Alcani: Proprietăți și Reacții

Study Notes

Alcanii sunt hidrocarburi aciclice saturate, conținând numai legături simple C─C și C─H.
Formula generală a alcanilor este CnH2n+2, unde n ≥ 1.

Serie omoloagă are termeni care se diferențiază prin gruparea metilen (─CH2─).
Exemplu: butanul este omologul inferior al pentanului și omologul superior al propanului.

Moleculele alcanilor au o structură spațială.
Valențele atomului de carbon sunt orientate în spațiu după vârfurile unui tetraedru regulat, realizând simetrie tetraedrică.
Unghiul dintre legăturile simple este de 109º28´, iar lungimea legăturii C─C este de 1,54 Å.

Radicalii sunt resturi de hidrocarburi rezultate prin îndepărtarea unuia sau mai multor atomi de hidrogen dintr-o hidrocarbură.
Denumirea radicalilor se obține prin înlocuirea sufixului –an din numele alcanilor cu –il, -ilen (iliden), -in (ilidin).

Izomerie de catenă este determinată de poziția diferită a atomilor de carbon în catenă (ramificarea catenei) și apare de la n ≥ 4.
Izomerii alcanilor se numesc izoalcani, iar alcanii cu catenă liniară se mai numesc normal alcani.

Proprietățile fizice sunt determinate de tăria forțelor intermoleculare, care la rândul lor depind de structura chimică.
Datorită diferenței mici de electronegativitate între atomii de carbon și hidrogen, alcanii conțin numai legături covalente nepolare, deci au molecule nepolare.
Intre moleculele nepolare ale alcanilor se exercită interacții slabe de tip van der Waals de dispersie.
Tăria forțelor intermoleculare scade în ordinea:
- Legătura de hidrogen > forțe van der Waals dipol - dipol > forțe van der Waals de dispersie.

În condiții standard, alcanii C1-C4 sunt gazoși, C5-C17 sunt lichizi, iar de la C18 sunt solizi.
Punctele de fierbere și topire cresc cu masa moleculară și scad cu ramificarea catenei.
Exemplu: Punctul de fierbere al n-pentanului > izopentanului > neopentanului (+36ºC > +28ºC > +9ºC).