Alkany i ich właściwości

Właściwości alkanów

Alkany charakteryzują się:

• Wiązaniami pojedynczymi C-C
• Wzorem ogólnym: CnH2n+2
• Stabilną strukturą chemiczną

Przykłady alkanów:

1. Metan $CH4$
2. Etan $C2H6$
3. Propan $C3H8$
4. Butan $C4H10$
5. Pentan $C5H12$
6. Heksan $C6H14$
7. Heptan $C7H16$
8. Oktan $C8H18$
9. Nonan $C9H20$
10. Dekan $C10H22$

Właściwości fizyczne:

• Gęstość mniejsza od wody
• Niepolarność molekuł
• Nierozpuszczalność w wodzie

Właściwości chemiczne:

• Palność
• Tworzenie mieszanin wybuchowych z powietrzem $dla gazowych alkanów$
• Relatywna obojętność chemiczna w normalnych warunkach

Ważna reakcja: Podstawianie $substytucja$ polega na zastąpieniu atomu wodoru w cząsteczce alkanu innym atomem lub grupą atomów. Przykładem jest reakcja: CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl, w wyniku której powstaje chlorometan.

Izomeria i alkeny - reakcje chemiczne

Izomeria strukturalna

Izomeria to zjawisko, które pozwala istnieć kilku różnym związkom o tym samym wzorze sumarycznym:

• Izomery mają taki sam skład pierwiastkowy, ale różną strukturę
• Przykład: butan i metylopropan $C4H10$ butan: CH3-CH2-CH2-CH3 $łańcuch prosty$ metylopropan: CH3-CH$CH3$-CH3 $łańcuch rozgałęziony$

Charakterystyka alkenów

Alkeny $CnH2n$ posiadają:

• Co najmniej jedno wiązanie podwójne C=C
• Wysoką reaktywność chemiczną
• Szereg homologiczny: eten, propen, buten, penten, heksen, hepten, okten, nonen, deken

Właściwości fizyczne w zależności od długości łańcucha:

• Gazy: C2-C4
• Ciecze: C5-C10
• Ciała stałe: C11-C20
• Zależność: im dłuższy łańcuch węglowy, tym wyższa temperatura wrzenia i topnienia

Właściwości sensoryczne:

• Bezbarwne $formy gazowe i ciekłe$
• Lekko słodki smak
• Przyjemny zapach

Ważna reakcja: Addycja $przyłączenie$ to charakterystyczna reakcja alkenów, w której następuje rozerwanie wiązania podwójnego i przyłączenie atomów lub grup atomów. Na przykład: H2C=CH2 + H2 → H3C-CH3. Ta reakcja umożliwia przekształcenie etenu w etan poprzez dodanie wodoru do wiązania podwójnego.

Polimeryzacja i właściwości alkinów

Polimeryzacja - kluczowy proces w przemyśle

Polimeryzacja to proces, w którym monomery $małe cząsteczki$ łączą się ze sobą, tworząc polimery $duże cząsteczki$.

• Równanie reakcji: n CH2=CH2 → $-CH2-CH2-$n
• Substrat: eten $etylen$
• Produkt: polietylen $szeroko stosowany plastik$
• Proces ten jest podstawą produkcji wielu tworzyw sztucznych

Alkiny i ich charakterystyka

Alkiny to węglowodory nienasycone zawierające wiązanie potrójne między atomami węgla.

• Wzór ogólny: CnH2n-2
• Główni przedstawiciele szeregu homologicznego: Etin $acetylen$ - C2H2 Propyn - C3H4 Butyn - C4H6 Pentyn - C5H8 Heksyn - C6H10

Właściwości fizyczne alkinów:

• Niepolarność cząsteczek
• Nierozpuszczalność w wodzie
• Zależność właściwości od długości łańcucha: Większa liczba atomów węgla → wyższa temperatura wrzenia Większa liczba atomów węgla → wyższa temperatura topnienia

Właściwości chemiczne alkinów:

• Wysoka palność - acetylen wykorzystywany w palnikach
• Etin $acetylen$ jest bezwonnym gazem
• Duża reaktywność wiązania potrójnego

Zastosowanie praktyczne: Etin $acetylen$ jest szeroko stosowany w spawalnictwie ze względu na wysoką temperaturę spalania $około 3000°C$. Palniki acetylenowo-tlenowe umożliwiają spawanie i cięcie metali, co ma ogromne znaczenie w przemyśle.

Węglowodory aromatyczne - benzen i jego pochodne

Benzen i jego charakterystyka

Benzen $C6H6$ jest podstawowym przedstawicielem węglowodorów aromatycznych o charakterystycznej budowie pierścieniowej.

• Wzór ogólny węglowodorów aromatycznych: CnH2n-6
• Najważniejsze pochodne benzenu: Metylobenzen $toluen$ - C7H8 Etylobenzen - C8H10 1,2-dimetylobenzen $orto-ksylen$ - C8H10

Struktura benzenu:

• Pierścień sześcioczłonowy z naprzemiennymi wiązaniami pojedynczymi i podwójnymi
• Wysokie stabilizacja rezonansowa $delokalizacja elektronów$
• Płaska struktura molekularna

Właściwości fizyczne benzenu:

• Stan skupienia: ciecz $w temperaturze pokojowej$
• Temperatura topnienia: 5,5°C
• Temperatura wrzenia: 80,1°C
• Wygląd: bezbarwna ciecz
• Gęstość: mniejsza od wody
• Rozpuszczalność: nie rozpuszcza się w wodzie
• Charakter: niepolarny

Właściwości chemiczne benzenu:

• Zapach: charakterystyczny, aromatyczny
• Palność: łatwopalny
• Zagrożenia: silna toksyczność i działanie rakotwórcze

Zagrożenia zdrowotne: Benzen jest niebezpieczną substancją chemiczną o udowodnionym działaniu kancerogennym. Może powodować uszkodzenia szpiku kostnego i zwiększać ryzyko zachorowania na białaczkę. Z tego powodu jego użycie jest ściśle kontrolowane, a w wielu produktach codziennego użytku został zastąpiony bezpieczniejszymi substancjami.