Tabla de Contenidos
Alifatiske forbindelser er en familie av organiske forbindelser dannet av hydrokarboner, både sykliske og åpne kjeder, som ikke har aromatiske ringer i strukturen. De representerer derfor en av to klasser av hydrokarboner, den andre er nettopp familien av aromatiske hydrokarboner.
Alifatiske forbindelser består av mange av forbindelsene som finnes i råolje eller petroleum. Dette inkluderer alkaner, sykloalkaner, alkener, diener, polyener, alkyner, diyner og mer. De inkluderer også noen av de viktigste plastpolymerene, som polyetylen, polypropylen og andre.
Ordet alifatisk kommer fra det greske ordet aleiphar , som betyr fett, og hentyder til at mange av de alifatiske forbindelsene er flytende mineraloljer eller danner fettholdige faste stoffer med ulik bruk.
Generelle egenskaper ved alifatiske forbindelser
Utseendemessig er alle alifatiske forbindelser enten fargeløse gasser eller væsker, eller de danner ugjennomsiktige hvite faste stoffer. I det siste tilfellet får noen faste stoffer som høymolekylære parafiner vanligvis en gulaktig farge over tid. Denne fargen skyldes imidlertid ikke selve den alifatiske forbindelsen, men produktet av oksidasjonsreaksjoner med oksygen i luften eller nedbrytning av UV-stråler fra sollys.
I tillegg til disse egenskapene har alifatiske forbindelser følgende egenskaper:
fysiske egenskaper
De har lavt smelte- og kokepunkt
De intermolekylære kreftene eller kohesive kreftene mellom molekylene til alifatiske forbindelser er veldig svake, så det kreves ikke mye energi for å skille molekylene deres fra hverandre. I lys av dette har disse forbindelsene generelt betydelig lave smelte- og kokepunkter. Det eneste unntaket er alifatiske hydrokarboner med høy molekylvekt, men selv i disse tilfellene er smeltepunktene vanligvis ikke veldig høye.
De kan eksistere i fast, flytende og gassform.
Ved selve det faktum at de har lave smelte- og kokepunkter, er mange av disse forbindelsene gasser ved normal atmosfærisk temperatur og trykk. Forbindelser som metan, etan, etylen og acetylen er bare noen få eksempler på gassformige alifatiske hydrokarboner, og det er mange flere.
På den annen side er forbindelser som heksan, heptan og cykloheksan alle flytende ved romtemperatur, mens alkaner fra oktadekan har smeltepunkter på mer enn 25 °C, noe som gjør dem faste ved romtemperatur.
De danner vanligvis amorfe faste stoffer.
Langkjedede alifatiske hydrokarboner har en tendens til å størkne i form av uordnede strukturer uten den periodiske regulariteten til krystallinske strukturer. Av denne grunn, i stedet for å danne fasetterte krystaller med veldefinerte former, har de en tendens til å danne amorfe faste stoffer som er ugjennomsiktige for synlig lys.
De er uløselige i vann, men løselige i de fleste organiske løsemidler.
Alifatiske forbindelser er ikke-polare, så de er ikke løselige i noen polare løsningsmidler som vann eller alkoholer. I stedet er de veldig løselige i organiske løsningsmidler som cykloheksan, benzen, petroleumseter, etc.
Kjemiske egenskaper
De er ikke-polare forbindelser
Som nevnt ovenfor er alifatiske forbindelser ikke-polare forbindelser. Dette er fordi grunnstoffene som utgjør dem, karbon og hydrogen, har lignende elektronegativiteter (henholdsvis 2,55 og 2,2). Dette gjør CH-bindingene til ikke-polare kovalente bindinger. I tillegg er de andre bindingene som dannes mellom karbonatomer helt upolare (rene kovalente bindinger) fordi begge atomene er like.
Til slutt vil eventuelle små dipolmomenter som genereres i en del av molekylet som en konsekvens av den lille forskjellen mellom elektronegativitetene til karbon og hydrogen generelt utlignes eller utlignes av ekvivalente dipolmomenter som dannes i en annen del av molekylet. og peker i motsatt retning. På denne måten bidrar selve strukturen og molekylgeometrien til alifatiske hydrokarboner til at de er upolare molekyler.
er brennbare
Dette betyr at de brenner og brenner når de reagerer med molekylært oksygen. Denne forbrenningsreaksjonen frigjør nok energi i form av varme til å fortsette til den alifatiske forbindelsen eller oksygenet er helt oppbrukt.
Å være brennbar er egentlig en egenskap som er felles for de fleste organiske forbindelser, men det er spesielt relevant for alifatiske forbindelser. Faktisk, med unntak av noen få andre familier av organiske forbindelser, er de fleste kjemikaliene vi brenner som drivstoff alifatiske forbindelser. For eksempel er propan og butan de vanligste brennstoffene i gassovner, mens acetylen (etyn) brukes i flammeskjæring og metallsveiseutstyr på grunn av den store mengden varme som frigjøres ved forbrenningen.
er molekylære forbindelser
Alle kjemiske bindinger som dannes mellom atomene til et alifatisk hydrokarbon er kovalente bindinger. Av denne grunn danner disse forbindelsene diskrete enheter som vi kaller molekyler, noe som gjør dem til molekylære forbindelser.
Noen er veldig inerte kjemisk
Av de ulike typene alifatiske forbindelser er alkaner eller parafiner svært stabile stoffer med svært liten reaktivitet. Bortsett fra forbrenningsreaksjonen er det svært få reaksjoner som deltar uten hjelp av høye temperaturer, trykk eller tilstedeværelsen av ultrafiolett stråling.
Noen får tilleggsreaksjoner
Når det gjelder alkener eller olefiner og alkyner, som er forsynt med karbon-karbon multiple bindinger, kan disse stoffene gjennomgå addisjonsreaksjoner som hydratisering for å gi alkoholer og enoler, hydrohalogenering for å gi alkylhalogenider, og hydrogenering, blant andre.
Klassifisering av alifatiske forbindelser
Alifatiske forbindelser er klassifisert i to store grupper som er mettede og umettede hydrokarboner. Hver av disse er videre delt inn i forskjellige typer kjemiske forbindelser. En kort beskrivelse av de forskjellige typene alifatiske forbindelser er gitt nedenfor.
Mettede alifatiske forbindelser
De er hydrokarboner der det bare er enkelt kovalente bindinger og alle karbonatomer har sp 3 hybridisering med fire atomer direkte bundet til den i et tetraedrisk arrangement. Disse er delt inn i to undergrupper, de åpne alkanene (eller bare alkanene) og sykloalkanene eller sykliske alkanene.
alkaner
Alkaner er den enkleste av alle organiske forbindelser. De har formelen genererer C n H 2n+2 og kan være lineære eller forgrenede forbindelser. Lineære alkaner representerer det strukturelle grunnlaget for alle organiske forbindelser, så vel som grunnlaget for hele systemet med systematisk organisk nomenklatur.
Sykloalkaner
De kan visualiseres som lineære alkaner der de terminale karbonene mister ett hydrogen hver og binder seg sammen. De har molekylformelen C n H 2n (uten +2 av alkaner på grunn av tap av to hydrogener) og den enkleste av alt er cyklopropan, som danner en tre-leddet syklus, det vil si en trekant.
umettede alifatiske forbindelser
De er alifatiske hydrokarboner som har en eller flere multiple kovalente bindinger. De kan visualiseres som alkaner som har mistet ett eller to par nærliggende karbonhydrogenatomer for å danne henholdsvis en dobbelt- eller trippelbinding.
De kalles umettede fordi de har færre hydrogenatomer enn maksimalt mulig mengde, som tilsvarer åpenkjedede alkaner.
Umettede alifatiske forbindelser kan være alkener eller alkyner.
Alkenes
De er umettede alifatiske hydrokarboner der to karbonatomer er forbundet med en dobbeltbinding. Disse to karbonatomene er sp 2 hybridisert og er bundet til totalt tre atomer hver (inkludert det andre karbonet) fordelt rundt det sentrale karbonet på en trigonal plan måte. Den delen av molekylet som har en dobbeltbinding inkludert de to karbonene og de andre 4 gruppene knyttet til dem ligger alle i samme plan.
Noen umettede alifatiske hydrokarboner av denne typen har mer enn én dobbeltbinding, og danner familier av polyener. De med 2 dobbeltbindinger kalles diener, de med tre kalles triener osv.
alkyner
Alkyner er umettede hydrokarboner som har en karbon-karbon trippelbinding, der begge karbonene er sp-hybridisert. Den generelle formelen til disse forbindelsene er C n H 2n-2 og de som har trippelbindingen i terminalposisjonen (på slutten eller begynnelsen av kjeden) har en lett sur karakter (det vil si at de oppfører seg som svake syrer som kan mister det siste hydrogenet).
Kilder til alifatiske forbindelser
- De aller fleste alifatiske forbindelser kommer fra olje og naturgass. Faktisk er en betydelig del av naturgass en blanding av lavmolekylære alkaner, alkener og alkyner. Under raffineringen inneholder de fleste av de lette væskefraksjonene også høye andeler av ulike alifatiske forbindelser, mens de tyngre vanligvis inneholder, i tillegg til disse, betydelige mengder aromatiske hydrokarboner samt andre klasser av organiske forbindelser.
- På den annen side produseres noen alifatiske forbindelser, spesielt metan, ved virkningen av bakteriell nedbrytning av andre mer komplekse organiske stoffer.
- I den kjemiske industrien blir noen viktige alkener og alkyner syntetisert fra alkoholer og alkylhalogenider ved henholdsvis dehydrerings- og dehydrohalogeneringsreaksjoner.
Bruker og anvendelser av alifatiske forbindelser
Noen av de vanligste bruksområdene for alifatiske hydrokarboner er:
Som drivstoff både i gassform, flytende og fast form.
Vi har allerede nevnt kokegass og acetylen før, men det finnes også oktanisomerer og andre væsker som inngår i bensin og annet drivstoff til forbrenningsmotorer. Vi finner også faste parafiner som har blitt brukt i hundrevis og hundrevis av år til å lage lys.
De tjener som upolare organiske løsningsmidler.
De fleste flytende hydrokarboner brukes ofte som ikke-polare organiske løsningsmidler i organisk syntese eller i rengjøringsindustrien for å fjerne mineraloljer og fett. Noen av disse løsningsmidlene er rene stoffer, som for eksempel cykloheksan, som er et svært vanlig løsningsmiddel i laboratoriet for organisk kjemi, mens andre løsemidler er blandinger av ulike flytende hydrokarboner.
De brukes som smøremidler.
Enten som fast fett eller som flytende oljer, brukes de tyngre fraksjonene fra petroleumsraffinering som smøremidler for ulike typer mekaniske deler, inkludert forbrenningsmotorer og andre typer.
De er grunnlaget for produksjon av syntetisk maling og relaterte produkter.
Dens evne til å fungere som et apolart løsningsmiddel betyr at disse forbindelsene brukes til fremstilling av oljebaserte malinger, blekk, lim og til og med i produksjon av lim.
Startreagenser i organisk syntese
Alkaner kan omdannes til andre typer mer reaktive forbindelser, noe som gjør dem nyttige som råmaterialer for enkelte organiske synteseprosesser. Imidlertid er alkener og alkyner mye mer nyttige i denne forbindelse. Alkener brukes ofte som utgangsmateriale for industriell syntese av noen svært viktige alkoholer som senere danner grunnlaget for mange komplekse syntetiske ruter.
På den annen side kan alkener enkelt polymeriseres, og derfor brukes de i store mengder som utgangsmateriale for produksjon av plast. Faktisk syntetiseres polyetylen, som er den desidert mest produserte og mest brukte plasten i verden, ved å polymerisere etylen, som er den enkleste alkenen i familien.
Eksempler på alifatiske forbindelser
Nedenfor er noen eksempler på de fire hovedtypene av alifatiske hydrokarboner sammen med deres molekylære struktur og molekylformel.
Eksempler på alkaner og sykloalkaner
Eksempler på alkener
Eksempler på alkyner
Referanser
Aguilar, M. (sf). 2.5 Bruk og anvendelse av alifatiske hydrokarboner . Coggle It. https://coggle.it/diagram/X1mbFE37tDQ0idjc/t/2-5-usos-y-aplicaciones-de-los-hidrocarburos-alif%C3%A1ticos
Alifatisk . (nd). Merriam-Webster.Com Dictionary. https://www.merriam-webster.com/dictionary/aliphatic
Alifatisk betydning . (nd). Din ordbok. https://www.yourdictionary.com/aliphatic
EcuRed. (nd). Sykliske alifatiske og aromatiske hydrokarboner . 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%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: Egenskaper og egenskaper . ChemNet.com. https://www.quiminet.com/articulos/las-olefinas-propiedades-y-caracteristicas-2656546.htm
Sepulveda, GE (2013). Innhold, distribusjon og opprinnelse av hydrokarboner i sedimenter av tre urbane laguner i Concepción . sciELO. https://www.scielo.br/j/qn/a/JCwxXDNd7JSYkM7fSbqGHHL/
