Cấu trúc ankan nhánh, tính chất, danh pháp và ví dụ



các ankan phân nhánh chúng là các hydrocacbon bão hòa có cấu trúc không bao gồm chuỗi tuyến tính. Các ankan chuỗi tuyến tính được phân biệt với các đồng phân nhánh của chúng bằng cách thêm một chữ cái n tên trước. Do đó, n-hexane có nghĩa là cấu trúc bao gồm sáu nguyên tử carbon được xếp thẳng hàng trong một chuỗi.

Các nhánh của tán cây bị biến dạng (ảnh dưới) có thể được so sánh với các nhánh của ankan phân nhánh; tuy nhiên, độ dày của chuỗi của chúng, cho dù chúng là hiệu trưởng, thứ cấp hay thứ ba, đều có cùng kích thước. Tại sao? Bởi vì trong tất cả các liên kết C-C đơn giản đều có mặt.

Những cây khi chúng lớn lên có xu hướng phân nhánh; Điều tương tự áp dụng cho ankan. Duy trì chuỗi không đổi với các đơn vị methylene nhất định (-CH2-) ngụ ý một loạt các điều kiện năng lượng. Các ankan càng có nhiều năng lượng thì xu hướng phân nhánh càng lớn.

Cả hai đồng phân tuyến tính và phân nhánh đều có chung tính chất hóa học, nhưng có sự khác biệt nhỏ về độ sôi, nóng chảy và các tính chất vật lý khác của chúng. Một ví dụ về ankan phân nhánh là 2-metyl-propan, đơn giản nhất trong tất cả.

Chỉ số

  • 1 cấu trúc hóa học
  • 2 Tính chất hóa lý
    • 2.1 Điểm sôi và nóng chảy
    • Mật độ 2.2
  • 3 Danh pháp và ví dụ
  • 4 tài liệu tham khảo

Cấu trúc hóa học

Các ankan phân nhánh và tuyến tính có cùng công thức hóa học: CnH2n + 2. Đó là, cả hai, đối với một số lượng nguyên tử carbon nhất định, có cùng số lượng hydrogens. Do đó, hai loại hợp chất là đồng phân: chúng có cùng công thức nhưng cấu trúc hóa học khác nhau.

Điều gì được quan sát đầu tiên trong một chuỗi tuyến tính? Một số hữu hạn của các nhóm methylene, -CH2-. Do đó, CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 là một ankan chuỗi tuyến tính gọi là n-heptan.

Lưu ý năm nhóm methylene liên tiếp. Ngoài ra, cần lưu ý rằng các nhóm này tạo thành tất cả các chuỗi, và do đó chúng có cùng độ dày nhưng có độ dài thay đổi. Những gì khác có thể được nói về họ? Đó là các nguyên tử cacbon thứ 2, nghĩa là các nguyên tử liên kết với hai loại khác.

Đối với n-heptane để phân nhánh, cần phải sắp xếp lại các nguyên tử cacbon và hydrogens của nó. Thế nào? Các cơ chế có thể rất phức tạp và liên quan đến sự di chuyển của các nguyên tử và sự hình thành các loài tích cực được gọi là carbocations (-C+).

Tuy nhiên, trên giấy tờ, việc sắp xếp cấu trúc theo cách có các nguyên tử thứ 3 và thứ 4 là đủ. nói cách khác, các nguyên tử cacbon liên kết với ba hoặc bốn người khác. Sự sắp xếp mới này ổn định hơn so với các nhóm CH dài2. Tại sao? Bởi vì các nguyên tử cacbon thứ 3 và thứ 4 ổn định hơn về mặt năng lượng.

Tính chất hóa lý

Các ankan phân nhánh và tuyến tính, có cùng các nguyên tử, giữ lại các tính chất hóa học giống nhau. Liên kết của chúng vẫn đơn giản, C - H và C - C, và có rất ít sự khác biệt về độ âm điện, vì vậy các phân tử của chúng là cực. Sự khác biệt, được đề cập ở trên, nằm ở các nguyên tử cacbon thứ 3 và thứ 4 (CHR3 và CR4).

Tuy nhiên, bằng cách phân nhánh chuỗi trong các đồng phân, cách các phân tử tương tác với nhau thay đổi.

Ví dụ, cách hai nhánh tuyến tính của một cây kết hợp với nhau không giống như đặt hai nhánh rất cao lên nhau. Trong tình huống đầu tiên có nhiều liên hệ hời hợt, trong khi trong tình huống thứ hai có "lỗ hổng" giữa các nhánh. Một số nhánh tương tác nhiều hơn với các nhánh khác so với nhánh chính.

Tất cả điều này dẫn đến các giá trị tương tự, nhưng không bằng nhau trong nhiều thuộc tính vật lý.

Điểm sôi và nóng chảy

Các pha lỏng và rắn của ankan chịu tác dụng của các lực liên phân tử trong các điều kiện áp suất và nhiệt độ cụ thể. Do các phân tử ankan phân nhánh và tuyến tính không tương tác theo cùng một cách, cả chất lỏng và chất rắn của chúng sẽ không giống nhau.

Các điểm nóng chảy và sôi tăng theo số lượng carbon. Đối với ankan tuyến tính, chúng tỷ lệ với n. Nhưng đối với các ankan phân nhánh, tình huống phụ thuộc vào mức độ phân nhánh của chuỗi chính và nhóm thế hay nhóm thế nào (R).

Nếu các chuỗi tuyến tính được coi là các hàng ngoằn ngoèo, thì chúng có thể khớp hoàn hảo với nhau; nhưng với sự phân nhánh, các chuỗi chính gần như không tương tác vì các nhóm thế giữ chúng cách xa nhau.

Kết quả là, các ankan phân nhánh có bề mặt tiếp xúc phân tử nhỏ hơn và do đó, điểm nóng chảy và sôi của chúng có xu hướng thấp hơn một chút. Cấu trúc càng phân nhánh, các giá trị này sẽ vẫn thấp hơn.

Ví dụ, n-pentane (CH3CH2CH2CH2CH3) có Peb là 36,1 ° C, trong khi 2-methyl-butane (CH3CH2(CH3CH2CH3) và 2,2-dimethylpropane (C (CH3)4) của 27,8 và 9,5 CC.

Mật độ

Sử dụng cùng một lý do, các ankan phân nhánh có mật độ thấp hơn một chút, vì chúng chiếm thể tích lớn hơn, sản phẩm của sự giảm tiếp xúc bề mặt giữa các chuỗi chính. Giống như các ankan tuyến tính, chúng bất khả xâm phạm với nước và nổi lên trên nó; nghĩa là chúng ít đậm đặc hơn.

Danh pháp và ví dụ

Năm ví dụ về ankan phân nhánh được hiển thị trong hình trên. Lưu ý rằng các nhánh được đặc trưng bởi có các nguyên tử cacbon thứ 3 hoặc thứ 4. Nhưng chuỗi chính là gì? Điều đó với số lượng lớn nhất các nguyên tử carbon.

-Trong A thì không quan tâm, vì dù chọn chuỗi nào, cả hai đều có 3 C. Sau đó, tên của nó là 2-methyl-propane. Nó là đồng phân của butan, C4H10.

-Ankan B thoạt nhìn có hai nhóm thế và một chuỗi dài. Tới nhóm -CH3 chúng được liệt kê theo cách mà chúng có số lượng ít nhất; do đó, các nguyên tử cacbon bắt đầu được tính từ phía bên trái. Vì vậy, B được gọi là 2,3-dimethyl-hexane.

-Đối với C, nó áp dụng tương tự như đối với B. Chuỗi chính có 8 C và hai nhóm thế là CH3 và một CH2CH3 chúng nằm ở phía bên trái Do đó, tên của nó là: 4-ethyl-3-metiloctan. Lưu ý rằng nhóm thế -ethyl được đề cập trước -metyl theo thứ tự bảng chữ cái.

-Trong trường hợp của D, nó không quan tâm đến việc các nguyên tử cacbon của chuỗi chính bắt đầu đếm. Tên của nó là: 3-ethyl-propane.

-Và cuối cùng đối với E, một ankan phân nhánh phức tạp hơn một chút, chuỗi chính có 10 C và bắt đầu đếm từ bất kỳ nhóm CH nào3 từ bên trái Làm theo cách này tên của nó là: 5-ethyl-2,2-dimethyl-dean.

Tài liệu tham khảo

  1. Cẩn thận, F. A. (2006). Hóa học hữu cơ Phiên bản thứ sáu. Mc Graw Hill, trang 74-81.
  2. John T. Moore, Chris Hren, Peter J. Mikulecky. Cách gọi tên các ankan phân nhánh trong hóa học. Lấy từ: dummies.com
  3. Tiến sĩ Ian Hunt. (2014). Ankan phân nhánh đơn giản. Lấy từ: chem.ucacheary.ca
  4. Helmenstine, Anne Marie, Tiến sĩ (Ngày 8 tháng 1 năm 2018). Định nghĩa ankan chuỗi nhánh. Lấy từ: thinkco.com
  5. Hóa học LibreTexts. Ankan mạch nhánh. Lấy từ: chem.libretexts.org
  6. Ankan: cấu trúc và tính chất. Lấy từ: uam.es
  7. Danh pháp: ankan. [PDF] Lấy từ: quimica.udea.edu.co