HIDROKARBON ALIFATIK: SIFAT, TATANAMA, TINDAK BALAS, JENIS - KIMIA - 2025

The hidrokarbon alifatik adalah mereka yang kekurangan aromaticity, bukan dalam erti yang pencium, tetapi sebagai hal kestabilan kimia. Mengelaskan hidrokarbon dengan cara ini pada masa ini terlalu kabur dan tidak tepat, kerana tidak membezakan antara pelbagai jenis hidrokarbon yang tidak beraroma.

Oleh itu, kita mempunyai hidrokarbon alifatik dan hidrokarbon aromatik. Yang terakhir dikenali oleh unit asas mereka: cincin benzena. Sebaliknya, yang lain dapat menggunakan struktur molekul apa pun: linear, bercabang, siklik, tak jenuh, poliklik; selagi mereka tidak mempunyai sistem konjugasi seperti benzena.

Bahan bakar cair dalam pemetik api terdiri daripada campuran hidrokarbon alifatik. Sumber: Pixnio.

Istilah 'aliphatic' lahir dari perkataan Yunani 'aleiphar', yang bermaksud lemak, juga digunakan untuk merujuk pada minyak. Oleh itu, pada abad ke-19 klasifikasi ini diberikan kepada hidrokarbon yang diperoleh daripada ekstrak berminyak; sementara hidrokarbon aromatik diekstrak dari pokok dan resin wangi.

Namun, apabila asas kimia organik digabungkan, didapati bahawa terdapat sifat kimia yang membezakan hidrokarbon, bahkan lebih penting daripada sumber semula jadi: aromatik (dan bukan wangian).

Dengan cara ini, hidrokarbon alifatik berhenti menjadi hanya yang diperolehi dari lemak, menjadi semua yang kekurangan aromatik. Dalam keluarga ini kita mempunyai alkana, alkena dan alkena, tidak kira sama ada linier atau siklik. Itulah sebabnya 'aliphatic' dianggap tidak tepat; walaupun berguna untuk menangani beberapa aspek umum.

Contohnya, apabila anda menyebut 'hujung' atau 'rantai' alifatik, anda merujuk kepada kawasan molekul di mana cincin aromatik tidak ada. Dari semua hidrokarbon alifatik, definisi termudah adalah metana, CH ₄ ; manakala benzena adalah hidrokarbon aromatik yang paling mudah.

Sifat hidrokarbon alifatik

Sifat hidrokarbon alifatik berbeza-beza ke tahap yang berbeza bergantung pada yang mana dipertimbangkan. Terdapat massa molekul rendah dan tinggi, serta linear, bercabang, siklik atau polisiklik, bahkan yang mempunyai struktur tiga dimensi yang menakjubkan; seperti Kuba, berbentuk kubus.

Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kesamaan yang dapat disebutkan. Sebilangan besar hidrokarbon alifatik adalah gas atau cecair hidrofobik dan apolar, ada yang lebih apolar daripada yang lain, kerana bahkan di mana rantai karbonnya mengandungi atom halogen, oksigen, nitrogen atau sulfur termasuk dalam senarai.

Begitu juga, mereka adalah sebatian mudah terbakar, kerana mudah terdedah kepada pengoksidaan di udara dengan sumber haba yang minimum. Ciri ini menjadi lebih berbahaya jika kita menambahkan turun naiknya yang tinggi, kerana interaksi penyebaran yang lemah yang menyatukan molekul alifatik.

Kita melihatnya sebagai contoh dalam butana, gas yang boleh mencairkan dengan mudah seperti propana. Kedua-duanya sangat mudah menguap dan mudah terbakar, menjadikannya komponen aktif dalam gas memasak atau pemetik poket.

Sudah tentu, turun naik ini cenderung menurun apabila jisim molekul meningkat dan hidrokarbon menghasilkan cecair yang semakin likat dan berminyak.

Tatanama

Tatanama hidrokarbon lebih berbeza daripada sifatnya. Sekiranya ia adalah alkana, alkena atau alkena, peraturan yang sama yang ditetapkan oleh IUPAC diikuti: pilih rantai terpanjang, tetapkan nombor penunjuk terendah ke hujung yang paling diganti atau heteroatom atau kumpulan yang paling reaktif.

Dengan cara ini dapat diketahui di mana karbon setiap substituen dijumpai, atau bahkan tak tepu (ikatan dua atau tiga). Dalam kes hidrokarbon siklik, namanya didahului oleh substituen yang disenaraikan dalam urutan abjad, diikuti dengan kata 'cycle', menghitung bilangan karbon yang menyusunnya.

Sebagai contoh, pertimbangkan dua sikloheksana berikut:

Dua sikloheksana, yang dikelaskan sebagai hidrokarbon alifatik. Sumber: Gabriel Bolívar.

Cyclohexane A dipanggil 1,4-dimethylcyclohexane. Sekiranya cincin itu lima karbon, itu adalah 1,4-dimetilcyclopentane. Sementara itu, sikloheksana B disebut 1,2,4-trimethylcyclohexane, dan bukan 1,4,6-sikloheksana, kerana berusaha menggunakan petunjuk terendah.

Sekarang, tatanama boleh menjadi sangat rumit untuk hidrokarbon dengan struktur pelik. Bagi mereka terdapat peraturan yang lebih khusus, yang mesti dijelaskan secara berasingan dan berhati-hati; sama seperti sebatian diena, terpena, polien, dan polikiklik.

Reaksi

Pembakaran

Nasib baik, tindak balas kurang berbeza untuk hidrokarbon ini. Salah satu daripadanya telah disebutkan: mereka membakar dengan mudah, menghasilkan karbon dioksida dan air, serta oksida atau gas lain bergantung pada kehadiran heteroatom (Cl, N, P, O, dll.). Walau bagaimanapun, CO ₂ dan H ₂ O adalah produk pembakaran utama.

Penambahan

Sekiranya mereka tidak tepu, mereka boleh mengalami reaksi penambahan; iaitu, mereka memasukkan molekul-molekul kecil ke tulang belakang mereka sebagai pengganti mengikut mekanisme tertentu. Di antara molekul ini kita mempunyai air, hidrogen dan halogen (F ₂ , Cl ₂ , Br ₂ dan I ₂ ).

Halogenasi

Sebaliknya, hidrokarbon alifatik di bawah kejadian sinaran ultraviolet (hv) dan haba boleh memecahkan ikatan CH untuk mengubahnya menjadi ikatan CX (CF, C-Cl, dll.). Ini adalah reaksi halogenasi, yang diperhatikan dalam alkana rantai pendek, seperti metana atau pentana.

Keretakan

Reaksi lain yang boleh dialami oleh hidrokarbon alifatik, terutamanya alkana rantai panjang, adalah keretakan terma. Ini terdiri daripada membekalkan haba yang kuat sehingga tenaga haba memutuskan ikatan DC, dan oleh itu molekul kecil, yang lebih bernilai di pasaran bahan bakar, terbentuk dari molekul besar.

Keempat tindak balas di atas adalah reaksi utama yang boleh dialami oleh hidrokarbon alifatik, pembakaran menjadi yang paling penting, kerana ia tidak membeza-bezakan sebatian apa pun; semua akan terbakar di hadapan oksigen, tetapi tidak semua akan menambahkan molekul atau pecah menjadi molekul kecil.

Jenis-Jenis

Hidrokarbon alifatik mengelompokkan sebilangan sebatian yang tidak berkesudahan, yang pada gilirannya diklasifikasikan dengan cara yang lebih spesifik, yang menunjukkan tahap tak jenuh mereka, serta jenis struktur yang mereka miliki.

Mengikut seberapa tidak jenuh, kita mempunyai alkana (tepu), alkena dan alkena (tak jenuh).

Alkana dicirikan oleh mempunyai ikatan CC tunggal, sementara dalam alkena dan alkena kita memerhatikan ikatan C = C dan C≡C, masing-masing. Cara yang sangat umum untuk memvisualisasikannya adalah dengan memikirkan kerangka karbon alkana sebagai rantai zigzagging dan bengkok, sebagai "kotak" untuk alkena, dan "garis lurus" untuk alkena.

Ini disebabkan oleh fakta bahawa ikatan dua dan tiga mempunyai sekatan tenaga dan sterik dalam putarannya, "mengeraskan" strukturnya.

Alkana, alkena, dan alkena boleh bercabang, siklik, atau poliklik. Itulah sebabnya sikloalkana, sikloalkena, sikloalkin, dan sebatian seperti decalin (dengan struktur bicyclo), adamantane (serupa dengan topi baseball), heptalena, gonan, antara lain, juga dianggap hidrokarbon alifatik.

Jenis hidrokarbon lain timbul daripada alkena, seperti diena (dengan dua ikatan berganda), polien (dengan banyak ikatan berganda bergantian), dan terpena (sebatian yang berasal dari isoprena, diena).

Permohonan

Sekali lagi, penggunaan hidrokarbon ini boleh berbeza bergantung pada mana yang dipertimbangkan. Namun, pada bahagian sifat dan tindak balas dibuat jelas bahawa semuanya pembakaran, tidak hanya untuk melepaskan molekul gas, tetapi juga cahaya dan panas. Oleh itu, mereka adalah takungan tenaga, berguna untuk berfungsi sebagai bahan bakar atau sumber haba.

Itulah sebabnya ia digunakan sebagai bagian dari komposisi petrol, untuk gas asli, pembakar Bunsen, dan secara umum untuk dapat memulai kebakaran.

Salah satu contoh yang paling terkenal ialah asetilena, HC≡CH, yang pembakarannya membolehkan ion logam sampel teruja dalam spektrometri penyerapan atom yang dilakukan dalam ujian analisis. Juga, api yang dihasilkan dapat digunakan untuk pengelasan.

Hidrokarbon alifatik cair, seperti parafinik, sering digunakan sebagai pelarut pengekstrakan untuk lemak. Sebagai tambahan, tindakan pelarutnya dapat digunakan untuk menghilangkan noda, enamel, cat, atau hanya untuk menyediakan larutan sebatian organik tertentu.

Mereka yang mempunyai jisim molekul tertinggi, sama ada likat atau pepejal, digunakan untuk pengeluaran resin, polimer atau ubat-ubatan.

Mengenai istilah 'aliphatic', sering digunakan untuk merujuk ke daerah-daerah tersebut, dalam makromolekul, yang kurang aromatik. Sebagai contoh, asfaltenes secara dangkal digambarkan sebagai nukleus aromatik dengan rantai alifatik.

Contoh

Pada mulanya dikatakan bahawa metana adalah hidrokarbon alifatik termudah. Mereka diikuti oleh propana, CH ₃ CH ₂ CH ₃ , butana, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₃ , pentana, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₃ , oktana, nonan, decane, dan sebagainya, mempunyai alkana setiap kali lebih lama.

Perkara yang sama berlaku untuk etilena, CH ₂ = CH ₂ , propena, CH ₃ CH = CH ₂ , butena, CH ₃ CH ₂ CH = CH ₃ , dan untuk alkena selebihnya. Sekiranya terdapat dua ikatan berganda, mereka adalah diena, dan jika terdapat lebih daripada dua, polena. Begitu juga, mungkin terdapat ikatan dua dan tiga dalam kerangka yang sama, meningkatkan kerumitan struktur.

Di antara sikloalkana kita dapat menyebut siklopropana, siklobutana, siklopentana, sikloheksana, sikloheptana, siklooktana, serta sikloheksena dan sikloheksin. Derivatif bercabang pada gilirannya diperoleh dari semua hidrokarbon ini, contoh yang ada (seperti 1,4-dimethylcyclohexane) berkembang biak lebih banyak lagi.

Dari terpenes yang paling representatif, kita mempunyai limonena, mentol, pinene, vitamin A, squalene, dll. Polietilena adalah polimer tepu dengan -CH ₂ -CH ₂ - unit , jadi ini juga merupakan contoh hidrokarbon ini. Contoh lain telah disebutkan di bahagian sebelumnya.

Rujukan

1. Morrison, RT dan Boyd, R, N. (1987). Kimia organik. Edisi Ke-5. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Kimia organik. (Edisi keenam). Bukit Mc Graw.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Kimia organik. Amines. (Edisi ke-10.) Wiley Plus.
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Ogos 2019). Definisi Hidrokarbon Alifatik. Dipulihkan dari: thinkco.com
5. Wikipedia. (2019). Sebatian alifatik. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
6. LibreTexts Kimia. (20 Ogos 2019). Hidrokarbon Alifatik. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org
7. Elizabeth Wyman. (2019). Hidrokarbon Alifatik: Definisi & Sifat. Kaji. Dipulihkan dari: study.com