Fyzikální vlastnosti aldehydů

Aldehydy zahrnují organické sloučeniny, , které se vyznačují tím, dvojné vazby mezi atomy uhlíku a kyslíku a dvou jednoduchých vazeb na stejný atom uhlíku s uhlovodíkový zbytek označen písmenem R, a znamená atom vodíku. Skupina atomů> C = O se nazývá karbonylová skupina, je charakteristická pro všechny aldehydy. Mnoho aldehydů má příjemný zápach. Mohou být připraveny z alkoholů dehydrogenací (odstranění vodíku), a tím se získal společný název - aldehydy. Vlastnosti jsou určena přítomností aldehydu karbonylové skupiny, jeho umístění v molekule, stejně jako délka a prostorové větvení uhlovodíkového radikálu. To znamená vědět jméno látky, která ji odráží strukturní vzorec, lze očekávat určité chemické i fyzikální vlastnosti aldehydů.

Existují dva hlavní způsoby pojmenování aldehydů. První metoda je založena na systému používaném Mezinárodní unií (IUPAC), často se nazývá systematickou nomenklaturou. To je založeno na skutečnosti, že nejdelší řetězec, ve kterém je atom uhlíku připojen ke karbonylové skupině, je základem názvu aldehydu, to znamená, že jeho jméno pochází z názvu souvisejícího alkanu nahrazením příponu -an příponu na -al (metan - matanal, ethan - ethanal , propan-propanal, butan-butanal a tak dále). Jiný způsob tvorby názvu aldehydů používá název odpovídajícího karboxylové kyseliny, což je výsledkem oxidace (formaldehyd - mravenčí aldehydu, ethanal - acetaldehyd, propanal - aldehyd je propionaldehyd, butanalu - butyraldehyd a tak dále).

Hlavní strukturní rozdíly mezi alkány a aldehydy, které určují fyzikální vlastnosti aldehydů, je přítomnost v poslední karbonylové skupině (> C = O). Právě tato skupina odpovídá za rozdíly ve fyzikálních a chemických vlastnostech látek se stejným počtem atomů uhlíku nebo stejné molekulové hmotnosti. Tyto rozdíly jsou vysvětleny polarizací karbonylové skupiny> Cdelta - + = Odelta -. To znamená, že elektronová hustota z atomu uhlíku je posunuta směrem k atomu kyslíku, což činí kyslík částečně elektro-negativní a uhlík je částečně elektropozitivní. Pro označení polarity karbonylové skupiny se často používá řecká delta (delta), což znamená částečný náboj. Záporný konec jedné polární molekuly je přitahován k pozitivnímu konci jiné polární molekuly. Mohou to být molekuly stejné nebo jiné látky. Aldehydy se liší od ketonů tím, že uhlík karbonylové skupiny je vázán jednoduchými vazbami na dva uhlovodíkové zbytky. V této souvislosti je také zajímavé srovnávat fyzikální vlastnosti aldehydy a ketony.

Je to polarita skupiny> C = O, která ovlivňuje fyzikální vlastnosti aldehydů: teplota tání, teplota varu, rozpustnost, dipólový moment. Uhlovodíkové sloučeniny, které se skládají pouze z atomů vodíku a uhlíku, taví a vaří při nízkých teplotách. Pro látky s karbonylovou skupinou jsou mnohem vyšší. Například, butan (CH3CH2CH2CH3) propanal (CH3CH2CHO) a acetonu (CH3SOSN3) mají stejnou molekulovou hmotnost 58 a teplotou varu v butanu je 0 ° C, zatímco pro propanal to je 49 ° C, zatímco je aceton 56 ° C. Důvod pro velký rozdíl spočívá v tom, že polární molekuly mají větší možnost být přitahovány k sobě, než nepolárních molekul, tedy jejich zlomenin vyžadují více energie, a proto vyžaduje více tepla na roztavení sloučeninu nebo vařený.

S růstem molekulové hmotnosti fyzikální vlastnosti aldehydů se mění. Formaldehyd (HCHO) je plynná látka při normálních podmínkách, acetaldehyd (CH3CHO) varu při pokojové teplotě. Jiné aldehydy (s výjimkou zástupců s vysokou molekulovou hmotností) jsou kapaliny za normálních podmínek. Polární molekuly se snadno nesmějí s nepolárními molekulami, protože polární molekuly jsou přitahovány k sobě navzájem a nepolární molekuly nejsou schopné mezi nimi vytlačit. Proto se uhlovodíky nerozpouštějí ve vodě, protože molekuly vody jsou polární. Aldehydy, jejichž molekuly mají počet atomů uhlíku menší než 5, se rozpouštějí ve vodě, ale pokud je počet atomů uhlíku větší než 5, nedochází k rozpouštění. Dobrá rozpustnost aldehydů s nízkou molekulovou hmotností je způsobena tvorbou vodíkových vazeb mezi atomem vodíku molekuly vody a atomem kyslíku v karbonylové skupině.

Polarita molekul tvořených různými atomy může být kvantitativně vyjádřena číslem zvaným dipólový moment. Molekuly vytvořené stejnými atomy nejsou polární a nemají moment dipólů. Vektor dipólového momentu směřuje k prvku v periodické tabulce Mendeleev (po dobu jedné) vpravo. Pokud se molekula skládá z atomů jedné podskupiny, pak se elektronová hustota posouvá směrem k prvku s menším pořadovým číslem. Většina uhlovodíků nemá dipólový moment nebo jeho velikost je extrémně malá, ale pro aldehydy je mnohem vyšší, což také vysvětluje fyzikální vlastnosti aldehydů.