Il alcani o idrocarburi saturi sono caratterizzati dall'avere nella loro struttura solo legami covalenti singoli. Ciò significa che gli atomi di carbonio presenti in queste specie sono legati al numero massimo di atomi di idrogeno con cui è possibile che formino legami, per questo sono noti come saturato.
Nell'universo della chimica organica gli alcani, detti anche paraffine, sono considerati specie piuttosto abbondanti e molto importanti, appartenenti al gruppo degli idrocarburi alifatici (come gli idrocarburi insaturi)..
Si prende come esempio l'idrocarburo saturo più semplice che si possa formare: il metano, un composto che si trova in fase gassosa in condizioni ambientali standard (25 ° C e atm), la cui formula è CH4.
Come si può vedere, l'unico atomo di carbonio presente in questa molecola ha quattro legami semplici, uno con ogni atomo di idrogeno..
Gli alcheni e gli alchini hanno importanti usi commerciali, come nel caso dell'etilene e del propilene; ma sono anche composti più reattivi degli idrocarburi saturi, il che li rende dotati di un'ampia gamma di reazioni che derivano da alcheni e alchini comuni..
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Per nominare correttamente alcani o idrocarburi saturi, la prima cosa da tenere a mente è che secondo IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) non dovrebbe essere applicata la nomenclatura sistematica per i quattro alcani più semplici..
Questi composti hanno la formula generale CnH2n + 2, dove il valore di n può essere solo numeri interi positivi (n = 1,2, ...), e sono denominati utilizzando il prefisso corrispondente al numero di atomi di carbonio e viene aggiunto il suffisso -anno.
Quindi, le prime quattro molecole sature sono: metano (CH4), etano (C.DueH6), propano (C3H8) e butano (C4H10).
Per cominciare con la nomenclatura degli alcani che hanno tra cinque e dieci atomi di carbonio, viene contato il numero di questi atomi che sono presenti nella catena più lunga, purché continua.
Inoltre, nel caso in cui un atomo di idrogeno venga sottratto da un alcano, diventa un sostituente, cioè un gruppo la cui terminazione viene modificata -anno per -ilo. Ad esempio, il metano (CH4) diventerebbe metile (-CH3) e allo stesso modo con le altre molecole.
Tenendo conto di quanto affermato finora, e aggiungendo che il conteggio deve sempre iniziare con l'atomo di carbonio che ha il sostituente più vicino, viene indicata la posizione del sostituente seguita dal nome dell'alcano..
Pertanto, il composto di cui sopra è chiamato 3-metilpentano.
Allo stesso modo, gli alcani a catena ramificata hanno la stessa formula generale di quelli lineari, ma con n> 2. Pertanto, ogni volta che uno o più atomi o gruppi di atomi sostituiscono uno o più atomi di idrogeno, deve essere indicata la posizione di questi sostituenti..
Se sono presenti più rami di gruppi dello stesso tipo alchilico, le espressioni ha dato-, tri- o tetra- per indicare la quantità di questi sostituenti, preceduto dall'indicazione delle loro posizioni e terminante con il nome dell'alcano.
Nel caso in cui i sostituenti siano diversi, vengono denominati in base all'ordine alfabetico e possono anche avere sostituenti non contenenti carbonio, come cloro (Cl) o nitro (NODue).
In tutti i casi, per contare i numeri di carbonio della catena principale, il numero più piccolo è dato al carbonio che è legato al sostituente più basso in ordine alfabetico, e continua in quella direzione.
Idrocarburi saturi di tipo ciclico, meglio conosciuti come cicloalcani hanno la formula generale CnH2n, dove n = 3,4, ...
In queste molecole organiche, gli atomi di carbonio che lo compongono sono disposti in modo chiuso, cioè la loro struttura forma un anello.
Per nominare queste specie, vengono seguite le linee guida sopra descritte per gli alcani lineari e ramificati, aggiungendo solo il prefisso ciclo-. Allo stesso modo, il ciclopropano (C.3H6) come il cicloalcano più semplice.
Allo stesso modo, queste molecole possono contenere più di un anello integrato nella loro catena principale, con un minimo di tre atomi di carbonio e persino formare strutture altamente complesse..
Gli idrocarburi saturi hanno la caratteristica principale di formare legami semplici tra i loro atomi, il che li rende un gruppo molto ampio di molecole e conferisce loro proprietà abbastanza specifiche come descritto di seguito:
La struttura delle molecole di alcano produce modifiche nelle loro proprietà fisiche e chimiche, a causa della conformazione dei quattro legami che il carbonio può formare..
Ciò significa che nonostante il fatto che in queste molecole il carbonio abbia un'ibridazione di tipo sp3, gli angoli tra i loro atomi adiacenti possono variare a seconda del tipo di atomo.
Per spiegarlo più precisamente, i cicloalcani hanno angoli di torsione che conferiscono loro una caratteristica unica chiamata stereochimica, che può influenzare le energie della molecola e altri fattori ad essa inerenti, come conferirle proprietà spettroscopiche e ottiche..
Gli idrocarburi saturi mostrano una reattività piuttosto bassa alle specie ioniche e ad altre specie polari. Allo stesso tempo, non hanno praticamente alcuna interazione con sostanze acide e alcaline..
Gli alcani sono considerati non conduttivi, perché hanno praticamente zero polarità in presenza di un campo elettrico. Pertanto, non è possibile formare legami idrogeno per consentire la sua solubilità in solventi polari..
Quindi sono praticamente solubili in tutti i solventi non polari, essendo immiscibili con solventi polari come l'acqua..
Negli idrocarburi saturi, le interazioni intermolecolari si verificano a causa delle forze di van der Waals, in cui interazioni più forti si traducono in punti di ebollizione più elevati..
Una tendenza simile si osserva per i punti di fusione, ma ciò è dovuto alla capacità di confezionamento della molecola..
Poiché queste interazioni sono direttamente correlate al peso molecolare della specie, più grande è la molecola, i suoi punti di ebollizione e fusione saranno più alti..
Pertanto, avendo una struttura più rigida che conferisce loro un piano di contatto intermolecolare, i cicloalcani hanno punti di ebollizione e fusione più elevati rispetto ai loro alcani lineari corrispondenti..
Metano: È un gas incolore e inodore che si trova in abbondanza in natura e come prodotto di determinate attività umane. Il metano è il membro più semplice degli alcani ed è tra i più potenti gas serra (Encyclopædia Britannica, 2017).
Etano: è un gas che si trova principalmente nel gas naturale e viene utilizzato in miscela con altri gas per produrre combustibili.
Propano: è un gas incolore, che si trova nel gas naturale e viene utilizzato come combustibile nelle case e nelle industrie. La formula chimica del propano è C3H8 e la formula estesa è CH3CHDueCHDue (Propano Formula, S.F).
Butano: l'on-butano è una delle dozzine di gas estratti dal gas naturale grezzo e può essere prodotto anche dal petrolio greggio. L'N-butano è un gas multiuso incolore. Il butano può essere utilizzato per il riscaldamento, il raffreddamento e il carburante per accendini.
N-pentano: è un liquido limpido e incolore con un odore simile al petrolio. Il pentano si trova nelle bevande alcoliche e nell'olio di luppolo. Questo alcano è un componente di alcuni combustibili ed è utilizzato come solvente speciale in laboratorio..
N-esano: È un liquido trasparente incolore con un odore simile al petrolio. Si trova negli agrumi, è usato per estrarre oli commestibili da semi e verdure, come solvente speciale e come detergente.
N-eptano: È un liquido trasparente incolore con un odore simile al petrolio. Si trova nel cardamomo. Meno denso dell'acqua e insolubile in acqua. Vapori più pesanti dell'aria.
N-ottano: è un liquido incolore con odore di benzina. Meno denso dell'acqua e insolubile in acqua. Quindi galleggia sull'acqua. Produce vapori irritanti.
Cloruro di metile: Chiamato anche clorometano, è un gas incolore. È l'alonealcano più semplice, utilizzato nella fabbricazione di polimeri siliconici e nella fabbricazione di altri prodotti chimici.
Cloroformio: è un liquido incolore, odoroso e altamente volatile che è stato ampiamente utilizzato per le sue proprietà anestetiche. A causa di queste proprietà, ha la reputazione di essere in grado di stordire o colpire le persone, anche se consumato in piccole dosi (MoviesDoes Chloroform Really Knock You Outs Quick As they show in Movies?, 2016).
Tetracloruro di carbonio: chiamato anche tetraclorometano, un liquido incolore, denso, altamente tossico, volatile, non infiammabile che ha un odore caratteristico e viene utilizzato come solvente.
Cloroetano: è un gas che condensa sotto leggera pressione. Il cloroetano viene utilizzato principalmente per alleviare il dolore locale nella medicina dello sport (National Center for Biotechnology Information., 2017).
Bromoetano: noto anche come bromuro di etile, è un liquido volatile incolore, leggermente solubile e più denso dell'acqua. I vapori sono più pesanti dell'aria. Usato per fare prodotti farmaceutici e come solvente.
Isobutano: è un gas incolore con un debole odore di petrolio. Viene spedito come gas liquefatto sotto la sua pressione di vapore. Il contatto con il liquido può causare congelamento. Si illumina facilmente.
IsopentanoChiamato anche 2-metilbutano, è un liquido acquoso incolore con un odore di benzina. Galleggia nell'acqua. Produce vapori infiammabili e irritanti (National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Database;, 2017).
2-metilpentano: è un alcano a catena ramificata con formula molecolare C6H14. È un liquido acquoso con odore di benzina che galleggia sull'acqua e produce un vapore irritante.
3, 3-dimetilesano: si trova in erbe e spezie. Il 3, 3-dimetilesano è un componente di Osmanthus fragrans (osmanto dolce) e olio di ginseng.
2,3-dimetilesano: si trova nella frutta. Il 2,3-dimetilesano è un componente volatile dell'amido.
Neopentane: è un liquido meno denso dell'acqua. Insolubile in acqua ma solubile in alcol (National Center for Biotechnology Information., 2015).
2, 2, 4-trimetilpentano: o L'isoottano viene rilasciato nell'ambiente attraverso la produzione, l'uso e lo smaltimento di prodotti associati all'industria petrolifera. Il 2,2,4-trimetilpentano è penetrato nella pelle di un essere umano e ha causato necrosi della pelle e dei tessuti della mano, richiedendo un intervento chirurgico (National Center for Biotechnology Information., 2017).
Ciclopropano: È un gas incolore con un odore simile al petrolio. Il contatto con il liquido può causare congelamento. Può soffocare per spostamento d'aria e ha un effetto narcotico in alta concentrazione.
Ciclobutano: Gas che condensa in un liquido a 13 ° C. Insolubile in acqua. Solubile in alcool, acetone ed etere.
Ciclopentano: È un liquido trasparente incolore con un odore simile al petrolio. Meno denso dell'acqua e insolubile in esso. I vapori sono più pesanti dell'aria.
Cicloesano: si trova nel cavolo rapa. Miscele di additivi coloranti diluenti per uso alimentare.
Cicloeptano: è un liquido oleoso incolore, insolubile e meno denso dell'acqua. L'inalazione di alte concentrazioni può avere un effetto narcotico. Utilizzato per produrre altri prodotti chimici.
Cicloottano: è un idrocarburo policiclico con nove atomi di carbonio. Insolubile in acqua.
Metilcicloesano: È un liquido trasparente incolore con un odore simile al petrolio. Nel metilcicloesano, la conformazione a sedia in cui il grande gruppo metilico è equatoriale è la più stabile e quindi la più popolata di tutte le possibili conformazioni (Carey, 2011).
Isopropil cicloesano: è un liquido incolore presente nella frutta. L'isopropil cicloesano si trova in Carica papaya (papaia).
metilciclopentano: è un liquido insolubile incolore e meno denso dell'acqua. I vapori possono essere narcotici e irritanti. Il metilciclopentano è isolato da Helianthus annuus (girasole).
Norborano: è un alcano biciclico chiamato anche biciclo [2,2,1] eptano con formula C7H12.
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