В статье "Атомы и молекулы в нефтепереработке" мы рассмотрели простейшее соединение углерода и водорода - метан.
Чтобы двигаться дальше запишем развёрнутую и сокращенную структурные формулы метана:
Структурная формула наглядно демонстрирует правило валентности, о котором говорилось в предыдущей статье, атом углерода, имеющий валентность 4, присоединил к себе 4 атома водорода с валентностью 1.
Но если углерод образует химические связи с водородом, то с таким же успехом может соединиться и с другим атомом углерода, тогда получится следующий углеводород в ряду - этан:
И снова правило валентности соблюдается - каждый из атомов углерода имеет по 4 химические связи: 1 с соседним атомом углерода и по 3 с атомами водорода.
Продолжая аналогичным образом присоединять к атому углерода вместо водорода группировки СН3, называемые метильным заместителем, можно получить углеводородную цепочку любой длины.
Если поставить рядом сокращенные структурные формулы записанных углеводородов, то можно получить закономерность между содержанием атомов углерода и водорода:
То есть на каждый атом углерода приходится удвоенное число + 2 атома водорода. Такая структурная формула характерна для класса химических соединений называемых алканами или:
- парафиновыми углеводородами (парафинами);
- насыщенными углеводородами;
- предельными углеводородами.
Предельными такие углеводороды называются, потому что все химические связи одинарные и являются наиболее прочными, поэтому их сложно разрушить и благодаря этому алканы имеют низкую химическую активность.
Если вы обратили внимание, то при в названии углеводорода, имеющего 4 атома углерода, фигурирует приставка "н-", которая означает, что данный алкан имеет нормальную (линейную) структуру.
Любой алкан с числом атомов углерода больше 3 может иметь не только линейную, но и разветвлённую ("изо-") структуру:
Если посмотреть на сокращенную структурную формулу н-бутана и и-бутана, то отличий нет, потому что оба вещества имеют по 4 атома углерода и 10 атомов водорода, но они существенно отличаются по своим свойствам: температуре кипения, теплоёмкости, плотности и др. Они даже в разные химические реакции вступают.
Для алканов с n = 1…12 число изомеров равно 1, 1, 1, 2, 3, 5, 9, 18, 35, 75, 159, 355.
При нормальных условиях алканы:
- с CH4 до C4H10 - газы;
- с C5H12 до C16H34 -жидкости;
- после C17H36 - твёрдые тела.
Температуры плавления и кипения понижаются от менее разветвленных к более разветвленным. Так, например, при нормальных условиях н-пентан жидкость, а неопентан - газ.
Узнать об алканах больше вы можете здесь.
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.
