Përbërjet organike më të thjeshta janë hidrokarburet e ngopura dhe të pangopura. Këto përfshijnë substanca të klasës së alkaneve, alkineve, alkeneve.
Formulat e tyre përfshijnë atomet e hidrogjenit dhe karbonit në një sekuencë dhe sasi të caktuar. Ato gjenden shpesh në natyrë.
Përcaktimi i alkeneve
Emri tjetër i tyre është olefina ose hidrokarburet e etilenit. Kështu quhej kjo klasë përbërësish në shekullin e 18-të, kur u zbulua një lëng vajor, klorur etilen.
Alkenet janë substanca që përbëhen nga elementë hidrogjeni dhe karboni. Ato i përkasin hidrokarbureve aciklike. Molekula e tyre përmban një lidhje të vetme të dyfishtë (të pangopur) që lidh dy atome karboni me njëri-tjetrin.
Formulat alkenike
Çdo klasë e komponimeve ka emërtimin e vet kimik. Në to, simbolet e elementeve të sistemit periodik tregojnë përbërjen dhe strukturën e lidhjeve të secilës substancë.
Formula e përgjithshme e alkeneve shënohet si më poshtë: CH2n, ku numri n është më i madh ose i barabartë me 2. Kur e deshifroni atë, mund të shihet se ka dy atome hidrogjeni për çdo atom karboni.
Formulat molekulare të alkeneve nga seria homologe përfaqësohen nga strukturat e mëposhtme: C2H4, C3 H6, C4H8, C 5H10, C6H12, C 7H14, C8H16, C 9 H18, C10H20. Mund të shihet se çdo hidrokarbur pasues përmban një karbon më shumë dhe 2 hidrogjen më shumë.
Ekziston një përcaktim grafik i vendndodhjes dhe rendit të përbërjeve kimike midis atomeve në një molekulë, e cila tregon formulën strukturore të alkeneve. Me ndihmën e vijave të valencës tregohet lidhja e karbonit me hidrogjenet.
Formula strukturore e alkeneve mund të shfaqet në formë të zgjeruar, kur tregohen të gjithë elementët kimikë dhe lidhjet. Me një shprehje më koncize të olefinave, kombinimi i karbonit dhe hidrogjenit me ndihmën e pikave të valencës nuk tregohet.
Formula skeletore tregon strukturën më të thjeshtë. Një vijë e thyer përshkruan bazën e molekulës, në të cilën atomet e karbonit përfaqësohen nga majat dhe skajet e saj, dhe hidrogjeni tregohet me lidhje.
Si formohen emrat olefin
Bazuar në nomenklaturën sistematike, formulat e alkeneve dhe emrat e tyre përbëhen nga struktura e alkaneve që lidhen me hidrokarburet e ngopura. Për ta bërë këtë, në emër të këtij të fundit, prapashtesa -an zëvendësohet me -ilen ose -en. Një shembull është formimi i butilenit ngabutani dhe penteni nga pentani.
Për të treguar pozicionin e lidhjes dyfishe në raport me atomet e karbonit, tregoni numrin arab në fund të emrit.
Alkenet janë emëruar sipas hidrokarbureve me zinxhirin më të gjatë që përmban një lidhje të dyfishtë. Për fillimin e numërimit të zinxhirit, zakonisht zgjidhet fundi, i cili është më afër përbërjes së pangopur të atomeve të karbonit.
Nëse formula strukturore e alkeneve ka degë, atëherë tregoni emrat e radikalëve dhe numrin e tyre, dhe para tyre janë numrat që korrespondojnë me vendin në zinxhirin e karbonit. Më pas vjen emri i vetë hidrokarburit. Numrat zakonisht ndiqen nga një vizë ndarëse.
Ka degë radikale të pakufizuara. Emrat e tyre mund të jenë të parëndësishëm ose të formuar sipas rregullave të nomenklaturës sistematike.
Për shembull, HHC=CH- quhet etenil ose vinil.
Izomere
Formulat molekulare të alkeneve nuk mund të tregojnë izomerizëm. Megjithatë, për këtë klasë substancash, me përjashtim të molekulës së etilenit, modifikimi hapësinor është i natyrshëm.
Izomerët e hidrokarbureve të etilenit mund të jenë nga skeleti i karbonit, nga pozicioni i lidhjes së pangopur, ndërklasor ose hapësinor.
Formula e përgjithshme e alkeneve përcakton numrin e atomeve të karbonit dhe hidrogjenit në zinxhir, por nuk tregon praninë dhe vendndodhjen e lidhjes dyfishe. Një shembull është ciklopropani si një izomer ndërklasor i C3H6 (propileni). Llojet e tjera të izomerizmit shfaqen në C4H8 osebutene.
Pozicione të ndryshme të lidhjes së pangopur vërehen në buten-1 ose buten-2, në rastin e parë, përbërja e dyfishtë ndodhet afër atomit të parë të karbonit, dhe në të dytin - në mes të zinxhirit. Izomerizmi në skeletin e karbonit mund të konsiderohet duke përdorur shembullin e metilpropenit) dhe izobutilenit ((CH3)2C=CH2).
Modifikimi hapësinor është i natyrshëm në buten-2 në pozicionin trans dhe cis. Në rastin e parë, radikalet anësore janë të vendosura sipër dhe poshtë zinxhirit kryesor të karbonit me një lidhje të dyfishtë, në izomerin e dytë, zëvendësuesit janë në të njëjtën anë.
Karakterizimi olefin
Formula e përgjithshme e alkeneve përcakton gjendjen fizike të të gjithë përfaqësuesve të kësaj klase. Duke filluar me etilen dhe duke përfunduar me butileni (nga C2 në C4), substancat ekzistojnë në formë të gaztë. Pra, eteni i pangjyrë ka një erë të ëmbël, tretshmëri të ulët në ujë, pesha molekulare është më e vogël se ajo e ajrit.
Në formë të lëngshme, paraqiten hidrokarburet e diapazonit homolog nga C5 deri në C17. Duke u nisur nga alkeni, i cili ka 18 atome karboni në zinxhirin kryesor, ndodh kalimi i gjendjes fizike në formën e ngurtë.
Të gjitha olefinat konsiderohen se kanë tretshmëri të dobët në një mjedis ujor, por tretshmëri të mirë në tretës organikë, si benzeni ose benzina. Pesha e tyre molekulare është më e vogël se ajo e ujit. Një rritje në zinxhirin e karbonit çon në një rritje të treguesve të temperaturës gjatë shkrirjes dhe zierjes së këtyre përbërjeve.
Vetitë e olefinave
Formula strukturore e alkenevetregon praninë në skelet të një lidhje dyfishe të përbërjes π- dhe σ të dy atomeve të karbonit. Kjo strukturë e molekulës përcakton vetitë e saj kimike. Lidhja π konsiderohet jo shumë e fortë, gjë që bën të mundur shkatërrimin e saj me formimin e dy lidhjeve σ të reja, të cilat përftohen si rezultat i shtimit të një çifti atomesh. Hidrokarburet e pangopura janë dhurues të elektroneve. Ata marrin pjesë në proceset e shtimit elektrofil.
Një veti e rëndësishme kimike e të gjitha alkeneve është procesi i halogjenimit me çlirimin e komponimeve të ngjashme me derivatet dihalogjene. Atomet halogjene janë të afta të lidhen me karbonet nëpërmjet një lidhjeje të dyfishtë. Një shembull është brominimi i propilenit me formimin e 1,2-dibromopropanit:
H2C=CH–CH3 + Br2 → BrCH 2–CHBr–CH3.
Ky proces i neutralizimit të ngjyrës në ujin e bromit me alkenet konsiderohet si dëshmi cilësore e pranisë së një lidhjeje të dyfishtë.
Reaksione të rëndësishme përfshijnë hidrogjenizimin e olifinave me shtimin e një molekule hidrogjeni nën veprimin e metaleve katalitike si platini, paladiumi ose nikeli. Rezultati është hidrokarbure me një lidhje të ngopur. Formulat e alkaneve, alkeneve janë dhënë më poshtë në reaksionin e hidrogjenizimit të butenit:
CH3–CH2–CH=CH2 + H 2 Ni→ CH3–CH2–CH 2–CH3.
Procesi i shtimit të një molekule të halogjenit të hidrogjenit në olefinaquhet
hidrohalogjenim, duke vazhduar sipas rregullit të zbuluar nga Markovnikov. Një shembull është hidrobrominimi i propilenit për të formuar 2-bromopropan. Në të, hidrogjeni kombinohet në një lidhje të dyfishtë me karbonin, i cili konsiderohet më i hidrogjenizuari:
CH3–CH=CH2 + HBr → CH3–BrCH– CH3.
Reaksioni i shtimit të ujit nga alkenet nën veprimin e acideve quhet hidratim. Rezultati është një molekulë e alkoolit propanol-2:
CH3–HC=CH2 + H2O → CH 3–OHCH–CH3.
Kur ekspozohet ndaj alkeneve me acid sulfurik, ndodh procesi i sulfonimit:
CH3–HC=CH2 + HO−OSO−OH → CH3 –CH3CH–O−SO2−OH.
Reaksioni vazhdon me formimin e estereve acide, për shembull, acidi izopropilsulfurik.
Alkenet janë të ndjeshme ndaj oksidimit gjatë djegies së tyre nën veprimin e oksigjenit për të formuar ujë dhe gaz dioksid karboni:
2CH3–HC=CH2 + 9O2 → 6CO 2 + 6H2O.
Ndërveprimi i përbërjeve olefinike dhe permanganatit të holluar të kaliumit në formën e tretësirës çon në formimin e glikoleve ose alkooleve dihidrike. Ky reaksion është gjithashtu oksidativ, duke prodhuar etilenglikol dhe duke çngjyrosur tretësirën:
3H2C=CH2 + 4H2O+ 2KMnO 4 → 3OHCH–CHOH+ 2MnO2 +2KOH.
Molekulat e alkenit mund të përfshihen në procesin e polimerizimit me një radikal të lirëose mekanizmi kation-anion. Në rastin e parë, nën ndikimin e peroksideve, fitohet një polimer si polietileni.
Sipas mekanizmit të dytë, acidet veprojnë si katalizatorë kationikë dhe substancat organometalike janë katalizatorë anionikë me çlirimin e një polimeri stereoselektiv.
Çfarë janë alkanet
Ato quhen gjithashtu parafina ose hidrokarbure aciklike të ngopura. Ata kanë një strukturë lineare ose të degëzuar, e cila përmban vetëm lidhje të thjeshta të ngopura. Të gjithë përfaqësuesit e serisë homologjike të kësaj klase kanë formulën e përgjithshme C H2n+2.
Ato përmbajnë vetëm atome karboni dhe hidrogjeni. Formula e përgjithshme për alkenet është formuar nga emërtimi i hidrokarbureve të ngopura.
Emrat e alkaneve dhe karakteristikat e tyre
Përfaqësuesi më i thjeshtë i kësaj klase është metani. Pasohet nga substanca të tilla si etani, propani dhe butani. Emri i tyre bazohet në rrënjën e numrit në greqisht, të cilit i shtohet prapashtesa -an. Emrat e alkaneve janë renditur në nomenklaturën IUPAC.
Formula e përgjithshme e alkeneve, alkineve, alkaneve përfshin vetëm dy lloje atomesh. Këto përfshijnë elementet karbon dhe hidrogjen. Numri i atomeve të karbonit në të tre klasat është i njëjtë, ndryshimi vërehet vetëm në numrin e hidrogjenit, i cili mund të ndahet ose shtohet. Përbërjet e pangopura fitohen nga hidrokarburet e ngopura. Përfaqësuesit e parafinave në molekulë përmbajnë 2 atome hidrogjeni më shumë se olefinat, gjë që konfirmonformula e përgjithshme e alkaneve, alkeneve. Struktura e alkenit konsiderohet e pangopur për shkak të pranisë së një lidhjeje të dyfishtë.
Nëse lidhim numrin e atomeve të hidrogjenit dhe karbonit në alkane, atëherë vlera do të jetë maksimale në krahasim me klasat e tjera të hidrokarbureve.
Nga metani në butan (nga C1 në C4), substancat ekzistojnë në formë të gaztë.
Në formë të lëngshme, paraqiten hidrokarburet e diapazonit homolog nga C5 deri në C16. Duke u nisur nga alkani, i cili ka 17 atome karboni në zinxhirin kryesor, ndodh kalimi i gjendjes fizike në formën e ngurtë.
Ato karakterizohen nga izomeria në skeletin e karbonit dhe modifikimet optike të molekulës.
Në parafinat, valencat e karbonit konsiderohen të jenë plotësisht të zëna nga karbonet ose hidrogjenet fqinje me formimin e një lidhjeje të tipit σ. Nga pikëpamja kimike, kjo shkakton vetitë e tyre të dobëta, prandaj alkanet quhen hidrokarbure të ngopura ose të ngopura, pa afinitet.
Ato hyjnë në reaksione zëvendësimi të shoqëruara me halogjenizimin radikal, sulfoklorinimin ose nitrimin e molekulës.
Parafinat i nënshtrohen një procesi oksidimi, djegieje ose dekompozimi në temperatura të larta. Nën veprimin e përshpejtuesve të reaksionit, ndodh eliminimi i atomeve të hidrogjenit ose dehidrogjenimi i alkaneve.
Çfarë janë alkinet
Ato quhen edhe hidrokarbure acetilenike, të cilat kanë një lidhje të trefishtë në zinxhirin karboni. Struktura e alkineve përshkruhet nga gjeneraliformula C H2n–2. Ajo tregon se, ndryshe nga alkanet, hidrokarburet acetilenike u mungojnë katër atome hidrogjeni. Ato zëvendësohen nga një lidhje e trefishtë e formuar nga dy p-komponime.
Një strukturë e tillë përcakton vetitë kimike të kësaj klase. Formula strukturore e alkeneve dhe alkineve tregon qartë mosngopjen e molekulave të tyre, si dhe praninë e një dyfishi (H2C꞊CH2) dhe një lidhje të trefishtë (HC≡CH).
Emri i alkineve dhe karakteristikat e tyre
Përfaqësuesi më i thjeshtë është acetilen ose HC≡CH. Quhet gjithashtu etin. Vjen nga emri i një hidrokarburi të ngopur, në të cilin hiqet prapashtesa -an dhe shtohet -in. Në emrat e alkineve të gjata, numri tregon vendndodhjen e lidhjes së trefishtë.
Duke ditur strukturën e hidrokarbureve të ngopura dhe të pangopura, është e mundur të përcaktohet se me cilën shkronjë tregohet formula e përgjithshme e alkineve: a) CnH2n; c) CnH2n+2; c) CnH2n-2; d) CnH2n-6. Përgjigja e saktë është opsioni i tretë.
Nga acetilen në butan (nga C2 në C4), substancat janë të gazta në natyrë.
Në formë të lëngshme ka hidrokarbure të intervalit homolog nga C5 deri në C17. Duke u nisur nga alkini, i cili ka 18 atome karboni në zinxhirin kryesor, ndodh kalimi i gjendjes fizike në formën e ngurtë.
Karakterizohen nga izomeria në skeletin e karbonit, në pozicionin e lidhjes së trefishtë, si dhe nga modifikimet ndërklasore të molekulës.
PoKarakteristikat kimike të hidrokarbureve acetilenike janë të ngjashme me alkenet.
Nëse alkinet kanë një lidhje të trefishtë terminale, atëherë ato veprojnë si acid me formimin e kripërave alkinide, për shembull, NaC≡CNa. Prania e dy lidhjeve π e bën molekulën e acetiledinës së natriumit një nukleofile të fortë që hyn në reaksione zëvendësimi.
Acetileni i nënshtrohet klorifikimit në prani të klorurit të bakrit për të marrë dikloroacetilen, kondensimi nën veprimin e haloalkineve me çlirimin e molekulave të diacetilenit.
Alkinet marrin pjesë në reaksionet e shtimit elektrofil, parimi i të cilave qëndron në bazë të halogjenimit, hidrohalogjenimit, hidratimit dhe karbonilimit. Megjithatë, procese të tilla zhvillohen më dobët sesa në alkenet me një lidhje të dyfishtë.
Për hidrokarburet acetilenike, janë të mundshme reaksionet e shtimit të llojit nukleofilik të molekulës së alkoolit, aminës primare ose sulfurit të hidrogjenit.
