Senyawa paling sederhana yang dipelajari dalam mata kuliah kimia organik adalah hidrokarbon jenuh atau parafin, juga disebut alkana. Komposisi kualitatif mereka diwakili oleh atom hanya dari dua elemen: karbon dan hidrogen. Molekul senyawa hanya mengandung satu jenis ikatan kimia - tunggal, atau sederhana. Dalam artikel kami, kami akan mempelajari struktur, serta metode untuk memperoleh dan sifat-sifat alkana.
Perwakilan seri dan nama mereka
Senyawa pertama dari golongan parafin adalah metana. Rumus molekulnya adalah CH4, sesuai dengan rumus umum zat, yaitu sebagai berikut: C H2 +2. Empat alkana pertama memiliki nama individu, seperti metana, etana. Mulai dari senyawa kelima, tata nama dibangun menggunakan angka Yunani. Misalnya, zat dengan lima atom karbon dalam molekul C5H12 disebut pentana (dari kata Yunani "penta" - lima). Menurut tata nama rasional, alkana,sifat kimia dan produksi yang sedang kita pelajari dapat direpresentasikan dalam bentuk zat – turunan metana. Dalam molekulnya, satu atau lebih atom hidrogen digantikan oleh radikal hidrokarbon. Menurut tata nama sistematis, Anda harus memilih rantai atom karbon terpanjang, yang diberi nomor dari ujung yang paling dekat dengan radikal. Kemudian jumlah atom karbon yang dihubungkan oleh ikatan sigma ke partikel radikal ditentukan, dan radikal tersebut disempurnakan dengan menambahkan nama alkana itu sendiri, misalnya 3-metilbutana.
Produksi alkana
Sumber utama dan paling umum dari produksi parafin adalah mineral: gas alam dan minyak. Jejak metana bersama dengan hidrogen dan nitrogen dapat ditemukan di gas rawa. Alkana padat yang mengandung sejumlah besar atom karbon dalam molekul hadir dalam ozocerite. Ini adalah lilin gunung dengan berbagai macam sifat unik, yang endapannya sedang dikembangkan, misalnya, di Ukraina Barat. Ada juga sejumlah metode sintetik untuk ekstraksi hidrokarbon jenuh, khususnya dengan reaksi reduksi. Dalam industri, beberapa metode dapat dibedakan untuk produksi alkana menggunakan reaksi redoks, misalnya antara haloalkil dan hidrogen iodida atau natrium amalgam. Lebih sederhana adalah reduksi alkena, alkuna atau alkadiena dengan hidrogen dengan adanya katalis nikel. Produk reaksi akan menjadi parafin yang sesuai. Proses tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:reaksi:
CH2 =CH2 + H2=H 3C-CH3 (etana)
Pencairan basa dari garam asam karboksilat
Jika Anda memanaskan garam natrium CH3COONa atau zat lain dari kelas ini, yang termasuk atom logam aktif, dengan natrium hidroksida atau soda kapur, Anda bisa mendapatkan hidrokarbon jenuh. Jenis reaksi pertama lebih sering digunakan di laboratorium, yang kedua digunakan untuk menganalisis secara akurat struktur asam karboksilat yang merupakan bagian dari garam. Metode memperoleh alkana ini memungkinkan Anda untuk mengamati pemecahan rantai karbon reagen dan penurunan jumlah atom karbon di dalamnya.
Reaksi Wurtz
Zat yang merupakan turunan parafin, di mana atom hidrogen telah digantikan oleh partikel klorin, brom atau yodium, dapat berinteraksi dengan logam natrium yang terdispersi halus. Persamaan reaksi umum akan menjadi:
2RHal + 2Na → R-R + 2NaHal, Proses ini ditemukan pada tahun 1870 oleh ahli kimia Prancis F. Würz. Kemudian, P. P. Sharygin mengklarifikasi mekanismenya yang mengarah pada produksi alkana. Ternyata atom halogen terlebih dahulu digantikan oleh logam. Kemudian zat organosodium yang dihasilkan berinteraksi dengan molekul haloalkana lain. Reaksi ini telah menemukan aplikasi dalam teknologi sintesis parafin yang lebih tinggi.
Sifat-sifat hidrokarbon jenuh
Sifat fisik masing-masing golongan senyawa organik ditentukansifat yang berubah secara alami dan tergantung pada struktur molekul zat. Jadi, empat homolog pertama alkana, reaksi yang telah kita bahas sebelumnya, adalah gas. Parafin yang mengandung komposisinya dari 5 hingga 14 atom karbon ada dalam fase cair, sedangkan alkana yang tersisa adalah senyawa padat. Zat gas dan padat tidak berbau, parafin cair berbau seperti minyak tanah atau bensin. Sifat kimia zat yang paling penting termasuk, misalnya, oksidasi keras - pembakaran, sebagai akibatnya sejumlah besar panas dilepaskan:
CH4 + 2O2=CO2 + 2H 2O
Ingat bahwa metana adalah komponen utama bahan bakar utama - gas alam.
Reaksi Substitusi
Halogenasi yang berlangsung melalui mekanisme radikal bebas adalah ciri lain dari alkana. Ini mengacu pada reaksi substitusi dan mengarah pada pembentukan senyawa - turunan halogen dari parafin:
C5H12+Cl2=HCl + C5 H11Cl (kloropentana).
Nitrasi adalah interaksi alkana dengan asam nitrat encer dengan adanya katalis dan di bawah tekanan, ditemukan pada tahun 1889 oleh N. M. Konovalov. Senyawa nitro parafin memiliki berbagai aplikasi sebagai bahan baku untuk produksi bahan bakar roket, bahan peledak, serta untuk ekstraksi asam karboksilat dan amina.
Oksidasi anggota yang lebih tinggi dari deret alkana homolog dengan adanya katalis mengarah pada produksi alkohol dan karboksilatasam yang digunakan untuk mensintesis plasticizer yang digunakan dalam pembuatan plastik dan deterjen.
Dalam artikel kami, kami memeriksa sifat-sifat hidrokarbon jenuh dan mempelajari cara mendapatkannya.
