21.4: アルカン-飽和炭化水素

私たちは有機化学を、炭素と水素原子だけからなる最も簡単な有機化合物の炭化水素から勉強し始めました。 先に述べたように、炭化水素にはいくつかの種類がある。 炭化水素は、炭素原子間の結合の種類と、その結合に起因する特性によって区別されます。 炭素と炭素の単結合（C-C）だけを持ち、水素原子とも結合した炭素原子の連続した鎖として存在する炭化水素は、アルカン（または飽和炭化水素）と呼ばれる。

以前、最も単純な3つのアルカン、メタン（CH4）、エタン（C2H6）、プロパン（C3H8）を紹介したが、それらを再び図に示した（ \PageIndex{1}）

平面図では結合角や分子形状が正確に表現されていない。 メタンは四面体の形をしており、化学者はよく、結合が手前に出てくることを示すくさび形と、奥に向かう結合を示す破線を使って表現する。 通常の実線は、ページの平面上にある結合を示す。 VSEPR理論では、メタン分子は正四面体であると正しく予測されていることを思い出してください（図(ⅳPageIndex{2}))

メタン（CH4）、エタン（C2H6）、プロパン（C3H8）は、炭素原子1つと水素原子2つが異なる、すなわちCH2ユニットで始まる一連の化合物である。 この系列の最初の10個をTable Ⓐに示します。 The First 10 Straight-鎖状アルカン

名称 分子式 (CnH2n + 2) 縮合構造式 分子数(N) 可能な異性体 メタン CH4 – エタン C2H6 CH3CH3 – プロパン C3H8 CH3CH2CH3 – ブタン C4H10 CH3CH2CH2CH3 2 ペンタン C5H12 CH3CH2CH2CH3 3 ヘキサン C6H14 CH3CH2CH2CH3 5 Heptane C7H16 CH3CH2CH2CH2CH3 9 octane C8H18 CH3CH2CH2CH2CH3 18 ノナン C9H20 CH3CH2CH2CH2CH3 35 Decane C10H22 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 75

図中の系列を見てください。 C3H8から始まり、CH2が1つずつ増えていきます。 このように、隣り合う化合物同士がある因子（ここではCH2基）だけ異なる化合物の系列を同族列と呼ぶ。 このような系列を構成する化合物は同族体と呼ばれ、規則的かつ予測可能な方法で変化する特性を持つ。 無機化学に周期表があるのと同じように、有機化学にも相同性の原理が働きます。 個々の炭素化合物が目まぐるしく並ぶのではなく、相同系列のいくつかの化合物を研究し、そこから系列内の他の化合物の特性を推測することができるのです。 相同系列のメンバー。

相同性の原理により、アルカンの一般式が書ける。 CnH2n + 2。 この式を使って、与えられた炭素原子数を持つ任意のアルカンの分子式を書くことができる。 例えば、炭素原子数8のアルカンは分子式 C8H(2 × 8) + 2 = C8H18 となる。