Tanulási célok
- Egyszerű (egyenes láncú) alkánok azonosítása és megnevezése képletek alapján, valamint egyenes láncú alkánok képleteinek felírása nevek alapján.
A szerves kémia tanulmányozását a szénhidrogénekkel, a legegyszerűbb szerves vegyületekkel kezdjük, amelyek csak szén- és hidrogénatomokból állnak. Mint megjegyeztük, a szénhidrogéneknek többféle fajtája létezik. Ezeket a szénatomok közötti kötéstípusok és a kötésből eredő tulajdonságok alapján különböztetjük meg. Azokat a szénhidrogéneket, amelyekben csak egyszerű szén-szén kötések (C-C) vannak, és a hidrogénatomokhoz is kötött szénatomok folytonos láncaként léteznek, alkánoknak (vagy telített szénhidrogéneknek) nevezzük. A telített ebben az esetben azt jelenti, hogy minden egyes szénatom négy másik atomhoz (hidrogén vagy szén) kötődik – a lehető legtöbbhez; a molekulákban nincsenek kettős vagy hármas kötések.
A telített szónak a szénhidrogének esetében ugyanaz a jelentése, mint az étkezési zsírok és olajok esetében: a molekulában nincs szén-szén kettős kötés (C=C).
A három legegyszerűbb alkánt – a metánt (CH4), az etánt (C2H6) és a propánt (C3H8) – már korábban bemutattuk, és a \(\PageIndex{1}\) ábrán ismét bemutatjuk őket.
A bemutatott síkbeli ábrázolások nem ábrázolják pontosan a kötésszögeket vagy a molekuláris geometriát. A metán tetraéderes alakú, amit a kémikusok gyakran ékekkel ábrázolnak, amelyek a felénk tartó kötéseket jelzik, és szaggatott vonalakkal, amelyek a tőlünk távolodó kötéseket jelzik. Egy közönséges folytonos vonal a lap síkjában lévő kötést jelzi. Emlékezzünk vissza, hogy a VSEPR elmélet helyesen jósolja a metánmolekula tetraéderes alakját (\(\PageIndex{2}\) ábra).
| Név | Molekuláris képlet (CnH2n + 2) | Sűrített szerkezeti képlet | Szerkezeti képlet | szám Lehetséges izomerek száma |
|---|---|---|---|---|
| -metán | CH4 | CH4 | – | |
| -etán | C2H6 | CH3CH3 | – | |
| propán | C3H8 | CH3CH2CH3 | – | |
| bután | C4H10 | CH3CH2CH2CH2CH3 | 2 | |
| pentán | C5H12 | CH3CH2CH2CH2CH3 | 3 | |
| hexán | C6H14 | CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 | 5 | |
| heptán | C7H16 | CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 | 9 | |
| oktán | C8H18 | CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 | 18 | |
| nonán | C9H20 | CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 | 35 | |
| dekán | C10H22 | CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 | 75 |
Benézzük a \(\PageIndex{3}\) ábrán látható sorozatot. A sorozat a C3H8-mal kezdődik, és a sorozatban felfelé haladva minden egyes lépésben egy CH2 egységet adunk hozzá. Minden olyan vegyületcsaládot, amelyben a szomszédos tagok egy meghatározott tényezővel (itt egy CH2-csoport) különböznek egymástól, homológ sorozatnak nevezünk. Az ilyen sorozat homológnak nevezett tagjainak tulajdonságai szabályos és kiszámítható módon változnak. A homológia elve ugyanúgy rendszerezi a szerves kémiát, mint ahogyan a periódusos rendszer rendszerezi a szervetlen kémiát. Az egyes szénvegyületek zavarba ejtő sokasága helyett egy homológ sorozat néhány tagját tanulmányozhatjuk, és ezekből következtethetünk a sorozat más vegyületeinek néhány tulajdonságára.
A homológia elve lehetővé teszi, hogy általános képletet írjunk az alkánokra: CnH2n + 2. Ennek a képletnek a segítségével bármelyik alkán molekuláris képletét felírhatjuk, amelynek adott számú szénatomja van. Például egy nyolc szénatomos alkán molekuláris képlete C8H(2 × 8) + 2 = C8H18.
Főbb tanulság
- Az egyszerű alkánok homológ sorozatként léteznek, amelyekben a szomszédos tagok egy CH2 egységgel különböznek egymástól.