Углеводороды – это соединения, содержащие атомы углерода и водорода. Эти атомы связаны в молекулярной форме различными химическими связями.
Углеводороды бывают трех основных типов: алканы, алкены и алкины.
Основные выводы
- Алканы содержат только одинарные ковалентные связи, алкены имеют по крайней мере одну двойную углерод-углеродную связь, а алкины имеют по крайней мере одну тройную углерод-углеродную связь.
- Алканы являются насыщенными углеводородами, тогда как алкены и алкины являются ненасыщенными углеводородами.
- Алканы обладают меньшей реакционной способностью, чем алкены и алкины, которые легко вступают в реакции присоединения.
Алканы против Алкенов против Алкинов
Алканы используются для описания насыщенных углеводородов, которые имеют только одинарные связи между атомами углерода. Алкены представляют собой ненасыщенные углеводороды, которые имеют одну или несколько двойных связей между атомами углерода. Алкины также являются ненасыщенными углеводородами, но имеют одну или несколько тройных связей между атомами углерода.
Алканы также известны как парафины. Атомы водорода заполняют валентности четырехуглеродного атома.
Самый простой вид алканов — это метан, этан и даже пропан. Он широко используется для различных промышленных процессов.
Хотя алкены называются диенами, они являются ненасыщенными углеводородами из-за наличия двойной связи.
Они могут быть включены в кольца любого размера, называемые циклоалкенами. Простейшими видами алкенов являются этен, пропен и другие, и их можно получить в лаборатории.
С другой стороны, алкины называются триенами. Алкины легко воспламеняются, а более простые алкины находятся в газообразном состоянии по мере того, как соединение становится больше, соединение может быть найдено в виде жидкости или даже в виде твердого вещества.
Сравнительная таблица
Параметры сравнения | алканов | алкенов | Алкины |
---|---|---|---|
Связь между атомами углерода | Одинарная связь | Двойная связь | Тройная связь |
Физические свойства | Бесцветный, с низкой молекулярной массой, высокой температурой кипения, может существовать в твердом, жидком и газообразном состояниях. | Бесцветный, неполярный, горючий, с сильным запахом, существует в виде газа при комнатной температуре и имеет большую молекулярную массу. | Без запаха и цвета (за исключением алкинов с характерным запахом), с высокой температурой кипения и плавления и более крупной молекулярной структурой. |
Химические свойства | Не реагируют с другими химическими соединениями или свободными радикалами, являются слабыми кислотами, реагируют с электрофильными реагентами, реагируют с кислородом и водородом. | Менее растворимые в воде более длинные молекулярные цепи алкенов имеют высокую температуру кипения, а полярность алканов зависит от функциональных групп. | Слабокислотный, электроотрицательный и горючий. |
Процесс подачи заявки | Используется в кулинарии, отоплении, сжиженном нефтяном газе (СНГ), природном газе, аэрозольных баллончиках и двигателях внутреннего сгорания. | Используется в синтезе пластика, спирта, топлива, винилхлорида, этанола, акриловых кислот, глицеринового эфира, синтетических каучуков, производстве сырой нефти и природного газа и др. | Используется в медицине, фармацевтике и других применениях для приготовления лекарств, синтезе полимеров, ПВХ и каучука. Он обычно используется в промышленности для созревания фруктов и других процессов. |
Пример | Метан, этан | Этен, Пропен | Этин, пропин |
Что такое Алкан?
Алканы представляют собой насыщенные углеводороды с атомами водорода и углерода, расположенными в древовидной структуре. Связи углерод-углерод в алканах одинарные.
IUPAC (Международный союз чистой и прикладной химии) определяет алканы как «ациклические разветвленные или неразветвленные углеводороды с общей формулой Cn H (2n+2)».
Гибридизация алканов sp3. Он содержит четыре знака связей и соединен атомами углерода.
Самая длинная цепь атомов углерода, связанных вместе, называется углеродным скелетом и используется для определения размера алкана.
Алканы также известны как парафины, поскольку они проявляют парафиноподобные характеристики при определенных стандартных температурах и давлении окружающей среды (SATP). Алканы можно дополнительно классифицировать в зависимости от структуры — линейные разветвленные или циклические алканы.
Если алкан имеет более трех атомов углерода, он может располагаться в различных структурах, образуя основу структурных изомеров. Алканы широко используются в нефти, сырой нефти и природном газе.
Различные примеры метана, этана, пропана, бутана, пентана, гексана, гептана, октана и других различных типов.
Что такое Алкен?
Алкены представляют собой тип ненасыщенного углеводорода, который имеет двойную углерод-углеродную связь. Они являются неполярными соединениями и очень реакционноспособны.
Сигма-связь и пи-связь — это двойные связи атомов углерода. Связь очень сильная и более стабильная, чем большинство одинарных ковалентных связей.
Двойная связь короче. Длина связи алкенов составляет 133 пм или 1.33 Å. Гибридизация алкенов sp2.
Алкены не вращаются свободно из-за затрат энергии на разрыв. Валентные углы алкена отстоят друг от друга примерно на 120°.
Алкены являются стабильными соединениями, но подвергаются нескольким реакциям, таким как присоединение, гидрирование, гидратация, галогенирование, гидрогалогенирование, окисление, образование галогенгидрина, полимеризация, комплексообразование металлов, алкилирование и многие другие реакции.
Алкины широко используются в синтезе пластика, спирта, топлива, винилхлорида, этанола, акриловых кислот, глицеринового эфира, синтетических каучуков, при производстве сырой нефти и природного газа и в некоторых других промышленных процессах. Примером алкенов является этен, пропен, бутен, пентен, гексен, гептен, октен, нонен и другие изомеры.
Что такое Алкин?
Алкины — ненасыщенные углеводороды, содержащие тройную углеродную связь. Первоначально алкины назывались ацетиленами. Валентный угол между атомами углерода равен 180°.
Алкины имеют стержнеобразную структуру. Они также известны как олефины.
Длина связи между атомами углерода очень короткая и составляет 121 пм. Тройная связь имеет сильную прочность связи, которая составляет около 839 кДж/моль.
Он имеет sp-гибридизацию, при которой s- и p-орбитали перекрывают друг друга и образуют три связи.
Алкины называются после суффикса «ен». Алкины могут быть синтезированы несколькими способами, такими как крекинг или дегидрогалогенирование.
Алкины представляют собой реакционноспособную функциональную группу и могут вступать в следующие реакции, такие как гидрирование, присоединение галогена, гидратация, таутомерия, циклоприсоединение, окисление или тримеризация.
Алкины широко используются в медицине, фармацевтике и других применениях для приготовления лекарств. Также используется для синтеза полимеров, ПВХ и каучука.
Он обычно используется в промышленности для созревания фруктов. Примерами алкинов являются пропин, бутин, пентин, гексин и другие.
Основные различия между алканами, алкенами и алкинами
- Химическая формула алканов CnH(2n+2), алкенов CnH2n, алкинов CnH(2n-2).
- Гибридизация алкана — sp3, алкенов — sp2, алкинов — sp.
- Алканы — это насыщенные углеводороды, а алканы и алкины — ненасыщенные углеводороды.
- Алканы называются парафинами, а алканы и алкены — олефинами.
- Алканы обладают дисперсионной силой Ван-дер-Ваальса, алкены имеют слабое диполь-дипольное взаимодействие, а алкины обладают лондоновскими дисперсионными силами в качестве межмолекулярных сил.
- Длина связи алканов составляет 153 пм, алкенов — 134 пм, а алкинов — 121 пм.