20.1: Hidrokaboni

Last updated
Save as PDF

Page ID: 175900

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Malengo ya kujifunza

Eleza umuhimu wa hidrokaboni na sababu ya utofauti wao
Jina ulijaa na hidrokaboni isokefu, na molekuli inayotokana nao
Eleza tabia ya athari za hidrokaboni zilizojaa na zisizohifadhiwa
Kutambua isoma za miundo na kijiometri za hidrokaboni

Database kubwa ¹ ya misombo ya kikaboni inaorodhesha kuhusu dutu milioni 10, ambazo ni pamoja na misombo inayotokana na viumbe hai na yale yaliyotengenezwa na maduka ya dawa. Idadi ya misombo ya kikaboni yenye uwezo imekadiriwa ² kwa 10 ⁶⁰ —idadi kubwa ya astronomia. Kuwepo kwa molekuli nyingi za kikaboni ni matokeo ya uwezo wa atomi za kaboni kuunda hadi vifungo vinne vikali kwa atomi nyingine za kaboni, na kusababisha minyororo na pete za ukubwa tofauti, maumbo, na matatizo mbalimbali.

Misombo ya kikaboni rahisi zaidi ina vipengele tu vya kaboni na hidrojeni, na huitwa hidrokaboni. Japokuwa zinajumuisha aina mbili tu za atomi, kuna aina mbalimbali za hidrokaboni kwa sababu zinaweza kuwa na urefu tofauti wa minyororo, minyororo ya matawi, na pete za atomi za kaboni, au mchanganyiko wa miundo hii. Aidha, hidrokaboni inaweza kutofautiana katika aina za vifungo vya kaboni-kaboni zilizopo katika molekuli zao. Hidrokaboni nyingi hupatikana katika mimea, wanyama, na fossils zao; hidrokaboni nyingine zimeandaliwa katika maabara. Tunatumia hidrokaboni kila siku, hasa kama fueli, kama vile gesi asilia, asetilini, propane, butane, na sehemu kuu za petroli, mafuta ya dizeli, na mafuta ya kupokanzwa. Ya kawaida plastiki polyethilini, polypropylene, na polystyrene pia ni hidrokaboni Tunaweza kutofautisha aina kadhaa za hidrokaboni kwa tofauti katika kuunganishwa kati ya atomi za kaboni. Hii inasababisha tofauti katika jiometri na katika hybridization ya orbitals kaboni.

Alkanes

Alkanes, au hidrokaboni zilizojaa, zina vifungo moja tu vya covalent kati ya atomi za kaboni. Kila moja ya atomi za kaboni katika alkane ina orbitali za mseto wa sp ³ na huunganishwa na atomi nyingine nne, ambazo kila mmoja ni ama kaboni au hidrojeni. Miundo ya Lewis na mifano ya methane, ethane, na pentane zinaonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{1}\). Minyororo ya kaboni kwa kawaida hutolewa kama mistari ya moja kwa moja katika miundo ya Lewis, lakini mtu anapaswa kukumbuka kwamba miundo ya Lewis haikusudiwa kuonyesha jiometri ya molekuli. Kumbuka kwamba atomi za kaboni katika mifano ya kimuundo (mifano ya mpira-na-fimbo na nafasi ya kujaza) ya molekuli ya pentane haifai kwenye mstari wa moja kwa moja. Kwa sababu ya mahuluti ya sp ³, pembe za dhamana katika minyororo ya kaboni ni karibu na 109.5°, na kutoa minyororo hiyo katika alkane umbo la zigzag.

Miundo ya alkanes na molekuli nyingine za kikaboni zinaweza pia kuwakilishwa kwa njia isiyo ya kina na fomu za kimuundo zilizopunguzwa (au tu, fomu zilizopunguzwa). Badala ya muundo wa kawaida wa formula za kemikali ambazo kila ishara ya kipengele inaonekana mara moja tu, formula iliyosababishwa imeandikwa ili kupendekeza kuunganisha katika molekuli. Fomula hizi zina muonekano wa muundo wa Lewis ambao wengi au wote wa alama za dhamana zimeondolewa. Fomu za kimuundo za ethane na pentane zinaonyeshwa chini ya Kielelezo\(\PageIndex{1}\), na mifano kadhaa ya ziada hutolewa katika mazoezi mwishoni mwa sura hii.

alt — Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Picha ni miundo Lewis, mifano ya mpira-na-fimbo, na mifano ya kujaza nafasi kwa molekuli ya methane, ethane, na pentane.

Njia ya kawaida inayotumiwa na wanakemia kikaboni ili kurahisisha michoro ya molekuli kubwa ni kutumia muundo wa mifupa (pia huitwa muundo wa mstari-angle). Katika aina hii ya muundo, atomi za kaboni hazionyeshwa na C, lakini zinawakilishwa na kila mwisho wa mstari au bend katika mstari. Atomi za hidrojeni hazipatikani kama zinaunganishwa na kaboni. Atomi nyingine badala ya kaboni na hidrojeni zinawakilishwa na alama zao za msingi. Kielelezo\(\PageIndex{2}\) kinaonyesha njia tatu tofauti za kuteka muundo huo.

alt — Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Mfumo huo unaweza kuwakilishwa njia tatu tofauti: formula iliyopanuliwa, formula iliyosababishwa, na muundo wa mifupa.

Mfano\(\PageIndex{1}\)

Kuchora Miundo ya Skeletal Chora miundo ya mifupa kwa molekuli hizi mbili:

alt

Suluhisho

Kila atomu ya kaboni hubadilishwa kuwa mwisho wa mstari au mahali ambako mistari huingiliana. Atomi zote za hidrojeni zilizounganishwa na atomi za kaboni zimeachwa nje ya muundo (ingawa bado tunahitaji kutambua zipo):

Kielelezo a inaonyesha muundo wa mifupa ya matawi ambayo inaonekana kama ishara ya pamoja na makundi ya mstari yanayotembea juu na kulia na chini na upande wa kushoto wa sehemu ya kulia ya ishara ya pamoja. Kielelezo b inaonekana katika muundo wa zig zag uliofanywa na makundi sita ya mstari. Makundi huinuka, kuanguka, kupanda, kuanguka, kupanda, na kuanguka kusonga kushoto kwenda kulia kwenye takwimu.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Chora miundo ya mifupa kwa molekuli hizi mbili:

Kielelezo inaonyesha tano C H subscript 2 makundi na moja C H kundi Bonded katika pete hexagonal. C H subscript 3 kundi inaonekana juu na haki ya pete, bonded kwa pete kwenye C H kundi kuonekana katika sehemu ya juu kulia ya pete. Katika b, molekuli moja kwa moja ya mnyororo linajumuisha C H subscript 3 C H subscript 2 C H subscript 2 C H subscript 2 C H subscript 3 inavyoonyeshwa.

Jibu: Katika, hexagon yenye vertex hapo juu inavyoonyeshwa. Vertex tu kwa haki ina sehemu ya mstari masharti kwamba inaenea juu na kulia. Katika b, muundo wa zig zag unaonyeshwa ambapo makundi ya mstari yanaongezeka, kuanguka, kuongezeka, kuanguka, na kupanda kusonga kushoto kwenda kulia.

Mfano\(\PageIndex{2}\)

Kufafanua Miundo ya Skeletal Kutambua fomu ya kemikali ya molekuli iliyowakilishwa hapa:

Takwimu hii inaonyesha pentagon yenye kipeo kinachozungumzia haki, ambayo sehemu ya mstari inaenea ambayo ina makundi mawili ya mstari yaliyounganishwa mwisho wake wa kulia, moja kupanua juu na kulia, na nyingine kupanua chini na kulia.

Suluhisho

Kuna sehemu nane ambako mistari huingiliana au kuishia, maana yake ni kwamba kuna atomi nane za kaboni katika molekuli. Kwa kuwa tunajua kwamba atomi za kaboni huwa na kufanya vifungo vinne, kila atomu ya kaboni itakuwa na idadi ya atomi za hidrojeni zinazohitajika kwa vifungo vinne. Kiwanja hiki kina atomi 16 za hidrojeni kwa formula ya Masi ya C ₈ H ₁₆.

Eneo la atomi za hidrojeni:

Katika takwimu hii pete linajumuisha makundi manne ya C H 2 na kikundi kimoja cha C H katika sura ya pentagonal kinaonyeshwa. Kutoka kwa kikundi cha C H, kilicho upande wa kulia wa pentagon, C H imefungwa. Kutoka hii C H, C H subscript 3 kundi ni bonded juu na haki na pili ni bonded chini na kulia.

Zoezi\(\PageIndex{2}\)

Tambua formula ya kemikali ya molekuli iliyowakilishwa hapa:

Mfano wa mifupa unaonyeshwa kwa muundo wa zig zag unaoongezeka, huanguka, huinuka, na huanguka tena kushoto kwenda kulia kupitia katikati ya molekuli. Kutoka kwa pointi mbili zilizoinuka, makundi ya mstari hupanua wote juu na chini, na kujenga matawi manne.

Jibu: C ₉ H ₂₀

Alkanes zote zinajumuisha atomi za kaboni na hidrojeni, na zina vifungo, miundo, na formula sawa; alkanes zisizo za kawaida zote zina formula ya C _n H _2n ₊₂. Idadi ya atomi za kaboni zilizopo katika alkane haina kikomo. Idadi kubwa ya atomi katika molekuli itasababisha vivutio vya nguvu vya intermolecular (vikosi vya utawanyiko) na mali tofauti za kimwili za molekuli. Mali kama vile kiwango cha kuyeyuka na kiwango cha kuchemsha (Jedwali\(\PageIndex{1}\)) kwa kawaida hubadilika vizuri na kwa kutabiri kadiri idadi ya atomi za kaboni na hidrojeni katika molekuli inabadilika.

Jedwali\(\PageIndex{1}\): Mali ya Baadhi ya Alkanes
Alkane	Mfumo wa Masi	Kiwango cha kuyeyuka (°C)	Kiwango cha kuchemsha (°C)	Awamu katika STP 4	Idadi ya Isoma za Miundo
methani	CH ₄	—182.5	—161.5	gesi	1
ethani	C ₂ H ₆	—183.3	—88.6	gesi	1
propane	C ₃ H ₈	—187.7	—42.1	gesi	1
butane	C ₄ H ₁₀	—138.3	—0.5	gesi	2
pentane	C ₅ H ₁₂	—129.7	36.1	kioevu	3
hexane	C ₆ H ₁₄	—95.3	68.7	kioevu	5
heptane	C ₇ H ₁₆	—90.6	98.4	kioevu	9
oktani	C ₈ H ₁₈	—56.8	125.7	kioevu	18
nonane	C ₉ H ₂₀	—53.6	150.8	kioevu	35
decane	C ₁₀ H ₂₂	—29.7	174.0	kioevu	75
tetradecane	C ₁₄ H ₃₀	5.9	253.5	thabiti	1858
octadecane	C ₁₈ H ₃₈	28.2	316.1	thabiti	60,523

Hidrokaboni yenye formula sawa, ikiwa ni pamoja na alkanes, inaweza kuwa na miundo tofauti. Kwa mfano, alkanes mbili zina formula C ₄ H ₁₀: Wao huitwa n -butane na 2-methylpropane (au isobutane), na kuwa na miundo ya Lewis ifuatayo:

alt

Misombo n -butane na 2-methylpropane ni isoma za kimuundo (neno isomers ya kikatiba pia hutumiwa kawaida). Isoma za kikatiba zina fomula sawa ya Masi lakini mipangilio tofauti ya anga ya atomi katika molekuli zao. Molekuli ya n -butane ina mnyororo usio na matawi, maana yake ni kwamba hakuna atomi ya kaboni inayounganishwa na zaidi ya atomi nyingine mbili za kaboni. Tunatumia neno kawaida, au kiambishi awali n, kutaja mlolongo wa atomi za kaboni bila matawi. Kiwanja 2—methylpropane kina mnyororo wa matawi (atomu ya kaboni katikati ya muundo wa Lewis imeunganishwa na atomi nyingine tatu za kaboni)

Kutambua isomers kutoka miundo Lewis si rahisi kama inaonekana. Lewis miundo kwamba kuangalia tofauti inaweza kweli kuwakilisha isoma sawa. Kwa mfano, miundo mitatu katika Kielelezo\(\PageIndex{3}\) zote zinawakilisha molekuli sawa, n -butane, na hivyo si isomers tofauti. Zinafanana kwa sababu kila mmoja ana mnyororo usio na matawi wa atomi nne za kaboni.

alt — Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Hizi uwakilishi tatu wa muundo wa n-butane si isomers kwa sababu wote vyenye mpangilio huo wa atomi na vifungo.

Misingi ya Majina ya Organic: Kutaja Alkanes

Umoja wa Kimataifa wa Kemia safi na Applied (IUPAC) umetengeneza mfumo wa nomenclature unaoanza na majina ya alkanes na inaweza kubadilishwa kutoka huko ili kuhesabu miundo ngumu zaidi. Nomenclature kwa alkanes inategemea sheria mbili:

Ili kutaja alkane, kwanza kutambua mlolongo mrefu zaidi wa atomi za kaboni katika muundo wake. Mlolongo wa kaboni mbili huitwa ethane; mnyororo wa kaboni tatu, propane; na mnyororo wa kaboni nne, butani. Minyororo ndefu inaitwa kama ifuatavyo: pentane (mnyororo wa kaboni tano), hexane (6), heptane (7), octane (8), nonane (9), na decane (10). Viambishi hivi vinaweza kuonekana katika majina ya alkanes yaliyoelezwa katika Jedwali\(\PageIndex{1}\).
Ongeza viambishi awali kwa jina la mlolongo mrefu zaidi ili kuonyesha nafasi na majina ya wasimamizi. Substituents ni matawi au makundi ya kazi ambayo hubadilisha atomi za hidrojeni kwenye mnyororo Msimamo wa mbadala au tawi hutambuliwa na idadi ya atomi ya kaboni inayounganishwa nayo katika mnyororo. Tunahesabu atomi za kaboni katika mlolongo kwa kuhesabu kutoka mwisho wa mnyororo karibu na mbadala. Wafanyabiashara wengi huitwa mmoja mmoja na kuwekwa kwa utaratibu wa alfabeti mbele ya jina.

alt

Wakati mbadala zaidi ya moja yapo, ama kwenye atomi moja ya kaboni au kwenye atomi tofauti za kaboni, wasimamizi huorodheshwa kialfabeti. Kwa sababu namba ya atomi ya kaboni inaanza mwishoni karibu zaidi na mbadala, mlolongo mrefu zaidi wa atomi za kaboni huhesabiwa kwa namna ya kuzalisha idadi ya chini kabisa kwa mbadala. Mwisho -o hubadilisha -ide mwishoni mwa jina la mbadala ya electronegative (katika misombo ya ionic, ion ya kushtakiwa vibaya inaisha na -ide kama kloridi; katika misombo ya kikaboni, atomi hizo zinatibiwa kama mbadala na mwisho -o hutumiwa). Idadi ya mbadala ya aina hiyo inaonyeshwa na viambishi awali di- (mbili), tri- (tatu), tetra- (nne), na kadhalika (kwa mfano, difluoro- inaonyesha mbadala mbili za fluoride).

Mfano\(\PageIndex{3}\): Naming Halogen-substituted Alkanes

Jina la molekuli ambayo muundo wake umeonyeshwa hapa:

Muundo huu unaonyesha atomi ya C iliyounganishwa na atomi za H na atomi nyingine ya C. Atomi hii ya pili ya C imeunganishwa na atomi mbili H na atomi nyingine ya C. Hii atomi ya tatu C imeunganishwa na atomi B r na atomi nyingine C. Atomi hii ya nne ya C imeunganishwa na atomi mbili za H na atomi C l.

Suluhisho

Mlolongo wa kaboni nne umehesabiwa kutoka mwisho na atomi ya klorini. Hii inaweka substituents juu ya nafasi 1 na 2 (kuhesabu kutoka upande mwingine bila kuweka substituents juu ya nafasi 3 na 4). Atomi nne za kaboni inamaanisha kuwa jina la msingi la kiwanja hiki litakuwa butane. Bromini katika nafasi ya 2 itaelezewa kwa kuongeza 2-bromo-; hii itakuja mwanzoni mwa jina, tangu bromo- inakuja kabla ya chloro- kialfabeti. Klorini katika nafasi ya 1 itaelezewa kwa kuongeza 1-chloro-, na kusababisha jina la molekuli kuwa 2-bromo-1-chlorobutane.

Zoezi\(\PageIndex{3}\)

Jina la molekuli ifuatayo:

Takwimu hii inaonyesha atomi ya C iliyounganishwa na atomi tatu H na atomi nyingine ya C. Atomi hii ya pili ya C imeunganishwa na atomi mbili H na atomi ya tatu C. Atomu ya tatu ya C imeunganishwa na atomi mbili B r na atomi ya nne ya C. Atomu hii ya C imeunganishwa na atomi ya H, na mimi atomi, na atomi ya tano ya C. Atomi hii ya mwisho ya C imeunganishwa na atomi tatu za H.

Jibu: 3,3-dibromo-2-iodopentane

Tunaita mbadala ambayo ina hidrojeni moja chini kuliko alkane inayofanana na kundi la alkyl. Jina la kundi la alkyl linapatikana kwa kuacha suffix -ane ya jina la alkane na kuongeza -yl:

Katika takwimu hii, methane ni jina na kuwakilishwa kama C na nne H atomi bonded juu, chini, kushoto, na kulia ya C. kundi methyl ni inavyoonekana, ambayo inaonekana kama methane bila haki zaidi H. dash bado katika eneo ambapo H zamani alikuwa bonded. Ethane ni jina na kuwakilishwa na atomi mbili za serikali kuu zilizounganishwa C ambazo atomi sita za H zinaunganishwa; mbili juu na chini ya kila moja ya atomi C mbili na kwa mwisho wa kushoto na kulia wa atomi C zilizounganishwa. Kundi la ethyl linaonekana kama muundo sawa na atomi ya H ya haki zaidi imeondolewa. Dash inabakia mahali ambapo atomu ya H ilikuwa imeunganishwa zamani.

Vifungo vya wazi katika vikundi vya methyl na ethyl vinaonyesha kwamba makundi haya ya alkyl yanaunganishwa na atomi nyingine.

Mfano\(\PageIndex{4}\) Naming Substituted Alkanes

Jina la molekuli ambayo muundo wake umeonyeshwa hapa:

Mlolongo wa atomi sita za kaboni, zilizohesabiwa 6, 5, 4, 3, 2, na 1 huonyeshwa. Imefungwa juu ya kaboni 3, mlolongo wa kaboni mbili unaonyeshwa, umehesabiwa 1 na 2 kusonga juu. H atomi ni sasa moja kwa moja juu, chini, kushoto na kulia ya atomi zote kaboni katika nafasi si tayari kuchukuliwa juu katika bonding na atomi nyingine kaboni.

Suluhisho

Mlolongo mrefu zaidi wa kaboni unaendesha usawa katika ukurasa na una atomi sita za kaboni (hii inafanya msingi wa jina hexane, lakini tutahitaji pia kuingiza jina la tawi). Katika kesi hiyo, tunataka idadi kutoka kulia kwenda kushoto (kama inavyoonekana kwa idadi ya bluu) hivyo tawi ni kushikamana na carbon 3 (kufikiria idadi kutoka kushoto kwenda kulia - hii ingekuwa kuweka tawi juu ya carbon 4, kukiuka sheria zetu). Tawi lililounganishwa na msimamo 3 wa mlolongo wetu lina atomi mbili za kaboni (zilizohesabiwa katika nyekundu) -hivyo tunachukua jina letu kwa kaboni mbili eth- na ambatanisha -yl mwishoni ili kuashiria tunaelezea tawi. Kuweka vipande vyote pamoja, molekuli hii ni 3-ethylhexane.

Zoezi\(\PageIndex{4}\)

Jina la molekuli ifuatayo:

Takwimu hii inaonyesha atomi ya C iliyounganishwa na atomi tatu H na atomi nyingine ya C. Atomu hii ya C inaunganishwa na atomi mbili H na atomi ya tatu C. Atomu ya tatu ya C imeunganishwa na atomi mbili za H na atomi ya nne ya C. Atomu ya nne ya C imeunganishwa na atomi mbili za H na atomi ya tano C. Atomu hii ya C imeunganishwa na atomi ya H, atomi ya sita C katika mnyororo, na atomi nyingine ya C inayoonekana kuwa tawi mbali na mnyororo. Atomu C katika tawi imeunganishwa na atomi mbili H na atomi nyingine C. Atomu hii ya C inaunganishwa na atomi mbili H na atomi nyingine ya C. Atomi hii ya tatu C inaonekana upande wa kushoto wa pili na imeunganishwa na atomi tatu H. Atomu ya sita ya C katika mnyororo imeunganishwa na atomi mbili H na atomi ya saba C. Atomu ya saba ya C imeunganishwa na atomi mbili H na atomi ya nane C. Atomu ya nane ya C imeunganishwa na atomi tatu za H.

Jibu: 4-propyloctane

Baadhi ya hidrokaboni zinaweza kuunda zaidi ya aina moja ya kundi la alkili wakati atomi za hidrojeni ambazo zingeondolewa zina “mazingira” tofauti katika molekuli. Tofauti hii ya makundi ya alkili iwezekanavyo yanaweza kutambuliwa kwa njia ifuatayo: Atomi nne za hidrojeni katika molekuli ya methane ni sawa; zote zina mazingira sawa. Wao ni sawa kwa sababu kila mmoja huunganishwa na atomi ya kaboni (atomi moja ya kaboni) inayounganishwa na atomi tatu za hidrojeni. (Ni inaweza kuwa rahisi kuona equivalency katika mpira na fimbo mifano katika Kielelezo\(\PageIndex{3}\). Kuondolewa kwa moja yoyote ya atomi nne za hidrojeni kutoka methane huunda kundi la methyl. Vivyo hivyo, atomi sita za hidrojeni katika ethane ni sawa na kuondoa mojawapo ya atomi hizi za hidrojeni hutoa kundi la ethyl. Kila moja ya atomi sita za hidrojeni huunganishwa na atomi ya kaboni inayounganishwa na atomi nyingine mbili za hidrojeni na atomi ya kaboni. Hata hivyo, katika propane na 2—methylpropane, kuna atomi za hidrojeni katika mazingira mawili tofauti, zinajulikana kwa atomi zilizo karibu au vikundi vya atomi:

alt — Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Orodha hii inatoa majina na formula kwa makundi mbalimbali alkyl sumu na kuondolewa kwa atomi hidrojeni kutoka maeneo mbalimbali.

Kumbuka kwamba makundi ya alkyl haipo kama vyombo vya kujitegemea vilivyo imara. Wao daima ni sehemu ya molekuli kubwa. Eneo la kundi la alkyl kwenye mlolongo wa hydrocarbon linaonyeshwa kwa njia sawa na mbadala nyingine yoyote:

alt

Alkanes ni molekuli thabiti kiasi, lakini joto au mwanga itaamsha athari zinazohusisha kuvunja C—H au C—C vifungo moja. Mwako ni moja ya majibu hayo:

\[\ce{CH4}(g)+\ce{2O2}(g)⟶\ce{CO2}(g)+\ce{2H2O}(g) \nonumber \]

Alkanes huwaka mbele ya oksijeni, mmenyuko wa kupunguza oxidation yenye exothermic ambayo hutoa dioksidi kaboni na maji. Matokeo yake, alkanes ni mafuta bora. Kwa mfano, methane, CH ₄, ni sehemu kuu ya gesi asilia. Butane, C ₄ H ₁₀, kutumika katika vituo vya kambi na nyepesi ni alkane. Petroli ni mchanganyiko wa kiowevu wa alkanes zinazoendelea- na matawi mnyororo, kila iliyo na atomi za kaboni tano hadi tisa, pamoja na viungio mbalimbali vya kuboresha utendaji wake kama mafuta. Mafuta ya mafuta, mafuta ya dizeli, na mafuta ya mafuta ni hasa mchanganyiko wa alkanes na raia wa juu wa Masi. Chanzo kikuu cha mafuta haya ya alkane ya kioevu ni mafuta yasiyosafishwa, mchanganyiko mgumu ambao hutenganishwa na kunereka kwa sehemu. Kunyoosha kwa sehemu inachukua faida ya tofauti katika pointi za kuchemsha za vipengele vya mchanganyiko (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Unaweza kukumbuka kuwa kiwango cha kuchemsha ni kazi ya mwingiliano wa intermolecular, ambayo ilijadiliwa katika sura ya ufumbuzi na colloids.

alt — Kielelezo:Katika\(\PageIndex{5}\) safu ya kunereka kwa sehemu ya mafuta yasiyosafishwa, mafuta yanayotokana na 425° C katika tanuru hupuka wakati inapoingia chini ya mnara. Mvuke huinuka kupitia kofia za Bubble katika mfululizo wa trays katika mnara. Kama mvuke hupungua hatua kwa hatua, sehemu ndogo za juu, kisha za chini, za kuchemsha hupunguza maji na hutolewa. (mikopo kushoto: mabadiliko ya kazi na Luigi Chiesa)

Katika mmenyuko mbadala, mmenyuko mwingine wa kawaida wa alkanes, moja au zaidi ya atomi za hidrojeni za alkane hubadilishwa na atomi tofauti au kundi la atomi. Hakuna vifungo vya kaboni-kaboni vinavyovunjika katika athari hizi, na uharibifu wa atomi za kaboni haubadilika. Kwa mfano, mmenyuko kati ya ethane na klorini ya Masi iliyoonyeshwa hapa ni mmenyuko wa mbadala:

alt

Sehemu ya C—Cl ya molekuli ya kloroethane ni mfano wa kundi la kazi, sehemu au moiety ya molekuli inayotoa reactivity maalum ya kemikali. Aina za makundi ya kazi zilizopo katika molekuli ya kikaboni ni vigezo vikubwa vya mali zake za kemikali na hutumiwa kama njia ya kuainisha misombo ya kikaboni kama kina katika sehemu zilizobaki za sura hii.

Alkenes

Misombo ya kikaboni ambayo yana vifungo moja au zaidi mara mbili au tatu kati ya atomi za kaboni huelezewa kama isokefu. Una uwezekano wa kusikia mafuta yasiyotumiwa. Hizi ni molekuli tata za kikaboni zenye minyororo mirefu ya atomi za kaboni, ambazo zina angalau dhamana moja mara mbili kati ya atomi za kaboni Molekuli zisizohifadhiwa za hidrokaboni zilizo na vifungo moja au zaidi mara mbili huitwa alkenes. Atomi za kaboni zilizounganishwa na dhamana mbili zimefungwa pamoja na vifungo viwili, dhamana moja σ na moja π dhamana. Vifungo viwili na vitatu vinatoa kupanda kwa jiometri tofauti karibu na atomu ya kaboni inayoshiriki ndani yake, na kusababisha tofauti muhimu katika umbo la Masi na mali. Jiometri tofauti huwajibika kwa mali tofauti za mafuta yasiyotokana na mafuta yaliyojaa.

Ethene, C ₂ H ₄, ni alkene rahisi. Kila atomu ya kaboni katika ethene, inayoitwa ethylene, ina muundo wa mpango wa trigonal. Mwanachama wa pili wa mfululizo ni propene (propylene) (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)); isoma ya butene hufuata katika mfululizo. Atomi nne za kaboni katika mlolongo wa butene inaruhusu kuundwa kwa isomers kulingana na nafasi ya dhamana mbili, pamoja na aina mpya ya isomerism.

alt — Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Miundo iliyopanuliwa, miundo ya mpira na fimbo, na mifano ya kujaza nafasi ya alkenes ethene, propene, na 1-butene huonyeshwa.

Ethylene (jina la kawaida la viwanda kwa ethene) ni malighafi ya msingi katika uzalishaji wa polyethilini na misombo mingine muhimu. Zaidi ya tani milioni 135 za ethylene zilizalishwa duniani kote mwaka 2010 kwa ajili ya matumizi katika viwanda vya polymer, petrochemical, na plastiki. Ethylene huzalishwa viwanda katika mchakato unaoitwa ngozi, ambapo minyororo ndefu ya hidrokaboni katika mchanganyiko wa mafuta ya petroli huvunjika kuwa molekuli ndogo.

Usafishaji wa plastiki

Polima (kutoka maneno ya Kigiriki aina nyingi inayomaanisha “wengi” na mer inayomaanisha “sehemu”) ni molekuli kubwa zinazoundwa na vitengo vya kurudia, zinajulikana kama monoma. Polima zinaweza kuwa za asili (wanga ni polymer ya mabaki ya sukari na protini ni polima za asidi amino) au synthetic [kama polyethilini, polyvinyl hidrojeni (PVC), na polystyrene]. Aina mbalimbali za miundo ya polima hutafsiriwa kuwa mali mbalimbali na matumizi ambayo huwafanya kuwa sehemu muhimu za maisha yetu ya kila siku. Kuongeza makundi ya kazi kwa muundo wa polymer inaweza kusababisha mali tofauti sana (angalia majadiliano kuhusu Kevlar baadaye katika sura hii).

Mfano wa mmenyuko wa upolimishaji unaonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{7}\). Monoma ethilini (C ₂ H ₄) ni gesi kwenye joto la kawaida, lakini inapopolimishwa, kwa kutumia kichocheo cha chuma cha mpito, inabadilishwa kuwa nyenzo imara iliyoundwa na minyororo mirefu ya —CH ₂ — vitengo vinavyoitwa polyethilini. Polyethilini ni plastiki ya bidhaa inayotumiwa hasa kwa ajili ya ufungaji (mifuko na filamu).

Kielelezo\(\PageIndex{7}\): Majibu ya upolimishaji wa ethylene kwa polyethilini huonyeshwa.

Polyethilini ni mwanachama wa subset moja ya polima za synthetic zilizowekwa kama plastiki. Plastiki ni solidi za kikaboni za synthetic ambazo zinaweza kuumbwa; kwa kawaida ni polima za kikaboni zilizo na raia Wengi wa monoma zinazoingia kwenye plastiki za kawaida (ethylene, propylene, kloridi ya vinyl, styrene, na ethylene terefalt) zinatokana na petrochemicals na hazibadiliki sana, na kuzifanya vifaa vya mgombea kwa kuchakata. Usafishaji wa plastiki husaidia kupunguza haja ya kutumia zaidi ya vifaa vya petrochemical na pia hupunguza uharibifu wa mazingira unaosababishwa na kutupa vifaa hivi visivyoweza kuharibika.

Usafishaji wa plastiki ni mchakato wa kurejesha taka, chakavu, au plastiki zilizotumiwa, na kurejesha nyenzo kuwa bidhaa muhimu. Kwa mfano, polyethilini terethilini (chupa za kunywa laini) zinaweza kuyeyuka chini na kutumika kwa samani za plastiki, katika mazulia, au kwa matumizi mengine. Plastiki nyingine, kama polyethilini (mifuko) na polypropen (vikombe, vyombo vya chakula vya plastiki), vinaweza kutengenezwa tena au kurekebishwa kutumiwa tena. Maeneo mengi ya nchi yana mipango ya kuchakata inayozingatia moja au zaidi ya plastiki za bidhaa ambazo zimepewa msimbo wa kuchakata (Kielelezo\(\PageIndex{8}\)). Shughuli hizi zimeanza kutumika tangu miaka ya 1970 na zimefanya uzalishaji wa baadhi ya plastiki kati ya shughuli za viwanda bora zaidi leo.

Kielelezo\(\PageIndex{8}\): Kila aina ya plastiki recyclable ni kuchapishwa na kanuni kwa ajili ya utambulisho rahisi.

Jina la alkene limetokana na jina la alkane lenye idadi sawa ya atomi za kaboni. Uwepo wa dhamana mara mbili unaashiria kwa kuchukua nafasi ya suffix -ane na suffix -ene. Eneo la dhamana mara mbili hutambuliwa kwa kutaja ndogo ya idadi ya atomi za kaboni zinazoshiriki katika dhamana mbili:

Fomu nne za miundo na majina huonyeshwa. kwanza inaonyesha mbili nyekundu C atomi kushikamana na nyekundu mara mbili dhamana mfano na makundi mawili sambamba line. Atomi H zimeunganishwa juu na chini upande wa kushoto wa atomi ya kushoto zaidi ya C. Atomi mbili zaidi za H zinaunganishwa sawa na haki ya atomu C upande wa kulia. Chini ya muundo huu jina ethene na jina mbadala ethylene huonyeshwa. Ya pili inaonyesha atomi tatu za C zilizounganishwa pamoja na dhamana nyekundu mara mbili kati ya atomi nyekundu za kwanza na za pili za C zinazohamia kushoto kwenda kulia kwenye mnyororo wa kaboni tatu. Atomi H zimeunganishwa juu na chini upande wa kushoto wa atomi C upande wa kushoto. H moja imeunganishwa juu ya atomi ya kati ya C. Atomi tatu zaidi za H zimeunganishwa hapo juu, chini, na kwa haki ya atomi ya tatu ya C. Chini ya muundo huu jina la propene na jina mbadala propylene linaonyeshwa. Ya tatu inaonyesha atomi nne za C zilizounganishwa pamoja, zimehesabiwa moja kupitia nne zinazohamia kushoto kwenda kulia na kifungo nyekundu mara mbili kati ya kaboni nyekundu ya kwanza na ya pili katika mnyororo. Atomi H zimeunganishwa juu na chini upande wa kushoto wa atomi C upande wa kushoto. H moja imeunganishwa juu ya atomi ya pili ya C. Atomi H zimeunganishwa juu na chini ya atomi ya tatu C. Atomi tatu zaidi za H zimeunganishwa hapo juu, chini, na kwa haki ya atomi ya nne ya C. Chini ya muundo huu jina 1 dash butene ni umeonyesha. Ya nne inaonyesha atomi nne za C zilizounganishwa pamoja, zinahesabiwa moja kupitia nne zinazohamia kushoto kwenda kulia na kifungo nyekundu mara mbili kati ya atomi nyekundu ya pili na ya tatu C katika mnyororo. H atomi zimefungwa juu, chini, na upande wa kushoto wa atomi ya kushoto zaidi ya C. Atomu moja ya H imeunganishwa juu ya atomu ya pili ya C. Atomu moja ya H imeunganishwa juu ya atomi ya tatu C. Atomi tatu zaidi za H zimeunganishwa hapo juu, chini, na kwa haki ya atomi ya nne ya C. Chini ya muundo huu jina 2 dash butene ni umeonyesha.

Isoma wa Alkenes

Molekuli ya 1-butene na 2-butene ni isoma za kimuundo; mpangilio wa atomi katika molekuli hizi mbili hutofautiana. Kama mfano wa tofauti za mpangilio, atomi ya kwanza ya kaboni katika 1-butene inaunganishwa na atomi mbili za hidrojeni; atomi ya kwanza ya kaboni katika 2-butene inaunganishwa na atomi tatu za hidrojeni.

Kiwanja 2-butene na alkeni nyingine pia huunda aina ya pili ya isoma inayoitwa isoma ya kijiometri. Katika seti ya isoma za kijiometri, aina hizo za atomi zinaunganishwa kwa utaratibu huo, lakini jiometri za molekuli mbili zinatofautiana. Isoma za kijiometri za alkenes zinatofautiana katika mwelekeo wa vikundi upande wowote wa\(\mathrm{C=C}\) dhamana.

Atomi za kaboni ni huru kuzunguka karibu na dhamana moja lakini si karibu na dhamana mbili; dhamana mara mbili ni rigid. Hii inafanya uwezekano wa kuwa na isoma mbili za 2-butene, moja na vikundi vyote viwili vya methyl upande mmoja wa dhamana mbili na moja na makundi ya methyl pande tofauti. Wakati miundo ya butene inayotolewa na pembe 120° dhamana karibu na atomi sp ² -hybridized carbon kushiriki katika dhamana mara mbili, isoma ni dhahiri. Isoma ya 2-butene ambayo vikundi viwili vya methyl viko upande mmoja huitwa cis -isoma; moja ambayo vikundi viwili vya methyl viko pande tofauti huitwa trans -isoma (Kielelezo\(\PageIndex{9}\)). Jiometri tofauti huzalisha mali tofauti za kimwili, kama vile kiwango cha kuchemsha, ambacho kinaweza kufanya kujitenga kwa isoma iwezekanavyo:

Kielelezo\(\PageIndex{9}\): Mifano hizi za Masi zinaonyesha isomers za kimuundo na kijiometri za butene.

Alkenes ni tendaji zaidi kuliko alkanes kwa sababu\(\mathrm{C=C}\) moiety ni kundi tendaji kazi. Dhamana π, kuwa dhamana dhaifu, huvunjika kwa urahisi zaidi kuliko dhamana ya σ. Hivyo, alkenes hupata mmenyuko wa tabia ambayo dhamana ya π imevunjika na kubadilishwa na vifungo viwili vya σ. Tabia hii inaitwa mmenyuko wa kuongeza. Uchanganyiko wa atomi za kaboni katika dhamana mbili katika alkene hubadilika kutoka sp ² hadi sp ³ wakati wa mmenyuko wa kuongeza. Kwa mfano, halojeni huongeza kwenye dhamana mara mbili katika alkene badala ya kuchukua nafasi ya hidrojeni, kama inatokea katika alkane:

Mchoro huu unaeleza majibu ya ethene na C l subscript 2 kuunda 1 comma 2 dash dichloroethane. Katika mmenyuko huu, formula ya miundo ya ethane inavyoonyeshwa. Ina dhamana mara mbili kati ya mbili C atomi na mbili H atomi Bonded kwa kila chembe C pamoja C l Bonded kwa C l. hii ni inavyoonekana kwenye upande wa kushoto wa mshale. Atomi mbili za C na dhamana mbili kati yao zinaonyeshwa kwa rangi nyekundu. Kwa upande wa kulia wa mshale, molekuli ya dichloroethane ya 1 ya dash 2 inavyoonyeshwa. Ina vifungo moja tu na kila atomu C ina C l na jozi tatu za dots za elektroni zilizounganishwa chini yake. Atomi C na C l, dhamana moja kati yao, na jozi za elektroni zinaonyeshwa kwa nyekundu. Kila atomu C pia ina atomi mbili za H zilizounganishwa nayo.

Mfano\(\PageIndex{5}\): Alkene Reactivity and Naming

Kutoa majina ya IUPAC kwa reactant na bidhaa ya mmenyuko halogenation inavyoonekana hapa:

Upande wa kushoto wa mmenyuko na mshale huonyeshwa kwa upande wa bidhaa tupu. Kwa upande wa kushoto, C H subscript 3 ni Bonded chini na haki ya C H ambayo ina dhamana mara mbili kwa mwingine C H. pili C H ni Bonded juu na haki ya C H subscript 2 ambayo pia Bonded kwa C H subscript 3. Ishara ya pamoja inavyoonyeshwa na chembe ya C l iliyounganishwa na chembe ya C l inayofuata. Hii pia inafuatiwa na mshale wa majibu.

Suluhisho

Mtendaji ni mnyororo wa kaboni tano ambao una dhamana ya kaboni-kaboni mara mbili, hivyo jina la msingi litakuwa pentene. Tunaanza kuhesabu mwishoni mwa mlolongo karibu na mara mbili dhamana - katika kesi hii, kutoka kushoto-mara mbili dhamana spans carbon 2 na 3, hivyo jina inakuwa 2-pentene. Kwa kuwa kuna makundi mawili yaliyo na kaboni yaliyounganishwa na atomi mbili za kaboni katika dhamana ya mara mbili-na wako upande uleule wa kifungo mara mbili—molekuli hii ni isoma ya cis-, na kufanya jina la alkene kuanzia cis -2-pentene. Bidhaa ya mmenyuko wa halogenation itakuwa na atomi mbili za klorini zilizounganishwa na atomi za kaboni ambazo zilikuwa sehemu ya dhamana mbili ya kaboni-kaboni:

C H subscript 3 ni Bonded chini na haki ya C H ambayo ni Bonded chini na kushoto na C l C H pia Bonded na mwingine C H ambayo ni Bonded chini na haki ya C l na juu na haki ya C H subscript 2. C H subscript 2 pia Bonded kwa C H subscript 3.

Molekuli hii sasa ni alkane iliyobadilishwa na itaitwa kama vile. Msingi wa jina utakuwa pentane. Tutahesabu kutoka mwisho kwamba namba atomi za kaboni ambapo atomi za klorini zimeunganishwa kama 2 na 3, na kufanya jina la bidhaa 2,3-dichloropentane.

Zoezi\(\PageIndex{5}\)

Kutoa majina kwa reactant na bidhaa ya mmenyuko umeonyeshwa:

Hii inaonyesha atomi C iliyounganishwa na atomi tatu H na atomi nyingine C. Atomi hii ya pili ya C imeunganishwa na atomi mbili H na atomi ya tatu C. Atomu hii ya tatu ya C imeunganishwa na atomi moja ya H na pia huunda dhamana mara mbili na atomi ya nne ya C. Atomu hii ya nne ya C imeunganishwa na atomi moja H na atomi C ya tano. Atomu hii ya tano ya C imeunganishwa na atomi mbili H na atomi ya sita ya C. Atomi hii ya sita ya C imeunganishwa na atomi tatu H. Kuna ishara ya pamoja ikifuatiwa na chembe ya C l iliyounganishwa na atomi nyingine ya C l. Kuna mshale wa majibu. hakuna bidhaa zinazoonyeshwa.

Jibu: reactant: cis-3-hexene, bidhaa: 3,4-dichlorohexane

Alkynes

Molekuli ya hidrokaboni yenye vifungo moja au zaidi mara tatu huitwa alkynes; hufanya mfululizo mwingine wa hidrokaboni zisizohifadhiwa. Atomi mbili za kaboni zilizounganishwa na dhamana tatu zimefungwa pamoja na dhamana moja σ na vifungo viwili π. Kaboni za sp -hybridized zinazohusika katika dhamana tatu zina pembe za dhamana za 180°, zikitoa aina hizi za vifungo umbo linear, kama fimbo.

Mwanachama rahisi zaidi wa mfululizo wa alkyne ni ethyne, C _{2 H ₂}, inayoitwa asetilini. Muundo wa Lewis kwa ethyne, molekuli linear, ni:

Fomu ya kimuundo na jina la ethyne, pia inajulikana kama asetilini, huonyeshwa. Katika nyekundu, atomi mbili za C zinaonyeshwa kwa dhamana tatu inayoonyeshwa na makundi matatu ya mstari wa usawa kati yao. Inavyoonekana katika nyeusi katika kila mwisho wa muundo, moja H atomi ni Bonded.

Nomenclature ya IUPAC kwa alkines ni sawa na ile kwa alkenes isipokuwa kwamba suffix -yne hutumiwa kuonyesha dhamana mara tatu katika mnyororo. Kwa mfano,\(\mathrm{CH_3CH_2C≡CH}\) inaitwa 1-butyne.

Mfano\(\PageIndex{6}\): Structure of Alkynes

Eleza jiometri na mahuluti ya atomi za kaboni katika molekuli ifuatayo:

formula miundo ni umeonyesha kwa C H subscript 3 Bonded kwa C atomi ambayo ni mara tatu Bonded na mwingine C atomi ambayo ni Bonded kwa C H subscript 3. Kila chembe C kinachoitwa 1, 2, 3, na 4 kutoka kushoto kwenda kulia.

Suluhisho

Atomi za kaboni 1 na 4 zina vifungo vinne vya moja na hivyo ni tetrahedral na mahuluti ya sp ³. Atomi za kaboni 2 na 3 zinahusika katika dhamana ya mara tatu, hivyo zina jiometri linear na zingeainishwa kama mahuluti sp.

Zoezi\(\PageIndex{6}\)

Kutambua hybridization na dhamana pembe katika atomi kaboni katika molekuli inavyoonekana:

Fomu ya kimuundo inavyoonyeshwa na atomi ya H iliyounganishwa na atomi ya C. C atomu ina dhamana mara tatu na nyingine C atomi ambayo pia ni Bonded kwa C H. C H ina dhamana mara mbili na mwingine C H ambayo pia Bonded juu na haki ya C H subscript 3. Kila chembe C kinachoitwa 1, 2, 3, 4, au 5 kutoka kushoto kwenda kulia.

Jibu: kaboni 1: sp, 180°; kaboni 2: sp, 180°; kaboni 3: sp ², 120°; kaboni 4: sp ², 120°; kaboni 5: sp ³, 109.5°

Kemikali, alkynes ni sawa na alkenes. Kwa kuwa kundi la\(\mathrm{C≡C}\) kazi lina vifungo viwili vya π, alkynes kawaida huguswa hata kwa urahisi zaidi, na huitikia na reagent mara mbili zaidi katika athari za kuongeza. Tabia ya asetilini na bromini ni mfano wa kawaida:

Mchoro huu unaeleza mmenyuko wa ethyne na molekuli mbili za B r Subscript 2 kuunda 1 comma 1 comma 2 comma 2 dash tetrabromoethane. Katika mmenyuko huu, formula miundo ya ethyne, H chembe Bonded kwa nyekundu C atomi na nyekundu dhamana mara tatu mwingine nyekundu C atomi Bonded nyeusi H chembe, pamoja B r Bonded kwa B r plus B r Bonded kwa B r Bonded kwa B r inavyoonekana upande wa kushoto wa mshale. Kwa upande wa kulia, fomu 1 comma 1 comma 2 comma 2 dash tetrabromoethane molekuli inavyoonekana. Ina atomu ya H iliyoambatana na atomu ya C ambayo inaunganishwa na atomu nyingine ya C ambayo inaunganishwa na atomu ya H. Kila atomi C ni Bonded juu na chini ya B r atomi. Kila atomi B r ina jozi tatu za dots elektroni. C na B r atomi, dhamana moja kati yao, na jozi elektroni ni inavyoonekana katika nyekundu.

Asetilini na alkini nyingine pia huwaka kwa urahisi. Tochi ya asetilini inachukua faida ya joto kubwa la mwako kwa asetilini.

Hidrokaboni kunukia

Benzini, C _{6 H ₆}, ni mwanachama rahisi zaidi wa familia kubwa ya hidrokaboni, inayoitwa hidrokaboni yenye kunukia. Misombo hii ina miundo pete na maonyesho bonding kwamba lazima ilivyoelezwa kwa kutumia resonance mseto dhana ya nadharia valence dhana dhamana au delanication dhana ya molekuli orbital nadharia. (Ili kupitia dhana hizi, rejea sura za awali juu ya kuunganisha kemikali). Miundo ya resonance ya benzini, C ₆ _{H 6}, ni:

Kielelezo\(\PageIndex{10}\): Fomula hii iliyosababishwa inaonyesha muundo wa kipekee wa bonding wa benzini.

Kuna derivatives nyingi za benzini. Atomi za hidrojeni zinaweza kubadilishwa na mbadala nyingi tofauti. Misombo ya kunukia kwa urahisi zaidi kupitia athari badala ya athari za kuongeza; badala ya moja ya atomi za hidrojeni na mbadala mwingine utaondoka vifungo viwili vilivyowekwa ndani. Yafuatayo ni mifano ya kawaida ya derivatives ya benzini iliyobadilishwa:

Fomu tatu za kimuundo zinaonyeshwa. Ya kwanza inaitwa toluene. Molekuli hii ina pete sita ya hidrokaboni ya kaboni ambamo atomi tano za C kila mmoja huunganishwa na atomi moja tu ya H. Kwenye upande wa juu wa kulia wa pete, atomi ya C ambayo haina atomi ya H iliyounganishwa ina kikundi chenye rangi nyekundu ya C H 3 kilichounganishwa. Mduara ni katikati ya pete. Ya pili ni kinachoitwa xylene. Molekuli hii ina pete sita ya hidrokaboni ya kaboni ambamo atomi nne za C kila mmoja huunganishwa na atomi moja tu ya H. Kwenye upande wa juu wa kulia na kulia wa pete, atomi mbili za C ambazo hazina atomi za H zilizounganishwa zina C H subscript vikundi 3 vilivyounganishwa. Hizi C H subscript 3 makundi kuonekana katika nyekundu. Mduara ni katikati ya pete. Ya tatu ni lebo styrene. Molekuli hii ina pete sita ya hidrokaboni ya kaboni ambamo atomi tano za kaboni kila mmoja huunganishwa na atomi moja tu ya H. Kwenye haki ya juu ya pete, kaboni ambayo haina atomi ya H iliyounganishwa ina C H nyekundu dhamana mbili C H subscript 2 kundi masharti. Mduara ni katikati ya pete.

Toluene na xylene ni vimumunyisho muhimu na malighafi katika sekta ya kemikali. Styrene hutumiwa kuzalisha polystyrene ya polymer.

Mfano\(\PageIndex{7}\): Structure of Aromatic Hydrocarbons

Isoma moja inayowezekana iliyoundwa na mmenyuko mbadala ambayo inachukua nafasi ya atomi ya hidrojeni iliyoambatana na pete yenye kunukia ya toluini yenye atomi ya klorini inavyoonyeshwa hapa. Chora isoma nyingine mbili zinazowezekana ambazo atomu ya klorini inachukua nafasi ya atomi tofauti ya hidrojeni iliyounganishwa na pete yenye kunukia:

Njia mbili za kimuundo zinaonyeshwa. Ya kwanza ina pete sita ya hidrokaboni ya kaboni ambamo atomi nne za kaboni kila mmoja huunganishwa na atomi moja tu ya H. Kwenye upande wa juu wa pete, kaboni ambayo haina atomi ya H iliyounganishwa ina kikundi cha C H kilichosajiliwa 3 kilichounganishwa. C kwa haki ya chini ina C l atomi iliyounganishwa. Mduara ni katikati ya pete. Molekuli ya pili ina hexagon yenye mduara ndani. Kutoka vertex ya hexagon upande wa juu wa kulia kundi la C H subscript 3 linaunganishwa. Kutoka vertex upande wa chini wa kulia, atomi ya C l imeunganishwa.

Suluhisho

Kwa kuwa pete ya kaboni sita na vifungo vya mara mbili ni muhimu kwa molekuli kuhesabiwa kama kunukia, isoma zinazofaa zinaweza kuzalishwa tu kwa kubadilisha nafasi za chloro-substituent jamaa na methyl-mbadala:

Jozi mbili za formula za kimuundo zinaonyeshwa. Ya kwanza ina pete sita ya hidrokaboni ya kaboni ambamo atomi nne za C kila mmoja huunganishwa na atomi moja tu ya H. Kwenye upande wa juu wa kulia wa pete, atomi ya C ambayo haina atomi ya H iliyofungwa ina kikundi cha C H kilichosajiliwa 3 kilichounganishwa. Atomi ya C kwa haki ina atomi ya C l iliyounganishwa. Mduara ni katikati ya pete. Molekuli ya pili katika jozi ya kwanza ina hexagon yenye mduara ndani. Kutoka vertex ya hexagon upande wa juu wa kulia kundi la C H subscript 3 linaunganishwa. Kutoka vertex upande wa kulia, atomi ya C l imeunganishwa. Jozi la pili linaonyesha kwanza pete sita ya hidrokaboni ya kaboni ambamo atomi nne za C kila mmoja huunganishwa na atomu moja tu ya H. C l atomi ni masharti ya kushoto zaidi C atomi na C H subscript 3 kundi ni masharti ya haki zaidi C atomi. Mduara ni katikati ya pete. Molekuli ya pili katika jozi ina hexagon yenye mduara ndani. C H subscript 3 kundi ni masharti ya vertex upande wa kulia wa hexagon na vertex upande wa kushoto, C l atomi ni bonded.

Zoezi\(\PageIndex{7}\)

Chora isoma tatu za kiwanja cha pete cha kunukia cha sita kilichowekwa na bromini mbili.

Jibu: Jozi tatu za formula za kimuundo zinaonyeshwa. Ya kwanza ina pete sita ya hidrokaboni ya kaboni ambamo atomi nne za C kila mmoja huunganishwa na atomi moja tu ya H. Katika haki ya juu na kulia ya pete, mbili C atomi ambazo hazina Bonded H atomi na moja B r atomi bonded kila. Mduara ni katikati ya pete. Chini ya muundo huu, muundo sawa unaonyeshwa ambao una hexagon na mduara ndani. Kutoka kwa vipeo vya hexagon kwenye atomi za juu za kulia na za kulia za B r zimeunganishwa. Ya pili ina pete sita ya hidrokaboni ya kaboni ambamo atomi nne za C kila mmoja huunganishwa na atomi moja tu ya H. Katika haki ya juu na chini ya kulia ya pete, mbili C atomi ambazo hazina Bonded H atomi na moja B r atomi bonded kila. Mduara ni katikati ya pete. Chini ya muundo huu, muundo sawa unaonyeshwa ambao una hexagon na mduara ndani. Kutoka kwa vipeo vya hexagon kwenye atomi za juu za kulia na za chini za moja B r zimeunganishwa. Ya tatu ina pete sita ya hidrokaboni ya kaboni ambamo atomi nne za C kila mmoja huunganishwa na atomi moja tu ya H. Katika upande wa juu kulia na chini kushoto wa pete, mbili C atomi ambazo hazina Bonded H atomi na B r atomi Bonded. Mduara ni katikati ya pete. Chini ya muundo huu, muundo sawa unaonyeshwa ambao una hexagon na mduara ndani. Kutoka kwenye vipeo vya hexagon upande wa juu wa kushoto na wa chini, atomi moja ya B r ni masharti.

Muhtasari

Nguvu, imara vifungo kati ya atomi za kaboni huzalisha molekuli tata zenye minyororo, matawi, na pete. Kemia ya misombo hii inaitwa kemia ya kikaboni. Hidrokaboni ni misombo ya kikaboni yenye kaboni na hidrojeni tu. Alkanes ni hidrokaboni zilizojaa- yaani hidrokaboni ambazo zina vifungo moja tu. Alkenes zina vifungo moja au zaidi ya kaboni-kaboni mara mbili. Alkynes zina vifungo moja au zaidi ya kaboni-kaboni mara tatu. Hidrokaboni yenye kunukia huwa na miundo ya pete na mifumo ya elektroni iliyosafishwa π

maelezo ya chini

Hii ni database ya Beilstein, sasa inapatikana kupitia tovuti ya Reaxys (www.elsevier.com/online-tools/reaxys).
Peplow, Mark. “Organic awali: Robo-Kemia, "Nature 512 (2014): 20—2.
Mali ya kimwili kwa C ₄ H ₁₀ na molekuli nzito ni yale ya isoma ya kawaida, n -butane, n -pentane, nk.
STP inaonyesha halijoto ya 0 °C na shinikizo la atm 1.

faharasa

majibu ya kuongeza: majibu ambayo dhamana ya kaboni-kaboni mara mbili huunda dhamana moja ya kaboni-kaboni kwa kuongeza ya reactant. Tabia ya kawaida kwa alkene.

alkane: molekuli yenye atomi za kaboni na hidrojeni tu zilizounganishwa na vifungo moja (σ)

alkene: molekuli yenye kaboni na hidrojeni zenye angalau carbon-carbon mara mbili dhamana

kundi la alkyl: substituent, yenye alkane kukosa atomi moja hidrojeni, masharti ya muundo kubwa

alkyne: molekuli yenye kaboni na hidrojeni zenye angalau carbon-carbon mara tatu dhamana

kunukia hidrokaboni: mzunguko molekuli yenye kaboni na hidrojeni na delocalized alternating carbon-carbon moja na mbili vifungo, na kusababisha utulivu kuimarishwa

kikundi cha kazi: sehemu ya molekuli ya kikaboni ambayo inatoa reactivity maalum kemikali kwa molekuli

kiwanja kikaboni: asili au synthetic kiwanja ambayo ina kaboni

hydrokaboni iliyojaa: molekuli zenye kaboni na hidrojeni ambayo ina vifungo moja tu kati ya atomi za kaboni

muundo wa mifupa: njia ya shorthand ya kuchora molekuli za kikaboni ambazo atomi za kaboni zinawakilishwa na mwisho wa mistari na hupiga kati ya mistari, na atomi za hidrojeni zilizounganishwa na atomi za kaboni hazionyeshwa (lakini zinaeleweka kuwa sasa na muktadha wa muundo)

mbadala: tawi au kundi kazi kwamba nafasi ya atomi hidrojeni katika mnyororo kubwa hydrocarbon

mmenyuko wa badala: mmenyuko ambao atomu moja hubadilisha mwingine katika molekuli