Alkanes: Fausaga ma Tali i le Kemisi Fa'aola
Pendahuluan
O Alkanes o le vaega aupito faigofie o hydrocarbons ua tumu i le kemisi fa'aola. E na'o le carbon (C) ma le hydrogen (H) atoms e feso'ota'i e ala i ni fusi sigma (σ) e tasi. Fa'atasi ai ma le fua fa'atatau lautele CₙH₂ₙ₊₂ mo aliphatic compounds, e masani ona ta'ua alkanes o paraffins, aemaise lava i le alamanuia o le suau'u ma le kesi. I totonu o lenei tusiga, o le a tatou su'esu'eina ai le fausaga, fa'aigoa, meatotino fa'aletino ma vaila'au, ma tali autu e aofia ai alkanes.
Fausaga ma le Fa'aigoa
O alkanes e iai filifili kaponi e mafai ona laina sa'o pe lālā. O atomu kaponi i totonu o alkanes e fa'afefiloi sp³, o lona uiga o atomu kaponi ta'itasi e fausia ai ni fusi fa'atasi e fa, ma i'u ai i se fausaga tetrahedral ma tulimanu fusi e tusa ma le 109.5°.
O le fa'aigoa a le IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) mo alkanes e fa'avae i luga o le aofa'i o atomu kaponi i le filifili tua. O le laulau o lo'o mulimuli mai o lo'o tu'uina atu ai ni fa'ata'ita'iga:
– Methane (CH₄): tasi le atomu kaponi
– Ethane (C₂H₆): atoma kaponi e lua
– Propane (C₃H₈): tolu atomu kaponi
– Butane (C₄H₁₀): e fa atomu kaponi
– Pentane (C₅H₁₂): lima atomu kaponi
Afai e sili atu ma le fa atomu kaponi o le filifili autū, matou te faʻaaogaina se tuʻufaʻatasiga o igoa e tusa ai ma le aofaʻi o atomu kaponi (mo se faʻataʻitaʻiga, hexane mo le ono, heptane mo le fitu, ma isi mea faʻapena).
Mo alkanes lālā, e amata le fa'anumeraina i le pito o le filifili e latalata i le lālā. O nei lālā, po'o sui, e fa'ailogaina i igoa alkyl, mo se fa'ata'ita'iga, methyl (-CH₃) po'o le ethyl (-C₂H₅), ma o latou tulaga i le filifili autu o le kaponi e fa'ailoa mai i numera. O se fa'ata'ita'iga faigofie o le 2-methylpropane (C₄H₁₀), e ta'ua fo'i o le isobutane.
Meatotino Faaletino
E masani ona lē polar ia alkanes auā e laʻititi lava le eseesega o le electronegativity o fusi C-H. O le iʻuga, e mafai ona solu i totonu o solvents e lē polar ae lē solu i le vai. I le avea ai ma hydrocarbons ua faʻatumuina, e faʻateleina lo latou melting ma le boiling points i le faʻateleina o le umi o le carbon chain ma le molecular mass. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le methane, ethane, ma le propane o kasa ia i le vevela o le potu, ae o le butane ma le pentane o vai, ma o alkanes e umi atu a latou filifili e mafai ona avea ma solids i tulaga masani.
O le isi meatotino faaletino taua o le mafiafia. O alkanes e masani ona itiiti ifo le mafiafia nai lo le vai (1 g/cm³), o lona uiga latou te opeopea pe a tuu i totonu o le vai. E le gata i lea, o alkanes e maualalo le refractive index ma e foliga mai e le fegalegaleai ma le ultraviolet po o le malamalama vaaia.
Meatotino Fa'akemikolo ma Tali
I le itu fa'akemikolo, e masani ona itiiti le tali atu o alkanes nai lo hydrocarbons unsaturated e pei o alkenes ma alkynes. Peita'i, e tele ituaiga taua o tali atu:
1. Fa'amu: E tali atu Alkanes ma le okesene (O₂) i se tali atu o le fa'amu e maua ai le carbon dioxide (CO₂), vai (H₂O), ma le malosi. E mafai ona fa'aalia lenei tali atu e pei ona taua i lalo:
\[ \text{C}_n\text{H}_{2n+2} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{Malosiaga} \]
E tupu le mu atoatoa pe a lava le okesene, ae o le mu atoatoa e mafua ai le kaponi monoksida (CO) po'o le kaponi (lefulefu).
2. Suiga Fa'apitoa: I lalo o nisi tulaga, e mafai e alkanes ona tali atu ma halogens e ala i se faiga fa'apitoa saoloto. O se fa'ata'ita'iga o le chlorination o le methane, lea e tupu i ni la'asaga se tolu: amataga, fa'asalalauina, ma le fa'amutaina, ma maua ai le chloromethane (CH₃Cl) o le oloa autu:
\[ \text{CH}_4 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl} + \text{HCl} \]
3. Fa'apapa'u: O lenei faiga e fa'aaogaina i le alamanuia o petrochemical e fa'avasega ai mole mole alkane tetele i ni mole mole laiti, e aofia ai alkenes ma lower alkanes. E matua taua tele i le gaosiga o suau'u ma isi oloa vaila'au:
\[ \text{C}_{10}\text{H}_{22} \rightarrow \text{C}_8\text{H}_{18} + \text{C}_2\text{H}_4 \]
4. Isomerization: E mafai ona liua alkanes linear i isomers branched e faʻaaogaina ai acid catalysts. E taua tele lenei mea i le alamanuia e faʻaleleia atili ai le lelei o le suauʻu aua o alkanes branched e maualuga atu le octane ratings.
Fa'aaogāina o Alkanes
E tele fa'aoga o Alkanes i le olaga i aso faisoo ma alamanuia:
– Suau'u: O le methane, ethane, propane, ma le butane e fa'aaogaina o ni kesi masani ma ni suau'u vai. O le propane, mo se fa'ata'ita'iga, e fa'aaogaina i fagu kesi mo le fa'aaogaina i totonu o le fale.
– Meafaitino Mata o Kemikolo: O Alkanes o mea mata ia mo le gaosiga o palasitika, solvents, ma isi oloa kemikolo eseese e ala i faiga kemikolo e pei o le cracking ma le polymerization.
– Suau'u ma Vaila'au Fa'asusu: O alkanes filifili uumi e fa'aaogaina i suau'u fa'asusu ma vaila'au fa'asusu ona o latou uiga fa'asusu ma tulaga maualuga e liusuavai ai.
I'uga
O Alkanes o vaega autū ia o le kemisi fa'aola ma e taua tele i pisinisi. Mai lo latou fausaga fa'avae ma le fa'aigoaina i a latou tali atu ma fa'aoga fa'atino, e taua tele se malamalamaga mae'ae'a i alkanes. O lo latou tali atu maualalo e masani ona aoga ai, ae faigata fo'i, i fa'aoga fa'akemikolo. E ala i metotia ma mea fou e pei o le fa'aleagaina ma le isomerization, e mafai ona tatou fa'aogaina meatotino tulaga ese o alkanes e fa'afetaui ai mana'oga o le malosi ma meafaitino o le sosaiete fa'aonaponei.
Faatasi ai ma o latou faaaogaina eseese ma le taua, o loo tumau pea le alkanes o le autu o suesuega faifai pea ma le faaaogaina i le kemisi ma le alamanuia.
