Гомологічний ряд алканів: таблиця, представники

Алкани – клас вуглеводнів із загальною формулою CnH2n + 2. Споріднені сполуки, що відрізняються на одну метиленову групу -CH2-, утворюють гомологічний ряд алканів. Найпростішим речовиною ряду є метан з одним атомом вуглецю (CH4).

Гомологи

Споріднені сполуки – гомологи – схожі хімічними, але різні фізичними властивостями. Залежно від кількості атомів вуглецю виділяють газоподібні, рідкі, тверді алкани. Перші чотири представники – гази, гомологи з 5-15 атомами вуглецю – горючі рідини. Вищими алканами називають воски та тверді речовини з 16-390 атомами вуглецю.

Назви алканів відрізняються суфіксом -а після грецького позначення числівника:

  • ун або ген- – один;
  • до- – два;
  • три- – три;
  • тетра – чотири;
  • пент- – п’ять;
  • гекс- – шість;
  • гепт- – сім;
  • окт- – вісім;
  • нон – дев’ять;
  • дек- – десять.

Назви перших чотирьох гомологів закріпилися історично. Кожне десяте назву «переходить» до наступних дев’яти речовин, зберігаючи числівники приставки і класовий суфікс. У таблиці гомологічного ряду алканів описані перші 20 гомологів.

Назва Формула Фізичні властивості
Метан CH4 Гази. Горять синім полум’ям, виділяючи велику кількість тепла.
Етан C2H6
Пропан C3H8
Бутан C4H10
Пентан C5H12 Горючі маслянисті рідини. Містяться в нафті. Використовуються для отримання рідкого палива – бензину, гасу, мазуту.
Гексан C6H14
Гептан C7H16
Октан C8H18
Нонан C9H20
Декан C10H22
Ундекан C11H24
Додекан C12H26
Тридекан C13H28
Тетрадекан C14H30
Пентадекан C15H32
Гексадекан C16H34 Воски та тверді речовини. Використовуються для виготовлення вазеліну, парафіну.
Гептадекан C17H36
Октадекан C18H38
Нанадекан C19H40
Ейкозан C20H42

Температури плавлення і кипіння алканів підвищуються зі збільшенням кількості атомів вуглецю і, відповідно, молекулярної маси. При цьому всім алканами властива щільність менше одиниці. Алкани плавають на поверхні води і розчиняються тільки в органічних розчинниках.

Ізомери

Алкани – нециклічні насичені вуглеводні. Молекули є довгі або розгалужені вуглецеві ланцюги. Гомологічні алкани можуть утворювати ізомери. Чим більше атомів вуглецю, тим більше варіантів ізомерів. Перші три алкана (метан, етан, пропан) ізомерів не утворюють. Бутан, пентан, гексан мають тільки структурні ізомери. У бутану їх два: н-бутан і ізобутан. Пентан утворює н-пентан, ізопентан, неопентана. Гексан має п’ять ізомерів: н-гексан, ізогексан, 3-метилпентан, діізопропіл, неогексан.

Гомологи від гептана і вище крім структурних ізомерів утворюють стереоізомери або просторові ізомери, що відрізняються становищем атомів в просторі. Дві молекули ідентичні за будовою і структурі, але виглядають як предмет і його дзеркальне відображення.

Довгі назви ізомерів складаються з міжнародної номенклатурою ІЮПАК. Визначення звичайною мовою складається з трьох частин:

цифр і приставки, що позначають кількість приєднаних груп;
назви груп;
назви головної (найдовшої) ланцюга.
Наприклад, назва ізомери гептана 2,3-диметилпентан, вказує, що молекула складається з п’яти атомів вуглецю (пентана) і двох метильних груп, приєднаних до другого і третього атомам вуглецю.

Для відображення будови ізомерів використовуються структурні формули. Метильная група -CH3 записується або через межу вгору або вниз від атома вуглецю, або в дужках після групи -CH2 в вуглецевого ланцюга. Наприклад, H3C-CH2-CH (CH2CH3) -CH2-CH3.

Кількість ізомерів для кожного алкана можна розрахувати математично. Тому багато ізомери існують тільки в теорії. Передбачається, що гектан (C100H202) може мати 592 107 ∙ 1034 ізомерів, а це далеко не останній алкан в гомологічної ряду.

Що ми дізналися?

Алкани утворені гомологічним рядом метану із загальною формулою CnH2n + 2. Кожен наступний гомолог відрізняється від попереднього на одну групу CH2. Із зростанням атомів вуглецю в гомологічної ряду змінюється фізичний стан речовин. Вищими алканами вважаються сполуки, що містять більше 15 атомів вуглецю. Це тверді речовини. Рідини містять 5-15 атомів вуглецю, гази – 1-4. Починаючи з четвертого гомолога, все алкани утворюють структурні ізомери. Крім цього алкани від гептана і вище можуть утворювати стереоізомери.

ПОДІЛИТИСЯ: