Alkaanid. Küllastunud süsivesinikud

11. klass > Keemia > 4. Orgaanilised ained

Süsivesinikeks nimetatakse aineid, mis koosnevad ainult süsiniku ja vesiniku aatomitest. Kõige lihtsamad süsivesinikud on alkaanid – süsivesinikud, kus esinevad ainult üksiksidemed. Kõige lihtsam alkaan, metaan (CH4), sisaldab ühte süsiniku aatomit, mis on seotud nelja vesiniku aatomiga. Süsinike arv aklaanides võib olla väga suur, kuid kõik alkaanid vastavad üldvalemile CnH2n+2.

 

Alkaanide nimetamine

Alkaanide nimetamisel on vaja kindlasti teada kümne esimese alkaani nimetust, mis on toodud allolevas tabelis. Alkaani valem näitab seda, mitu süsiniku aatomit on üksteisega järjest seotud (süsiniku ahelad on hargnemata). Sellist alkaanide rida, kus iga järgmine alkaan on ühe süsiniku võrra pikem nimetatakse ka alkaanide homoloogiliseks reaks.

15

Alkaanid võivad olla ka hargnenud ahelatega, näiteks:

16

Kõige pikemat süsinikuahelat nimetatakse põhiahelaks (tüviühendiks) ning hargnenud ahelaid kõrvalahelateks ehk alküülrühmadeks. Alküülrühmade nimetused on tuletatud alkaani valemist, ainult et nimetuse lõpus on üül (vt. tabel üleval).

Hargnenud ahelatega alkaanide nimetamisel nimetatakse kõigepealt kõrvalrühmad, näidates ära, millise süsiniku juures kõrvalrühm paikneb ning nimetuse lõppu läheb põhiahela (tüviühendi) nimetus. Seega on eelpool toodud alkaani nimetus 3-metüülpentaan.

17

Alkaanide nimetamisel on kasulik järginda järgmisi punkte

  • Leia kõige pikem süsiniku ahel (tüviühend). Kui on mitu võimalust, siis vali selline ahel, mille kõrvalrühmad oleksid kõige lihtsamad (hargnemata).
  • Nummerda põhiahela süsiniku aatomid nii, et kõrvalahelate numbrid oleksid võimalikult väikesed. (Põhiahela süsinikud võid nummerdada ka mõtteliselt, numbreid ei pea välja kirjutama)
  • Nimeta ühend, kirjutades kõrvalrühmad nimetuse kõige ette tähestikulises järjekorras. Kõrvalrühma ette kirjuta number, millise süsiniku juures kõrvalrühm asub. Numbrid eraldatakse sidekriipsuga. Nimetuse kõige lõppu kirjuta põhiahela (tüviühendi) nimetus. (Näiteks 3-etüül-2-metüülheksaan)

Ühesugused kõrvalrühmad (näiteks metüülrühmad) nimetatakse korraga, kirjutades kõrvalrühma ette kõikide süsinike numbrid (eraldatakse komadega), mille juures kõrvalrühm asub ning kõrvalrühma ette kirjutatakse ka kreekakeelne arvsõna, mis näitab, mitu sellist rühma kokku oli. Näiteks 2,2,3-trimetüül…. Tähendab seda, et teise süsiniku juures on kaks metüülrühma ning kolmanda juures üks metüülrühm.

 

Näide: Nimetame järgmise alkaani

18

Lahendus:

Kõige pikemas süsiniku ahelas on seitse süsinikku (heptaan). Nummerdamist alustame paremalt, kuna siis jäävad kõrvalrühmade numbrid kõige väiksemad

19

Ühendil on kahte liiki kõrvalrühmasid. Metüülrühmad, mis asuvad teise ja neljanda juures (4. süsiniku juures on kaks metüülrühma) ning etüülrühmad, mis asuvad kolmanda ja viienda süsiniku juures. Seega on selle alkaani nimetus

3,5-dietüül-2,4,4-trimetüülheptaan

 

Alkaanide füüsikalised omadused

Alkaanide omadused muutuvad homoloogilises reas seaduspäraselt. Molekulmassi suurendes suureneb ka keemis- ja sulamistemperatuur ning tihedus. Toa temperatuuril on gaasilises olekus ainult neli esimest alkaani (metaan kuni butaan). Vedelas olekus on kuni 15 süsinikuga alkaanid ning suurema süsinike arvuga alkaanid on juba tahkes olekus.

Alkaanide omadused sõltuvad ka sellest, kas süsiniku ahel on hargnenud või ei ole. Sama süsinike arvu korral on hargnenud ahelaga alkaanil alati madalam keemis- ja sulamistemperatuur, kui sirge ahelaga alkaanil. Põhjuseks on see, et sirge ahelaga alkaanide korral on molekulide vahelised sidemed tugevamad (molekulid on tihedamalt üksteise kõrval).

Hargnemata ahelaga alkaanid on üksteisele palju lähemal kui hargnenud ahelaga alkaanid

Hargnemata ahelaga alkaanid on üksteisele palju lähemal kui hargnenud ahelaga alkaanid

Alkaanid on hüdrofoobsed ained, mis tähendab, et alkaanid vees ei lahustu, ega veega ei märgu.

 

Alkaanide keemilised omadused

Alkaanid on kõige passiivsemad orgaanilised ained kuna süsinike vahel on väga püsivad ühekordsed sidemed, mille lõhkumiseks on vaja palju energiat. Üheks olulisemaks alkaanide omaduseks on põlemine. Kõik alkaanid põlevad ning täieliku põlemise saadusena tekib süsihappegaas ja vesi.

C4H10 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2O

Pürolüüsil (kuumutamine ilma hapnikuta) katalüsaatorite ja vesiniku juuresolekul tekivad pikkade ahelatega alkaanidest lühema ahelaga alkaanid – seda protsessi nimetatakse ka krakkimiseks. Näiteks toimub rakkides bensiini tootmine naftast

21

Alkaanid annavad ka asendusreaktsiooni halogeniididega – alkaanide halogeenimine.

22

 

Mõningad alkaanide esindajad

Metaan (CH4) ehk maagaas on maagaasi peamine koostisosa, mida kasutatakse kütusena.

Propaani (C3H8) ning butaani (C4H10) segu nimetatakse vedelgaasiks, mida kasutatakse majapidamisgaasina, näiteks gaasipliitides.

 

Vedelgaasi kasutatakse ka autokütusena

Vedelgaasi kasutatakse ka autokütusena

Bensiin koosneb peamiselt kaheksa süsinikuga hargnenud ahelaga alkaanidest.

Parafiin koosneb umbes kolmekümne süsinikuga hargnemata ahelaga alkaanidest ning teada kasutatakse erinevate vahade ning küünalde valmistamiseks.

Küünlad on valmistatud parafiinist

Küünlad on valmistatud parafiinist

 

Homoloogilised read (ing)

youtube_video

Nomenklatuur (ing)

youtube_video

Alkaanide põlemine (ing)

youtube_video

 

Näita lisainfot
Peida lisainfo