Tabla de Contenidos
Az alifás vegyületek olyan szerves vegyületek családja, amelyeket szénhidrogének képeznek, mind a ciklusos, mind a nyílt láncúak, és amelyek szerkezetükben nincsenek aromás gyűrűk. Ezért a szénhidrogének két osztályának egyikét képviselik, a másik pedig pontosan az aromás szénhidrogének családját.
Az alifás vegyületek sok olyan vegyületből állnak, amelyek a kőolajban vagy a kőolajban jelen vannak. Ide tartoznak az alkánok, cikloalkánok, alkének, diének, poliének, alkinok, diinek stb. Ide tartoznak a legfontosabb műanyag polimerek is, mint például a polietilén, polipropilén és mások.
Az alifás szó a görög aleiphar szóból származik , ami zsírt jelent, utalva arra, hogy sok alifás vegyület folyékony ásványi olaj, vagy zsíros szilárd anyagokat képez különböző felhasználási területeken.
Az alifás vegyületek általános jellemzői
Megjelenése szerint minden alifás vegyület színtelen gáz vagy folyadék, vagy átlátszatlan fehér szilárd anyagot képez. Az utóbbi esetben egyes szilárd anyagok, például a nagy molekulatömegű paraffinok általában idővel sárgás elszíneződést kapnak. Ez a szín azonban nem magának az alifás vegyületnek köszönhető, hanem a levegő oxigénjével végbemenő oxidációs reakciók vagy a napfény UV-sugarak általi bomlási termékének.
Ezen jellemzők mellett az alifás vegyületek a következő tulajdonságokkal rendelkeznek:
fizikai tulajdonságok
Alacsony olvadáspontjuk és forráspontjuk van
Az alifás vegyületek molekulái között fellépő intermolekuláris erők vagy kohéziós erők nagyon gyengék, ezért nem kell sok energia a molekuláik egymástól való elválasztásához. Ennek fényében ezeknek a vegyületeknek általában meglehetősen alacsony olvadáspontja és forráspontja van. Az egyetlen kivétel a nagy molekulatömegű alifás szénhidrogének, de az olvadáspont ezekben az esetekben sem túl magas.
Létezhetnek szilárd, folyékony és gáz halmazállapotban.
Az alacsony olvadáspont és forráspont miatt sok ilyen vegyület gáz normál légköri hőmérsékleten és nyomáson. Az olyan vegyületek, mint a metán, az etán, az etilén és az acetilén, csak néhány példa a gáznemű alifás szénhidrogénekre, és sok más is létezik.
Másrészt az olyan vegyületek, mint a hexán, heptán és ciklohexán, szobahőmérsékleten folyékonyak, míg az oktadekánból származó alkánok olvadáspontja meghaladja a 25 °C-ot, ami szobahőmérsékleten szilárddá teszi őket.
Általában amorf szilárd anyagokat képeznek.
A hosszú szénláncú alifás szénhidrogének hajlamosak rendezetlen szerkezetek formájában megszilárdulni, a kristályos szerkezetek periodikus szabályossága nélkül. Emiatt ahelyett, hogy jól meghatározott alakú, fazettált kristályokat képeznének, hajlamosak a látható fény számára átlátszatlan amorf szilárd anyagokat képezni.
Vízben oldhatatlanok, de a legtöbb szerves oldószerben oldódnak.
Az alifás vegyületek nem polárisak, ezért nem oldódnak semmilyen poláris oldószerben, például vízben vagy alkoholokban. Ehelyett nagyon jól oldódnak szerves oldószerekben, például ciklohexánban, benzolban, petroléterben stb.
Kémiai tulajdonságok
Ezek nem poláris vegyületek
Mint fentebb említettük, az alifás vegyületek nem poláris vegyületek. Ennek az az oka, hogy az őket alkotó elemek, a szén és a hidrogén hasonló elektronegativitással rendelkeznek (2,55 és 2,2). Ez a CH kötéseket nempoláris kovalens kötésekké teszi. Ezenkívül a szénatomok között létrejövő többi kötés teljesen nem poláris (tiszta kovalens kötés), mivel mindkét atom azonos.
Végül, a szén és a hidrogén elektronegativitása közötti kis különbség következtében a molekula egyik részében létrejövő kis dipólmomentumok általában kiegyenlítődnek vagy megszűnnek a molekula másik részében képződő egyenértékű dipólusmomentumokkal. és az ellenkező irányba mutat. Ily módon az alifás szénhidrogének szerkezete és molekuláris geometriája hozzájárul ahhoz, hogy nem poláris molekulák legyenek.
éghetőek
Ez azt jelenti, hogy égnek és égnek, amikor molekuláris oxigénnel reagálnak. Ez az égési reakció elegendő energiát szabadít fel hő formájában ahhoz, hogy az alifás vegyület vagy oxigén teljesen elfogyjon.
Az éghetőség tulajdonképpen a legtöbb szerves vegyületre jellemző, de különösen az alifás vegyületekre jellemző. Valójában néhány más szerves vegyületcsalád kivételével az általunk tüzelőanyagként elégetett vegyszerek többsége alifás vegyület. Például a gáztűzhelyekben a propán és a bután a legelterjedtebb tüzelőanyag, míg az acetilént (etint) lángvágó és fémhegesztő berendezésekben használják az égéséből származó nagy mennyiségű hő miatt.
molekuláris vegyületek
Minden kémiai kötés, amely az alifás szénhidrogén atomjai között képződik, kovalens kötés. Emiatt ezek a vegyületek különálló egységeket alkotnak, amelyeket molekuláknak nevezünk, így molekuláris vegyületekké válnak.
Egyesek kémiailag nagyon inertek
A különböző típusú alifás vegyületek közül az alkánok vagy paraffinok nagyon stabil anyagok, nagyon csekély reakciókészséggel. Az égési reakción kívül nagyon kevés olyan reakció van, amely magas hőmérséklet, nyomás vagy ultraibolya sugárzás nélkül megy végbe.
Néhányan addíciós reakciókat szenvednek
Az alkének vagy olefinek és alkinok esetében, amelyek szén-szén többszörös kötéssel vannak ellátva, ezek az anyagok addíciós reakciókon menhetnek keresztül, például hidratáláson alkoholokká és enolokká, hidrohalogénezésen alkil-halogenidekké és hidrogénezésen.
Az alifás vegyületek osztályozása
Az alifás vegyületeket két nagy csoportra osztják: telített és telítetlen szénhidrogénekre. Ezek mindegyike további különböző típusú kémiai vegyületekre oszlik. Az alábbiakban rövid leírást adunk a különböző típusú alifás vegyületekről.
Telített alifás vegyületek
Ezek olyan szénhidrogének, amelyekben csak egyszeres kovalens kötések vannak, és minden szénatom sp 3 hibridizációval rendelkezik négy atommal, amelyek közvetlenül tetraéderes elrendezésben kötődnek hozzá. Ezeket két alcsoportra osztják, a nyílt láncú alkánokra (vagy csak alkánokra) és a cikloalkánokra vagy ciklusos alkánokra.
Alkánok
Az alkánok a legegyszerűbbek az összes szerves vegyület közül. A képletük C n H 2n+2 generál , és lehetnek egyenes vagy elágazó láncú vegyületek. A lineáris alkánok jelentik az összes szerves vegyület szerkezeti alapját, valamint a szisztematikus szerves nómenklatúra teljes rendszerének alapját.
Cikloalkánok
Lineáris alkánokként jeleníthetők meg, amelyekben a terminális szénatomok egy-egy hidrogént veszítenek, és egymáshoz kötődnek. Molekulaképletük C n H 2n (az alkánok +2-je nélkül két hidrogén elvesztése miatt), és a legegyszerűbb a ciklopropán, amely háromtagú kört, azaz háromszöget alkot.
telítetlen alifás vegyületek
Ezek alifás szénhidrogének, amelyek egy vagy több többszörös kovalens kötést tartalmaznak. Alkánokként jeleníthetők meg, amelyek elvesztettek egy vagy két pár szomszédos szénhidrogénatomot, így kettős vagy hármas kötést alkottak.
Telítetlennek nevezik őket, mert kevesebb hidrogénatom van bennük, mint a maximálisan lehetséges mennyiség, ami a nyílt láncú alkánoknak felel meg.
A telítetlen alifás vegyületek alkének vagy alkinek lehetnek.
Alkének
Telítetlen alifás szénhidrogének, amelyekben két szénatom kettős kötéssel kapcsolódik. Ez a két szénatom sp 2 hibridizált , és összesen három-három atomhoz kötődik (beleértve a másik szénatomot is), amelyek a központi szén körül trigonális síkban oszlanak el. A molekula azon része, amely kettős kötést tartalmaz, beleértve a két szénatomot és a hozzájuk kapcsolódó másik 4 csoportot, mind ugyanabban a síkban található.
Egyes ilyen típusú telítetlen alifás szénhidrogének egynél több kettős kötést tartalmaznak, amelyek poliéncsaládokat alkotnak. A 2 kettős kötéssel rendelkezőket diéneknek, a hárommal rendelkezőket triéneknek stb.
alkinek
Az alkinek telítetlen szénhidrogének, amelyek szén-szén hármas kötést tartalmaznak, amelyben mindkét szén sp-hibridizálódik. Ezeknek a vegyületeknek az általános képlete C n H 2n-2 , és azok, amelyek a hármas kötést a terminális helyzetben (a lánc végén vagy elején) tartalmazzák, enyhén savas jellegűek (azaz gyenge savakként viselkednek, elveszti az utolsó hidrogént).
Alifás vegyületek forrásai
- Az alifás vegyületek túlnyomó többsége olajból és földgázból származik. Valójában a földgáz jelentős része kis molekulatömegű alkánok, alkének és alkinok keveréke. A finomítás során a könnyű folyékony frakciók többsége nagy arányban tartalmaz különféle alifás vegyületeket is, míg a nehezebbek ezeken kívül általában jelentős mennyiségben tartalmaznak aromás szénhidrogéneket, valamint egyéb szerves vegyületcsoportokat.
- Másrészt néhány alifás vegyület, különösen a metán, más összetettebb szerves anyagok bakteriális lebomlása következtében keletkezik.
- A vegyiparban néhány fontos alként és alkint szintetizálnak alkoholokból és alkil-halogenidekből dehidratálási, illetve dehidrohalogénezési reakciókkal.
Alifás vegyületek felhasználása és alkalmazása
Az alifás szénhidrogének leggyakoribb alkalmazásai a következők:
Tüzelőanyagként gáz-, folyékony és szilárd halmazállapotban egyaránt.
Korábban már említettük a főzőgázt és az acetilént, de léteznek oktánszámú izomerek és egyéb folyadékok is, amelyek a benzin és a belső égésű motorok egyéb üzemanyagainak részét képezik. Találunk szilárd paraffinokat is, amelyeket több száz és száz éve használnak gyertyák készítésére.
Nem poláris szerves oldószerként szolgálnak.
A legtöbb folyékony szénhidrogént gyakran használják nem poláros szerves oldószerként a szerves szintézisekben vagy a tisztítóiparban ásványi olajok és zsírok eltávolítására. Ezen oldószerek egy része tiszta anyag, például a ciklohexán, amely nagyon gyakori oldószer a szerves kémiai laboratóriumokban, míg más oldószerek különféle folyékony szénhidrogének keverékei.
Kenőanyagként használják őket.
Akár szilárd zsírok, akár folyékony olajok formájában, a kőolaj-finomításból származó nehezebb frakciókat különböző típusú mechanikai alkatrészek kenőanyagaként használják, beleértve a belsőégésű motorokat és más típusokat.
Ezek képezik a szintetikus festékek és kapcsolódó termékek gyártásának alapját.
Apoláros oldószerként való működése azt jelenti, hogy ezeket a vegyületeket olajalapú festékek, tinták, ragasztók, sőt ragasztók gyártásához is használják.
Kiindulási reagensek a szerves szintézisben
Az alkánok más típusú, reaktívabb vegyületekké alakíthatók, ami hasznossá teszi őket egyes szerves szintézis-folyamatok nyersanyagaként. Az alkének és alkinek azonban sokkal hasznosabbak ebből a szempontból. Az alkéneket gyakran használják kiindulási anyagként néhány nagyon fontos alkohol ipari szintéziséhez, amelyek később számos összetett szintetikus út alapját képezik.
Másrészt az alkének könnyen polimerizálhatók, ezért nagy mennyiségben használják kiindulási anyagként a műanyagok előállításához. Valójában a polietilént, amely messze a legtöbbet gyártják és fogyasztják a világon, etilén polimerizálásával állítják elő, amely a család legegyszerűbb alkénje.
Példák alifás vegyületekre
Az alábbiakban néhány példát mutatunk be az alifás szénhidrogének négy fő típusára, azok molekulaszerkezetére és molekulaképletére.
Példák alkánokra és cikloalkánokra
Példák alkénekre
Példák alkinekre
Hivatkozások
Aguilar, M. (sf). 2.5 Az alifás szénhidrogének felhasználása és alkalmazása . Coggle It. https://coggle.it/diagram/X1mbFE37tDQ0idjc/t/2-5-usos-y-aplicaciones-de-los-hidrocarburos-alif%C3%A1ticos
Alifás . (nd). A Merriam-Webster.Com szótár. https://www.merriam-webster.com/dictionary/aliphatic
Alifás jelentés . (nd). Az Ön szótára. https://www.yourdictionary.com/aliphatic
EcuRed. (nd). Ciklikus alifás és aromás szénhidrogének . EcuRed. https://www.ecured.cu/Hidrocarburos_Alif%C3%A1ticos_C%C3%ADclicos_y_Arom%C3%A1ticos#:%7E:text=una%20macromol%C3%A9cula%20tridimensional.-,Uses,material%20de%prima 20s%C3%ADntesis%20org%C3%A1nica .
olefin . (nd). Kémia.ES. https://www.quimica.es/enciclopedia/Olefina.html
QuimiNet.com / Marketizer.com / eIndustria.com. (2022, január 27.). Olefinek: Tulajdonságok és jellemzők . ChemNet.com. https://www.quiminet.com/articulos/las-olefinas-propiedades-y-caracteristicas-2656546.htm
Sepulveda, GE (2013). Concepción három városi lagúnájának üledékeiben található szénhidrogének tartalma, eloszlása és eredete . sciELO. https://www.scielo.br/j/qn/a/JCwxXDNd7JSYkM7fSbqGHHL/
