Аліфатичні вуглеводні - це що таке?

Аліфатичні вуглеводні - це органічні сполуки, молекули яких містять тільки одинарну зв'язок. До них відносяться алкани і циклопарафіни, їх особливості будуть розглянуті в нашому матеріалі.

Загальна формула алканів

Представники даного класу характеризуютьсязагальною формулою СпН2п + 2. До парафіну відносять всі сполуки, що мають відкриту ланцюг, де атоми з'єднуються між собою простими зв'язками. У зв'язку з тим, що при нормальних умовах аліфатичні вуглеводні це малоактивні з'єднання, вони отримали свою назву «парафіни». З'ясуємо деякі особливості будови представників даного класу, характер зв'язку в молекулах, галузі застосування.

Коротка характеристика метану

В якості найпростішого представника даного класу можна згадати метан. Саме він починає алифатический ряд вуглеводнів. Виявимо його відмінні риси.

Метан є при нормальних умовахгазоподібним речовиною, яка не має запаху і кольору. Утворюється ця сполука в природі при розкладанні без присутності кисню повітря тварин і рослинних організмів. Наприклад, він виявлений в природному газі, тому в даний час у великих кількостях використовується в якості палива на виробництві і в побуті.

Який хімічний зв'язок мають ці вуглеводні? Аліфатичні, граничні органічні сполуки є ковалентними полярними молекулами.

Молекула метану має тетраедричних формумолекули, тип гібридизації вуглецевих атомів в ньому sp3, що відповідає валентному кутку 109 градусів 28 хвилин. Саме з цієї причини аліфатичні вуглеводні - це хімічно малоактивні з'єднання.

Особливості гомологів метану

Крім метану в природному газі та нафті містятьсяінші вуглеводні, які мають з ним подібну будову. Чотири перші представника гомологічного ряду парафінів знаходяться в газоподібному агрегатному стані, мають незначну розчинність в воді.

У міру підвищення величини відносноїмолекулярної маси спостерігається збільшення температур кипіння і плавлення СхНу. Між окремими представниками ряду є певна різниця СН2, яка називається гомологической різницею. Вона є прямим підтвердженням приналежності з'єднання до цього органічного ряду.

Все аліфатичні вуглеводні - це речовини, добре розчинні в органічних розчинниках.

ізомерія ряду

Для представників ряду парафінів характернаізомерія вуглецевого скелета. Вона пояснюється можливістю просторового обертання вуглецевого атома навколо хімічних зв'язків. Наприклад, для з'єднання складу С4Н10 можна взяти вуглеводень з прямим вуглецевим скелетом - бутаном. Як структурного ізомеру виступатиме 2-метілпропан, має розгалужене будова.

Серед типових хімічних властивостей, характернихдля парафінів, необхідно відзначити реакції заміщення. Насиченість зв'язків пояснює складність протікання реакції, її радикальний механізм. Для того щоб отримати галогенопроїзводниє аліфатичних вуглеводнів, необхідно провести реакцію галогенування, що протікає при наявності УФ-випромінювання. Ланцюговий характер цієї взаємодії спостерігається у всіх представників даного ряду. Утворені продукти називають галогенопохідних. Вони широко використовуються в хімічній промисловості як органічних розчинників.

Крім того, всі аліфатичні і ароматичнівуглеводні горять при наявності кисню, утворюючи воду і вуглекислий газ. Залежно від процентного вмісту в молекулі вуглецю виділяється різна кількість теплоти. Незалежно від приналежності до класу органічних сполук, всі процеси горіння є екзотермічні реакціями, використовуються в побуті і промисловості.

Практичне застосування має і дегидрирование метану (відщеплення водню). В результаті цього процесу утворюється ацетилен, є цінним хімічним сировиною.

Застосування алканів і хлорпроізводних алканів

Дихлорметан, хлороформ, тетрахлометан - рідини,є відмінними органічними розчинниками. Хлороформ і йодоформ застосовують в сучасній медицині. Розкладання метану є одним з промислових способів отримання сажі, необхідної для виготовлення друкарської фарби. Метан вважається основним джерелом отримання в хімічній промисловості газоподібного водню, що йде на виробництво аміаку, а також на синтез численних органічних речовин.

ненасичені вуглеводні

Ненасичені аліфатичні вуглеводні - цепредставники ряду етилену і ацетилену. Проаналізуємо їх основні властивості і застосування. Для алкенів характерна наявність подвійного зв'язку, тому загальна формула ряду має вигляд СпН2п.

З огляду на неграничний характер цих речовин,можна відзначити, що вони вступають в реакції з'єднання: гідрування, галогенування, гідратації, гідрогалогенірованіе. Крім того, представники ряду етилену здатні до полімеризації. Саме ця їхня особливість робить представників даного класу затребуваними в сучасному хімічному виробництві. Поліетилен і поліпропілен - речовини, що становлять основу полімерної промисловості.

Ацетилен - перший представник ряду, що маєзагальну формулу СпН2п-2. Серед відмінних рис цих сполук можна виділити наявність потрійний зв'язку. Її присутність пояснює перебіг реакцій з'єднання з галогенами, водою, галогеноводородами, воднем. Якщо потрійний зв'язок у таких з'єднаннях розташовується в першому положенні, то для алкинов характерна якісна реакція заміщення з комплексної сіллю срібла. Саме ця здатність є якісною реакцією на Алкін, використовується для виявлення його в суміші з алкенів і алканів.

Ароматичні вуглеводні є циклічними неграничними сполуками, тому не вважаються алифатическими сполуками.

висновок

Незважаючи на відмінності за кількісним складом,існуючі у представників граничних і ненасичених аліфатичних з'єднань, вони подібні за якісним показником, містять в молекулах вуглець і водень. Відмінності в кількісному складі (різні загальні формули) у представників насичених і ненасичених СхНу пояснюють різницю в механізмах реакцій отримання різних продуктів.

Саме тому представники всіх класів такихз'єднань вступають в реакції горіння, утворюючи вуглекислий газ, воду, виділяючи певну кількість теплової енергії, що робить їх затребуваними в якості палива в побуті та промисловості.