Notatki z lekcji o alkanach

Wprowadzenie do chemii organicznej

• Rozpoczęcie działu: chemia organiczna
• Tematy: węglowodory, alkany, sacharydy
• Chemia organiczna = chemia węgla i wodoru

Alkany

Definicja

• Związki nasycone (tylko pojedyncze wiązania między atomami węgla i innymi pierwiastkami)
• Węgiel czterowartościowy

Wzór ogólny alkanów

• CnH2n+2
  • Przykłady:
    • n=1: CH4 (metan)
    • n=2: C2H6 (etan)
    • n=3: C3H8 (propan)
    • n=4: C4H10 (butan)
    • n=5: C5H12 (pentan)

Szereg homologiczny

• Rodzina związków o podobnych właściwościach
• Różnice między kolejnymi związkami to grupa metylenowa (CH2)
• Przykładowe alkany:
  • metan, etan, propan, butan, pentan, heksan, heptan, oktan, nonan, dekan
• Pomocne skojarzenia do zapamiętania:
  • pentagon = 5, oktawa = 8, dekada = 10

Stan skupienia alkany

• Gazy: C1 - C4
• Ciecze: C5 - C16
• Ciała stałe: powyżej C16

Nazewnictwo alkanów

Najprostsze alkanów

• Przykład: butan (C4H10)
  • Wzór strukturalny: CH3-CH2-CH2-CH3

Rzędowość atomu węgla

• Pierwszorzędowy, drugorzędowy, trzeciorzędowy
• Atom czterorzędowy = połączony z czterema różnymi grupami

Izomery

• Izobutan jako izomer butanu (C4H10)
• Różnica w budowie strukturalnej, ale ten sam wzór sumaryczny

Cyklalkany

• Zamknięte pierścienie (np. cyklopropan, cyklobutan)
• Wzór ogólny: CnH2n
  • Przykłady: C3H6, C4H8, C5H10, C6H12

Stabilność cykloalkanów

• Cykloheksan najbardziej stabilny
• Cykloopropan najmniej stabilny

Reakcje chemiczne alkanów

Substytucja rodnikowa

• Reakcja z bromem lub chlorem
• Wymiana atomu wodoru na atom halogenu
• Istotne: potrzebne światło dla powstania rodników

Synteza Wurtza

• Otrzymywanie dłuższych alkanów z pochodnych alkanów
• Aktywny metal (lit, sód)

Inne reakcje

• Otrzymywanie metanu z węglika glinu i kwasu solnego
• Dekarboksylacja jako reakcja wytwarzająca metan

Budowa alkanów

• Hybrydyzacja sp3
• Tetraedryczny kształt
• Kąt między wiązaniami: 109° 27'

Podsumowanie

• Temat alkanów nie wyczerpany, kontynuacja w przyszłych lekcjach.
• Dziękuję za uwagę!