Tabla de Contenidos
Alifatiske forbindelser er en familie af organiske forbindelser dannet af kulbrinter, både cykliske og åbne kæder, som ikke har aromatiske ringe i deres struktur. De repræsenterer derfor en af to klasser af kulbrinter, den anden er netop familien af aromatiske kulbrinter.
Alifatiske forbindelser består af mange af de forbindelser, der er til stede i råolie eller petroleum. Dette inkluderer alkaner, cycloalkaner, alkener, diener, polyener, alkyner, diyner og mere. De omfatter også nogle af de vigtigste plastpolymerer, såsom polyethylen, polypropylen og andre.
Ordet alifatisk kommer fra det græske ord aleiphar , som betyder fedt, hvilket hentyder til, at mange af de alifatiske forbindelser er flydende mineralolier eller danner fedtholdige faste stoffer med forskellig anvendelse.
Generelle karakteristika for alifatiske forbindelser
I udseende er alle alifatiske forbindelser enten farveløse gasser eller væsker, eller de danner uigennemsigtige hvide faste stoffer. I sidstnævnte tilfælde får nogle faste stoffer, såsom paraffiner med høj molekylvægt, sædvanligvis en gullig farve over tid. Denne farve skyldes dog ikke selve den alifatiske forbindelse, men produktet af oxidationsreaktioner med ilt i luften eller nedbrydning af UV-stråler fra sollys.
Ud over disse egenskaber har alifatiske forbindelser følgende egenskaber:
fysiske egenskaber
De har et lavt smelte- og kogepunkt
De intermolekylære kræfter eller kohæsionskræfter mellem molekylerne af alifatiske forbindelser er meget svage, så der kræves ikke meget energi for at adskille deres molekyler fra hinanden. I lyset af dette har disse forbindelser generelt betydeligt lave smelte- og kogepunkter. Den eneste undtagelse er alifatiske kulbrinter med høj molekylvægt, men selv i disse tilfælde er smeltepunkterne normalt ikke særlig høje.
De kan eksistere i fast, flydende og gasformig tilstand.
Ved selve det faktum, at de har lave smelte- og kogepunkter, er mange af disse forbindelser gasser ved normal atmosfærisk temperatur og tryk. Forbindelser som methan, ethan, ethylen og acetylen er blot nogle få eksempler på gasformige alifatiske kulbrinter, og der er mange flere.
På den anden side er forbindelser som hexan, heptan og cyclohexan alle flydende ved stuetemperatur, mens alkaner fra octadecan har smeltepunkter på mere end 25 °C, hvilket gør dem faste ved stuetemperatur.
De danner normalt amorfe faste stoffer.
Langkædede alifatiske carbonhydrider har en tendens til at størkne i form af uordnede strukturer uden den periodiske regelmæssighed af krystallinske strukturer. Af denne grund, i stedet for at danne facetterede krystaller med veldefinerede former, har de en tendens til at danne amorfe faste stoffer, der er uigennemsigtige for synligt lys.
De er uopløselige i vand, men opløselige i de fleste organiske opløsningsmidler.
Alifatiske forbindelser er upolære, så de er ikke opløselige i noget polært opløsningsmiddel såsom vand eller alkoholer. I stedet er de meget opløselige i organiske opløsningsmidler som cyclohexan, benzen, petroleumsether osv.
Kemiske egenskaber
De er upolære forbindelser
Som nævnt ovenfor er alifatiske forbindelser ikke-polære forbindelser. Dette skyldes, at grundstofferne, der udgør dem, kulstof og brint, har lignende elektronegativiteter (henholdsvis 2,55 og 2,2). Dette gør CH-bindingerne til ikke-polære kovalente bindinger. Derudover er de andre bindinger, der dannes mellem carbonatomer, fuldstændig upolære (rene kovalente bindinger), fordi begge atomer er ens.
Endelig bliver eventuelle små dipolmomenter, der genereres i en del af molekylet som følge af den lille forskel mellem elektronegativiteterne af kulstof og brint, generelt udlignet eller udlignet af ækvivalente dipolmomenter, der dannes i en anden del af molekylet. og peger i den modsatte retning. På denne måde bidrager selve strukturen og den molekylære geometri af alifatiske kulbrinter til, at de er upolære molekyler.
er brændbare
Det betyder, at de brænder og brænder, når de reagerer med molekylært ilt. Denne forbrændingsreaktion frigiver nok energi i form af varme til at blive ved, indtil den alifatiske forbindelse eller oxygen er helt opbrugt.
At være brændbar er faktisk en egenskab, der er fælles for de fleste organiske forbindelser, men det er især relevant for alifatiske forbindelser. Faktisk, med undtagelse af nogle få andre familier af organiske forbindelser, er de fleste af de kemikalier, vi brænder som brændstof, alifatiske forbindelser. For eksempel er propan og butan de mest almindelige brændstoffer i gaskomfurer, mens acetylen (ethyn) bruges i flammeskæring og metalsvejseudstyr på grund af den store mængde varme, der frigives ved dets forbrænding.
er molekylære forbindelser
Alle kemiske bindinger, der dannes mellem atomerne i et alifatisk kulbrinte, er kovalente bindinger. Af denne grund danner disse forbindelser diskrete enheder, som vi kalder molekyler, hvilket gør dem til molekylære forbindelser.
Nogle er meget inerte kemisk
Af de forskellige typer af alifatiske forbindelser er alkaner eller paraffiner meget stabile stoffer med meget lille reaktivitet. Bortset fra forbrændingsreaktionen er der meget få reaktioner, der deltager uden hjælp fra høje temperaturer, tryk eller tilstedeværelsen af ultraviolet stråling.
Nogle lider af additionsreaktioner
I tilfælde af alkener eller olefiner og alkyner, som er forsynet med carbon-carbon multiple bindinger, kan disse stoffer undergå additionsreaktioner såsom hydrering for at give alkoholer og enoler, hydrohalogenering til at give alkylhalogenider og hydrogenering, blandt andre.
Klassificering af alifatiske forbindelser
Alifatiske forbindelser er klassificeret i to store grupper, der er mættede og umættede kulbrinter. Hver af disse er yderligere opdelt i forskellige typer kemiske forbindelser. En kort beskrivelse af de forskellige typer af alifatiske forbindelser er givet nedenfor.
Mættede alifatiske forbindelser
De er carbonhydrider, hvori der kun er enkelte kovalente bindinger, og alle carbonatomer har sp 3 hybridisering med fire atomer direkte bundet til det i et tetraedrisk arrangement. Disse er opdelt i to undergrupper, de åbne alkaner (eller bare alkaner) og cycloalkanerne eller cykliske alkaner.
alkaner
Alkaner er den enkleste af alle organiske forbindelser. De har formlen genererer C n H 2n+2 og kan være lineære eller forgrenede forbindelser. Lineære alkaner repræsenterer det strukturelle grundlag for alle organiske forbindelser, såvel som grundlaget for hele systemet med systematisk organisk nomenklatur.
Cykloalkaner
De kan visualiseres som lineære alkaner, hvor de terminale carbonatomer mister en brint hver og binder sammen. De har molekylformlen C n H 2n (uden +2 af alkaner på grund af tab af to hydrogenatomer) og den enkleste af alle er cyclopropan, som danner en tre-leddet cyklus, det vil sige en trekant.
umættede alifatiske forbindelser
De er alifatiske kulbrinter, der har en eller flere multiple kovalente bindinger. De kan visualiseres som alkaner, der har mistet et eller to par af tilstødende carbonhydrogenatomer for at danne henholdsvis en dobbelt- eller tredobbeltbinding.
De kaldes umættede, fordi de har færre brintatomer end den maksimalt mulige mængde, hvilket svarer til åbenkædede alkaner.
Umættede alifatiske forbindelser kan være alkener eller alkyner.
Alkenes
De er umættede alifatiske carbonhydrider, hvor to carbonatomer er forbundet med en dobbeltbinding. Disse to carbonatomer er sp 2 hybridiseret og er bundet til i alt tre atomer hver (inklusive det andet carbon) fordelt rundt om det centrale carbon på en trigonal plan måde. Den del af molekylet, der har en dobbeltbinding, inklusive de to carbonatomer og de andre 4 grupper knyttet til dem, ligger alle i samme plan.
Nogle umættede alifatiske carbonhydrider af denne type har mere end én dobbeltbinding, der danner familier af polyener. Dem med 2 dobbeltbindinger kaldes diener, dem med tre kaldes triener osv.
alkyner
Alkyner er umættede kulbrinter, der har en kulstof-kulstof tredobbelt binding, hvor begge kulstoffer er sp-hybridiseret. Den generelle formel for disse forbindelser er C n H 2n-2 , og dem, der har den tredobbelte binding i den terminale position (ved slutningen eller begyndelsen af kæden) har en let sur karakter (det vil sige, de opfører sig som svage syrer, der kan miste den sidste brint).
Kilder til alifatiske forbindelser
- Langt de fleste alifatiske forbindelser kommer fra olie og naturgas. Faktisk er en betydelig del af naturgas en blanding af lavmolekylære alkaner, alkener og alkyner. Under raffineringen indeholder de fleste af de lette flydende fraktioner også høje andele af forskellige alifatiske forbindelser, mens de tungere normalt ud over disse indeholder betydelige mængder af aromatiske kulbrinter samt andre klasser af organiske forbindelser.
- På den anden side produceres nogle alifatiske forbindelser, især metan, ved virkningen af bakteriel nedbrydning af andre mere komplekse organiske stoffer.
- I den kemiske industri syntetiseres nogle vigtige alkener og alkyner ud fra alkoholer og alkylhalogenider ved henholdsvis dehydrerings- og dehydrohalogeneringsreaktioner.
Anvendelser og anvendelser af alifatiske forbindelser
Nogle af de mest almindelige anvendelser af alifatiske kulbrinter er:
Som brændstof både i gasformig, flydende og fast tilstand.
Vi har allerede nævnt kogegas og acetylen før, men der er også oktanisomerer og andre væsker, der indgår i benzin og andre brændstoffer til forbrændingsmotorer. Vi finder også faste paraffiner, der har været brugt i hundreder og hundreder af år til at lave stearinlys.
De tjener som upolære organiske opløsningsmidler.
De fleste flydende kulbrinter bruges ofte som upolære organiske opløsningsmidler i organisk syntese eller i rengøringsindustrien til at fjerne mineralske olier og fedtstoffer. Nogle af disse opløsningsmidler er rene stoffer, såsom cyclohexan, som er et meget almindeligt opløsningsmiddel i det organiske kemiske laboratorium, mens andre opløsningsmidler er blandinger af forskellige flydende kulbrinter.
De bruges som smøremidler.
Enten som faste fedtstoffer eller som flydende olier bruges de tungere fraktioner fra petroleumsraffinering som smøremidler til forskellige typer mekaniske dele, herunder forbrændingsmotorer og andre typer.
De er grundlaget for produktionen af syntetisk maling og relaterede produkter.
Dets evne til at fungere som et apolært opløsningsmiddel betyder, at disse forbindelser bruges til fremstilling af oliebaserede malinger, blæk, lim og endda til fremstilling af klæbemidler.
Startreagenser i organisk syntese
Alkaner kan omdannes til andre typer af mere reaktive forbindelser, hvilket gør dem anvendelige som råmaterialer til nogle organiske synteseprocesser. Alkener og alkyner er dog meget mere nyttige i denne henseende. Alkener bruges ofte som udgangsmateriale til industriel syntese af nogle meget vigtige alkoholer, der senere danner grundlag for mange komplekse synteseveje.
På den anden side kan alkener let polymeriseres, hvorfor de bruges i store mængder som udgangsmateriale til fremstilling af plast. Faktisk syntetiseres polyethylen, som er langt det mest producerede og forbrugte plastik i verden, ved at polymerisere ethylen, som er den enkleste alken i familien.
Eksempler på alifatiske forbindelser
Nedenfor er nogle eksempler på de fire hovedtyper af alifatiske kulbrinter sammen med deres molekylære struktur og molekylformel.
Eksempler på alkaner og cykloalkaner
Eksempler på alkener
Eksempler på alkyner
Referencer
Aguilar, M. (sf). 2.5 Anvendelser og anvendelser af alifatiske kulbrinter . Coggle It. https://coggle.it/diagram/X1mbFE37tDQ0idjc/t/2-5-usos-y-aplicaciones-de-los-hidrocarburos-alif%C3%A1ticos
Alifatisk . (nd). Merriam-Webster.Com-ordbogen. https://www.merriam-webster.com/dictionary/aliphatic
Alifatisk betydning . (nd). Din ordbog. https://www.yourdictionary.com/aliphatic
EcuRed. (nd). Cykliske alifatiske og aromatiske kulbrinter . EcuRed. https://www.ecured.cu/Hidrocarburos_Alif%C3%A1ticos_C%C3%ADclicos_y_Arom%C3%A1ticos#:%7E:text=una%20macromol%C3%A9cula%20tridimensional.-,Anvendelser,materiale%20prima%20de% 20s%C3%ADntesis%20org%C3%A1nica .
olefin . (nd). Chemistry.ES. https://www.quimica.es/enciclopedia/Olefina.html
QuimiNet.com / Marketizer.com / eIndustria.com. (2022, 27. januar). Olefiner: egenskaber og karakteristika . ChemNet.com. https://www.quiminet.com/articulos/las-olefinas-propiedades-y-caracteristicas-2656546.htm
Sepulveda, GE (2013). Indhold, fordeling og oprindelse af kulbrinter i sedimenter af tre bylaguner i Concepción . sciELO. https://www.scielo.br/j/qn/a/JCwxXDNd7JSYkM7fSbqGHHL/
