Hidrokarburet e ngopura (parafinat) janë hidrokarbure alifatike të ngopura, ku ka një lidhje të thjeshtë (të vetme) midis atomeve të karbonit.
Të gjitha valencat e tjera janë plotësisht të ngopura me atome hidrogjeni.
Seri homologjike
Hidrokarburet përfundimtare të ngopura kanë formulën e përgjithshme SpH2p+2. Në kushte normale, përfaqësuesit e kësaj klase tregojnë një reaktivitet të dobët, ndaj quhen "parafina". Hidrokarburet e ngopura fillojnë me metanin, i cili ka formulën molekulare CH4.
Veçoritë e strukturës në shembullin e metanit
Kjo substancë organike është pa erë dhe pa ngjyrë, gazi është pothuajse dy herë më i lehtë se ajri. Në natyrë, ajo formohet gjatë dekompozimit të organizmave të kafshëve dhe bimëve, por vetëm në mungesë të hyrjes në ajër. Gjendet në minierat e qymyrit, në rezervuarë kënetore. Në sasi të vogla, metani është pjesë e gazit natyror, i cili aktualisht përdoret si lëndë djegëse në prodhim, në jetën e përditshme.
Ky hidrokarbur i ngopur që i përket klasës së alkaneve ka një lidhje polare kovalente. Struktura tetraedrale shpjegohet me sp3hibridizimi i një atomi karboni, këndi i lidhjes është 109°28'.
Nomenklatura e parafinave
Hidrokarburet e ngopura mund të emërtohen sipas nomenklaturës sistematike. Ekziston një procedurë e caktuar që ju lejon të merrni parasysh të gjitha degët që janë të pranishme në molekulën e hidrokarbureve të ngopur. Së pari ju duhet të identifikoni zinxhirin më të gjatë të karbonit, pastaj të numëroni atomet e karbonit. Për ta bërë këtë, zgjidhni pjesën e molekulës në të cilën ka një degëzim maksimal (një numër më i madh radikalësh). Nëse ka disa radikale identike në alkan, prefikset e specifikuara tregohen me emrin e tyre: di-, tri-, tetra. Numrat përdoren për të sqaruar pozicionin e grimcave aktive në një molekulë hidrokarbure. Hapi i fundit në emrin e parafinave është treguesi i vetë zinxhirit të karbonit, me shtimin e prapashtesës -an.
Hidrokarburet e ngopura ndryshojnë në gjendjen e tyre të grumbullimit. Katër përfaqësuesit e parë të kësaj arke janë komponime të gazta (nga metani në butan). Me rritjen e peshës molekulare relative, ka një kalim në një lëng dhe më pas në një gjendje të ngurtë grumbullimi.
Hidrokarburet e ngopura dhe të pangopura nuk treten në ujë, por mund të treten në molekulat e tretësve organikë.
Veçoritë e izomerizmit
Çfarë lloje izomerizmi kanë hidrokarburet e ngopura? Shembuj të strukturës së përfaqësuesve të kësaj klase, duke filluar me butan, tregojnëprania e izomerizmit të skeletit të karbonit.
Zinxhiri i karbonit i formuar nga lidhjet polare kovalente ka një formë zigzag. Kjo është arsyeja e ndryshimit të zinxhirit kryesor në hapësirë, pra ekzistencës së izomerëve strukturorë. Për shembull, kur ndryshoni renditjen e atomeve në një molekulë butani, formohet izomeri i saj - 2metilpropan.
Vetitë kimike
Le të shqyrtojmë vetitë kimike bazë të hidrokarbureve të ngopura. Për përfaqësuesit e kësaj klase të hidrokarbureve, reaksionet e shtimit nuk janë karakteristike, pasi të gjitha lidhjet në molekulë janë të vetme (të ngopura). Alkanet hyjnë në ndërveprime që lidhen me zëvendësimin e një atomi hidrogjeni nga një halogjen (halogjenimi), një grup nitro (nitrimi). Nëse formulat e hidrokarbureve të ngopura kanë formën SpH2n + 2, atëherë pas zëvendësimit formohet një substancë e përbërjes CnH2n + 1CL, si dhe CnH2n + 1NO2.
Procesi i zëvendësimit ka një mekanizëm radikal të lirë. Fillimisht formohen grimca aktive (radikale), më pas vërehet formimi i substancave të reja organike. Të gjithë alkanet reagojnë me përfaqësuesit e grupit të shtatë (nëngrupit kryesor) të tabelës periodike, por procesi vazhdon vetëm në një temperaturë të ngritur ose në prani të një kuanti të lehtë.
Gjithashtu, të gjithë përfaqësuesit e serisë së metanit karakterizohen nga ndërveprimi me oksigjenin atmosferik. Gjatë djegies, dioksidi i karbonit dhe avujt e ujit veprojnë si produkte të reagimit. Reaksioni shoqërohet me formimin e një sasie të konsiderueshme nxehtësie.
Kur metani ndërvepron me oksigjenin atmosferiknjë shpërthim është i mundur. Një efekt i ngjashëm është tipik për përfaqësuesit e tjerë të klasës së hidrokarbureve të ngopura. Kjo është arsyeja pse një përzierje e butanit me propan, etan, metan është e rrezikshme. Për shembull, akumulime të tilla janë tipike për minierat e qymyrit, punëtoritë industriale. Nëse hidrokarburi i ngopur nxehet mbi 1000 °C, ai dekompozohet. Temperaturat më të larta çojnë në prodhimin e hidrokarbureve të pangopura, si dhe në formimin e gazit hidrogjen. Procesi i dehidrogjenimit është i një rëndësie industriale, ju lejon të merrni një shumëllojshmëri substancash organike.
Për hidrokarburet e serisë së metanit, duke filluar me butanin, është karakteristik izomerizimi. Thelbi i tij qëndron në ndryshimin e skeletit të karbonit, duke marrë hidrokarbure të degëzuara të ngopura.
Veçoritë e aplikacionit
Metani si gaz natyror përdoret si lëndë djegëse. Derivatet e klorit të metanit kanë një rëndësi të madhe praktike. Për shembull, kloroformi (triklormetani) dhe jodoformi (triiodometani) përdoren në mjekësi, dhe tetrakloruri i karbonit në procesin e avullimit ndalon hyrjen e oksigjenit atmosferik, kështu që përdoret për të shuar zjarret.
Për shkak të vlerës së lartë të vlerës kalorifike të hidrokarbureve, ato përdoren si lëndë djegëse jo vetëm në prodhimin industrial, por edhe për qëllime shtëpiake.
Një përzierje e propanit dhe butanit, e quajtur "gaz i lëngshëm", është veçanërisht e rëndësishme në zonat ku gazi natyror nuk është i disponueshëm.
Fakte interesante
Përfaqësuesit e hidrokarbureve, të cilat janë në gjendje të lëngshme, janë lëndë djegëse për motorët me djegie të brendshme në makina (benzinë). Përveç kësaj, metani është një lëndë e parë e përballueshme për industri të ndryshme kimike.
Për shembull, reaksioni i dekompozimit dhe djegies së metanit përdoret për prodhimin industrial të blozës, e cila është e nevojshme për prodhimin e bojës së printimit, si dhe për sintezën e produkteve të ndryshme të gomës nga goma.
Për ta bërë këtë, një vëllim i tillë ajri furnizohet në furrë së bashku me metanin në mënyrë që të ndodhë djegia e pjesshme e hidrokarbureve të ngopur. Ndërsa temperatura rritet, një pjesë e metanit do të dekompozohet, duke prodhuar blozë të imët.
Formimi i hidrogjenit nga parafinat
Metani është burimi kryesor i hidrogjenit industrial që përdoret për sintezën e amoniakut. Për të kryer dehidrogjenizimin, metani përzihet me avull.
Procesi zhvillohet në një temperaturë prej rreth 400 °C, një presion prej rreth 2-3 MPa, përdoren katalizatorë alumini dhe nikel. Në disa sinteza përdoret një përzierje gazesh, e cila formohet në këtë proces. Nëse transformimet e mëvonshme përfshijnë përdorimin e hidrogjenit të pastër, atëherë kryhet oksidimi katalitik i monoksidit të karbonit me avujt e ujit.
Klorifikimi prodhon një përzierje të derivateve të klorit të metanit, të cilët kanë një aplikim të gjerë industrial. Për shembull, klormetani është në gjendje të thithë nxehtësinë, prandaj përdoret si ftohës në sistemet moderne të ftohjes.
Diklorometani është një tretës i mirë për substancat organike, i përdorur në sintezën kimike.
Kloruri i hidrogjenit, i formuar në procesin e halogjenizimit radikal, pasi tretet në ujë, shndërrohet në acid klorhidrik. Aktualisht, acetilen merret edhe nga metani, i cili është një lëndë e parë kimike e vlefshme.
Përfundim
Përfaqësuesit e serisë homologe të metanit janë të shpërndarë gjerësisht në natyrë, gjë që i bën ata substanca të njohura në shumë degë të industrisë moderne. Nga homologët e metanit mund të përftohen hidrokarbure të degëzuara, të cilat janë të nevojshme për sintezën e klasave të ndryshme të substancave organike. Përfaqësuesit më të lartë të klasës së alkaneve janë lëndët e para për prodhimin e detergjenteve sintetikë.
Përveç parafinave, interes praktik janë edhe alkanet, cikloalkanet, të quajtura cikloparafina. Molekulat e tyre përmbajnë gjithashtu lidhje të thjeshta, por veçantia e përfaqësuesve të kësaj klase është prania e një strukture ciklike. Si alkanet ashtu edhe cikloakanet përdoren në sasi të mëdha si lëndë djegëse të gazta, pasi proceset shoqërohen me çlirimin e një sasie të konsiderueshme nxehtësie (efekt ekzotermik). Aktualisht, alkanet, cikloalkanet konsiderohen si lëndët e para kimike më të vlefshme, kështu që përdorimi praktik i tyre nuk kufizohet vetëm në reaksionet tipike të djegies.
