Beperk koolwaterstoffen: algemene karakteristieken, isomerie, chemische eigenschappen

Koolwaterstoffen zijn de eenvoudigste klasse van organischestoffen, hun moleculen hebben atomen van slechts twee chemische elementen - koolstof en waterstof. Van de verschillende koolwaterstoffen worden de meeste klassen van organische verbindingen verkregen door chemische synthesewerkwijzen.

Koolwaterstoffen zijn onderverdeeld in twee subklassen:acyclisch en cyclisch. Acyclische koolwaterstoffen of vetkoolwaterstoffen of alifatische koolwaterstoffen zijn: verzadigde koolwaterstoffen (alkanen), onverzadigde (alkenen, alkynen, dienen), acyclische terpenen. Cyclische koolwaterstoffen worden weergegeven door groepen cycloparaffinen, arenen en cyclische terpenen. Soms worden terpenen verwezen naar de objecten van het bestuderen van bio-organische chemie.

Beperk koolwaterstoffen (alkanen) - verbindingenkoolstof en waterstof, in moleculen waarvan alle valenties die overblijven na de binding van koolstofatomen met elkaar door een eenvoudige binding verzadigd zijn met waterstofatomen. Alle alkanen kunnen worden beschouwd als derivaten of homologen van methaan. Als uit het methaan, dat de molecuulformule CH4 heeft, één waterstofatoom wordt genomen, wordt een radicaal CH3 gevormd. In verband met het feit dat in een molecule van organisch materiaal de koolstof gewoonlijk vierwaardig is, veroorzaakt de combinatie van twee van dergelijke radicalen het verschijnen van de tweede vertegenwoordiger van de homologe reeks - ethaan (C2H6). Als één ethyleenatoom wordt afgenomen van één waterstofatoom, wordt een ethylrest gevormd, die na verbinding met CH3 het derde homoloog-propaan vormt.

Het analyseren van de structuurformule van propaan is eenvoudigom vast te stellen dat het molecuul twee soorten koolstofatomen omvat - primair en secundair. Elk primair koolstofatoom is gebonden aan één koolstofatoom door zijn eigen valentie, en de secundaire één aan twee valenties met twee koolstofatomen. Als we het waterstofatoom verwijderen van het primaire koolstofatoom van het propaan, wordt een primair propyl gevormd, van het secundaire - een secundaire propyl. De toevoeging aan het primaire of secundaire methylpropyl leidt tot de vorming van structurele soorten van de vierde homoloog. Vorm twee verbindingen - normale butaan met een rechte keten en isobutaan met een vertakte koolstofketen.

Beperk koolwaterstoffen: structuur

Een typische vertegenwoordiger van alkanen is methaan. Molecuulformule CH4. Alkaanmoleculen worden gekenmerkt door een sigmaband. In het methaanmolecuul vormt het koolstofatoom vier covalente bindingen als gevolg van één en drie p-orbitalen, en elk waterstofatoom is te wijten aan de s-orbitalen.

Beperk koolwaterstoffen: nomenclatuur en isomerie

Bij het afleiden van de structurele homologieformulesmethaanreeks, beginnend met butaan C4H10, vinden we het verschijnsel isomerie. Bijvoorbeeld molecuulformule C4H10 aan twee afzonderlijke verbindingen S5N12 - drie. Vervolgens wordt het nummer van isomeren met het aantal koolstofatomen in het molecuul van een alkaan toe. Bijvoorbeeld molecuulformule S6N14 aan vijf structuurformules en afzonderlijke verbindingen respectievelijk S7N16 - 9, S8N18 - 18, C10H22 - 76 S12N26 - 355. De eerste vier representatieve alkanen - gassen uit de vijfde tot de twaalfde - vloeistof, aangezien de zestiende - vaste .

Chemische eigenschappen van verzadigde koolwaterstoffen

Alle beperkende koolwaterstoffen zijn inerte stoffen. Dit wordt verklaard door het feit dat in alkaanmoleculen de koolstof- en waterstofatomen met elkaar verbonden zijn door sigmabindingen, zodat deze verbindingen geen waterstofatomen kunnen binden. De alkanen komen in radicale halogenering, nitratie en splitsingreacties. In het halogeneringsproces vervangen halogeenatomen gemakkelijk de waterstofatomen in het alkaanmolecuul. Bij nitrering vervangt de nitrogroep gemakkelijk waterstof in tertiair, moeilijker - in secundaire en primaire koolstofatomen.

Grenswaarden en onverzadigde koolwaterstoffen zijngrondstoffen voor het verkrijgen van een verscheidenheid aan organische stoffen. Door de waterstofatomen af ​​te splitsen van de eindkoolwaterstoffen, is het mogelijk om onverzadigde (alkenen, alkynen) te verkrijgen.