ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว (พาราฟิน) เป็นอะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว ซึ่งมีพันธะง่าย ๆ (เดียว) ระหว่างอะตอมของคาร์บอน
ความจุอื่น ๆ ทั้งหมดอิ่มตัวด้วยอะตอมไฮโดรเจนอย่างเต็มที่
อนุกรมคล้ายคลึงกัน
ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวขั้นสุดมีสูตรทั่วไป SpH2p+2 ภายใต้สภาวะปกติ ตัวแทนของคลาสนี้แสดงปฏิกิริยาที่อ่อนแอ ดังนั้นจึงเรียกว่า "พาราฟิน" ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวเริ่มต้นด้วยมีเทนซึ่งมีสูตรโมเลกุล CH4.
โครงสร้างตัวอย่างก๊าซมีเทน
สารอินทรีย์นี้ไม่มีกลิ่นและไม่มีสี ก๊าซนี้เบากว่าอากาศเกือบสองเท่า ในธรรมชาติจะเกิดขึ้นในระหว่างการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตในสัตว์และพืช แต่เฉพาะในกรณีที่ไม่มีอากาศเข้า พบในเหมืองถ่านหินในอ่างเก็บน้ำที่เป็นแอ่งน้ำ ในปริมาณเล็กน้อย มีเทนเป็นส่วนหนึ่งของก๊าซธรรมชาติซึ่งปัจจุบันใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตในชีวิตประจำวัน
ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวที่อยู่ในกลุ่มอัลเคนมีพันธะโควาเลนต์ โครงสร้างจัตุรมุขอธิบายโดยsp3การผสมพันธุ์ของอะตอมคาร์บอน มุมพันธะคือ 109°28'.
การตั้งชื่อพาราฟิน
ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวสามารถตั้งชื่อได้ตามระบบการตั้งชื่อ มีขั้นตอนบางอย่างที่ช่วยให้คุณคำนึงถึงสาขาทั้งหมดที่มีอยู่ในโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว ก่อนอื่น คุณต้องระบุสายโซ่คาร์บอนที่ยาวที่สุด จากนั้นจึงนับอะตอมของคาร์บอน เมื่อต้องการทำสิ่งนี้ ให้เลือกส่วนของโมเลกุลที่มีการแตกแขนงสูงสุด (จำนวนอนุมูลที่มากกว่า) หากมีอนุมูลเหมือนกันหลายตัวในอัลเคน การระบุคำนำหน้าจะมีชื่อระบุ: di-, tri-, tetra ตัวเลขใช้เพื่อชี้แจงตำแหน่งของอนุภาคแอคทีฟในโมเลกุลไฮโดรคาร์บอน ขั้นตอนสุดท้ายในชื่อของพาราฟินคือการบ่งชี้ห่วงโซ่คาร์บอนด้วยการเติมคำต่อท้าย -an
ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวต่างกันในสถานะการรวมตัว ตัวแทนสี่รายแรกของเครื่องบันทึกเงินสดนี้เป็นสารประกอบของก๊าซ (จากมีเทนถึงบิวเทน) เมื่อน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์เพิ่มขึ้น จะเกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นของเหลว และต่อมากลายเป็นสถานะการรวมตัวที่เป็นของแข็ง
ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวและไม่อิ่มตัวไม่ละลายในน้ำ แต่สามารถละลายได้ในโมเลกุลตัวทำละลายอินทรีย์
คุณลักษณะของ isomerism
ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวมีไอโซเมอริซึมประเภทใด? ตัวอย่างโครงสร้างของตัวแทนของคลาสนี้เริ่มต้นด้วยบิวเทนบ่งชี้การปรากฏตัวของ isomerism ของโครงกระดูกคาร์บอน
โซ่คาร์บอนที่เกิดจากพันธะโควาเลนต์มีรูปทรงซิกแซก นี่คือสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงในสายโซ่หลักในอวกาศนั่นคือการมีอยู่ของไอโซเมอร์โครงสร้าง ตัวอย่างเช่น เมื่อเปลี่ยนการจัดเรียงอะตอมในโมเลกุลบิวเทน ไอโซเมอร์ของมันจะก่อตัวขึ้น - 2เมทิลโพรเพน
คุณสมบัติทางเคมี
ลองพิจารณาคุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวกัน สำหรับตัวแทนของไฮโดรคาร์บอนประเภทนี้ ปฏิกิริยาการเติมไม่มีคุณลักษณะเฉพาะ เนื่องจากพันธะทั้งหมดในโมเลกุลเป็นแบบเดี่ยว (อิ่มตัว) อัลเคนเข้าสู่ปฏิสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้องกับการแทนที่อะตอมไฮโดรเจนด้วยฮาโลเจน (ฮาโลเจน) กลุ่มไนโตร (ไนเตรต) หากสูตรของไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวมีรูปแบบ SpH2n + 2 จากนั้นหลังจากการแทนที่สารขององค์ประกอบ CnH2n + 1CL จะเกิดขึ้นเช่นเดียวกับ CnH2n + 1NO2
กระบวนการทดแทนมีกลไกของอนุมูลอิสระ ขั้นแรกให้สร้างอนุภาคแอคทีฟ (อนุมูลอิสระ) จากนั้นสังเกตการก่อตัวของสารอินทรีย์ใหม่ อัลเคนทั้งหมดทำปฏิกิริยากับตัวแทนของกลุ่มที่เจ็ด (กลุ่มย่อยหลัก) ของตารางธาตุ แต่กระบวนการจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงขึ้นเท่านั้นหรือต่อหน้าควอนตัมแสง
นอกจากนี้ ตัวแทนของชุดมีเธนยังมีปฏิสัมพันธ์กับออกซิเจนในบรรยากาศอีกด้วย ระหว่างการเผาไหม้ คาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำทำหน้าที่เป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา ปฏิกิริยานี้มาพร้อมกับการก่อตัวของความร้อนจำนวนมาก
เมื่อมีเทนทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในบรรยากาศการระเบิดเป็นไปได้ ผลที่คล้ายกันเป็นเรื่องปกติสำหรับตัวแทนกลุ่มไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวอื่น ๆ นั่นคือเหตุผลที่ส่วนผสมของบิวเทนกับโพรเพน อีเทน มีเทนเป็นอันตราย ตัวอย่างเช่น การสะสมดังกล่าวเป็นเรื่องปกติสำหรับเหมืองถ่านหิน โรงงานอุตสาหกรรม หากไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวได้รับความร้อนสูงกว่า 1,000 °C ไฮโดรคาร์บอนจะสลายตัว อุณหภูมิที่สูงขึ้นนำไปสู่การผลิตไฮโดรคาร์บอนที่ไม่อิ่มตัว รวมทั้งการก่อตัวของก๊าซไฮโดรเจน กระบวนการดีไฮโดรจีเนชันมีความสำคัญทางอุตสาหกรรม ช่วยให้คุณได้รับสารอินทรีย์ที่หลากหลาย
สำหรับไฮโดรคาร์บอนของซีรีย์มีเทน เริ่มต้นด้วยบิวเทน ไอโซเมอไรเซชันเป็นลักษณะเฉพาะ สาระสำคัญอยู่ที่การเปลี่ยนโครงกระดูกคาร์บอน เพื่อให้ได้ไฮโดรคาร์บอนที่มีกิ่งก้านอิ่มตัว
คุณสมบัติแอปพลิเคชั่น
มีเทนเป็นก๊าซธรรมชาติใช้เป็นเชื้อเพลิง อนุพันธ์คลอรีนของมีเทนมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น คลอโรฟอร์ม (ไตรคลอโรมีเทน) และไอโอโดฟอร์ม (ไตรไอโอโดมีเทน) ถูกใช้ในทางการแพทย์ และคาร์บอนเตตระคลอไรด์ในกระบวนการระเหยจะหยุดการเข้าถึงของออกซิเจนในบรรยากาศ ดังนั้นจึงใช้เพื่อดับไฟ
เนื่องจากไฮโดรคาร์บอนที่มีมูลค่าสูง พวกมันจึงถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงไม่เพียงแต่ในการผลิตภาคอุตสาหกรรมเท่านั้นแต่ยังสำหรับใช้ในประเทศด้วย
ส่วนผสมของโพรเพนและบิวเทนที่เรียกว่า "ก๊าซเหลว" มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งในพื้นที่ที่ไม่มีก๊าซธรรมชาติ
ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ
ตัวแทนของไฮโดรคาร์บอนซึ่งอยู่ในสถานะของเหลวเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในในรถยนต์ (น้ำมันเบนซิน) นอกจากนี้ มีเทนยังเป็นวัตถุดิบราคาไม่แพงสำหรับอุตสาหกรรมเคมีต่างๆ
ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาการสลายตัวและการเผาไหม้ของก๊าซมีเทนใช้สำหรับการผลิตเขม่าในอุตสาหกรรม ซึ่งจำเป็นสำหรับการผลิตหมึกพิมพ์ รวมถึงการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ จากยาง
ในการทำเช่นนี้ ปริมาตรของอากาศดังกล่าวจะถูกส่งไปยังเตาเผาพร้อมกับมีเทนเพื่อให้เกิดการเผาไหม้บางส่วนของไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น มีเทนบางส่วนจะสลายตัวทำให้เกิดเขม่าละเอียด
การก่อตัวของไฮโดรเจนจากพาราฟิน
มีเทนเป็นแหล่งหลักของไฮโดรเจนอุตสาหกรรมที่ใช้สำหรับการสังเคราะห์แอมโมเนีย ในการดำเนินการดีไฮโดรจีเนชัน มีเทนผสมกับไอน้ำ
กระบวนการนี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ 400 °C แรงดันประมาณ 2-3 MPa ใช้อะลูมิเนียมและตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล ในการสังเคราะห์บางชนิดจะใช้ส่วนผสมของก๊าซซึ่งเกิดขึ้นในกระบวนการนี้ หากการเปลี่ยนแปลงในภายหลังเกี่ยวข้องกับการใช้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ คาร์บอนมอนอกไซด์ที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะดำเนินการออกซิเดชันด้วยไอน้ำ
คลอรีนทำให้เกิดอนุพันธ์ของคลอรีนมีเทนซึ่งมีการใช้งานในอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง ตัวอย่างเช่น คลอโรมีเทนสามารถดูดซับความร้อนได้ จึงถูกใช้เป็นสารทำความเย็นในระบบทำความเย็นที่ทันสมัย
ไดคลอโรมีเทนเป็นตัวทำละลายที่ดีสำหรับสารอินทรีย์ ใช้ในการสังเคราะห์ทางเคมี
ไฮโดรเจนคลอไรด์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการของฮาโลเจนหลังจากละลายในน้ำจะกลายเป็นกรดไฮโดรคลอริก ปัจจุบันอะเซทิลีนยังได้มาจากมีเทนซึ่งเป็นวัตถุดิบทางเคมีที่มีคุณค่า
สรุป
ตัวแทนของซีรีส์ที่คล้ายคลึงกันมีเทนมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ ซึ่งทำให้สารเหล่านี้เป็นที่นิยมในหลายสาขาของอุตสาหกรรมสมัยใหม่ จาก homologues มีเธน สามารถรับไฮโดรคาร์บอนแบบแยกแขนงได้ ซึ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ประเภทต่างๆ ตัวแทนสูงสุดของคลาสอัลเคนคือวัตถุดิบสำหรับการผลิตผงซักฟอกสังเคราะห์
นอกจากพาราฟินแล้ว แอลเคน ไซโคลอัลเคน หรือที่เรียกว่า ไซโคลพาราฟิน ก็น่าสนใจเช่นกัน โมเลกุลของพวกมันยังมีพันธะอย่างง่าย แต่ลักษณะเฉพาะของตัวแทนของคลาสนี้คือการปรากฏตัวของโครงสร้างแบบวน ทั้งอัลเคนและไซโคลเคนถูกใช้ในปริมาณมากเป็นเชื้อเพลิงก๊าซ เนื่องจากกระบวนการนี้มาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมาก (ผลคายความร้อน) ในปัจจุบัน แอลเคน ไซโคลอัลเคนถือเป็นวัตถุดิบทางเคมีที่มีค่าที่สุด ดังนั้นการใช้งานจริงจึงไม่จำกัดเฉพาะปฏิกิริยาการเผาไหม้ทั่วไป
