Hidrokarbon jenuh (parafin) adalah hidrokarbon alifatik jenuh, di mana ada ikatan sederhana (tunggal) antara atom karbon.
Semua valensi lainnya sepenuhnya jenuh dengan atom hidrogen.
Deret homologi
Hidrokarbon jenuh utama memiliki rumus umum SpH2p+2. Dalam kondisi normal, perwakilan kelas ini menunjukkan reaktivitas yang lemah, sehingga disebut "parafin". Hidrokarbon jenuh dimulai dengan metana, yang memiliki rumus molekul CH4.
Fitur struktur pada contoh metana
Bahan organik ini tidak berbau dan tidak berwarna, gasnya hampir dua kali lebih ringan dari udara. Di alam, itu terbentuk selama dekomposisi organisme hewan dan tumbuhan, tetapi hanya tanpa adanya akses udara. Ini ditemukan di tambang batu bara, di reservoir berawa. Dalam jumlah kecil, metana adalah bagian dari gas alam, yang saat ini digunakan sebagai bahan bakar dalam produksi, dalam kehidupan sehari-hari.
Hidrokarbon jenuh yang termasuk golongan alkana ini memiliki ikatan kovalen polar. Struktur tetrahedral dijelaskan oleh sp3hibridisasi atom karbon, sudut ikatannya adalah 109°28'.
Nomenklatur parafin
Hidrokarbon jenuh dapat diberi nama menurut tata nama sistematis. Ada prosedur tertentu yang memungkinkan Anda memperhitungkan semua cabang yang ada dalam molekul hidrokarbon jenuh. Pertama Anda perlu mengidentifikasi rantai karbon terpanjang, kemudian nomor atom karbon. Untuk melakukan ini, pilih bagian molekul yang memiliki percabangan maksimum (jumlah radikal yang lebih banyak). Jika ada beberapa radikal identik dalam alkana, awalan yang ditentukan ditunjukkan dengan namanya: di-, tri-, tetra. Angka digunakan untuk memperjelas posisi partikel aktif dalam molekul hidrokarbon. Langkah terakhir dalam nama parafin adalah penunjukan rantai karbon itu sendiri, dengan penambahan akhiran -an.
Hidrokarbon jenuh berbeda dalam keadaan agregasinya. Empat perwakilan pertama dari mesin kasir ini adalah senyawa gas (dari metana hingga butana). Saat berat molekul relatif meningkat, ada transisi ke cairan, dan kemudian ke keadaan agregasi padat.
Hidrokarbon jenuh dan tak jenuh tidak larut dalam air, tetapi dapat larut dalam molekul pelarut organik.
Fitur isomerisme
Jenis isomerisme apa yang dimiliki hidrokarbon jenuh? Contoh struktur perwakilan kelas ini, dimulai dengan butana, menunjukkanadanya isomerisme kerangka karbon.
Rantai karbon yang dibentuk oleh ikatan kovalen polar berbentuk zigzag. Ini adalah alasan untuk perubahan rantai utama di ruang angkasa, yaitu keberadaan isomer struktural. Misalnya, ketika mengubah susunan atom dalam molekul butana, isomernya terbentuk - 2metilpropana.
Sifat kimia
Mari kita perhatikan sifat kimia dasar dari hidrokarbon jenuh. Untuk perwakilan kelas hidrokarbon ini, reaksi adisi bukanlah karakteristik, karena semua ikatan dalam molekul adalah tunggal (jenuh). Alkana masuk ke dalam interaksi yang terkait dengan penggantian atom hidrogen oleh halogen (halogenasi), kelompok nitro (nitrasi). Jika rumus hidrokarbon jenuh berbentuk SpH2n + 2, maka setelah substitusi terbentuk zat dengan komposisi CnH2n + 1CL, serta CnH2n + 1NO2.
Proses substitusi memiliki mekanisme radikal bebas. Pertama, partikel aktif (radikal) terbentuk, kemudian diamati pembentukan zat organik baru. Semua alkana bereaksi dengan perwakilan dari kelompok ketujuh (subkelompok utama) dari tabel periodik, tetapi prosesnya hanya berlangsung pada suhu tinggi, atau dengan adanya kuantum ringan.
Selain itu, semua perwakilan rangkaian metana dicirikan oleh interaksi dengan oksigen atmosfer. Selama pembakaran, karbon dioksida dan uap air bertindak sebagai produk reaksi. Reaksi disertai dengan pembentukan sejumlah besar panas.
Saat metana berinteraksi dengan oksigen atmosferledakan mungkin terjadi. Efek serupa khas untuk perwakilan lain dari kelas hidrokarbon jenuh. Itu sebabnya campuran butana dengan propana, etana, metana berbahaya. Misalnya, akumulasi seperti itu khas untuk tambang batu bara, bengkel industri. Jika hidrokarbon jenuh dipanaskan di atas 1000 °C, ia terurai. Temperatur yang lebih tinggi menyebabkan produksi hidrokarbon tak jenuh, serta pembentukan gas hidrogen. Proses dehidrogenasi adalah kepentingan industri, memungkinkan Anda untuk mendapatkan berbagai zat organik.
Untuk hidrokarbon deret metana, dimulai dengan butana, isomerisasi adalah karakteristiknya. Esensinya terletak pada perubahan kerangka karbon, memperoleh hidrokarbon bercabang jenuh.
Fitur aplikasi
Metana sebagai gas alam digunakan sebagai bahan bakar. Turunan klorin dari metana sangat penting secara praktis. Misalnya, kloroform (triklorometana) dan iodoform (triiodometana) digunakan dalam pengobatan, dan karbon tetraklorida dalam proses penguapan menghentikan akses oksigen atmosfer, sehingga digunakan untuk memadamkan api.
Karena nilai kalor hidrokarbon yang tinggi, mereka digunakan sebagai bahan bakar tidak hanya dalam produksi industri, tetapi juga untuk keperluan rumah tangga.
Campuran propana dan butana, yang disebut "gas cair", sangat relevan di daerah di mana gas alam tidak tersedia.
Fakta menarik
Representatif dari hidrokarbon, yang dalam keadaan cair, adalah bahan bakar untuk mesin pembakaran internal di dalam mobil (bensin). Selain itu, metana merupakan bahan baku yang terjangkau untuk berbagai industri kimia.
Misalnya, reaksi penguraian dan pembakaran metana digunakan untuk produksi industri jelaga, yang diperlukan untuk produksi tinta cetak, serta sintesis berbagai produk karet dari karet.
Untuk melakukan ini, volume udara seperti itu disuplai ke tungku bersama dengan metana sehingga terjadi pembakaran sebagian hidrokarbon jenuh. Saat suhu naik, sebagian metana akan terurai, menghasilkan jelaga halus.
Pembentukan hidrogen dari parafin
Metana adalah sumber utama hidrogen industri yang digunakan untuk sintesis amonia. Untuk melakukan dehidrogenasi, metana dicampur dengan uap.
Proses berlangsung pada suhu sekitar 400 °C, tekanan sekitar 2-3 MPa, katalis aluminium dan nikel digunakan. Dalam beberapa sintesis, campuran gas digunakan, yang terbentuk dalam proses ini. Jika transformasi selanjutnya melibatkan penggunaan hidrogen murni, maka oksidasi katalitik karbon monoksida dengan uap air dilakukan.
Klorinasi menghasilkan campuran turunan metana klorin, yang memiliki aplikasi industri yang luas. Misalnya, klorometana mampu menyerap panas, oleh karena itu digunakan sebagai zat pendingin pada sistem refrigerasi modern.
Diklorometana adalah pelarut yang baik untuk zat organik, digunakan dalam sintesis kimia.
Hidrogen klorida, terbentuk dalam proses halogenasi radikal, setelah dilarutkan dalam air, menjadi asam klorida. Saat ini, asetilena juga diperoleh dari metana, yang merupakan bahan baku kimia yang berharga.
Kesimpulan
Perwakilan dari deret homolog metana tersebar luas di alam, yang menjadikannya zat yang populer di banyak cabang industri modern. Dari homolog metana, hidrokarbon bercabang dapat diperoleh, yang diperlukan untuk sintesis berbagai kelas zat organik. Perwakilan tertinggi dari kelas alkana adalah bahan baku untuk produksi deterjen sintetis.
Selain parafin, alkana, sikloalkana, yang disebut sikloparafin, juga berguna secara praktis. Molekul mereka juga mengandung ikatan sederhana, tetapi kekhasan perwakilan kelas ini adalah adanya struktur siklik. Baik alkana maupun sikloakana digunakan dalam jumlah besar sebagai bahan bakar gas, karena prosesnya disertai dengan pelepasan sejumlah besar panas (efek eksotermik). Saat ini, alkana, sikloalkana dianggap sebagai bahan baku kimia yang paling berharga, sehingga penggunaan praktisnya tidak terbatas pada reaksi pembakaran biasa.
