mihetsika amin'ny oksizenina (O₂) ny Alkana amin'ny alalan'ny fandoroana mba hamokarana gazy karbonika (CO₂), rano (H₂O), ary angovo. Azo aseho toy izao ity fihetsika ity:
\[ \text{C}_n\text{H}_{2n+2} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{Angovo} \]
Mitranga ny fandoroana tanteraka rehefa ampy ny oksizenina, raha toa kosa ny fandoroana tsy feno ka miteraka karbônina monoksida (CO) na karbônina (setroka) mihitsy aza.
2. Fanoloana radikaly: Amin'ny toe-javatra sasany, ny alkana dia afaka mihetsika amin'ny halogen amin'ny alàlan'ny rafitra radikaly afaka. Ohatra iray amin'izany ny chlorination ny metana, izay mitranga amin'ny dingana telo: fanombohana, fampielezana ary famaranana, ka mamokatra chloromethane (CH₃Cl) ho vokatra fototra:
\[ \text{CH}_4 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl} + \text{HCl} \]
3. Famakivakiana: Ampiasaina amin'ny indostrian'ny petrokimia ity dingana ity mba handravahana ireo molekiola alkana lehibe kokoa ho lasa kely kokoa, anisan'izany ny alkene sy ny alkana ambany kokoa. Tena zava-dehibe amin'ny famokarana solika sy vokatra simika hafa izany:
\[ \text{C}_{10}\text{H}_{22} \rightarrow \text{C}_8\text{H}_{18} + \text{C}_2\text{H}_4 \]
4. Isomerisation: Azo ovaina ho isomera misampana ny alkana lineary amin'ny alàlan'ny fampiasana katalista asidra. Zava-dehibe amin'ny indostria izany mba hanatsarana ny kalitaon'ny solika satria ny alkana misampana dia manana isa octane ambony kokoa.
Fampiharana ny Alkana
Manana fampiharana isan-karazany amin'ny fiainana andavanandro sy ny indostria ny alkana:
– Soliky ny solika: Ny metana, etana, propana, ary butana dia ampiasaina ho entona voajanahary sy solika ranoka. Ny propana, ohatra, dia ampiasaina amin'ny tavoahangy entona ho an'ny fampiasana an-tokantrano.
– Akora simika: Ny alkana dia akora ampiasaina amin'ny famokarana plastika, solvents, ary vokatra simika isan-karazany hafa amin'ny alàlan'ny dingana simika toy ny famoretana sy ny polymerization.
– Mpanosotra sy savoka: Ampiasaina amin'ny menaka fanosotra sy savoka ny alkana rojo lava noho ny toetrany manosotra sy ny teboka fandrendrehany avo.
Famaranana
Singa fototra amin'ny simia organika ny alkana ary mitana anjara toerana lehibe amin'ny indostria. Manomboka amin'ny rafitra fototra sy ny anarana ka hatramin'ny fihetsik'izy ireo sy ny fampiharana azy, dia tena ilaina ny fahatakarana lalina ny alkana. Matetika ny fihetsik'izy ireo ambany dia mahatonga azy ireo ho ilaina, saingy sarotra ihany koa, amin'ny fampiharana simika. Amin'ny alàlan'ny teknika sy fanavaozana toy ny fiparitahana sy ny isomerization, dia afaka mampiasa ireo toetra miavaka an'ny alkana isika mba hanomezana fahafaham-po ny filàn'ny angovo sy ny fitaovana ara-materialy amin'ny fiarahamonina maoderina.
Noho ny fampiasana azy ireo isan-karazany sy ny maha-zava-dehibe azy, dia mbola ianarana sy ampiharina hatrany amin'ny simia sy ny indostria ny alkana.
