アルカンは、11 年生の化学カリキュラムにおける有機物質の基本的なグループです.この重要な化合物をよりよく理解するために、定義、特性、アプリケーション、および方法を含む中心的な理論をモンキーで調べてみましょう.以下の記事でアルカンの変調. 

alkanes の定義は? 相同系列、異性体およびアルカン命名法

alkanes の定義は? 相同系列、異性体およびアルカン命名法
alkanes の定義は? 相同系列、異性体およびアルカン命名法

アルカンとは?アルカンは、CC または CH 単結合のみを持つ開鎖飽和炭化水素です。 

一般式: CnH2n+2 (n ≥ 1) .

最も単純なアルカンはメタン (CH4) です。

アルカン同族系列

アルカン同族系列

CH4 および分子式が C2H6、C3H8、C4H10、C5H12 などの物質は、一般式 CnH2n+2 (n ≧ 1) を持つアルカン同族系列と呼ばれます。

  • 炭素鎖は、開鎖、分岐または非分岐です。 
  • アルカン分子では、内側の炭素原子は直線ではありません (C2H6 を除く)。
  • 分子内には、4 つの sp3 混成軌道が炭素原子内に一様な四面体配向で構成された単結合のみがあります。したがって、炭素鎖は曲がり、炭素原子は単結合の周りを非常に自由に回転できます。

異性体

異性体

C4H10以降、各分子式は、炭素鎖異性体の非分岐および分岐炭素鎖の構造式に対応します。 

たとえば、分子式 C2H5 は、次のように構造異性体に対応します。 

アルカンの命名法

異なる命名法のいくつかの非分岐炭素鎖アルカンを以下の表に示します。

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直鎖アルカンの名前 

直鎖アルカンの名前

直鎖アルカンの名前 = 炭素鎖の名前 + an

例えば: 

CH4:メンタン

C2H6: エタン

C3H8: プロパン

C4H10: ブタン

分岐鎖アルカンの名前 

分岐鎖アルカンの名前

分岐アルカンの名称=分岐位置-分岐名+主鎖名+an. そこで: 

  • 炭素鎖の数は、最も長く、最も分岐した鎖です。 
  • 主鎖炭素は、分岐に最も近い側から始まる番号が付けられています。 
  • 分岐鎖 (アルキル基) をアルファベット順にその位置番号で指定し、次に主鎖に対応するアルカンを指定します (詳細は上の表を参照)。
  • 炭化水素ラジカルは、いくつかの水素原子を除去した後の炭化水素分子の残りの部分ですが、結合状態で分子内にまだ存在し、フリーラジカルのような自由電子を運びません。 
  • アルキル基の一般式は次のとおりです。 CnH(2n+1)
  • アルカン分子の炭素原子の順序は、それに直接結合している炭素原子の数と同じです。 

C 原子 2 に CH3 分岐が 1 つしかない場合は、最後に接頭辞 iso を追加します。

C 原子 2 の 2 つの CH3 分岐の場合、プレフィックス アンカーを追加します。 

アルカンの物性

知っておく必要が あるアルカンの基本的な物理的性質は次のとおりです。

  • 通常の条件下では、同族系列の最初の 4 つのアルカン (CH4 から C4H10) は気体の形で存在します。次のアルカンは液体で、C18H38 以降は固体です。
  • 分子量の増加方向を考慮すると、アルカンの融点、沸点、および密度は徐々に増加します。 
  • アルカンは水より軽く、ほとんどのアルカンは水に溶けず、有機溶媒にのみ溶けます。
  • アルカンは非極性溶媒であり、ベンゼン、グリースなどの非極性物質に溶解できます。

アルカンの化学的性質

室温では、アルカンは酸性溶液、アルカリ性溶液、酸化剤と反応しません。しかし、加熱または照射されると、アルカンは容易に置換反応、水素分離、および燃焼反応に関与します。最も代表的な3つの反応を通して、アルカンの化学的性質を学びましょう。  

ハロゲンによる置換反応

塩素は、メタン分子の各 H 原子を順番に置き換えることができます。

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CH4 + Cl2 → CH3Cl (クロロメタン – 塩化メチル) + HCl (DR: Light)

CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 (ジクロロメタン-塩化メチレン) + HCl (DR: Light)

CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 (トリクロロメタン – クロロホルム) + HCl (DR: Light)

CHCl3+Cl2 → CCl4 (テトラクロロメタン-四塩化炭素) + HCl (DR: Light)

メタンの異性体も、メタンと同じ置換反応に参加します。 

CH3-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CHBr-CH3 + HBr (主生成物)

CH3-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CH2-CH2-Br + HBr (副生成物)

  • 3 C 以上の炭素鎖を持つアルカンの場合、塩素と臭素は、主生成物を形成する高級炭素の H 置換に有利に働きます。
  • アルカンはフッ素と激しく反応するため、C と HF に分解します: CnH2n+2 + (n+1)F2 → nC + (2n+2)HF
  • アルカンはヨウ素とは反応しません。 
  • アルカンとのハロゲン系列の反応性は、F2 > Cl2 > Br2 > I2 の順に減少します。
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コメント:

  • より高い炭素原子に結合した水素原子は、より低い炭素原子に結合した水素原子よりも影響を受けやすい.
  • 代替製品は、炭化水素のハロゲン誘導体と呼ばれます。

分離反応

分離反応

熱と適切な触媒の作用下で、低分子量アルカンが水素から対応する不飽和炭化水素に分離されます。

例:CH3 – CH3 → CH2=CH2 + H2 (500℃、触媒)

一般式:CnH(2n+2) → CnH2n + H2 (温度、Fe)

高温と適切な触媒では、脱水素に加えて、アルカンは炭素鎖を切断してより小さな分子を形成することもできます。

ノート: 

  • 2 つ以上の C 原子を持つアルカンは、H2 分割反応に参加します。 
  • この反応では、隣り合った 2 つの C 原子を持つ 2 つの H 原子が一緒に分離します。高次の C 原子で H 原子を分割することを優先する必要があります。C4H10 → CH3 – CH=CH – CH3 + H2 (鉄温度)

アルカンの優れた用途

上記の物理的および化学的特性により、アルカンは実際の生活に多様で異なる用途をもたらします。典型的: 

  • 金属切断溶接の燃料。
  • 潤滑剤と溶剤。
  • CH3Cl、CH2Cl2、CCl4、CF2Cl2など、他の多くの有機物質の合成に使用されます…
  • 特に、CH4 は、CO + H2 混合物、アンモニア、C2H2、メチルアルコール、ギ酸アルデヒドなど、さまざまな物質の調製に適用できます。

したがって、上記の記事は、読者がアルカンについての基本的な知識を深めるのに役立ちました。たとえば、アルカンとは何か、物理的および化学的性質、用途、および調製です。この知識を化学の実践的な演習や実生活でうまく適用できることを願っています。化学に関するその他の興味深い情報を更新するために、毎日私たちのウェブサイトにアクセスすることを忘れないでください!

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