Alifatiska kolväten är en av de viktigaste grupperna av föreningar inom organisk kemi. Trots att de endast består av kol- och väteatomer, bildar de många föreningar med olika strukturer. Vi kan urskilja mättade alifatiska kolväten – alkaner – där alla bindningar är enkla, och omättade kolväten som innehåller flera (dubbel- eller trippelbindningar) i strukturen.
Alifatiska kolväten är värdefulla råvaror för olika industrier. De härrör huvudsakligen från naturresurser. De viktigaste källorna till alkaner , alkener och alkyner inkluderar råolja , naturgas och stenkol. Dessa råvaror bildades av växt- och djurmaterial som ett resultat av exponering för rätt atmosfäriska förhållanden (högt tryck och temperatur) under miljontals år. Alifatiska kolväten separeras från råolja eller naturgas med hjälp av bland annat fraktionerad destillation. De är själva huvudråvaran för att producera mer komplexa organiska föreningar. Alkaner, alkener och alkyner används i stor utsträckning inte bara i industrin utan också i vardagen. Gaser som metan, etan, propan eller butan är komponenter i gaser, till exempel för spisar eller som bränsle för uppvärmning av byggnader. Vissa alkaner ingår i bensin och paraffin, som används i transporter. Tunga kolväten, å andra sidan, är komponenter i asfalt. De flesta av dessa föreningar används som råmaterial och lösningsmedel i den kemiska industrin . Alkenmonomerer används för att tillverka polymerer som polyeten och polypropen . Dessa föreningar, tillsammans med vissa tillsatser, kallas vanligtvis plast . Alkynerna används främst inom den kemiska industrin, där de fungerar som mellanprodukter för framställning av glycerin, alkaner och plaster.
Med tanke på molekylstrukturen hos alkaner, alkener och alkyner är det tydligt att det finns betydande likheter mellan de enskilda molekylerna. För både mättade och omättade kolväten är det karakteristiska gemensamma grundämnet kolvätekedjan, som består av kolatomer sammanlänkade. Dessutom bildar var och en av dem en bindning med två eller tre väteatomer (observera att kol i organiska föreningar alltid är fyrvärt). Det viktigaste elementet enligt vilket alifatiska kolväten är uppdelade är närvaron av en omättad bindning i deras struktur. Denna bindning finns inte i alkaner, där alla bindningar är enkla och kovalenta. Atomer kopplade till enkelbindningar kan rotera runt dem, vilket leder till bildandet av isomerer som kallas konformers. Alkener innehåller en omättad dubbelbindning i sina kolvätekedjor. Runt denna bindning är molekylen stel och alla atomer ligger i ett plan. En högre grad av omättnad finns i alkyner, där en trippelbindning är närvarande. I den del av molekylen där den finns bevaras kedjans linjära struktur.
Alkaner, alkener och alkyner är mycket lika i sina fysikaliska egenskaper. Var och en av dessa tre grupper av föreningar bildar en homogen serie, där föreningarnas egenskaper förändras analogt när längden på kolvätekedjan ökar. Alifatiska kolvätemolekyler är opolära. De hålls samman endast av svaga van der Waals krafter. Följaktligen är de mycket dåligt lösliga i vatten, vilket är ett polärt lösningsmedel. Däremot är de mycket lösliga i till exempel bensen eller etrar. Det fysiska tillståndet för alkaner, alkener och alkyner beror på längden på deras kolvätekedja. Låga kolväten, som har upp till 4 kolatomer per molekyl, är gaser, de som har 5 till 18 är vätskor och högre kolväten, dvs de som innehåller mer än 18 kolatomer i kedjan, är fasta ämnen. När längden på kolvätekedjan ökar, observeras också en minskning av flyktighet (ökning av kokpunkten) och densitet. 
Medan alkaner, alkener och alkyner knappast skiljer sig åt i sina fysikaliska egenskaper, är detta inte fallet när det gäller kemiska egenskaper, där nyckelrollen spelas av den omättade bindningen. Alkaner, som mättade föreningar utan flera bindningar, är kemiskt passiva. De missfärgar inte bromvatten och genomgår inte nitrering. Däremot reagerar de med halogener (fri radikalsubstitution). De är brandfarliga och genomgår, beroende på lufttillförseln, fullständig förbränning, halvförbränning eller ofullständig förbränning. Alkener och alkyner skiljer sig tydligt från alkaner på grund av närvaron av en multipelbindning (alkyner är ännu mer reaktiva än alkener). Dubbel- och trippelbindningen som finns i deras molekyler är impermanent och bryts lätt ned. Som ett resultat genomgår alkener och alkyner lätt additions-, polymerisations- eller hydreringsreaktioner. De reagerar också våldsamt med brom, jod och klor . Denna egenskap används i ett kemiskt test som skiljer mättade från omättade kolväten. Det kallas för bromvattentest. Alkaner missfärgar inte bromvatten, medan alkener och alkyner gör det, eftersom multipelbindningen bryts och brom fästs till kolvätekedjan.
Alkaner, alkener och alkyner framställs genom olika reaktioner och processer. Alkaner kan erhållas från alkener och alkener från alkyner genom en hydreringsreaktion där flera bindningar bryts och väteatomer fästs till kolvätekedjan. Wurtz-reaktionen eller reduktionen av alkylhalider med hjälp av organometalliska föreningar, de så kallade Grignard-föreningarna , används också för att syntetisera alkaner. Alkener erhålls vanligtvis genom dehydrering av alkaner. Alkener från alkaner erhålls också genom krackning. Observera dock att endast långkedjiga molekyler utsätts för det. Alkyner erhålls genom dehydrohalogenering av dihalogenoalkyler och tetrahalogenoalkyler och genom reaktioner av natriumacetylider med primära alkylhalogenider. Dessutom erhålls alkyner i industriell skala genom oxidation av metan och genom behandling av karbid med vatten.
Hitta din plats på PCC Group. Lär dig mer om vårt erbjudande och fortsätt utvecklas med oss.
Obetalda sommarpraktikplatser för studenter och utexaminerade från alla kurser.
