تشخیص آلکان ها :
مقدمه:
پيوند كربن-كربن داراي ويژگي غيرعادي مخصوص به خود است.اگر چه اتم هاي ديگر نيزمي توانند اين ويژگي را داشته باشند ولي كاربرد پيوند كربن-كربن بسيار وسيع است .به دليل اين خاصيت منحصربه فرد بيشتر از سه ميليون تركيبات مختلف حاوي كربن به نام تركيبات آلي در كتب شيمي گزارش شده اند.در نتيجه جمع آوري دانشي كامل از خواص همه اين تركيبات عملا بسيار سخت است.پيچيدگي تركيبات آلي را مي توان تا حدودي از طريق جمع آوري اطلاعات به دست آمده از گروه هاي طبيعي اين تركيبات با خواص شيميايي مشابه تقليل داد.
اين گروه بندي ها توسط اتم يا گروهي از اتم ها كه قسمتي از مولكول آلي را تشكيل مي دهند شناسايي مي شوند.عموما اين اتم يا گره اتم را گروه عامل مي نامند.پس مي توان گروه عاملي را به صورت كامل تري تعريف كرد:
به هر يك از ويژگي هاي ساختاري كه مشخص كننده يك طبقه خاص از تركيبات آلي باشند گروه عاملي مي گويند.
هر گروه عامل نسبت به بقيه مولكول هاي آلي داراي خواص شيميايي جداگانه يافت مي شوند
هيدروكربن ها:
ساده ترين گروه در شيمي آلي هيدروكربن ها بوده كه تركيباتي حاوي ات هاي كربن و هيدروژن مي باشند.با توجه به خواص شيميايي آنها به سه زيرگروه تقسيم مي شوند:هيدروكربن هاي اشباع شده-هيدروكربن هاي اشباع نشده وهيدروكربن هاي آروماتيكي.
هيدروكربن هاي اشباع شده را هم چنين را هم چنين آلكان مي نامنددر آلكان ها همه پيوند هاي كربن-كربن از نوع پيوند ساده بوده كه انرژي پيوندي آن در حدود350كيلوژول مي باشد.انرژي پيوند هاي هيدروژن-كربن در حدود 420كيلوژول است.پس آلكانها از نظر شيميايي تقريبا بي اثر مي باشد.مهم ترين واكنش آنها سوختن است كه آب و دي اكسيدكربن(محصولات سوختن آلكان) توليد مي شوند.
هيدروكربن هاي اشباع نشده داراي 2زير گروه آلكنهاوآلكينها مي باشند.آلكنها داراي يك يا چند پيوند كربن-كربن بوده وآلكينها نيز حاوي يك يا چند پيوند سه گانه كربن-كربن مي باشند .پيوند هاي دو گانه وسه گانه كه پيوند هاي غير اشباع ناميده مي شوند از نظر شيميايي كاملا واكنش پذير مي باشند.
خواص فیزیکی
خواص فیزیکی آلکانها از همان الگویی که برای متان توصیف شد پیروی میکند، و با ساختمان آلکان مطابقت دارد. یک مولکول آلکان کلاً به وسیله پیوندهای کووالانسی ساخته شده است. این پیوندها یا دو اتم مشابه را به یکدیگر متصل میکنند و در نتیجه غیرقطبی میباشند و یا دو اتمی را به هم ربط می دهند که اختلاف الکترونگاتیوی کمی دارند و بنابراین این به مقدار جزئی قطبی هستند. علاوه بر این، این پیوندها به طریقی بسیار متقارن آرایش یافتهاند به طوری که، قطبیت جزئی پیوند نیز حذف میشود. در نتیجه مولکول آلکان یا غیرقطبی است و یا قطبیت خیلی ضعیفی دارد.
نیروهایی که مولکولهای غیر قطبی را به همدیگر مرتبط میکنند (نیروهای واندروالس) نیروهایی ضعیف و با دامنة کوتاه هستند؛ آنها فقط بین قسمتهایی از مولکولهای مختلفی که در تماس نزدیک با یکدیگرند، یعنی بین سطح مولکولها عمل می کنند بنابراین انتظار داریم در یک خانواده، هر چه مولکول بزرگتر باشد – بنابراین، سطح تماس آنها بیشتر است – نیروهای بین مولکولی قویتر باشند.
درجدول بعضی از ثابتهای فیزیکی برای تعدادی از –n آلکانها ذکر شده است. همانطوری که میتوان دید، نقاط جوش و ذوب با افزایش تعداد کربن، زیاد میشود. فرآیند ذوب و جوش نیاز به غلبه بر نیروهای بین مولکولی در جامد و مایع دارد؛ هر چه مولکول بزرگتر شود، نیروهای بین مولکولی زیاد شده و لذا نقطه جوش و ذوب افزایش مییابد.
به جز برای آلکانهای خیلی کوچک، نقطهجوش به ازاء افزایش یک کربن به زنجیر 20 تا 30 درجه زیاد میشود؛ درخواهیم یافت که افزایش 20 تا 30 درجه به ازاء هر کربن، نه تنها در مورد آلکانها بلکه همچنین در مورد کلیه سریهای همردهای که مطالعه میکنیم، صادق است.
افزایش در نقطه ذوب کاملاً منظم نیست، زیرا نیروهای بین مولکولی در یک بلور نه فقط بستگی به اندازه مولکولها دارد بلکه همچنین به چگونگی قرار گرفتن آنها در شبکه بلوری وابسته است.
در نقاط جوش آلکانهایی که ساختمانهای متفاوتی دارند ولی تعداد کربن آنها مساوی است اختلاف نسبتاً کمتری وجود دارد. در صفحات 94 ، 97 نقاط جوش ایزومرهای بوتان، پنتان و هگزان داده شده است. مشاهده میکنیم که در هر مورد، یک ایزومر شاخهای نقطه جوش کمتری از ایزومر راست زنجیر دارد، علاوه بر این، هر چه تعداد شاخهها بیشتر باشد، نقطه جوش پائینتر است به این جهت –n بوتان دارای نقطه جوش و ایزوبوتان میباشد. نقطه جوش –n پنتان ، ایزوپنتان با یک شاخه، و نئوپنتان با دو شاخه میباشد. در تمام خانوادههای ترکیبات آلی، این اثر شاخه بر روی نقطه جوش مشاهده میشود. پائین آمدن نقطه جوش در اثر شاخهای شدن یک پدیده قابل توجیه است: با شاخهای شدن، شکل مولکول به سمت کروی شدن میل میکند، در این صورت اندازه سطح کاهش مییابد، در نتیجه نیروهای بین مولکولی ضعیفتر شده ودر دمای پائینتری مغلوب می شوند. به عنوان مثال، شکل ایزومرهای پنتان را با هم مقایسه کنید.
طبق قاعده «همجنس، همجنس را حل میکند» آلکانها در حلالهای غیرقطبی مانند بنزین، اترو، کلروفرم حل میشوند و در آب و سایر حلالهای خیلی قطبی نامحلولاند. در صورتی که آلکانها را به عنوان حلال در نظر بگیریم، آلکانهای مایع، ترکیبات کم قطبی را در خود حل میکنند و ترکیبات خیلی قطبی را حل نمینمایند.
با افزایش اندازه آلکانها، دانسیته نسبی زیاد میشود، اما در حدود 8/5 ثابت میماند؛ بنابراین تمام آلکانها دانسیتة کمتری از آب دارند تعجبی ندارد که تقریباً تمام ترکیبات آلی دانسیتة کمتری از آب دارند زیرا مانند،آلکانها،به طور عمده از کربن و هیدروژن تشکیل میشوند.
