Гранічныя вуглевадароды: агульная характарыстыка, ізамерыя, хімічныя ўласцівасці

Вуглевадароды - найпросты клас арганічных рэчываў, іх малекулы маюць атамы толькі двух хімічных элементаў - вуглярод і вадарод. З розных вуглевадародаў пры дапамозе метадаў хімічнага сінтэзу атрымліваюць большасць класаў арганічных злучэнняў.

Вуглевадароды падзяляюць на два падкласа - ацыклічныя і цыклічныя. Да ацыклічных вуглевадародах, або вуглевадародах тлустага шэрагу, або аліфаціческіе вуглевадародах, адносяцца такія групы: гранічныя вуглевадароды (Алкаеў), непредельные (алкены, алкины, Дзісны), ацыклічныя церпіць. Цыклічныя вуглевадароды прадстаўленыя групамі циклопарафинов, арэнамі і цыклічнымі цярпенне. Часам церпіць адносяць да аб'ектаў вывучэння біяарганічнай хіміі.

Гранічныя вуглевадароды (Алкаеў) - злучэння вугляроду і вадароду, у малекулах якіх усе валентнасці, тыя, што засталіся пасля злучэння атамаў вугляроду паміж сабой просты сувяззю, насычаны атамамі гидрогена. Усе Алкаеў можна разглядаць як вытворныя або гамолагі метану. Калі ад метану, які мае малекулярную формулу СН4, адняць адзін атам вадароду, утворыцца часціца - радыкал СН3. У сувязі з тым, што ў малекуле арганічнага рэчыва улерод, як правіла, четырехвалентный, злучэнне двух такіх радыкалаў абумоўлівае з'яўленне другога прадстаўніка Гамалагічны шэрагу - этану (С2Н6). Калі ад этану адняць адзін атам гидрогена, утворыцца радыкал этылен, які пасля злучэння з СН3 ўтварае трэці гамолагі - прапан.

Аналізуючы структурную формулу пропана, лёгка ўсталяваць, што ў склад яго малекулы ўваходзяць два выгляду атамаў вугляроду - першасныя і другасныя. Кожны першасны атам вугляроду звязваецца з адным атамам вугляроду адной сваёй валентнасці, а другасны - двума валентнасці з двума атамамі вугляроду. Калі адняць ад першаснага атама вугляроду пропана атам гидрогена, утворыцца першасны прапіў, ад другаснага - другасны прапіў. Далучэнне да першаснага або другаснаму прапілен меціла выклікае адукацыю структурных разнавіднасцяў чацвёртага гамолагі. Утвараюцца два злучэння - нармальны бутан з прамой карбоновой ланцугом і ізабутан з разгалінаванай вугляроднай ланцугом.

Гранічныя вуглевадароды: будова

Тыповым прадстаўніком алкана з'яўляецца метан. Малекулярная формула СН4. Для малекул алкана характэрная сігма-сувязь. У малекуле метану атам вугляроду ўтварае чатыры кавалентным сувязі за кошт адной s- і трох р-арбіталей, а кожны атам вадароду - за кошт s-арбіталь.

Гранічныя вуглевадароды: намэнклятура і ізамерыя

Пры выводзінах структурных формул Гамалагічны шэрагу метану, пачынаючы з бутану С4Н10, мы сустракаемся з з'явай ізамерыю. Напрыклад, малекулярнай формуле С4Н10 адказваюць два індывідуальных злучэння, С5Н12 - тры. У далейшым лік ізамерыя з павелічэннем колькасці атамаў вугляроду ў малекуле Алкаеў павялічваецца. Напрыклад, малекулярнай формуле С6Н14 адказваюць пяць структурных формул і адпаведна індывідуальных рэчываў, С7Н16 - 9, С8Н18 - 18, C10H22 - 76, С12Н26 - 355. Першыя чатыры прадстаўнікі алкана - газы, ад пятага да дваццатага - вадкасці, пачынаючы з шаснаццатага - цвёрдыя рэчывы .

Хімічныя ўласцівасці гранічных вуглевадародаў

Усе гранічныя вуглевадароды інэртныя рэчывы. Гэта тлумачыцца тым, што ў малекулах алкана атамы вугляроду і вадароду звязаныя паміж сабой сігма-сувязямі, таму дадзеныя злучэння не могуць далучаць атамы вадароду. Алкаеў ўступаюць у рэакцыі радыкальнага галогенирования, нитрирования, расшчаплення. У працэсе галогенирования атамы галагенаў лёгка замяшчаюць атамы гидрогена ў малекуле Алкаеў. Пры нитрировании нитрогруппа лёгка замяшчае вадарод у троесных, цяжэй - ў другасных і першасных атам вугляроду.

Гранічныя і непредельные вуглевадароды з'яўляюцца сыравінай для атрымання разнастайных арганічных рэчываў. Отщепляя атамы вадароду ад гранічных вуглевадародаў, можна атрымаць непредельные (алкены, алкины).