Navne og formler på alkanerne
Mere end 90% af alle forbindelser der findes i verden, er organiske forbindelser. Dette store antal af carbonforbindelser er mulig, fordi den kovalente binding mellem carbonatomer (C–C) er meget stærk, og tillader dermed atomerne, at danne lange og stabile kæder. For at hjælpe os med at kigge på denne store gruppe af forbindelser, organiseres de i klasser, som har lignende strukturer og kemiske egenskaber.
Alkanerne er en klasse af carbonhydrider, hvor atomerne er forbundet med enkeltbindinger. En hyppig brug af alkaner, er som brændstoffer. Metan bruges i gasbrændere, og er en alkan med et carbonatom. Alkanerne ethan, propan og butan, indeholder henholdsvis 2, 3, og 4 carbonatomer, og er forbundet i en sammenhængende kæde. Som vi kan se, ender alle alkanernes navne på –an. Sådanne navne er en del af IUPAC systemet (International Union of Pure and Applied Chemistry), som anvendes at kemikere til navngivning af organiske forbindelser. Alkaner med fem eller flere carbonatomer i en kæde anvender præfikser pent (5), hex (6), hept (7), oct (8), non (9), og dec (10) (se tabel 6.13)
Opgaveeksempel 6.10 |
Navngivning af alkanerAngiv IUPAC navnene for hver af følgende: a. CH3—CH2—CH3 Løsninga. En kæde med tre carbonatomer og otte hydrogenatomer er propan |
Kompakte strukturformler
I en kompakt strukturformel, bliver hvert carbonatom og dets forbundne hydrogenatomer, skrevet som en gruppe. Et tal skrevet som nedsænket, angiver antallet af hydrogenatomer der er bundet til hvert carbonatom.
Til sammenligning, giver molekyleformlen, det samlede antal af carbonatomer og hydrogenatomer, men giver ikke nogle oplysninger om arrangementet af atomerne i molekylet.
Når et molekyle består af en kæde på tre eller flere carbonatomer, ligger carbonatomerne ikke på en lige linje. De er i stedet arrangeret i et zigzag mønster, som der ses i kugle-pind modellen af hexan.
En simplificeret struktur kaldet skeletformel, er et carbonskelet, hvor carbonatomerne er repræsenteret som enderne på hver streg, og som hjørner i et zigzag mønster. Hydrogenatomerne vises ikke, men for hvert carbonatom er det underforstået, at det har bindinger til fire atomer, inklusiv hydrogen.
Konceptforståelse 6.9 |
Tegning af udvidede og kompakte strukturformler for alkanerTegn den udvidede strukturformel, den kompakte strukturformel, og skeletformlen for butan. SvarEt molekyle af butan, C4H10, har fire carbonatomer på række. I den udvidede strukturformel, er de fire carbonatomer forbundet med hinanden og til hydrogenatomer med enkeltbindinger, for at give hvert carbonatom, et samlet antal af fire bindinger. I den kompakte strukturformel, skrives carbon- og hydrogenatomerne i enden som CH3—, og carbon- og hydrogenatomerne imellem, skrives som —CH2—. Skeletformlen viser carbonatomerne som et zigzag linje, hvor enderne og hjørnerne, repræsenterer carbonatomer.
|
Alkanernes egenskaber
Mange typer af alkaner, er dele af de brændstoffer, som bruges til at drive vores biler, og i olien som bruges til opvarmning af vores huse. De første fire alkaner – metan, ethan, propan, og butan – er gasser ved stuetemperatur, og bruges i vid udstrækning som opvarmningsbrændstoffer.
Alkaner med 5-8 carbonatomer (pentan, hexan, heptan, og oktan) er flydende ved stuetemperatur. De er meget flygtige, hvilket gør dem brugbare i brændstoffer så som benzin.
Flydende alkaner med 9-17 carbonatomer, har højere kogepunkter og findes i petroleum, diesel og flybrændstoffer. Motorolie er en blanding af flydende carbonhydrider og anvendes som smøremiddel. Alkaner med 18 eller flere carbonatomer, er voksagtige faste stoffer ved stuetemperatur. Kendt under navnet paraffiner, bruges disse i voksbelægningen på frugter og grøntsager, for at bevare fugt, modvirke vækst af mug, og fremhæve udseendet. Vaseline, er en halvfast blanding af carbonhydrider, med mere end 25 carbonatomer, og anvendes i salver og kosmetikprodukter, som smøremiddel.