Alcani - Chimie - Lecție GinaMed

3.1. Definiție și serie omoloag

• Alcanii sunt hidrocarburi aciclice saturate.
• Moleculele conțin doar legături simple (sigma) între carbon-carbon și carbon-hidrogen.

3.2. Denumirea alcanilor

• Primii 4 termeni din seria omoloagă: metan, etan, propan, butan, cu sufixul -an.
• Denumiri și formule pentru C5-C11, C20:
  • C5: pentan
  • C6: hexan
  • C7: heptan
  • C8: octan
  • C9: nonan
  • C10: decan
  • C11: undecane
  • C20: eicosan
• Regula IUPAC pentru denumirea compușilor organici.

3.3. Izomeria alcanilor

• Izomeri: substanțe cu aceeași formulă moleculară dar structuri diferite.
• Izomeri de catenă: diferă prin aranjarea atomilor de carbon.
• Numărul de izomeri de catenă pentru C4-C7 și C10:
  • C4: 2 izomeri
  • C5: 3 izomeri
  • C6: 5 izomeri
  • C7: 9 izomeri
  • C10: 75 izomeri
• Denumirea izoalcanilor se face prin înlocuirea sufixului -an.

3.4. Denumirea alcanilor cu catenă ramificată

• Denumirea bazată pe structura grupelor de atomi și prefixe (neo, izo).

3.5. Structura alcanilor

• Atomul de carbon are valența 4 în compușii organici.
• Alcanii prezintă legături simple C-C și C-H.
• Structură zig-zag pentru catene mai mari de 3 atomi de carbon.

3.6. Proprietăți fizice

Starea de agregare

Punctele de fierbere și de topire

• Punctele de fierbere și topire cresc proporțional cu numărul de atomi de carbon.
• Izoalcanii au puncte de fierbere mai scăzute.
• Exemple: n-pentan (36.1°C), izo-pentan (27.8°C), neo-pentan (9.4°C).

Solubilitate și densitate

• Alcanii sunt inodori, izoalcanii prezintă un miros caracteristic.
• Mercaptanii sunt adăugați pentru a detecta scurgerile de gaz.

3.7. Proprietăți chimice

• Alcanii sunt numiți și parafine, indicând nereactivitatea la temperaturi scăzute.
• Necesită condiții energice pentru a rupe legăturile.

Reacția de substituție și halogenare

• Substituirea atomilor de H cu alți atomi sau grupuri (halogenare indirectă).

Reacția de izomerizare

• Transformarea n-alcanilor în izoalcani, exemplu clasic: izomerizarea butanului.

Reacția de descompunere termică

• Temperaturi ridicate favorizează descompunerea.
• Cracare (sub 650°C) și piroliză (peste 650°C).

Reacția de oxidare

• Arderea necesita încălzirea combustibilului.
• Oxidarea incompletă produce acizi carboxilici superiori.

3.8. Acțiunea alcanilor asupra mediului și oamenilor

• Alcanii nu se solubilizează în apă, folosiți în fabricarea produselor farmaceutice și cosmetice.
• Dezastre ecologice cauzate de deversările de petrol și benzină.
• Blocarea schimbului de oxigen și degradarea solului.