Хімія. 10 клас

З матэрыялу папярэдніх параграфаў вы пазнаёміліся з арганічнымі злучэннямі, якія адносяцца да класа алканаў. Алканы называюць таксама гранічнымі вуглевадародамі. Назва «гранічныя вуглевадароды» абумоўлена тым, што малекулы алканаў змяшчаюць гранічна магчымы лік атамаў вадароду.

Атамы вугляроду ў малекулах алканаў злучаны толькі адзінарнымі сувязямі. Такія рэчывы называюць насычанымі. У адрозненне ад насычаных вуглевадародаў, у малекулах ненасычаных злучэнняў маюцца атамы вугляроду, звязаныя двайнымі або трайнымі сувязямі. Прыклады ненасычаных вуглевадародаў:

Ненасычаныя вуглевадароды мы будзем вывучаць пазней, пакуль засяродзім увагу на насычаных вуглевадародах — алканах.

Нягледзячы на тое, што мы пазнаёміліся толькі з некалькімі прадстаўнікамі алканаў, відавочна, што злучэнняў гэтага класа можа быць велізарная колькасць, як за кошт магчымасці ўтварэння вугляродных ланцугоў рознай даўжыні, так і за кошт ізамерыі. Састаў усіх алканаў апісваецца агульнай формулай C_nH_2n+2.

Відавочна, што састаў малекулы этану адрозніваецца ад саставу малекулы метану на адзін атам вугляроду і два атамы вадароду — СН₂. Такую самую розніцу ў саставе маюць малекулы прапану і этану, н-бутану і прапану:

У той жа час састаў н-бутану і этану адрозніваецца на дзве групы СН₂. Такім чынам, малекулы алканаў па саставе адрозніваюцца на адну або некалькі груп CH₂. Пры гэтым малекулы алканаў маюць падобную будову: сувязі паміж атамамі вугляроду адзінарныя, астатнія сувязі вуглярод утварае з вадародам. Таму розныя алканы маюць падобныя хімічныя ўласцівасці.

Напрыклад, метан, этан і прапан з’яўляюцца гамолагамі.

Паняцце «гамалагічны рад» з’яўляецца важным у арганічнай хіміі. Улічваючы велізарнае мноства арганічных злучэнняў, вывучэнне хімічных уласцівасцей кожнага арганічнага рэчыва не ўяўляецца магчымым, таму падобныя па будове рэчывы аб’ядноўваюць у гамалагічныя рады і вывучаюць агульныя ўласцівасці, характэрныя для ўсіх прадстаўнікоў дадзенага гамалагічнага рада. Мы не будзем разглядаць асобна хімічныя ўласцівасці метану, потым уласцівасці этану і г. д. Замест гэтага вывучым уласцівасці, якія характэрны для ўсіх алканаў.

Разгледзім фізічныя ўласцівасці алканаў. У табліцы 8.1 прыведзены тэмпературы кіпення неразгалінаваных алканаў, малекулы якіх змяшчаюць ад аднаго да дзесяці атамаў вугляроду.

Табліца 8.1. Тэмпературы кіпення неразгалінаваных алканаў

Малекулярная формула	Структурная формула	Тэмпература кіпення (tкіп, °С)
СН4	СН4	–162
С2Н6	СН3—СН3	–189
С3Н8	СН3—СН2—СН3	–42
С4Н10	СН3—(СН2)2—СН3	–0,5
С5Н12	СН3—(СН2)3—СН3	36
С6Н14	СН3—(СН2)4—СН3	69
С7Н16	СН3—(СН2)5—СН3	98
С8Н18	СН3—(СН2)6—СН3	126
С9Н20	СН3—(СН2)7—СН3	151
С10Н22	СН3—(СН2)8—СН3	174

З даных табліцы бачна, што тэмпературы кіпення метану, этану, прапану і н-бутану ніжэй за 0 °С, такім чынам, гэтыя рэчывы пры нармальных умовах павінны быць газападобнымі. Сапраўды, метан, этан, прапан і н-бутан пры пакаёвай тэмпературы з’яўляюцца бясколернымі газамі. Алканы з большым лікам атамаў вугляроду ў малекуле (ад 5 да 15) уяўляюць сабой вадкасці са спецыфічным пахам. Гэтыя алканы ўваходзяць у састаў бензіну, газы, многіх растваральнікаў. Алканы з яшчэ большым лікам атамаў вугляроду ў малекуле (ад 16 і больш) уяўляюць сабой цвёрдыя рэчывы. Яны добра знаёмыя вам — з цвёрдых алканаў вырабляюць парафінавыя свечкі. Назва парафіны (ад лац. parum — ‘мала’ і affinis — ‘які мае роднасць’) — яшчэ адна назва алканаў. Гэта назва ўказвае на нізкую хімічную актыўнасць алканаў, хімічныя ўласцівасці якіх будуць разгледжаны далей.

Алканы нерастваральны ў вадзе, але добра раствараюцца ў арганічных растваральніках. Успомніце правіла, вядомае вам з курса неарганічнай хіміі, — «падобнае раствараецца ў падобным». Гэта значыць, што добра змешваюцца паміж сабой рэчывы, якія маюць падобную будову. Напрыклад, вада, малекулы якой з’яўляюцца палярнымі, добра растварае рэчывы з іоннымі і кавалентнымі палярнымі сувязямі — кіслоты, шчолачы, солі. Наадварот, рэчывы, малекулы якіх утвораны кавалентнымі непалярнымі або малапалярнымі сувязямі, не раствараюцца ў вадзе, затое раствараюцца ў вадкасцях, якія складаюцца з непалярных малекул. Прывядзём прыклад: пляму ад машыннага масла на тканіне практычна немагчыма выдаліць з дапамогай вады, але яна можа быць з поспехам выдалена бензінам, паколькі машыннае масла і бензін складаюцца з рэчываў падобнай будовы, вуглевадародаў.

Такі самы эфект назіраецца пры пападанні нафты ў ваду. Пры гэтым на паверхні вады ўтвараецца плёнка з нафты, што наносіць велізарную шкоду жывым арганізмам. Таму аварыі, звязаныя з разлівам нафты, асабліва небяспечныя для навакольнага асяроддзя.