Limitní uhlovodíky: obecná charakteristika, isomerismus, chemické vlastnosti

Uhlovodíky jsou nejjednodušší třídou organických látek, jejich molekuly mají atomy pouze dvou chemických prvků - uhlíku a vodíku. Z různých uhlovodíků, které používají metody chemické syntézy, většina tříd organických sloučenin.

Uhlovodíky jsou rozděleny do dvou podtříd - acyklických a cyklických. Tím, acyklických uhlovodíků, nebo mastnými uhlovodíků nebo alifatických uhlovodíků, zahrnují následující skupiny: nasycené uhlovodíky (alkany), nenasycené (alkeny, alkyny, dieny), acyklické terpeny. Cyklické uhlovodíky představují skupiny cykloparafinů, arény a cyklické terpeny. Někdy se terpeny odkazují na předměty studia bioorganické chemie.

Limitní uhlovodíky (alkany) jsou sloučeniny uhlíku a vodíku, v molekulách, z nichž všechny valence, které zbývají po vzájemném navázání atomů uhlíku jednoduchou vazbou, jsou nasyceny atomy vodíku. Všechny alkány lze považovat za deriváty nebo homology metanu. Jestliže z methanu, který má molekulární vzorec CH4, odeberte jeden atom vodíku, vzniká radikál CH3. Vzhledem k tomu, že v molekule organické látky, jako je uhlí je obvykle tetravalentní, spojení dvou takových skupin způsobí, že vzhled druhého zástupce homologické řady - ethan (C2H6). Pokud je vytvořen ethan z mít jednu z atomu vodíku, ethylovou skupinu, která se po spojení s třetím homologu tvoří CH3 - propan.

Analýza strukturální vzorec propanu, lze snadno zjistit, že jeho molekula obsahuje dva typy atomů uhlíku - primární a sekundární. Každý primární atom uhlíku je vázán k jednomu atomu uhlíku svým vlastním valencím a sekundární uhlík se dvěma valencími se dvěma atomy uhlíku. Pokud odstraníme atom vodíku z primárního atomu uhlíku propanu, vytvoří se primární propyl, ze sekundárního - sekundárního propylu. Přidání primárního nebo sekundárního methylpropylového derivátu vede ke vzniku strukturních druhů čtvrtého homologu. Formují dvě sloučeniny - normální butan s karboxylovým řetězcem s přímým řetězcem a isobutan s rozvětveným uhlíkovým řetězcem.

Limitní uhlovodíky: konstrukce

Typickým zástupcem alkanů je methan. Molekulární vzorec CH4. Alkanové molekuly jsou charakterizovány vazbou sigma. V molekule methanu uhlíkový atom tvoří čtyři kovalentních vazeb v důsledku jedné s-a tři p-orbitals, a každý atom vodíku je kvůli s-orbitals.

Limitní uhlovodíky: nomenklatura a isomerismus

Při odvozování strukturálních vzorců homologní série methanu, přičemž začínáme butanem C4H10, setkáváme se s fenoménem izomerie. Například molekulární vzorec C4H10 splňovat dva individuální sloučeniny S5N12 - tři. Následně je počet izomerů s počtem uhlíkových atomů v molekule alkanu zvyšuje. Například molekulární vzorec S6N14 splňují pět strukturní vzorce a jednotlivé sloučeniny, respektive S7N16 - 9, S8N18 - 18, C10H22 - 76 S12N26 - 355. První čtyři reprezentativní alkany - plyny z pátého do dvanáctého - kapalina, od šestnáctého - pevné látky .

Chemické vlastnosti nasycených uhlovodíků

Všechny limitující uhlovodíky jsou inertní látky. To se vysvětluje skutečností, že v molekulách alkanů jsou atomy uhlíku a vodíku vzájemně propojeny vazbami sigma, takže tyto sloučeniny nemohou připojit vodíkové atomy. Alkány vstupují do radikálových halogenačních, nitračních a štěpných reakcí. V procesu halogenace atomy halogenu snadno nahrazují atomy vodíku v molekule alkanů. Při nitridaci nitroskupina snadno nahrazuje vodík v terciárním, složitějším - v sekundárních a primárních atomech uhlíku.

Omezit a nenasycených uhlovodíků jsou suroviny pro získání různých organických látek. Odštěpením atomů vodíku z konečných uhlovodíků lze získat nenasycené (alkény, alkyny).