همه چی برای شیمی

نمونه سوال،مطلب،مقاله،انیمیشن...

نمونه سوال،مطلب،مقاله،انیمیشن...

همه چی برای شیمی

من محمد قربانعلی پور، دانش آموز کلاس نهم مدرسه علامه حلی خوی هستم و نهایت تلاش خود را برای رفع نیاز های شما در زمینه شیمی از طریق این وبلاگ به کار خواهم برد.

تبلیغات
Blog.ir بلاگ، رسانه متخصصین و اهل قلم، استفاده آسان از امکانات وبلاگ نویسی حرفه‌ای، در محیطی نوین، امن و پایدار bayanbox.ir صندوق بیان - تجربه‌ای متفاوت در نشر و نگهداری فایل‌ها، ۳ گیگا بایت فضای پیشرفته رایگان Bayan.ir - بیان، پیشرو در فناوری‌های فضای مجازی ایران
طبقه بندی موضوعی

آلکان ها

سه شنبه, ۱۳ بهمن ۱۳۹۴، ۰۴:۲۵ ب.ظ

آلکانها، هیدروکربنهایی هستند که در آنها هر اتم کربن با ۴ پیوند به ۴ اتم هیدروژن یا کربن می‌چسبند. در واقع پیوند دو یا سه گانه بین اتمهای کربن وجود ندارد. فرمول کلی آلکان‌ها CnH۲n+۲ است. ساده‌ترین آلکان، متان (CH۴) است که بخش عمده گاز طبیعی را تشکیل می‌دهد. اتان (C۲H۶)، پروپان (C۳H۸) و بوتان (C۴H۱۰) دیگر آلکان‌های گازی هستند. پنتان (C۵H۱۲)، هگزان (C۶H۱۴)، هپتان (C۷H۱۶) و اکتان (C۸H۱۸) مهم‌ترین آلکان‌های مایع هستند.

نامگذاری آلکانها را موسسه آیوپاک انجام می‌دهد.

تعداد ایزومرها در آلکان‌ها

تعداد ایزومرها به ترتیب : 1 -1 - 1 - 2 - 3 - 5 - 9 - 18 - 35 - 75 - 159 - 355 - 802 - 1858 - 4347 - 10359 - 24894 - 60523 و...

تا به حال فرمولی برای تعداد آلکان‌ها پیدا نشده است . فرمول زیر برای آلکان‌هایی است که دارای ۴ تا ۷ کربن هستند.(نوشته png1998 ) 2^n/16 +1

ویژگی‌های آلکان‌ها

آلکان‌ها می‌توانند راست زنجیر یا شاخه دار باشند . مولکول‌هایی که فرم مولکولی یکسان دارند، اما آرایش اتم‌ها در آنها متفاوت است . هم پار یا ایزومر می‌نامند . آلکان‌هایی که چهار یا تعداد بیش تری اتم کربن داشته باشند دارای ایزومر هستند . همهٔ آلکان‌ها، گازها، مایع‌ها یا جامدهایی بی رنگ هستند که با افزایش اعداد کربن نقطه جوش و گرانروی(گرانروی یک مایع،میزان عدم تمایل آن رابرای جاری شدن معین می کند) آنها افزایش می‌یابد . همهٔ آلکان‌ها در هوا با شعله زرد   آبی تمیزی می‌سوزند . همان طورکه در فصل قبل توضیح دادیم اتم کربن این امکان را دارد که با به اشتراک گذاشتن چهار الکترون لایه ظرفیتی خود با سایر اتم ها چهار پیوند کووالانسی ایجاد کند. اگر تمامی کربن های یک ترکیب در تشکیل پیوند کووالانسی از هیبریداسیون sp3 استفاده کرده باشند آن ترکیب آلکان نامیده می شود. فرمول عمومی آلکان ها CnH2n+2 می باشد که n نمایشگر تعداد اتم کربن می باشد. در این ترکیب ها پیوندC–C یگانه بوده، طول پیوند C– A° C 53/1، طول پیوند H– C A°09/1، زاویه پیوند در آنها 109/5درجه است و دارای ساختار چهاروجهی می باشد. ساختار چهاروجهی به اوربیتال ها اجازه می‌دهد تا حد امکان از یکدیگر فاصله بگیرند. برای اینکه همپوشانی این اوربیتال ها با اوربیتال کروی اتم هیدروژن به گونه ای مؤثر صورت پذیرد و در نتیجه پیوند محکم‌تری تشکیل شود، هر هسته هیدروژن باید در یک گوشه این چهار وجهی قرار بگیرد (شکل 2-2). آلکان ها از نظر ساختاری، ترکیب هایی منظم هستند که این امر باعث شده ثابت های فیزیکی، یک روند قابل پیش بینی داشته باشند.متان (CH4) گازی بی بو و بی رنگ، نامحلول در آب، نفوذپذیرتر و سبک تر از هواست و اولین ترکیب از سری هیدروکربن های اشباع شده است. همچنین این ترکیب یک گاز گلخانه‌ای است و به عنوان سوخت نیز به کار می‌رود. شکل هندسی آن به صورت یک چهاروجهی کامل بوده وهر یک از چهار اتم هیدروژن به وسیله پیوند کووالانسی، یعنی با یک جفت الکترون اشتراکی به اتم کربن متصل شده اند. وقتی کربن به چهار اتم دیگر متصل باشد، زاویه بین اوربیتال های پیوندی آن °5/109 خواهد بود و هیبریداسیون کربن مرکزیsp3 می باشد (اوربیتال های sp3از اختلاط یک اوربیتال s و سه اوربیتال pتشکیل شده‌اند). عضو بعدی خانواده آلکان ها، اتان (C2H6) می باشد. هر کربن به سه هیدروژن و یک کربن دیگر متصل است و چون هر اتم به چهار اتم دیگر متصل است، اوربیتال های پیوندی آن (اوربیتال¬های sp3)به سوی گوشه‌های چهاروجهی جهت گرفته‌اند. پیوند C–C از همپوشانی دو اوربیتال sp3کربن های مجاور نتیجه شده است. سیکلوبوتان (C4H8) و سیکلوهگزان (C6H12)، دو مثال از ترکیب های سیکلوآلکانی می باشند. فرمول کلی سیکلوآلکان ها CnH2n می باشد. با معلوم بودن تعداد اتم کربن در یک آلکان یا سیکلو آلکان می¬توان فرمول مولکولی ترکیب را به دست آورد. برای مثال، چون هگزان 6 اتم کربن دارد پس تعداد هیدروژن¬های آن، 14=2+(6×2)، بوده و فرمول مولکولی آن C6H14 می باشد. سیکلوهگزان با داشتن 6 اتم کربن، 12 اتم هیدروژن (12=6×2) خواهد داشت و فرمول مولکولی آن C6H12 می باشد. آلکان ها فاقد گروه عاملی هستند و در نتیجه خواص شیمیایی آنها با سایر ترکیب های آلی متفاوت می باشد. این ترکیب ها در واقع ترکیب های مادر در شیمی آلی محسوب می شوند و از لحاظ سنتز و نام گذاری سایر ترکیب های آلی بسیار مهم می باشند.

خواص فیزیکی آلکانها

خواص فیزیکی آلکانها از همان الگوی خواص فیزیکی متان پیروی می‌کند و با ساختار آلکانها سازگار است. یک مولکول آلکان فقط به‌وسیله پیوندهای کووالانسی برپا نگه داشته شده‌است. این پیوندها یا دو اتم از یک نوع را بهم متصل می‌کنند و در نتیجه، غیر قطبی‌اند، یا دو اتم را که تفاوت الکترونگاتیوی آنها بسیار کم است، به یکدیگر ربط می‌دهند و در نتیجه قطبیت آنها کم است. به علاوه، این پیوندها به طریقی بسیار متقارن جهت گرفته‌اند، بطوری که این قطبیهای پیوندی نیز یکدیگر را خنثی می‌کنند.

در نتیجه یک مولکول آلکان یا غیر قطبی است یا قطبیت بسیار ضعیفی دارد. نیروهایی که مولکولهای غیر قطبی را گرد هم نگه می‌دارند (نیروهای واندروالسی) ضعیف هستند و گستره بسیار محدودی دارند. این نیروها فقط بین بخش‌هایی از مولکولهای مختلف که با یکدیگر در تماس نزدیک باشند، یعنی بین سطوح مولکولها، عمل می‌کنند. بنابراین در یک خانوداه معین، انتظار داریم که هر اندازه مولکول بزرگ‌تر و شود در نتیجه سطح تماس آنها بیشتر شود، نیروهای بین مولکولی نیز قوی‌تر می‌شوند.

دمای جوش و ذوب با افزایش شمار اتمهای کربن، زیاد می‌شود. فرایند جوشیدن و ذوب شدن، مستلزم فایق آمدن بر نیروهای بین مولکولی در یک مایع و یک جامد است. دمای جوش و دمای ذوب بالا می‌رود، زیرا این نیروهای بین مولکولی با بزرگ شدن مولکولها افزایش می‌یابند.

آلکان های چهار کربنه یا کمتر بصورت گاز، اغلب آلکان های پنج تا هفده کربنه به صورت مایع و آلکان¬های 18 کربنه به بالا جامد می باشند و در نفت خام به وفور یافت می شوند. نقطه-جوش یک ترکیب به نیروهای جاذبه بین مولکولی بستگی دارد. قدرت این نیروها عبارتند از مقدار انرژی مورد نیاز جهت تبدیل یک مولکول از حالت مایع به حالت گاز. هرچه این نیروها قوی تر باشند نقطه جوش ترکیب بالاتر خواهد بود. بنابراین به علت ضعیف بودن نیروهای بین مولکولی در آلکان ها نقطه جوش آنها نسبت به ترکیب های هم جرم پایین تر می باشد. ولی هر چه تعداد کربن ها و هیدروژن ها زیادتر می شوند، نقطه جوش آنها بالاتر می رود.

یک سری ترکیب که در آنها هر عضو نسبت به عضو بعدی در مقدار ثابتی تفاوت داشته باشد، سری همولوگ می نامند و اعضای این سری، همولوگ خوانده می¬شود. خانواده آلکان ها چنین سری همولوگی را تشکیل می دهند و اختلاف ثابت و پیاپی آن CH2 می¬باشد و با اضافه شدن هر گروه CH2 نقطه¬جوش نرمال آلکان حدود 30-20 درجه سانتی¬گراد افزایش می¬یابn. وجود انشعاب موجب پایین آمدن نقطه¬جوش می¬شود، چون ممانعت فضایی مانعی در برابر نیروهای جاذبه بین¬مولکولی است (با شاخه¬دار شدن، شکل مولکول به حالت کره¬ای نزدیک می¬شود و سطح تماس کاهش می¬یابد). نقطه ذوب آلکان¬ها با افزایش جرم آن¬ها افزایش می¬یابد. آلکان¬هایی که تعداد کربن زوج دارند نقطه¬ذوب بالاتری دارند چون ساختار بلوری آنها مرتب¬تر بوده و بهتر می¬توانند در همدیگر فشرده شوند. طبق قاعده «هم¬جنس، هم¬جنس را حل می‌کند» آلکان¬ها در حلال¬های غیرقطبی مانند بنزن، اترو کلروفرم حل می¬شوند و در آب و سایر حلال¬های قطبی نامحلول‌اند. هر چه نیروی جاذبه بین حلال و ترکیب زیادتر باشد و گروه¬های عاملی مشابه داشته باشند قابلیت انحلال بیشتر می¬شود. درصورتی¬که آلکان¬ها را به عنوان حلال در نظر بگیریم، آلکان¬های مایع ترکیب¬های کم¬قطبی را در خود حل کرده و ترکیب¬های خیلی قطبی را حل نمی‌کنند. با افزایش اندازه آلکان¬ها، دانسیته نسبی زیاد می‌شود اما مقدار آن حدود 5/0 تا 8/0 می‌باشد. بنابراین تمام آلکان¬ها دانسیته¬ی کمتری از آب دارند. تعجبی ندارد که تقریباً تمام ترکیب¬های آلی دانسیته¬ی کمتری از آب دارند زیرا مانند آلکان¬ها به¬طور عمده از کربن و هیدروژن تشکیل شده¬اند.


واکنش¬های آلکان¬ها

آلکان¬ها و سیکلو¬آلکان¬ها در مقایسه با ترکیب¬های آلی که دارای گروه عاملی می¬باشند، ترکیب¬های غیرفعالی هستند. برای مثال اغلب ترکیب¬های آلی با اسیدهای قوی، بازهای قوی، اکسیدکننده¬ها و یا احیاکننده¬ها واکنش می¬دهند. اما آلکان¬ها و سیکلوآلکان¬ها در این شرایط هیچ¬گونه واکنشی نمی¬دهند، به این دلیل به آلکان¬ها پارافین می¬گویند (در لاتین پارافین یعنی میل ترکیبی کم). برخی از واکنش¬های معمول آلکان¬ها در ادامه معرفی شده است. سوختن آلکان¬ها واکنش هیدروکربن¬ها و به¬ویژه آلکان¬ها با اکسیژن و تولیددی‌اکسید¬کربن، آب و گرما، از جمله مهم¬ترین واکنشی¬های آلکان¬هاست.

این واکنش فوق‌العاده گرماده است. سوختن کامل منجر به تولید آب و دی¬اکسیدکربن می-شود. در صورت عدم وجود اکسیژن کافی سوختن ناقص انجام شده و تولید کربن منواکسید و یا کربن می¬نماید.


کراکینگ و هیدروکراکینگ تجزیه یک ترکیب به وسیله ی گرما را پیرولیز (گرماکافت) می¬نامند که از نظر شیمی¬دان¬ها گسستن بر اثر گرما معنی می¬دهد. پیرولیز آلکان¬ها به¬ویژه وقتی با نفت سروکار داریم، کراکینگ نامیده می¬شود. در کراکینگ گرمایی، آلکان¬ها را به¬طور ساده درون اطاقی که تا دمای بالا گرم شده، عبور می¬دهند. بدین طریق می¬توان آلکان¬های بزرگ را به آلکان¬های کوچک¬تر و مقدار کمی هیدروژن تبدیل کرد. در روشی دیگر که در واقع اصلاح شده روش فوق می-باشد هیدروکربن را با مقداری بخار¬آب رقیق می¬کنند و به مدت کوتاهی (کسری از ثانیه) 700 تا 900 درجه سانتی¬گراد حرارت می¬دهند و به¬سرعت سرد می¬کنند. این روش را کراکینگ گرمایی با بخار آب می¬نامند که در تولید برخی مواد شیمیایی از جمله اتیلن، پروپیلن، ایزوپرن و ... اهمیت فراوان دارد.


نظرات  (۱)

salam mataleb besiyar zaif ast va danshjooyan ra rahnamayi konad mataleb ra gostarde konid ba tashkor


پاسخ:
ممنون از پیشنهادتان.چون من خودم پایه هشتم هستم سطح مطالب پایین هست.و وقت زیادی برای مطلب گذاری ندارم.

ارسال نظر

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">