Wat zijn de eigenschappen van Alkanes

Dit artikel geeft de lezer een volledig antwoord op de vraag wat de eigenschappen van Alkanes zijn. Het geeft de beschrijving van chemische en fysische eigenschappen van Alkanes. Alkanen variëren met het molecuulgewicht en de moleculaire structuur. Er zijn twee hoofdmoleculaire arrangementen in Alkanes; namelijk, acyclische alkanen (C_nH_{2n + 2}) en cyclische alkanen (C_nH_2n). Dit artikel concentreert zich voornamelijk op de acyclische alkanen en hun eigenschappen, en verklaart de verschillen in eigenschappen van vertakte en onvertakte alkanen. Vertakte alkanen en niet-vertakte alkanen bezitten verschillende chemische en fysische eigenschappen die hun chemische reactiviteit, aard van binding, dichtheid en oplosbaarheid, redenen voor de variaties in kookpunt en smeltpunt beschrijven. In het algemeen antwoordt dit artikel: 'hoe' en 'waarom' veranderen de fysische eigenschappen van alkanen langs de alkaanserie.

Wat zijn Alkanes

Alkanen bevatten alleen koolstof- en waterstofatomen. Ze hebben alleen enkele bindingen tussen koolstofatomen (C-C-bindingen). Ze worden "verzadigde koolwaterstoffen" genoemd. Organische moleculen die worden gevormd met alleen koolstof- en waterstofatomen worden "koolwaterstoffen" genoemd. Volgens het orbitaal-hybridisatiemodel hebben alle koolstofatomen in Alkanen de SP3-hybridisatie. Ze vormen sigmabindingen met waterstofatomen, resulterend in de moleculaire geometrie zoals een tetraëder.

Algemene moleculaire formule van Alkanen

Alkanen hebben de algemene molecuulformule CnH2n + 2. De kleinste alkaan is methaan (CH4).

Moleculaire structuur van Alkanes

Acyclische alkanen: Er is geen ringvorming in de structuur. Het kan echter vertakte of onvertakte moleculaire arrangementen hebben. Onvertakte alkanen worden soms genoemd n-alkanen.

cycloalkanen: Er is een circulaire moleculaire rangschikking in de structuur. Cycloalkanen hebben de algemene formule C_nH_2n.

Chemische eigenschappen van Alkanen

reactiviteit

Alkanen zijn inert voor vele chemische reagentia. "Paraffine" is een oude naam voor koolwaterstoffen. Het is afgeleid van het Latijnse woord "parumaffinis", wat "met weinig affiniteit" betekent. De reden is dat koolstof-koolstof (C-C) en koolstof-waterstof (C-H) -bindingen vrij sterk zijn. Het is erg moeilijk om hun bindingen te verbreken tenzij alkanen worden verwarmd tot redelijk hoge temperaturen. De C-H-bindingen zijn ook sterk, omdat koolstof- en waterstofatomen bijna dezelfde elektronegativiteitswaarden hebben.

Verbranding

Alkanen kunnen gemakkelijk in de lucht verbranden. Reactie tussen Alkanen met overmaat zuurstof wordt "verbranding" genoemd. In deze reactie zetten alkanen om in koolstofdioxide (CO₂) en water.

De verbrandingsreacties zijn exotherm, wat betekent dat ze warmte afgeven. Daarom kunnen alkanen worden gebruikt als een energiebron.

Fysieke eigenschappen van Alkanes

Alkanen bestaan ​​in alle drie de vormen: als gassen, vloeistoffen en vaste stoffen. Methaan, Ethaan, propaan en butaan zijn gassen op kamertemperatuur. De onvertakte structuren van pentaan, hexaan en heptaan zijn vloeistoffen. Alkanen met een hoger molecuulgewicht zijn vaste stoffen.

CH₄ C₄H₁₀                                                                       gassen

C₅H₁₂ C₁₇H₃₆                                                                  vloeistoffen

Alkanen met zachtere stoffen met een hoger molecuulgewicht

oplosbaarheid

Alkanen zijn een niet-polaire organische verbinding. Water is een polair oplosmiddel, dus alkanen lossen niet op in water. Er wordt gezegd dat ze "hydrofoob" zijn (betekent 'waterhaterend'). Ze worden opgelost in niet-polaire of zwak polaire organische oplosmiddelen. Alkanen worden gebruikt als goede smeermiddelen en conserveermiddelen voor de metalen omdat ze het metalen oppervlak beschermen tegen het bereiken van water; het voorkomt corrosie.

Dichtheid

De dichtheden van Alkanen zijn lager dan de dichtheid van water. Hun dichtheidswaarde is bijna 0,7 g mL^-1, gezien de dichtheid van water als 1,0 g mL^-1. Als we bijvoorbeeld een Alkane mengen met water, scheidt de Alkane-laag zich op de top van het water, omdat Alkanes minder dicht zijn in vergelijking met water en ze onoplosbaar zijn in water.

Kookpunten

Voor onvertakte alkanen neemt het kookpunt geleidelijk toe naarmate het aantal koolstofatomen en het molecuulgewicht toeneemt. Grotere moleculen hebben een groter oppervlak en bieden een groter vermogen om van der waals-interacties (London Force Interactions) te vormen. Hoewel dit zwakke intermoleculaire krachten zijn, verhogen ze de kookpunten en voorkomen zo verdamping.

In het algemeen hebben vertakte alkanen lagere kookpunten in vergelijking met dezelfde onvertakte alkanen, met hetzelfde aantal koolstofatomen. De verschillen in kookpunten ontstaan ​​omdat vertakte alkanen compacter zijn en een klein oppervlak hebben, en aldus minder oppervlaktegebied voor Londen-krachtinteracties mogelijk maken. Dit verlaagt de kookpunten in vertakte alkanen.

Smeltpunten

Voor n-alkanen volgt dit dezelfde variatie als de smeltpunten; smeltpunt neemt toe met het molecuulgewicht. Er is echter een klein verschil in smeltpunten tussen de alkanen met een even aantal koolstofatomen en een oneven aantal koolstofatomen. Alkanen met even aantal koolstofatomen hebben hogere smeltpunten, omdat ze goed in een vaste structuur zijn verpakt. Daarom is een hogere temperatuur langs de alkaanreeks vereist om ze te smelten. Daarom vertoont de variatie van smeltpunten geen vloeiende curve langs de alkaanreeks.

In het algemeen hebben vertakte alkanen hogere smeltpunten dan n-alkaan met hetzelfde aantal koolstofatomen. Vertakte structuur geeft een meer compacte 3D-structuur. Het verpakt gemakkelijk in een vaste structuur met een hoog smeltpunt.

Eigenschappen van Alkanes - Samenvatting

Alkanen zijn koolwaterstoffen met de chemische formule C_nH_{2n + 2}. Alle koolstofatomen zijn SP3 gehybridiseerd en vormen sigmabindingen die naar de hoeken van een tetraëder leiden. Zowel het kookpunt als het smeltpunt nemen toe met het molecuulgewicht. Vertakking van de ketting heeft een groot effect op beide, smeltpunt en kookpunt, maar op tegenovergestelde manieren. Vertakking van alkanen verlaagt het kookpunt, omgekeerd verhoogt vertakking van alkanen het smeltpunt. Voor een n-alkaanreeks vertoont de variatie van kookpunt en smeltpunt een opwaartse trendgrafiek. Niettemin heeft de grafiek voor de smeltpunten geen vloeiende vorm.

Alkanen zijn chemisch stabiel en hebben meestal geen betrekking op chemische reacties. Ze zijn onoplosbaar in polaire oplosmiddelen en oplosbaar in niet-polaire of zwak polaire organische oplosmiddelen. Alkanen zijn minder dicht dan water.

Alkanen vertonen isomerie; er zijn verschillende moleculaire structuren voor één moleculaire formule. Hun fysische en chemische eigenschappen veranderen met de structuur.

WAT ZIJN DE EIGENSCHAPPEN VAN ALKENES