تعرّف على الألكانات وخواصها في الكيمياء العضويّة

الألكان في الكيمياء العضوية هو هيدروكربون متشبع مؤلف من سلسلة مفتوحة غير حلقية والتى فيها يكون الجزيء به الحد الأقصي من ذرات الهيدروجين وبالتالي لا يكون بها روابط ثنائية.

الألكانات تعرف أيض بإسم برافينات, أو إجمالا "سلسلة البرافينات" وهذه المصطلحات يمكن أن تستخدم أيضا للألكينات والتى تكون ذرات الكربون بها سلسلة أحادية, غير متفرعة, وعند وجود تفرعات في سلسة الألكانات تسمي "أيزوبرافينات" وتنتمى الألكانات للمركبات الأليفاتية.

المعادلة العامة لتركيب الألكانات CnH2n+2, وأبسط ألكان على هذا يكون الميثان, CH4, ويليه الإيثان, C2H6, وهكذا. وكل ذرة كربون في الألكانات لها تهجين sp3
نظام IUPAC
ينتهى اسم الألكان باللاحقة "ان". الحلقات المستقيمة للألكانات والتى بها 8 أو أقل من ذرات الكربون يتم تسميتها طبقا للجدول التالي, والذى يحتوى أيضا على اسم الألكيل المتكون بنزع ذرة الهيدروجين الطرفية.


الألكانات المتفرعة يتم تسميتها طبقا للآتى:


1-تحديد أطول سلسلة متصلة لذرات الكربون.
2-ترقيم الذرات بداية من أحد الأطراف حتى الطرف الأخر, على أن يكون طرف البداية هو الأقرب لمجموعات التفرع في حالة وجودها.
3-تحديد المجموعات المتصلة بالسلسلة بالترتيب وبداية كتابة اسم الألكان كالتالي:

1-رقم ذرة الكربون المتصلة بمجموعات فرعية, وفى حالة وجود أكثر من تفرع يتم كتابة أرقام التفرع بترتيب الترقيم في السلسلة الرئيسية ( 3,2- وليس 2,3- . 4,1- وليس 1,4- . وهكذا)
2-فى حالة وجود إتصال لنفس المجموعة أكثر من مرة بسلسة الألكان, نستخدم البادئات التالية طبقا لعدد مرات التكرار: " ثنائي", "ثلاثي", "رباعي", وهكذا.
3-إسم المجموعة أو المجموعات المتصلة بالسلسلة, بنفس ترتيبها طبق لترقيم السلسلة.

4-ينتهى الإسم بكتابة اسم أطول سلسلة مستقيمة.
ولتنفيذ هذه الخطوات, يجب أن نعرف اسم المجموعات المتصلة بالسلسلة. وهذا يتم بنفس الطريقة السابقة فيما عدا انه يتم ترقيم المجموعة بداية من أول ذرة كربون متصلة بسلسلة الألكان, وفى إتجاه أطول سلسلة بداية من هذه النقطة, وليس طبقا لأطول سلسلة موجودة في المجموعة.

فمثلا المركب (1) في الشكل القادم هو الإحتمال الوحيد لوجود تفرع في البيوتان. وإسمه الرسمي 2-ميثيل بروبان, بينما البنتان يمكن أن يكون له 2 متزامر (isomer), بالإضافة إلى شكل سلسلته المستقيمة.الشكل (2) 2,2- ثنائي ميثيل بروبان, الشكل (3) 2-ميثيل بيوتان.

الأسس لتسمية المركبات بالنظام الأيوباكي IUPAC:-
1- البحث عن أطول سلسلة (أي فيها عدد ذرات كربون أكثر) 2-نبدأ الترقيم من الجهة أقرب للتفرع . 3-نعين موقع كل مجموعة فرعية برقم ذرة الكربون المتصلة بها. 4- نفصل الأرقام عن المجاميع (اسم المجموعة) بشرطة ونفصل الأرقام بعضها عن بعض بفاصلة.

ويكون حسب الأرقام اللاتينية التي تعبر عن أطول سلسلة من ذرات الكربون والتي تكون المقطع الأول من اسم المركب العضوي. والأرقام كالتالي:

Metha, 2-Etha, 3- Propa, 4- Buta, 5- penta, 6- Hexa, 7- Hepta, 8- Octa, 9- Nona,[/i[i]] 10- Deca


الخواص

الخواص الفيزيائية
1-الألكانات لا تذوب في الماء.
2-كثافة الألكانات أقل من الماء.
3-تزيد نقطة الإنصهار والغليان للألكانات بصفة عامة بزيادة الوزن الجزيئي وأيضا بزيادة طول سلسلة الكربون الرئيسية.
4-فى الظروف القياسية فإن الألكانات من CH4 إلى C4H10 تكون في الحالة الغازية, ومن C5H12 إلى C17H36 تكون في الحالة السائلة, وبعد C18H38 تكون في الحالة الصلبة.

الظروف القياسية: تتغير قيم درجة الحرارة والضغط من مكان لأخر على سطح الأرض ، كما يمكن أن تتغير في نفس المكان مع الوقت . وهذه القيم هامة للغاية في عمليات كيميائية وفيزيائية عديدة . وعلى هذا فإنه من المهم تعريف ظروف ضغط وحرارة قياسية .

يكون التعبير بظروف الضغط والحرارة القياسية (standard temperature and pressure) وإختصاره STP يعنى بالتحديد درجة حرارة صفر°C وضغط 4 atm ( أو 101.325 kPa ) . وهذه القيم هى تقريبا درجة تجمد الماء تحت الضغط الجوى عند مستوى سطح البحر .

كما أن التعبير بظروف الضغط والحرارة القياسية المحيطة (standard Ambient temperature and pressure) وإختصاره SATP يعنى بالتحديد درجة حرارة 25°C أى ( 298.15 K ) وضغط 100 kPa . وبالرغم من وجود عدة إختلافات للتعبير عن الظروف القياسية ، فإن الظروف الأكثر قبولا هى درجة الحرارة والضغط التى يكون عندها ثابت تأين الماء 1.0 × 10−14 .
ويستخدم المقياس الأساسي الحربي فقط في دراسة القذائف ، والذى يكون فيه مستوى سطح البحر مساو لـ 750 مم زئبق ( 29.5275 بوصة زئبق ) و ( 99.9918 kPa ) و 59°F أى (15°C ) و 78 % رطوبة .

بينما قامت المنظمة الدولية للطيران المدني (International Civil Aviation Organization وإختصارها (ICAO) بتعريف مستوى سطح البحر على أساس المعيار الدولي للغلاف الجوي ( International Standard Atmosphere ) وإختصاره (ISA) على أنه 101.325 kPa و 15°C وصفر % رطوبة . وهذه القيم تعتبر مرجعية عند دراسة أداء الطائرات مثل سرعة الهواء وإستهلاك الوقود . وعند دراسة اى متغير عند ضغط مغاير لمستوى سطح البحر يتم ضبط معدلات درجة الحرارة بحيث تكون - 6.5 C°/km لأول 11 كم .

الخواص الكيميائيةالألكانات نشاطيتها منخفضة لأن الروابط الاحادية بين C-C, و C-H تكون ثابتة نسبيا, وصعبة التكسير وغير قطبية. ولا تتفاعل الألكانات مع الأحماض, الألكيلات, الفلزات, العوامل المؤكسدة. ومن العجيب أن النفط (أوكتان) لا يتفاعل مع حمض الكبريتيك المركز, فلز الصوديوم, منجنيز البوتاسيوم. وهذا الخمول هو أصل كلمة "برافينات" (الأصل اللاتيني "بارا"+"أفين", يعنى هنا لا يوجد إنجذاب).

أخي العزيز مشاركة رائعة ومفيدة ويعطيك العافية مع التنبيه إلى ضرورة ذكر المصدر وتقبل محبتي وأمنياتي لك وللطلاب جميعاً الفائدة والإفادة
المدرس صالح الحمزة

الموضوع جميل شكراً لك ...........