Tabla de Contenidos
Các hợp chất aliphatic là một họ các hợp chất hữu cơ được hình thành bởi các hydrocacbon, cả mạch vòng và mạch hở, không có vòng thơm trong cấu trúc của chúng. Do đó, chúng đại diện cho một trong hai loại hydrocacbon, loại còn lại chính xác là họ hydrocacbon thơm.
Các hợp chất béo được tạo thành từ nhiều hợp chất có trong dầu thô hoặc dầu mỏ. Điều này bao gồm ankan, cycloalkan, anken, dien, polyene, alkynes, diyne, v.v. Chúng cũng bao gồm một số polyme nhựa quan trọng nhất, chẳng hạn như polyetylen, polypropylen và các loại khác.
Từ aliphatic xuất phát từ tiếng Hy Lạp aleiphar , có nghĩa là chất béo, ám chỉ thực tế rằng nhiều hợp chất aliphatic là dầu khoáng lỏng hoặc tạo thành chất rắn béo với các công dụng khác nhau.
Đặc điểm chung của các hợp chất aliphatic
Về ngoại hình, tất cả các hợp chất béo đều là chất khí hoặc chất lỏng không màu, hoặc chúng tạo thành chất rắn màu trắng đục. Trong trường hợp thứ hai, một số chất rắn như parafin có trọng lượng phân tử cao thường có màu hơi vàng theo thời gian. Tuy nhiên, màu này không phải do bản thân hợp chất aliphatic tạo ra mà là sản phẩm của các phản ứng oxy hóa với oxy trong không khí hoặc sự phân hủy bởi tia UV từ ánh sáng mặt trời.
Ngoài các đặc điểm này, các hợp chất aliphatic có các đặc tính sau:
tính chất vật lý
Chúng có nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp
Lực liên phân tử hoặc lực kết dính giữa các phân tử của hợp chất béo rất yếu, do đó không cần nhiều năng lượng để tách các phân tử của chúng ra khỏi nhau. Theo quan điểm này, các hợp chất này thường có điểm nóng chảy và sôi thấp đáng kể. Ngoại lệ duy nhất là hydrocacbon béo có trọng lượng phân tử cao, nhưng ngay cả trong những trường hợp này, điểm nóng chảy thường không cao lắm.
Chúng có thể tồn tại ở trạng thái rắn, lỏng và khí.
Do có điểm nóng chảy và sôi thấp, nhiều hợp chất trong số này là chất khí ở nhiệt độ và áp suất khí quyển bình thường. Các hợp chất như metan, etan, etylen và axetylen chỉ là một vài ví dụ về hydrocacbon béo ở thể khí và còn nhiều hợp chất khác nữa.
Mặt khác, các hợp chất như hexan, heptan và cyclohexan đều ở thể lỏng ở nhiệt độ phòng, trong khi các ankan từ octadecane có nhiệt độ nóng chảy trên 25 °C, khiến chúng ở thể rắn ở nhiệt độ phòng.
Chúng thường tạo thành chất rắn vô định hình.
Các hydrocacbon béo chuỗi dài có xu hướng đông đặc lại ở dạng cấu trúc hỗn loạn mà không có sự đều đặn định kỳ của cấu trúc tinh thể. Vì lý do này, thay vì tạo thành các tinh thể có nhiều mặt với hình dạng rõ ràng, chúng có xu hướng tạo thành các chất rắn vô định hình mờ đục đối với ánh sáng khả kiến.
Chúng không hòa tan trong nước, nhưng hòa tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ.
Các hợp chất aliphatic không phân cực, vì vậy chúng không hòa tan trong bất kỳ dung môi phân cực nào như nước hoặc rượu. Thay vào đó, chúng rất dễ hòa tan trong các dung môi hữu cơ như cyclohexane, benzen, ether dầu khí, v.v.
Tính chất hóa học
Chúng là những hợp chất không phân cực
Như đã đề cập ở trên, các hợp chất aliphatic là các hợp chất không phân cực. Điều này là do các nguyên tố tạo nên chúng, carbon và hydro, có độ âm điện tương tự nhau (lần lượt là 2,55 và 2,2). Điều này làm cho các liên kết CH liên kết cộng hóa trị không phân cực. Ngoài ra, các liên kết khác được hình thành giữa các nguyên tử carbon là hoàn toàn không phân cực (liên kết cộng hóa trị thuần túy) vì cả hai nguyên tử đều giống nhau.
Cuối cùng, bất kỳ khoảnh khắc lưỡng cực nhỏ nào được tạo ra trong một phần của phân tử do sự khác biệt nhỏ giữa độ âm điện của carbon và hydro thường được bù trừ hoặc triệt tiêu bởi khoảnh khắc lưỡng cực tương đương được hình thành trong phần khác của phân tử. và chỉ theo hướng ngược lại. Theo cách này, chính cấu trúc và dạng hình học phân tử của hydrocacbon béo góp phần khiến chúng trở thành phân tử không phân cực.
dễ cháy
Điều này có nghĩa là chúng cháy và cháy khi phản ứng với oxy phân tử. Phản ứng đốt cháy này giải phóng đủ năng lượng dưới dạng nhiệt để tiếp tục cho đến khi hợp chất aliphatic hoặc oxy được tiêu thụ hoàn toàn.
Dễ cháy thực sự là một đặc tính phổ biến đối với hầu hết các hợp chất hữu cơ, nhưng nó đặc biệt liên quan đến các hợp chất aliphatic. Trên thực tế, ngoại trừ một số họ hợp chất hữu cơ khác, hầu hết các hóa chất chúng ta đốt làm nhiên liệu đều là hợp chất béo. Ví dụ, propan và butan là nhiên liệu phổ biến nhất trong bếp gas, trong khi axetylen (ethyne) được sử dụng trong thiết bị cắt ngọn lửa và hàn kim loại do quá trình đốt cháy của nó giải phóng một lượng nhiệt lớn.
là những hợp chất phân tử
Tất cả các liên kết hóa học hình thành giữa các nguyên tử của hydrocacbon béo là liên kết cộng hóa trị. Vì lý do này, các hợp chất này tạo thành các đơn vị riêng biệt mà chúng ta gọi là phân tử, khiến chúng trở thành hợp chất phân tử.
Một số rất trơ về mặt hóa học
Trong số các loại hợp chất béo khác nhau, ankan hoặc parafin là những chất rất ổn định với rất ít phản ứng. Ngoài phản ứng đốt cháy, có rất ít phản ứng xảy ra mà không có sự trợ giúp của nhiệt độ, áp suất cao hoặc sự có mặt của bức xạ cực tím.
Một số bị phản ứng bổ sung
Trong trường hợp anken hoặc olefin và alkynes, được cung cấp bằng liên kết bội cacbon-cacbon, những chất này có thể trải qua các phản ứng cộng như hydrat hóa để tạo ra rượu và enol, hydrohalogen hóa để tạo ra alkyl halogenua và hydro hóa, trong số những phản ứng khác.
Phân loại các hợp chất béo
Các hợp chất béo được phân thành hai nhóm lớn là hydrocacbon no và không no. Mỗi trong số này được chia thành các loại hợp chất hóa học khác nhau. Một mô tả ngắn gọn về các loại hợp chất aliphatic khác nhau được đưa ra dưới đây.
Hợp chất aliphatic bão hòa
Chúng là những hydrocacbon trong đó chỉ có liên kết cộng hóa trị đơn và tất cả các nguyên tử carbon đều có kiểu lai hóa sp 3 với bốn nguyên tử liên kết trực tiếp với nó theo cách sắp xếp tứ diện. Chúng được chia thành hai nhóm nhỏ, ankan mạch hở (hoặc chỉ ankan) và xicloalkan hoặc ankan tuần hoàn.
ankan
Ankan là hợp chất hữu cơ đơn giản nhất. Chúng có công thức tạo C n H 2n+2 và có thể là hợp chất mạch thẳng hoặc mạch nhánh. Các ankan tuyến tính đại diện cho cơ sở cấu trúc của tất cả các hợp chất hữu cơ, cũng như cơ sở của toàn bộ hệ thống danh pháp hữu cơ có hệ thống.
Cycloalkan
Chúng có thể được hình dung dưới dạng các ankan tuyến tính trong đó các nguyên tử cacbon cuối cùng mất đi một hydro và liên kết với nhau. Chúng có công thức phân tử C n H 2n (không có +2 của ankan do mất hai hydro) và đơn giản nhất là xiclopropan, tạo thành chu trình ba cạnh, nghĩa là tam giác.
hợp chất béo không no
Chúng là các hydrocacbon béo có một hoặc nhiều liên kết cộng hóa trị. Chúng có thể được hình dung như những ankan đã mất đi một hoặc hai cặp nguyên tử hydro cacbon lân cận để tạo thành liên kết đôi hoặc ba tương ứng.
Chúng được gọi là không bão hòa vì chúng có ít nguyên tử hydro hơn số lượng tối đa có thể, tương ứng với các ankan mạch hở.
Các hợp chất béo không bão hòa có thể là anken hoặc alkynes.
anken
Chúng là các hydrocacbon béo không bão hòa trong đó hai nguyên tử carbon được liên kết bằng liên kết đôi. Hai nguyên tử carbon này được lai hóa sp 2 và được liên kết với tổng cộng ba nguyên tử mỗi nguyên tử (bao gồm cả carbon kia) phân bố xung quanh carbon trung tâm theo kiểu phẳng lượng giác. Phần của phân tử có liên kết đôi bao gồm hai nguyên tử cacbon và 4 nhóm khác gắn với chúng đều nằm trong cùng một mặt phẳng.
Một số hydrocacbon béo không no thuộc loại này có nhiều hơn một liên kết đôi, tạo thành họ polyene. Những chất có 2 liên kết đôi được gọi là dien, những chất có 3 được gọi là triene, v.v.
alkyne
Alkynes là hydrocarbon không bão hòa có liên kết ba carbon-carbon, trong đó cả hai nguyên tử cacbon đều lai hóa sp. Công thức chung của các hợp chất này là C n H 2n-2 và những hợp chất có liên kết ba ở vị trí cuối cùng (ở cuối hoặc đầu chuỗi) có đặc tính hơi axit (nghĩa là chúng hoạt động như các axit yếu có thể mất hydro cuối cùng).
Nguồn hợp chất aliphatic
- Phần lớn các hợp chất aliphatic đến từ dầu và khí tự nhiên. Trên thực tế, một phần đáng kể khí tự nhiên là hỗn hợp của các ankan, anken và ankin có trọng lượng phân tử thấp. Trong quá trình tinh chế, hầu hết các phân đoạn chất lỏng nhẹ cũng chứa tỷ lệ cao các hợp chất béo khác nhau, trong khi những phần nặng hơn thường chứa, ngoài những phân đoạn này, một lượng đáng kể hydrocacbon thơm cũng như các loại hợp chất hữu cơ khác.
- Mặt khác, một số hợp chất aliphatic, đặc biệt là metan, được tạo ra do hoạt động phân hủy của vi khuẩn đối với các chất hữu cơ phức tạp hơn.
- Trong công nghiệp hóa chất, một số anken và ankin quan trọng được tổng hợp từ rượu và ankyl halogenua bằng các phản ứng khử nước và khử halogen tương ứng.
Công dụng và ứng dụng của các hợp chất aliphatic
Một số ứng dụng phổ biến nhất của hydrocacbon aliphatic là:
Là nhiên liệu cả ở trạng thái khí, lỏng và rắn.
Chúng tôi đã đề cập đến khí nấu ăn và axetylen trước đây, nhưng cũng có các đồng phân trị số octan và các chất lỏng khác là một phần của xăng và các nhiên liệu khác cho động cơ đốt trong. Chúng tôi cũng tìm thấy parafin rắn đã được sử dụng hàng trăm hàng trăm năm để làm nến.
Chúng đóng vai trò là dung môi hữu cơ không phân cực.
Hầu hết các hydrocacbon lỏng thường được sử dụng làm dung môi hữu cơ không phân cực trong tổng hợp hữu cơ hoặc trong ngành tẩy rửa để loại bỏ dầu khoáng và mỡ. Một số dung môi này là các chất tinh khiết, chẳng hạn như cyclohexane, là dung môi rất phổ biến trong phòng thí nghiệm hóa học hữu cơ, trong khi các dung môi khác là hỗn hợp của các hydrocacbon lỏng khác nhau.
Chúng được sử dụng làm chất bôi trơn.
Ở dạng chất béo rắn hoặc dầu lỏng, các phân đoạn nặng hơn từ quá trình tinh chế dầu mỏ được sử dụng làm chất bôi trơn cho các loại bộ phận cơ khí khác nhau, bao gồm cả động cơ đốt trong và các loại khác.
Chúng là cơ sở để sản xuất sơn tổng hợp và các sản phẩm liên quan.
Khả năng hoạt động như một dung môi phân cực của nó có nghĩa là các hợp chất này được sử dụng trong sản xuất sơn, mực, keo dán gốc dầu và thậm chí trong sản xuất chất kết dính.
Thuốc thử ban đầu trong tổng hợp hữu cơ
Các ankan có thể được chuyển đổi thành các loại hợp chất phản ứng mạnh hơn, làm cho chúng hữu ích làm nguyên liệu thô cho một số quy trình tổng hợp hữu cơ. Tuy nhiên, anken và alkynes hữu ích hơn nhiều trong vấn đề này. Các anken thường được sử dụng làm nguyên liệu ban đầu cho quá trình tổng hợp công nghiệp một số rượu rất quan trọng mà sau này tạo thành cơ sở của nhiều con đường tổng hợp phức tạp.
Mặt khác, anken có thể dễ dàng trùng hợp, đó là lý do tại sao chúng được sử dụng với số lượng lớn làm nguyên liệu ban đầu để sản xuất nhựa. Trên thực tế, polyetylen, loại nhựa được sản xuất và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới, được tổng hợp bằng cách trùng hợp etylen, đây là loại anken đơn giản nhất trong họ.
Ví dụ về các hợp chất béo
Dưới đây là một số ví dụ về bốn loại hydrocacbon béo chính cùng với cấu trúc phân tử và công thức phân tử của chúng.
Ví dụ về ankan và Cycloalkanes
Các ví dụ của anken
Các ví dụ của alkynes
Người giới thiệu
Aguilar, M. (sf). 2.5 Công dụng và ứng dụng của hydrocacbon béo . Chuyển đổi nó. https://coggle.it/diagram/X1mbFE37tDQ0idjc/t/2-5-usos-y-aplicaciones-de-los-hidrocarburos-alif%C3%A1ticos
béo . (nd). Từ điển Merriam-Webster.Com. https://www.merriam-webster.com/dictionary/aliphatic
Ý nghĩa Aliphatic . (nd). Từ điển của bạn. https://www.yourdictionary.com/aliphatic
ecuRed. (nd). Hydrocacbon thơm và aliphatic tuần hoàn . ecuRed. https://www.ecured.cu/Hidrocarburos_Alif%C3%A1ticos_C%C3%ADclicos_y_Arom%C3%A1ticos#:%7E:text=una%20macromol%C3%A9cula%20tri dimensions.-,Uses,material%20prima%20de% 20s%C3%ADntesis%20org%C3%A1nica .
olefin . (nd). Hóa học.ES. https://www.quimica.es/enciclopedia/Olefina.html
QuimiNet.com / Marketizer.com / eIndustria.com. (2022, ngày 27 tháng 1). Olefin: Thuộc tính và Đặc điểm . ChemNet.com. https://www.quiminet.com/articulos/las-olefinas-propiedades-y-caracteristicas-2656546.htm
Sepulveda, GE (2013). Hàm lượng, sự phân bố và nguồn gốc của hydrocarbon trong trầm tích của ba đầm phá đô thị Concepción . khoa học. https://www.scielo.br/j/qn/a/JCwxXDNd7JSYkM7fSbqGHHL/
