Alkanes: Ìṣètò àti Ìṣesí nínú Kemistri Organic
Pendahuluan
Àwọn Alkanes jẹ́ àkójọpọ̀ hydrocarbons tí ó rọrùn jùlọ nínú kẹ́mísírì onípele-ara. Wọ́n jẹ́ àwọn átọ̀mù carbon (C) àti hydrogen (H) tí a so pọ̀ mọ́ra nípasẹ̀ àwọn ìdè sigma kan ṣoṣo (σ). Pẹ̀lú ìlànà gbogbogbòò CₙH₂ₙ₊₂ fún àwọn àdàpọ̀ aliphatic, a sábà máa ń pe alkanes ní paraffins, pàápàá jùlọ nínú ilé iṣẹ́ epo àti gáàsì. Nínú àpilẹ̀kọ yìí, a ó ṣe àwárí ìṣètò, orúkọ orúkọ, àwọn ànímọ́ ti ara àti kẹ́míkà, àti àwọn ìṣe pàtàkì tí ó ní alkanes nínú.
Ìṣètò àti Ìlànà Orúkọ
Àwọn Alkanes ní ẹ̀wọ̀n erogba tí a lè fi ìlà tàbí ẹ̀ka sí. Àwọn átọ̀mù erogba nínú alkanes ni a ti sọ di adàpọ̀, èyí tí ó túmọ̀ sí wípé átọ̀mù erogba kọ̀ọ̀kan ní ìsopọ̀ covalent mẹ́rin, èyí tí ó yọrí sí ìṣètò tetrahedral pẹ̀lú àwọn igun ìsopọ̀ tí ó tó nǹkan bí 109.5°.
Àkójọpọ̀ IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) fún alkanes dá lórí iye àwọn átọ̀mù erogba nínú ẹ̀wọ̀n ẹ̀yìn. Táblì tó tẹ̀lé yìí fúnni ní àwọn àpẹẹrẹ díẹ̀:
– Mẹ́tánẹ́nì (CH₄): átọ̀mù káàbọ̀nù kan
– Ethane (C₂H₆): àwọn átọ̀mù erogba méjì
– Propane (C₃H₈): awọn atomu erogba mẹta
– Butane (C₄H₁₀): awọn atomu erogba mẹrin
– Pentane (C₅H₁₂): awọn atomu erogba marun
Tí ẹ̀wọ̀n pàtàkì bá ní ju àwọn átọ̀mù káàbọ̀n mẹ́rin lọ, a máa ń lo àpapọ̀ orúkọ gẹ́gẹ́ bí iye àwọn átọ̀mù káàbọ̀n (fún àpẹẹrẹ, hexane fún mẹ́fà, heptane fún méje, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ).
Fún àwọn alkanes oní ẹ̀ka, nọ́mbà bẹ̀rẹ̀ ní òpin ẹ̀wọ̀n tó sún mọ́ ẹ̀ka náà. Àwọn ẹ̀ka wọ̀nyí, tàbí àwọn ohun tí a fi kún un, ni a fi orúkọ alkyl yàn, fún àpẹẹrẹ, methyl (-CH₃) tàbí ethyl (-C₂H₅), àti pé ipò wọn nínú ẹ̀wọ̀n erogba pàtàkì ni a fi nọ́mbà fihàn. Àpẹẹrẹ kan tí ó rọrùn ni 2-methylpropane (C₄H₁₀), tí a tún mọ̀ sí isobutane.
Àwọn Ohun Ànímọ́ Ti Ara
Àwọn Alkanes sábà máa ń jẹ́ aláìlágbára nítorí pé àwọn ìsopọ̀ C-H ní ìyàtọ̀ electronegativity díẹ̀. Nítorí náà, wọ́n máa ń yọ́ nínú àwọn ohun tí kì í ṣe polar solvent ṣùgbọ́n wọn kì í yọ́ nínú omi. Gẹ́gẹ́ bí àwọn hydrocarbons tí ó kún, àwọn ibi yíyọ́ àti gbígbóná wọn máa ń pọ̀ sí i pẹ̀lú bí gígùn ẹ̀wọ̀n carbon ṣe ń pọ̀ sí i àti ìwọ̀n molikula. Fún àpẹẹrẹ, methane, ethane, àti propane jẹ́ àwọn gáàsì ní iwọ̀n otútù yàrá, nígbà tí butane àti pentane jẹ́ olomi, àti alkanes tí ó ní àwọn ẹ̀wọ̀n gígùn lè jẹ́ líle ní àwọn ipò déédé.
Ohun mìíràn tó ṣe pàtàkì nípa ti ara ni ìwọ̀n. Àwọn alkanes sábà máa ń ní ìwọ̀n tó kéré sí omi (1 g/cm³), èyí tó túmọ̀ sí wípé wọ́n máa ń léfòó nígbà tí wọ́n bá gbé wọn sínú omi. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn alkanes ní ìwọ̀n ìfàmọ́ra tó kéré, wọn kì í sì í ṣe ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú ultraviolet tàbí ìmọ́lẹ̀ tó ṣeé rí.
Àwọn Ohun Ìní Kẹ́míkà àti Àwọn Ìhùwàsí
Ní ti kẹ́míkà, alkanes kìí sábà ṣe ìṣiṣẹ́ bíi àwọn hydrocarbons tí kò ní ìdàpọ̀ bíi alkenes àti alkynes. Síbẹ̀síbẹ̀, ọ̀pọ̀lọpọ̀ irú ìṣiṣẹ́ pàtàkì ló wà:
1. Ìjóná: Àwọn Alkanes máa ń ṣe pẹ̀lú atẹ́gùn (O₂) nínú ìjóná láti mú carbon dioxide (CO₂), omi (H₂O), àti agbára jáde. A lè fi ìjóná yìí hàn gẹ́gẹ́ bí:
\[ \text{C}_n\text{H}_{2n+2} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{Agbara} \]
Ìjóná pípé máa ń wáyé nígbà tí atẹ́gùn bá tó, nígbà tí ìjóná pípé kò ní mú kí carbon monoxide (CO) tàbí carbon (soot) jáde.
2. Ìyípadà Radical: Lábẹ́ àwọn ipò kan, alkanes lè ṣe àtúnṣe pẹ̀lú halogens nípasẹ̀ ètò free radical. Àpẹẹrẹ kan ni chlorination ti methane, èyí tí ó ń ṣẹlẹ̀ ní ìpele mẹ́ta: ìbẹ̀rẹ̀, ìtànkálẹ̀, àti ìparí, ṣíṣe chloromethane (CH₃Cl) gẹ́gẹ́ bí ọjà pàtàkì:
\[ \text{CH}_4 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{CH}_3\text{Cl} + \text{HCl} \]
3. Ìfọ́: A máa ń lo ìlànà yìí nínú iṣẹ́ epo rọ̀bì láti pín àwọn molecule alkane tó tóbi sí àwọn kéékèèké, títí kan alkenes àti alkanes tó wà ní ìsàlẹ̀. Ó ṣe pàtàkì gan-an nínú iṣẹ́ epo rọ̀bì àti àwọn ọjà kẹ́míkà mìíràn:
\[ \text{C}_{10}\text{H}_{22} \rightarrow \text{C}_8\text{H}_{18} + \text{C}_2\text{H}_4 \]
4. Isomerization: A le yi awọn alkanes laini pada si awọn isomers ti o ni ẹka nipa lilo awọn catalysts acid. Eyi ṣe pataki ni ile-iṣẹ lati mu didara epo dara si nitori awọn alkanes ti o ni ẹka ni awọn oṣuwọn octane ti o ga julọ.
Lilo awọn Alkanes
Awọn alkanes ni ọpọlọpọ awọn ohun elo ni igbesi aye ati ile-iṣẹ ojoojumọ:
– Epo epo: A lo Methane, ethane, propane, ati butane gege bi epo adayeba ati epo olomi. Fun apẹẹrẹ, a lo propane ninu awọn igo gaasi fun lilo ile.
– Àwọn Ohun Èlò Kẹ́míkà Aise: Àwọn alkanes jẹ́ àwọn ohun èlò aise fún ṣíṣe àwọn pásítíkì, àwọn ohun èlò olómi, àti onírúurú àwọn ọjà kẹ́míkà mìíràn nípasẹ̀ àwọn ìlànà kẹ́míkà bíi fífọ́ àti polymerization.
– Àwọn ohun èlò ìpara àti ìpara: A máa ń lo àwọn alkanes onígbà gígùn nínú àwọn ohun èlò ìpara àti ìpara nítorí àwọn ohun èlò ìpara àti àwọn ibi tí wọ́n ti lè yọ́.
Ipari
Àwọn Alkanes jẹ́ apá pàtàkì nínú kẹ́mísírì onímọ̀-ara-ẹni, wọ́n sì ń kó ipa pàtàkì nínú iṣẹ́-ajé. Láti ìṣètò àti orúkọ wọn títí dé àwọn ìṣesí àti àwọn ohun èlò ìṣe, òye pípéye nípa àwọn alkanes ṣe pàtàkì. Ìṣiṣẹ́ wọn tí ó kéré sábà máa ń jẹ́ kí wọ́n wúlò, ṣùgbọ́n ó tún máa ń jẹ́ kí wọ́n wúlò nínú àwọn ohun èlò kẹ́míkà. Nípasẹ̀ àwọn ọ̀nà àti àwọn àtúnṣe bíi fífọ́ àti ìsomerization, a lè lo àwọn ànímọ́ alkanes láti bá àwọn àìní agbára àti ohun èlò ti àwùjọ òde òní mu.
Pẹ̀lú onírúurú ìlò àti ìjẹ́pàtàkì wọn, àwọn alkanes ṣì jẹ́ kókó ẹ̀kọ́ àti ìlò wọn nínú kẹ́mísírì àti ilé iṣẹ́.
