ალკანი

ალკანი
ალკანები — ნაჯერი ნახშირწყალბადები. მეორენაირად უწოდებენ პარაფინებს, რადგან არიან პასიური ნივთიერებები. შედგებიან მხოლოდ ნახშირბადისა (C) და წყალბადის (H) ატომებისგან. ალკანების უჯერი ნახშირწყალბადებისაგან ძირითადი განსხვავებაა ისაა, რომ ალკანებში ატომები ერთმანეთთან დაკავშირებულია მხოლოდ მარტივი ბმებით ანუ ნახშირბადის თითოეული ატომი დაკავშირებულია წყალბადის ატომების მაქსიმალურ რაოდენობასთან (ანუ ნახშირბადი გაჯერებულია წყალბადით).
განასხვავებენ ციკლურ და წრფივ (არაციკლურ) ალკანებს.
წრფივი ალკანების ჯგუფური ზოგადი ფორმულაა: CnH2n+2 სადაც n არის მთელი რიცხვი.
ნომენკლატურა
ალკანების კლასის პირველი წარმომადგენლებია :
ალკანთა ზოგიერთი სხვა წარმომადგენელია :
ჰომოლოგიური რიგი და იზომერია
ბუტანიდან (n=4) მოყოლებული შესაძლებელია ერთი და იმავე შედგენილობის ალკანის ატომთა ერთმანეთთან დაკავშირების ერთზე მეტი სქემის წარმოდგენა, ანუ ორ ან მეტ ნივთიერებას შეიძლება ჰქონდეს ერთი და იგივე ქიმიური შედგენილობა. ამ მოვლენას იზომერია ეწოდება, ხოლო ერთი და იმავე შედგენილობის მაგრამ განსხვავებული აღნაგობის ნივთიერებებს იზომერები ეწოდებათ. იზომერთა რაოდენობა ძალიან სწრაფად იზრდება მოლეკულაში ნახშირბადის ატომთა რაოდენობის ზრდის კვალად.
ალკანებისათვის რომელთა n = 1...12 იზომერთა რაოდენობა უდრის 1-ს, 1-ს, 1-ს, 2-ს, 3-ს, 5-ს, 9-ს, 18-ს, 35-ს, 75-ს, 159-ს და 355-ს.
|}
ეს განაპირობებს ორგანულ ნაერთთა მრავალფეროვნებას და იწვევს ალკანების (უფრო ზოგადად კი ორგანული ნაერთების) სახელდების მოწესრიგების საჭიროებას; აქედან გამომდინარე ალკანების ნომენკლატურა უკიდურესად თანმიმდევრული და ლოგიკურია.
ბუნებაში გავრცელება და ფიზიკური თვისებები
ბუნებაში ნახშირყალბადები ფართოდაა გავრცელებული ბუნებრივი აირისა და ნავთობის სახით. მათი წარმოშობა პრეისტორიული მცენარეების უჯრედისის (ცელულოზის) ფერმენტაციით აიხსნება.
ბუნებრივი აირი ძირითადად მეთანისაგან შედგება, ხოლო ნავთობი ნახშირწყალბადთა ნარევია (მათ შორის ალკანების CH4-დან C40H82-მდე). ნახშირწყალბადთა დნობისა და დუღილის ტემპრეტაურა იზრდება მოლეკულური მასისა და მთავარი ნახშირბადოვანი ჯაჭვის სიგრძის ზრდასთან ერთად. ნორმალურ პირობებში ალკანები CH4-იდან C4H10-ამდე — აირებია; C5H12-იდან C15H32-ამდე — სითხეები, ხოლო C18H38-ს მერე — მყარი სხეულები.
თხევადი და მყარი ალკანების სიმკვრივე მცირეა (დაახლოებით 0,7), სხვა ნახშირწყალბადების მსგავსად არც ისინი იხსნებიან წყალში, სამაგიეროდ კარგად ერევიან ორგანულ სითხეთა და უმრავლესობას და თავადაც კარგად ხსნიან მრავალ ორგანულ ნაერთს.
ალკანთა ქიმიური რეაქციები
ალკანები ქიმიურად საკმაოდ პასიური ნაერთებია, მათი პასიურობა გამოწვეულია ნახშირბადის ვალენტობის გაჯერებულობითა და C-C და C-H ბმათა შედარებითი სიმტკიცით:
|}
ალკანები შედიან სხვადასხვა ქიმიურ რეაქციაში:
წვა : C-C ბმის (მოლეკულის ჩონჩხის) გაწყვეტა. განარჩევენ წვის ორ სახეობას :
სრულ წვას, რომლის შედეგადაც ვიღებთ წყალსა და ნახშირორჟანგს:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
CnH2n+2 +((3n+1)/2)O2 → nCO2 + (n+1)H2O
არასრულ წვას, რომლის შედეგადაც ვიღებთ წყალსა და მყარ ნახშირბადს (მაგ. ჭვარტლი)
CH4 + O2 → C + 2H2O
CnH2n+2 +((n+1)/2)O2 → nC + (n+1)2H2O
ჩანაცვლების რეაქცია : C-H ბმის გაწყვეტა და წყალბადის ჩანცვლება სხვა ელემენტის ატომით . მაგალითი: მეთანის ქლორირება - ჰალოგენირება
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl (ქლორწყალბადისა და მონოქლორმეთანის წარმოქმნა)
CH3Cl + Cl2 →CH2Cl2 + HCl (ქლორწყალბადისა და დიქლორმეთანის წარმოქმნა)
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl (ქლორწყალბადისა და ტრიქლორმეთანის ანუ ქლოროფორმის წარმოქმნა)
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl (ქლორწყალბადისა და ტეტრაქლორმეთანის წარმოქმნა)
დეჰიდროგენიზაციის რეაქცია: ორი C-H ბმის გაწყვეტის ხარჯზე ნახშირბადის ორ ატომს შორის ორმაგი ბმის წარმოქმნა (C=C''' ), შედეგად მიიღება ალკენი.
წვის რეაქციას ქიმიურად დიდი მნიშვნელობა არ აქვს, მაგრამ ალკანების წვას აქვს ძალიან დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა, რამეთუ ეს რეაქცია ძალიან ეგზოთერმულია (სითბოს გამოყოფა), რაც ალკანების სათბობად და საწვავად გამოყენებას განაპირობებს.
ლიტერატურა
საყმაწვილო ენციკლოპედია:ქიმია; თბილისი, 2006
სქოლიო
ნახშირწყალბადები
ორგანული ქიმია