The alkana bercabang tepu hidrokarbon yang struktur tidak terdiri daripada rantaian linear. Alkana rantai lurus dibezakan daripada isomer bercabang dengan menambahkan huruf n sebelum nama. Oleh itu, n-heksana bermaksud bahawa struktur terdiri daripada enam atom karbon yang diselaraskan dalam rantai.
Cabang-cabang kanopi pokok telanjang (gambar bawah) dapat dibandingkan dengan cabang alkana bercabang; namun, ketebalan rantai, sama ada utama, sekunder atau tersier, mempunyai semua dimensi yang sama. Kenapa? Kerana dalam semua ikatan sederhana C - C ada.
Sumber: Pixabay
Pokok semasa tumbuh cenderung bercabang; begitu juga alkana. Mengekalkan rantai tetap dengan unit metilena tertentu (–CH 2 -) melibatkan serangkaian keadaan yang bertenaga. Semakin banyak tenaga yang dimiliki alkana, semakin besar kecenderungan untuk bercabang.
Kedua-dua isomer linear dan bercabang mempunyai sifat kimia yang sama, tetapi dengan sedikit perbezaan pada titik didih, takat lebur, dan sifat fizikal yang lain. Contoh alkana bercabang adalah 2-metilpropana, yang paling mudah dari semua.
Struktur kimia
Alkana bercabang dan linier mempunyai formula kimia umum yang sama: C n H 2n + 2 . Kedua-duanya, untuk sebilangan atom karbon, mempunyai jumlah hidrogen yang sama. Oleh itu, kedua-dua jenis sebatian tersebut adalah isomer: mereka mempunyai formula yang sama tetapi struktur kimia yang berbeza.
Apa yang diperhatikan terlebih dahulu dalam rantai linear? Sejumlah kumpulan metilena yang terhad, –CH 2 - . Oleh itu, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 adalah alkana rantai lurus yang disebut n-heptana.
Perhatikan lima kumpulan metilena berturut-turut. Juga, perlu diperhatikan bahawa kumpulan ini membentuk semua rantai, dan oleh itu mempunyai ketebalan yang sama tetapi dengan panjang yang berubah-ubah. Apa lagi yang boleh dikatakan mengenai mereka? Yang merupakan karbon ke-2, iaitu karbon yang dihubungkan dengan dua yang lain.
Agar n-heptana dikatakan bercabang, perlu menyusun semula karbon dan hidrogennya. Bagaimana? Mekanisme boleh menjadi sangat kompleks dan melibatkan penghijrahan atom dan pembentukan spesies positif yang dikenali sebagai karbokasi (–C + ).
Walau bagaimanapun, di atas kertas cukup untuk mengatur struktur sedemikian rupa sehingga terdapat karbon ke-3 dan ke-4; dengan kata lain, karbon terikat pada tiga atau empat yang lain. Susunan baru ini lebih stabil daripada kumpulan kumpulan CH 2 yang panjang . Kenapa? Kerana karbon ke-3 dan ke-4 lebih stabil secara bertenaga.
Sifat kimia dan fizikal
Alkana bercabang dan linier, mempunyai atom yang sama, mengekalkan sifat kimia yang sama. Ikatan mereka tetap sederhana, C - H dan C - C, dan dengan sedikit perbezaan elektronegativiti, jadi molekulnya tidak polar. Perbezaan, yang disebutkan di atas, terletak pada karbon ke-3 dan ke-4 (CHR 3 dan CR 4 ).
Walau bagaimanapun, apabila rantai bercabang ke dalam isomer, ia mengubah cara molekul berinteraksi antara satu sama lain.
Contohnya, cara menggabungkan dua cabang linier pokok tidak sama dengan meletakkan dua cabang yang tinggi di atas yang lain. Pada situasi pertama terdapat banyak kontak permukaan, sementara yang kedua terdapat "jurang" antara cabang-cabang. Beberapa cabang lebih banyak berinteraksi antara satu sama lain berbanding dengan cabang utama.
Semua ini menghasilkan nilai yang serupa, tetapi tidak sama pada banyak sifat fizikal.
Takat didih dan lebur
Fasa cecair dan pepejal alkana dikenakan daya intermolekul dalam keadaan tekanan dan suhu tertentu. Oleh kerana molekul alkana bercabang dan linier tidak berinteraksi dengan cara yang sama, cecair atau pepejal mereka tidak akan sama.
Titik lebur dan didih meningkat dengan bilangan karbon. Untuk alkana linier, ini berkadar dengan n. Tetapi bagi alkana bercabang, situasinya bergantung pada seberapa bercabang rantai utama, dan apakah kumpulan pengganti atau alkil (R).
Sekiranya rantai linier dianggap sebagai baris zigzag, maka ia akan sesuai dengan sempurna di antara satu sama lain; tetapi dengan yang bercabang, rantai utama hampir tidak berinteraksi kerana substituen menjauhkannya antara satu sama lain.
Akibatnya, alkana bercabang mempunyai antara muka molekul yang lebih kecil dan oleh itu titik lebur dan didihnya cenderung sedikit lebih rendah. Semakin tersusun strukturnya, semakin kecil nilai-nilai ini.
Sebagai contoh, n-pentana (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ) mempunyai Peb 36.1 ° C, sementara 2-metil-butana (CH 3 CH 2 (CH 3 ) CH 2 CH 3 ) dan 2,2-dimetil-propana (C (CH 3 ) 4 ) 27.8 dan 9.5 ° C.
Ketumpatan
Dengan menggunakan alasan yang sama, alkana bercabang sedikit kurang padat, kerana fakta bahawa mereka menempati isipadu yang lebih besar, kerana penurunan hubungan permukaan antara rantai utama. Seperti alkana linier, mereka tidak dapat dicampur dengan air dan terapung di atasnya; iaitu, mereka kurang padat.
Tatanama dan contoh
Sumber: Gabriel Bolívar
Lima contoh alkana bercabang ditunjukkan dalam gambar di atas. Perhatikan bahawa cabang dicirikan dengan mempunyai karbon ke-3 atau ke-4. Tetapi apakah rantai utama? Yang mempunyai bilangan atom karbon tertinggi.
-Dalam itu tidak peduli, kerana tidak kira rantai mana yang dipilih, kedua-duanya mempunyai 3 C. Jadi, namanya adalah 2-metil-propana. Ia adalah isomer butana, C 4 H 10 .
-Alkane B mempunyai pandangan pertama dua substituen dan rantai panjang. Kumpulan –CH 3 diberi nombor sedemikian sehingga mereka mempunyai bilangan paling sedikit; oleh itu, karbon mula mengira dari sebelah kiri. Oleh itu, B dipanggil 2,3-dimetil-heksana.
-Untuk C sama berlaku seperti di B. Rantai utama mempunyai 8 C, dan dua substituen, CH 3 dan CH 2 CH 3 terletak lebih banyak di sebelah kiri. Oleh itu, namanya ialah: 4-ethyl-3-methyloctane. Perhatikan bahawa pengganti -etil disebut sebelum-metil mengikut susunan abjadnya.
-Dalam kes D, tidak kira di mana karbon dari rantai utama dikira. Namanya ialah: 3-etil-propana.
-Dan akhirnya untuk E, alkana bercabang yang sedikit lebih kompleks, rantai utamanya mempunyai 10 C dan ia mula dikira dari mana-mana kumpulan CH 3 di sebelah kiri. Melakukannya dengan cara ini namanya adalah: 5-etil-2,2-dimetil-dekana.
Rujukan
- Carey, FA (2006). Kimia Organik Edisi Keenam. Mc Graw Hill Publishing House, halaman 74-81.
- John T. Moore, Chris Hren, Peter J. Mikulecky. Cara menamakan alkana bercabang dalam kimia. Dipulihkan dari: dummies.com
- Ian Hunt. (2014). Alkana bercabang sederhana. Diambil dari: chem.ucalgary.ca
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 Januari 2018). Definisi Alkane Rantai bercabang. Dipulihkan dari: thinkco.com
- LibreTexts Kimia. Alkanes rantai bercabang. Diambil dari: chem.libretexts.org
- Alkana: struktur dan sifat. Diambil dari: uam.es
- Tatanama: alkana. . Diambil dari: quimica.udea.edu.co