Perbandingan hidrokarbon alifatik

Kepentingan alkana, alkena dan alkuna

Hidrokarbon alifatik adalah bahan mentah yang berharga untuk pelbagai industri. Mereka terutamanya diperoleh daripada sumber semula jadi. Sumber alkana , alkena dan alkuna yang paling penting termasuk minyak mentah , gas asli dan arang batu . Bahan mentah ini terbentuk daripada bahan tumbuhan dan haiwan hasil daripada pendedahan kepada keadaan atmosfera yang betul (tekanan dan suhu tinggi) selama berjuta-juta tahun. Hidrokarbon alifatik diasingkan daripada minyak mentah atau gas asli melalui, antara lain, penyulingan pecahan. Mereka sendiri adalah bahan mentah utama untuk menghasilkan sebatian organik yang lebih kompleks. Alkana, alkena dan alkuna digunakan secara meluas bukan sahaja dalam industri, tetapi juga dalam kehidupan seharian. Gas seperti metana, etana, propana atau butana adalah komponen gas, contohnya untuk periuk atau sebagai bahan api untuk memanaskan bangunan. Beberapa alkana termasuk dalam petrol dan parafin, yang digunakan dalam pengangkutan. Hidrokarbon berat, sebaliknya, adalah komponen asfalt. Kebanyakan sebatian ini digunakan sebagai bahan mentah dan pelarut dalam industri kimia . Monomer alkena digunakan untuk menghasilkan polimer seperti polietilena dan polipropilena . Sebatian ini, bersama-sama dengan beberapa bahan tambahan, biasanya dirujuk sebagai plastik . Alkuna digunakan terutamanya dalam industri kimia, di mana ia berfungsi sebagai perantara untuk pengeluaran gliserin, alkana dan plastik.

Perbandingan alkana, alkena dan alkuna

Struktur molekul

Memandangkan struktur molekul alkana, alkena dan alkuna, adalah jelas bahawa terdapat persamaan yang ketara antara molekul individu. Bagi kedua-dua hidrokarbon tepu dan tak tepu, unsur sepunya ciri ialah rantai hidrokarbon, yang terdiri daripada atom karbon yang dihubungkan bersama. Di samping itu, setiap daripada mereka membentuk ikatan dengan dua atau tiga atom hidrogen (perhatikan bahawa karbon dalam sebatian organik sentiasa tetravalen). Unsur yang paling penting mengikut mana hidrokarbon alifatik dibahagikan ialah kehadiran ikatan tak tepu dalam strukturnya. Ikatan ini tidak terdapat dalam alkana, di mana semua ikatan adalah tunggal dan kovalen. Atom yang disambungkan dengan ikatan tunggal boleh berputar di sekelilingnya, yang membawa kepada pembentukan isomer yang dikenali sebagai konformer. Alkena mengandungi satu ikatan rangkap tak tepu dalam rantai hidrokarbonnya. Di sekeliling ikatan ini, molekulnya tegar dan semua atom terletak dalam satu satah. Tahap ketidaktepuan yang lebih tinggi terdapat dalam alkuna, di mana satu ikatan rangkap tiga hadir. Di bahagian molekul di mana ia hadir, struktur linear rantai dipelihara.

Ciri-ciri fizikal

Alkana, alkena dan alkuna sangat serupa dalam sifat fizikalnya. Setiap satu daripada tiga kumpulan sebatian ini membentuk siri homogen, di mana ciri-ciri sebatian berubah secara analog apabila panjang rantai hidrokarbon meningkat. Molekul hidrokarbon alifatik adalah bukan kutub. Mereka disatukan hanya oleh pasukan van der Waals yang lemah. Akibatnya, mereka sangat sukar larut dalam air, yang merupakan pelarut polar. Sebaliknya, mereka sangat larut dalam benzena atau eter, sebagai contoh. Keadaan fizikal alkana, alkena dan alkuna bergantung pada panjang rantai hidrokarbonnya. Hidrokarbon rendah, yang mempunyai sehingga 4 atom karbon setiap molekul, adalah gas, yang mempunyai 5 hingga 18 adalah cecair dan hidrokarbon yang lebih tinggi, iaitu yang mengandungi lebih daripada 18 atom karbon dalam rantai, adalah pepejal. Juga, apabila panjang rantai hidrokarbon meningkat, pengurangan kemeruapan (peningkatan takat didih) dan ketumpatan diperhatikan.

Sifat kimia

Walaupun alkana, alkena dan alkuna hampir tidak berbeza dalam sifat fizikalnya, ini tidak berlaku dari segi sifat kimia, di mana peranan utama dimainkan oleh ikatan tak tepu. Alkana, sebagai sebatian tepu tanpa ikatan berganda, adalah pasif secara kimia. Mereka tidak mengubah warna air bromin dan tidak mengalami penitratan. Sebaliknya, mereka bertindak balas dengan halogen (penggantian radikal bebas). Ia mudah terbakar dan, bergantung kepada bekalan udara, mengalami pembakaran lengkap, separa pembakaran atau pembakaran tidak lengkap. Alkena dan alkuna jelas berbeza daripada alkana kerana kehadiran ikatan berganda (alkuna lebih reaktif daripada alkena). Ikatan berganda dan rangkap tiga yang terdapat dalam molekulnya adalah tidak kekal dan mudah dipecahkan. Akibatnya, alkena dan alkuna mudah mengalami penambahan, pempolimeran atau tindak balas penghidrogenan. Mereka juga bertindak balas dengan kuat dengan bromin, iodin dan klorin . Ciri ini digunakan dalam ujian kimia yang membezakan hidrokarbon tepu daripada tak tepu. Ia dipanggil ujian air bromin. Alkana tidak mengubah warna air bromin, manakala alkena dan alkuna, kerana ikatan berganda terputus dan bromin terikat pada rantai hidrokarbon.

Persediaan

Alkana, alkena dan alkuna disediakan melalui pelbagai tindak balas dan proses. Alkana boleh diperoleh daripada alkena dan alkena daripada alkuna melalui tindak balas penghidrogenan di mana pelbagai ikatan dipecahkan dan atom hidrogen dilekatkan pada rantai hidrokarbon. Tindak balas Wurtz atau pengurangan alkil halida menggunakan sebatian organologam, yang dipanggil sebatian Grignard , juga digunakan untuk mensintesis alkana. Alkena biasanya diperoleh melalui penyahhidrogenan alkana. Alkena daripada alkana juga diperoleh melalui keretakan. Walau bagaimanapun, ambil perhatian bahawa hanya molekul rantai panjang yang tertakluk kepadanya. Alkuna diperoleh melalui penyahhidrohalogenan dihalogenoalkil dan tetrahalogenoalkil dan melalui tindak balas natrium asetilida dengan alkil halida primer. Di samping itu, pada skala industri, alkuna diperoleh melalui pengoksidaan metana dan dengan merawat karbida dengan air.