Ang mga saturated hydrocarbons (paraffins) ay mga saturated aliphatic hydrocarbons, kung saan mayroong simple (iisang) bond sa pagitan ng mga carbon atom.
Lahat ng iba pang valence ay ganap na puspos ng hydrogen atoms.
Homological series
Ultimate saturated hydrocarbons ay may pangkalahatang formula na SpH2p+2. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga kinatawan ng klase na ito ay nagpapakita ng mahinang reaktibiti, kaya tinawag silang "paraffins". Ang mga saturated hydrocarbon ay nagsisimula sa methane, na mayroong molecular formula na CH4.
Mga feature ng istruktura sa halimbawa ng methane
Ang organikong sangkap na ito ay walang amoy at walang kulay, ang gas ay halos dalawang beses na mas magaan kaysa hangin. Sa kalikasan, ito ay nabuo sa panahon ng agnas ng mga organismo ng hayop at halaman, ngunit sa kawalan lamang ng air access. Ito ay matatagpuan sa mga minahan ng karbon, sa mga latian na imbakan ng tubig. Sa maliit na dami, ang methane ay bahagi ng natural na gas, na kasalukuyang ginagamit bilang panggatong sa produksyon, sa pang-araw-araw na buhay.
Itong saturated hydrocarbon na kabilang sa klase ng mga alkanes ay may covalent polar bond. Ang istraktura ng tetrahedral ay ipinaliwanag ng sp3hybridization ng isang carbon atom, ang anggulo ng bond ay 109°28'.
Nomenclature of paraffins
Ang mga saturated hydrocarbon ay maaaring pangalanan ayon sa sistematikong nomenclature. Mayroong isang tiyak na pamamaraan na nagbibigay-daan sa iyo upang isaalang-alang ang lahat ng mga sanga na naroroon sa molekula ng saturated hydrocarbon. Una kailangan mong tukuyin ang pinakamahabang carbon chain, pagkatapos ay bilangin ang mga carbon atoms. Upang gawin ito, piliin ang bahagi ng molekula kung saan mayroong pinakamataas na sumasanga (mas malaking bilang ng mga radikal). Kung mayroong ilang magkaparehong radical sa alkane, ang pagtukoy ng mga prefix ay ipinahiwatig sa kanilang pangalan: di-, tri-, tetra. Ginagamit ang mga numero upang linawin ang posisyon ng mga aktibong particle sa isang molekulang hydrocarbon. Ang huling hakbang sa pangalan ng mga paraffin ay ang indikasyon ng carbon chain mismo, kasama ang pagdaragdag ng suffix -an.
Ang mga saturated hydrocarbon ay naiiba sa kanilang estado ng pagsasama-sama. Ang unang apat na kinatawan ng cash register na ito ay mga gaseous compound (mula sa methane hanggang butane). Habang tumataas ang relatibong molekular na timbang, mayroong paglipat sa isang likido, at pagkatapos ay sa isang solidong estado ng pagsasama-sama.
Ang mga saturated at unsaturated hydrocarbon ay hindi natutunaw sa tubig, ngunit maaaring natutunaw sa mga organic na solvent molecule.
Mga tampok ng isomerism
Anong mga uri ng isomerismo mayroon ang mga saturated hydrocarbon? Ang mga halimbawa ng istraktura ng mga kinatawan ng klase na ito, na nagsisimula sa butane, ay nagpapahiwatigpagkakaroon ng isomerism ng carbon skeleton.
Ang carbon chain na nabuo ng covalent polar bond ay may zigzag na hugis. Ito ang dahilan ng pagbabago sa pangunahing kadena sa espasyo, iyon ay, ang pagkakaroon ng mga istrukturang isomer. Halimbawa, kapag binabago ang pagkakaayos ng mga atomo sa isang molekula ng butane, ang isomer nito ay nabuo - 2methylpropane.
Mga katangian ng kemikal
Ating isaalang-alang ang mga pangunahing kemikal na katangian ng saturated hydrocarbons. Para sa mga kinatawan ng klase ng hydrocarbons na ito, ang mga reaksyon ng karagdagan ay hindi katangian, dahil ang lahat ng mga bono sa molekula ay solong (puspos). Ang mga alkane ay pumapasok sa mga interaksyon na nauugnay sa pagpapalit ng isang hydrogen atom ng isang halogen (halogenation), isang nitro group (nitration). Kung ang mga formula ng saturated hydrocarbons ay may anyo na SpH2n + 2, pagkatapos ay pagkatapos ng pagpapalit ng isang sangkap ng komposisyon na CnH2n + 1CL ay nabuo, pati na rin ang CnH2n + 1NO2.
Ang proseso ng pagpapalit ay may mekanismo ng libreng radikal. Una, ang mga aktibong particle (radicals) ay nabuo, pagkatapos ay ang pagbuo ng mga bagong organikong sangkap ay sinusunod. Ang lahat ng alkane ay tumutugon sa mga kinatawan ng ikapitong pangkat (pangunahing subgroup) ng periodic table, ngunit ang proseso ay nagpapatuloy lamang sa isang mataas na temperatura, o sa pagkakaroon ng isang light quantum.
Gayundin, lahat ng kinatawan ng serye ng methane ay nailalarawan sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa atmospheric oxygen. Sa panahon ng pagkasunog, ang carbon dioxide at singaw ng tubig ay kumikilos bilang mga produkto ng reaksyon. Ang reaksyon ay sinamahan ng pagbuo ng malaking halaga ng init.
Kapag nakipag-ugnayan ang methane sa atmospheric oxygenposible ang pagsabog. Ang isang katulad na epekto ay tipikal para sa iba pang mga kinatawan ng klase ng saturated hydrocarbons. Kaya naman delikado ang pinaghalong butane na may propane, ethane, methane. Halimbawa, ang mga naturang akumulasyon ay tipikal para sa mga minahan ng karbon, mga pang-industriyang workshop. Kung ang saturated hydrocarbon ay pinainit sa itaas ng 1000 °C, ito ay nabubulok. Ang mas mataas na temperatura ay humahantong sa paggawa ng mga unsaturated hydrocarbon, gayundin sa pagbuo ng hydrogen gas. Ang proseso ng dehydrogenation ay may kahalagahang pang-industriya, nagbibigay-daan ito sa iyong makakuha ng iba't ibang mga organikong sangkap.
Para sa mga hydrocarbon ng methane series, simula sa butane, ang isomerization ay katangian. Ang kakanyahan nito ay nasa pagbabago ng carbon skeleton, pagkuha ng saturated branched hydrocarbons.
Mga feature ng application
Methane bilang natural gas ay ginagamit bilang panggatong. Ang mga chlorine derivatives ng methane ay may malaking praktikal na kahalagahan. Halimbawa, ang chloroform (trichloromethane) at iodoform (triiodomethane) ay ginagamit sa medisina, at ang carbon tetrachloride sa proseso ng evaporation ay humihinto sa pag-access ng atmospheric oxygen, kaya ginagamit ito upang mapatay ang apoy.
Dahil sa mataas na halaga ng calorific value ng hydrocarbons, ginagamit ang mga ito bilang panggatong hindi lamang sa pang-industriyang produksyon, kundi pati na rin para sa mga domestic na layunin.
Ang pinaghalong propane at butane, na tinatawag na "liquefied gas", ay partikular na nauugnay sa mga lugar kung saan walang natural na gas.
Mga kawili-wiling katotohanan
Ang mga kinatawan ng hydrocarbon, na nasa likidong estado, ay gasolina para sa mga internal combustion engine sa mga sasakyan (gasolina). Bilang karagdagan, ang methane ay isang abot-kayang hilaw na materyal para sa iba't ibang industriya ng kemikal.
Halimbawa, ang reaksyon ng agnas at pagkasunog ng methane ay ginagamit para sa pang-industriyang produksyon ng soot, na kinakailangan para sa paggawa ng printing ink, gayundin ang synthesis ng iba't ibang produktong goma mula sa goma.
Upang gawin ito, ang ganoong dami ng hangin ay ibinibigay sa furnace kasama ng methane upang mangyari ang bahagyang pagkasunog ng saturated hydrocarbon. Habang tumataas ang temperatura, mabubulok ang ilan sa methane, na magbubunga ng pinong soot.
Pagbubuo ng hydrogen mula sa mga paraffin
Ang Methane ay ang pangunahing pinagmumulan ng pang-industriyang hydrogen na ginagamit para sa ammonia synthesis. Upang maisagawa ang dehydrogenation, ang methane ay hinahalo sa singaw.
Ang proseso ay nagaganap sa temperatura na humigit-kumulang 400 °C, isang presyon na humigit-kumulang 2-3 MPa, aluminum at nickel catalysts ang ginagamit. Sa ilang mga synthesis, ginagamit ang isang halo ng mga gas, na nabuo sa prosesong ito. Kung ang mga kasunod na pagbabago ay nagsasangkot ng paggamit ng purong hydrogen, pagkatapos ay isinasagawa ang catalytic oxidation ng carbon monoxide na may singaw ng tubig.
Ang Chlorination ay gumagawa ng pinaghalong methane chlorine derivatives, na may malawak na aplikasyon sa industriya. Halimbawa, ang chloromethane ay nakaka-absorb ng init, kaya naman ginagamit ito bilang nagpapalamig sa mga modernong sistema ng pagpapalamig.
Ang dichloromethane ay isang magandang solvent para sa mga organic na substance, na ginagamit sa chemical synthesis.
Hydrogen chloride, na nabuo sa proseso ng radical halogenation, pagkatapos matunaw sa tubig, ay nagiging hydrochloric acid. Sa kasalukuyan, ang acetylene ay nakukuha rin sa methane, na isang mahalagang kemikal na hilaw na materyal.
Konklusyon
Ang mga kinatawan ng methane homologous series ay malawak na ipinamamahagi sa kalikasan, na ginagawang mga sikat na substance sa maraming sangay ng modernong industriya. Mula sa methane homologues, maaaring makuha ang branched hydrocarbons, na kinakailangan para sa synthesis ng iba't ibang klase ng mga organikong sangkap. Ang pinakamataas na kinatawan ng klase ng alkanes ay ang mga hilaw na materyales para sa paggawa ng mga synthetic na detergent.
Bukod sa mga paraffin, ang mga alkane, cycloalkanes, na tinatawag na cycloparaffins, ay praktikal din na interesante. Ang kanilang mga molekula ay naglalaman din ng mga simpleng bono, ngunit ang kakaiba ng mga kinatawan ng klase na ito ay ang pagkakaroon ng isang cyclic na istraktura. Ang parehong mga alkanes at cycloacane ay ginagamit sa maraming dami bilang mga gas na panggatong, dahil ang mga proseso ay sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init (exothermic effect). Sa kasalukuyan, ang mga alkane, cycloalkane ay itinuturing na pinakamahalagang kemikal na hilaw na materyales, kaya ang praktikal na paggamit nito ay hindi limitado sa karaniwang mga reaksyon ng pagkasunog.
