Doymuş hidrokarbonlar (parafinler), karbon atomları arasında basit (tek) bir bağın olduğu doymuş alifatik hidrokarbonlardır.
Diğer tüm değerlikler hidrojen atomlarıyla tamamen doyurulur.
Homolojik seri
Nihai doymuş hidrokarbonlar, SpH2p+2 genel formülüne sahiptir. Normal koşullar altında, bu sınıfın temsilcileri zayıf bir reaktivite gösterirler, bu nedenle bunlara "parafinler" denir. Doymuş hidrokarbonlar, CH4 moleküler formülüne sahip metan ile başlar.
Metan örneğinde yapı özellikleri
Bu organik madde kokusuz ve renksizdir, gazı havadan neredeyse iki kat daha hafiftir. Doğada, hayvan ve bitki organizmalarının ayrışması sırasında oluşur, ancak yalnızca hava erişimi olmadığında. Kömür madenlerinde, bataklık rezervuarlarında bulunur. Küçük miktarlarda metan, şu anda günlük yaşamda üretimde yakıt olarak kullanılan doğal gazın bir parçasıdır.
Alkan sınıfına ait olan bu doymuş hidrokarbon, kovalent bir polar bağa sahiptir. Tetrahedral yapı sp3 ile açıklanmıştırbir karbon atomunun hibridizasyonu, bağ açısı 109°28'.
Parafinlerin isimlendirilmesi
Doymuş hidrokarbonlar sistematik isimlendirmeye göre isimlendirilebilir. Doymuş hidrokarbon molekülünde bulunan tüm dalları hesaba katmanıza izin veren belirli bir prosedür vardır. Önce en uzun karbon zincirini tanımlamanız, ardından karbon atomlarını numaralandırmanız gerekir. Bunu yapmak için, maksimum dallanmanın (daha fazla sayıda radikal) olduğu molekülün bölümünü seçin. Alkanda birkaç özdeş radikal varsa, önekleri belirten önekler adlarıyla belirtilir: di-, tri-, tetra. Rakamlar, bir hidrokarbon molekülündeki aktif parçacıkların konumunu netleştirmek için kullanılır. Parafinler adına yapılan son adım, -an. son ekinin eklenmesiyle karbon zincirinin kendisinin belirtilmesidir.
Doymuş hidrokarbonlar kümelenme durumlarına göre farklılık gösterir. Bu yazar kasanın ilk dört temsilcisi gaz halindeki bileşiklerdir (metandan bütana). Göreceli moleküler ağırlık arttıkça, bir sıvıya ve ardından katı bir agregasyon durumuna geçiş vardır.
Doymuş ve doymamış hidrokarbonlar suda çözünmezler, ancak organik çözücü moleküllerinde çözünebilirler.
İzomerizmin özellikleri
Doymuş hidrokarbonlarda ne tür izomerizm vardır? Bütan ile başlayan bu sınıfın temsilcilerinin yapısının örnekleri şunları gösterir:karbon iskeletinin izomerizminin varlığı.
Kovalent polar bağların oluşturduğu karbon zinciri zikzak şeklindedir. Uzayda ana zincirin değişmesinin, yani yapısal izomerlerin varlığının nedeni budur. Örneğin, bir bütan molekülündeki atomların düzenini değiştirirken izomeri oluşur - 2metilpropan.
Kimyasal özellikler
Doymuş hidrokarbonların temel kimyasal özelliklerini ele alalım. Bu hidrokarbon sınıfının temsilcileri için, moleküldeki tüm bağlar tekli (doymuş) olduğundan, ekleme reaksiyonları karakteristik değildir. Alkanlar, bir hidrojen atomunun bir halojen (halojenasyon), bir nitro grubu (nitrasyon) ile yer değiştirmesiyle bağlantılı etkileşimlere girer. Doymuş hidrokarbonların formülleri SpH2n + 2 formuna sahipse, ikameden sonra CnH2n + 1CL bileşiminin bir maddesi ve ayrıca CnH2n + 1NO2 oluşur.
İkame işleminin serbest radikal bir mekanizması vardır. Önce aktif partiküller (radikaller) oluşur, ardından yeni organik maddelerin oluşumu gözlemlenir. Tüm alkanlar, periyodik tablonun yedinci grubunun (ana alt grubu) temsilcileriyle reaksiyona girer, ancak işlem yalnızca yüksek bir sıcaklıkta veya hafif bir kuantum varlığında ilerler.
Ayrıca, metan serisinin tüm temsilcileri, atmosferik oksijen ile etkileşim ile karakterize edilir. Yanma sırasında karbon dioksit ve su buharı reaksiyon ürünleri olarak hareket eder. Reaksiyona önemli miktarda ısı oluşumu eşlik eder.
Metan atmosferik oksijenle etkileşime girdiğindebir patlama mümkündür. Benzer bir etki, doymuş hidrokarbon sınıfının diğer temsilcileri için tipiktir. Bu nedenle bütan ile propan, etan, metan karışımı tehlikelidir. Örneğin, bu tür birikimler, kömür madenleri, endüstriyel atölyeler için tipiktir. Doymuş hidrokarbon 1000 °C'nin üzerinde ısıtılırsa ayrışır. Daha yüksek sıcaklıklar, doymamış hidrokarbonların üretimine ve ayrıca hidrojen gazı oluşumuna yol açar. Dehidrojenasyon işlemi endüstriyel öneme sahiptir, çeşitli organik maddeler elde etmenizi sağlar.
Bütan ile başlayan metan serisi hidrokarbonlar için izomerizasyon karakteristiktir. Özü, karbon iskeletini değiştirerek doymuş dallı hidrokarbonlar elde etmede yatar.
Uygulama özellikleri
Doğal gaz olarak metan yakıt olarak kullanılır. Metanın klor türevleri büyük pratik öneme sahiptir. Örneğin, tıpta kloroform (triklorometan) ve iyodoform (triiyodometan) kullanılır ve buharlaşma sürecinde karbon tetraklorür atmosferik oksijenin erişimini durdurur, bu nedenle yangınları söndürmek için kullanılır.
Hidrokarbonların kalorifik değerinin yüksek olması nedeniyle sadece endüstriyel üretimde değil aynı zamanda evsel amaçlarla da yakıt olarak kullanılırlar.
"Sıvılaştırılmış gaz" olarak adlandırılan propan ve bütan karışımı, özellikle doğal gazın bulunmadığı alanlarda önemlidir.
İlginç gerçekler
Sıvı halde bulunan hidrokarbonların temsilcileri, otomobillerde (benzin) içten yanmalı motorlar için yakıttır. Ayrıca metan, çeşitli kimya endüstrileri için uygun fiyatlı bir hammaddedir.
Örneğin, metan'ın ayrışması ve yanması reaksiyonu, matbaa mürekkebi üretimi için gerekli olan kurumun endüstriyel üretimi ve ayrıca kauçuktan çeşitli kauçuk ürünlerinin sentezi için kullanılır.
Bunu yapmak için, fırına metan ile birlikte böyle bir hacimde hava verilir, böylece doymuş hidrokarbonun kısmi yanması gerçekleşir. Sıcaklık arttıkça metanın bir kısmı ayrışarak ince kurum oluşturur.
Parafinlerden hidrojen oluşumu
Metan, amonyak sentezi için kullanılan endüstriyel hidrojenin ana kaynağıdır. Dehidrojenasyonu gerçekleştirmek için metan buharla karıştırılır.
İşlem yaklaşık 400 °C sıcaklıkta, yaklaşık 2-3 MPa basınçta gerçekleşir, alüminyum ve nikel katalizörleri kullanılır. Bazı sentezlerde, bu işlemde oluşan bir gaz karışımı kullanılır. Sonraki dönüşümler saf hidrojen kullanımını içeriyorsa, karbon monoksitin su buharı ile katalitik oksidasyonu gerçekleştirilir.
Klorlama, geniş bir endüstriyel uygulamaya sahip metan klor türevlerinin bir karışımını üretir. Örneğin, klorometan ısıyı emebilir, bu nedenle modern soğutma sistemlerinde soğutucu olarak kullanılır.
Diklorometan, kimyasal sentezde kullanılan organik maddeler için iyi bir çözücüdür.
Radikal halojenasyon sürecinde oluşan hidrojen klorür, suda çözüldükten sonra hidroklorik asit haline gelir. Şu anda asetilen, değerli bir kimyasal hammadde olan metandan da elde edilmektedir.
Sonuç
Metan homolog serilerinin temsilcileri doğada geniş bir şekilde dağılmıştır, bu da onları modern endüstrinin birçok dalında popüler maddeler haline getirir. Metan homologlarından, çeşitli organik madde sınıflarının sentezi için gerekli olan dallı hidrokarbonlar elde edilebilir. Alkanlar sınıfının en yüksek temsilcileri, sentetik deterjanların üretimi için hammaddelerdir.
Parafinlere ek olarak, sikloparafinler olarak adlandırılan alkanlar, sikloalkanlar da pratik açıdan ilgi çekicidir. Molekülleri ayrıca basit bağlar içerir, ancak bu sınıfın temsilcilerinin özelliği, döngüsel bir yapının varlığıdır. Hem alkanlar hem de siklokanlar, işlemlere önemli miktarda ısı salınımı (ekzotermik etki) eşlik ettiğinden, gaz halindeki yakıtlar olarak büyük miktarlarda kullanılır. Şu anda alkanlar, sikloalkanlar en değerli kimyasal hammaddeler olarak kabul edilir, bu nedenle pratik kullanımları tipik yanma reaksiyonlarıyla sınırlı değildir.
