Ograničeni ugljovodonici: opće karakteristike, izomerizam, hemijska svojstva

Ugljovodonici su najjednostavnija klasa organskih supstanci, njihovi molekuli imaju atome samo dva hemijska elementa - ugljenik i vodonik. Od različitih ugljovodonika, većina klasa organskih jedinjenja se dobijaju metodama hemijske sinteze .

Ugljovodonici su podijeljeni u dvije podklase - aciklični i ciklični. Aciklični ugljovodonici ili masni ugljovodonici ili alifatični ugljovodonici uključuju: zasićene ugljovodonike (alkane), nezasićene (alkene, alkine, diene), aciklične terpene. Ciklični ugljovodonici su predstavljeni grupama cikloparafina, arene i cikličnih terpena. Ponekad terpeni se upućuju na predmete proučavanja bioorganske hemije.

Ograničeni ugljovodonici (alkani) su jedinjenja ugljenika i vodonika, u molekulima od kojih sve valence koje ostaju nakon vezivanja atoma ugljenika jednim drugim prostom vezom zasićene su atoma vodonika. Svi alkani se mogu smatrati derivatima ili homologima metana. Ako se od metana, koji ima molekulsku formulu CH4, uzima jedan atom vodonika, formira se radikal CH3. U vezi sa činjenicom da je u molekulu organske materije ugljenik, po pravilu, tetravalentan, kombinacija dva takva radikala izaziva pojavu drugog predstavnika homologne serije - etana (C2H6). Ako se jedan atom etilena uzima iz jednog atoma vodonika, formira se etilni radikal, koji, nakon spajanja sa CH3, formira treći homolog-propan.

Analizirajući strukturnu formulu propana, lako se utvrdi da njegov molekul uključuje dve vrste atoma ugljenika - primarni i sekundarni. Svaki primarni atom ugljenika vezan je za jedan atom ugljenika sopstvenom valencijom, a sekundarnom po dvije valencije sa dva atoma ugljenika. Ako oduzmemo atom vodonika od primarnog ugljenikovog atoma propana, formira se primarni propil, od sekundarnog - sekundarnog propila. Dodavanje primarnom ili sekundarnom metil propilu dovodi do formiranja strukturnih vrsta četvrtog homologa. Formiraju dva jedinjenja - normalni butan sa karbonskim lancem sa ravnim lancem i izobutan sa razgranatim ugljeničnim lancem.

Granični ugljovodonici: struktura

Tipičan predstavnik alkana je metan. Molekularna formula CH4. Alkane molekuli karakterišu sigma-veza. U molekulu metana, atom ugljenika formira četiri kovalentne veze usled jedne i tri p orbitala, a svaki atom vodonika je usled s-orbitala.

Ograničeni ugljovodonici: nomenklatura i izomerizam

Kada se izvode strukturne formule homologne serije metana, počev od butana C4H10, susrećemo se sa fenomenom izomere. Na primer, molekularna formula C4H10 odgovara dva pojedinačna jedinjenja, C5H12 - tri. U budućnosti se povećava broj izomera s povećanjem broja atoma ugljenika u molekulu alkana. Na primjer, molekularna formula C6H14 odgovara pet strukturnih formula i, pojedinačno, pojedinačnih supstanci, C7H16-9, C8H18-18, C10H22-76, C12H26-355.Prvi četiri predstavnika alkana su gasovi, od pete do dvanaeste, tečnosti, počevši od šesnaeste, čvrste supstance .

Hemijska svojstva zasićenih ugljovodonika

Svi ograničavajući ugljovodonici su inertne supstance. Ovo se objašnjava činjenicom da su u molekulima alkana atomi ugljenika i vodonika povezani sigma-vezama, stoga ova jedinjenja ne mogu dodati atome vodonika. Alkani ulaze u radikalnu halogenaciju, nitriranje i reakcije cepanja. U procesu halogenacije, atomi halogena lako zamenjuju atome vodonika u molekulu alkana. Kada se nitrira, nitro grupa lako zamenjuje vodonik u tercijarnoj, teži - u sekundarnom i primarnom atomi ugljenika.

Limiti i nezasićeni ugljovodonici su sirovina za dobijanje raznih organskih supstanci. Razdvajanjem atoma vodonika od krajnjih ugljovodonika moguće je dobiti nezasićene (alkene, alkine).