Hidrokarbon tepu (parafin) ialah hidrokarbon alifatik tepu, di mana terdapat ikatan ringkas (tunggal) antara atom karbon.
Semua valens lain tepu sepenuhnya dengan atom hidrogen.
Siri homologi
Hidrokarbon tepu muktamad mempunyai formula am SpH2p+2. Di bawah keadaan biasa, wakil kelas ini menunjukkan kereaktifan yang lemah, jadi mereka dipanggil "parafin". Hidrokarbon tepu bermula dengan metana, yang mempunyai formula molekul CH4.
Ciri struktur pada contoh metana
Bahan organik ini tidak berbau dan tidak berwarna, gasnya hampir dua kali lebih ringan daripada udara. Secara semula jadi, ia terbentuk semasa penguraian organisma haiwan dan tumbuhan, tetapi hanya jika tiada akses udara. Ia ditemui di lombong arang batu, di takungan paya. Dalam kuantiti yang kecil, metana adalah sebahagian daripada gas asli, yang kini digunakan sebagai bahan api dalam pengeluaran, dalam kehidupan seharian.
Hidrokarbon tepu yang tergolong dalam kelas alkana ini mempunyai ikatan polar kovalen. Struktur tetrahedral dijelaskan oleh sp3hibridisasi atom karbon, sudut ikatan ialah 109°28'.
Nomenklatur parafin
Hidrokarbon tepu boleh dinamakan mengikut tatanama sistematik. Terdapat prosedur tertentu yang membolehkan anda mengambil kira semua cabang yang terdapat dalam molekul hidrokarbon tepu. Mula-mula anda perlu mengenal pasti rantai karbon terpanjang, kemudian nombor atom karbon. Untuk melakukan ini, pilih bahagian molekul yang terdapat percabangan maksimum (jumlah radikal yang lebih besar). Jika terdapat beberapa radikal yang sama dalam alkana, awalan yang menentukan ditunjukkan dengan namanya: di-, tri-, tetra. Nombor digunakan untuk menjelaskan kedudukan zarah aktif dalam molekul hidrokarbon. Langkah terakhir dalam nama parafin ialah petunjuk rantai karbon itu sendiri, dengan penambahan akhiran -an.
Hidrokarbon tepu berbeza dalam keadaan pengagregatannya. Empat wakil pertama daftar tunai ini ialah sebatian gas (daripada metana kepada butana). Apabila berat molekul relatif bertambah, terdapat peralihan kepada cecair, dan kemudian kepada keadaan pepejal pengagregatan.
Hidrokarbon tepu dan tak tepu tidak larut dalam air, tetapi boleh larut dalam molekul pelarut organik.
Ciri isomerisme
Apakah jenis isomerisme yang ada pada hidrokarbon tepu? Contoh struktur wakil kelas ini, bermula dengan butana, menunjukkankehadiran isomerisme rangka karbon.
Rantai karbon yang dibentuk oleh ikatan polar kovalen mempunyai bentuk zigzag. Inilah sebab perubahan rantai utama dalam ruang, iaitu kewujudan isomer struktur. Contohnya, apabila menukar susunan atom dalam molekul butana, isomernya terbentuk - 2metilpropana.
Sifat kimia
Mari kita pertimbangkan sifat kimia asas hidrokarbon tepu. Bagi wakil kelas hidrokarbon ini, tindak balas penambahan bukanlah ciri, kerana semua ikatan dalam molekul adalah tunggal (tepu). Alkana memasuki interaksi yang berkaitan dengan penggantian atom hidrogen oleh halogen (halogenasi), kumpulan nitro (nitrasi). Jika formula hidrokarbon tepu mempunyai bentuk SpH2n + 2, maka selepas penggantian bahan komposisi CnH2n + 1CL terbentuk, serta CnH2n + 1NO2.
Proses penggantian mempunyai mekanisme radikal bebas. Pertama, zarah aktif (radikal) terbentuk, kemudian pembentukan bahan organik baru diperhatikan. Semua alkana bertindak balas dengan wakil kumpulan ketujuh (subkumpulan utama) jadual berkala, tetapi prosesnya hanya berjalan pada suhu tinggi, atau dengan kehadiran kuantum cahaya.
Selain itu, semua wakil siri metana dicirikan oleh interaksi dengan oksigen atmosfera. Semasa pembakaran, karbon dioksida dan wap air bertindak sebagai produk tindak balas. Tindak balas itu disertai dengan pembentukan sejumlah besar haba.
Apabila metana berinteraksi dengan oksigen atmosferaletupan adalah mungkin. Kesan yang sama adalah tipikal untuk wakil lain dari kelas hidrokarbon tepu. Itulah sebabnya campuran butana dengan propana, etana, metana adalah berbahaya. Sebagai contoh, pengumpulan sedemikian adalah tipikal untuk lombong arang batu, bengkel perindustrian. Jika hidrokarbon tepu dipanaskan melebihi 1000 °C, ia akan terurai. Suhu yang lebih tinggi membawa kepada pengeluaran hidrokarbon tak tepu, serta pembentukan gas hidrogen. Proses penyahhidrogenan adalah kepentingan industri, ia membolehkan anda mendapatkan pelbagai bahan organik.
Untuk hidrokarbon siri metana, bermula dengan butana, pengisomeran adalah ciri. Intipatinya terletak pada menukar rangka karbon, mendapatkan hidrokarbon bercabang tepu.
Ciri aplikasi
Metana sebagai gas asli digunakan sebagai bahan api. Terbitan klorin metana mempunyai kepentingan praktikal yang besar. Contohnya, kloroform (triklorometana) dan iodoform (triiodometana) digunakan dalam perubatan, dan karbon tetraklorida dalam proses penyejatan menghentikan akses oksigen atmosfera, jadi ia digunakan untuk memadamkan kebakaran.
Disebabkan nilai kalori hidrokarbon yang tinggi, ia digunakan sebagai bahan api bukan sahaja dalam pengeluaran perindustrian, tetapi juga untuk tujuan domestik.
Campuran propana dan butana, yang dipanggil "gas cecair", amat relevan di kawasan yang tiada gas asli.
Fakta menarik
Wakil hidrokarbon, yang berada dalam keadaan cecair, adalah bahan api untuk enjin pembakaran dalaman dalam kereta (petrol). Selain itu, metana ialah bahan mentah yang berpatutan untuk pelbagai industri kimia.
Sebagai contoh, tindak balas penguraian dan pembakaran metana digunakan untuk pengeluaran industri jelaga, yang diperlukan untuk pengeluaran dakwat percetakan, serta sintesis pelbagai produk getah daripada getah.
Untuk melakukan ini, isipadu udara sedemikian dibekalkan ke relau bersama-sama dengan metana supaya pembakaran separa hidrokarbon tepu berlaku. Apabila suhu meningkat, sebahagian daripada metana akan terurai, menghasilkan jelaga halus.
Pembentukan hidrogen daripada parafin
Metana ialah sumber utama hidrogen perindustrian yang digunakan untuk sintesis ammonia. Untuk menjalankan penyahhidrogenan, metana dicampur dengan wap.
Proses berlaku pada suhu kira-kira 400 °C, tekanan kira-kira 2-3 MPa, pemangkin aluminium dan nikel digunakan. Dalam beberapa sintesis, campuran gas digunakan, yang terbentuk dalam proses ini. Jika transformasi seterusnya melibatkan penggunaan hidrogen tulen, maka pengoksidaan pemangkin karbon monoksida dengan wap air dijalankan.
Pengklorinan menghasilkan campuran derivatif klorin metana, yang mempunyai aplikasi industri yang luas. Sebagai contoh, klorometana mampu menyerap haba, itulah sebabnya ia digunakan sebagai penyejuk dalam sistem penyejukan moden.
Dichloromethane ialah pelarut yang baik untuk bahan organik, digunakan dalam sintesis kimia.
Hidrogen klorida, yang terbentuk dalam proses halogenasi radikal, selepas larut dalam air, menjadi asid hidroklorik. Pada masa ini, asetilena juga diperoleh daripada metana, yang merupakan bahan mentah kimia yang berharga.
Kesimpulan
Wakil siri homolog metana diedarkan secara meluas dalam alam semula jadi, yang menjadikannya bahan popular dalam banyak cabang industri moden. Daripada homolog metana, hidrokarbon bercabang boleh diperolehi, yang diperlukan untuk sintesis pelbagai kelas bahan organik. Wakil tertinggi kelas alkana ialah bahan mentah untuk pengeluaran detergen sintetik.
Selain parafin, alkana, sikloalkana, dipanggil sikloparafin, juga menarik minat praktikal. Molekul mereka juga mengandungi ikatan mudah, tetapi keanehan wakil kelas ini adalah kehadiran struktur kitaran. Kedua-dua alkana dan sikloakan digunakan dalam kuantiti yang banyak sebagai bahan api gas, kerana proses tersebut disertai dengan pembebasan sejumlah besar haba (kesan eksotermik). Pada masa ini, alkana, sikloalkana dianggap sebagai bahan mentah kimia yang paling berharga, jadi penggunaan praktikalnya tidak terhad kepada tindak balas pembakaran biasa.
