Разница между алканами и алкенами

2024 Автор: Alex Aldridge | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-07 21:50

Ключевая разница - алканы против алкенов

Алканы и алкены представляют собой два типа семейств углеводородов, которые содержат углерод и водород в своей молекулярной структуре. Ключевое различие между алканами и алкенами заключается в их химической структуре; Алканы представляют собой насыщенные углеводороды с общей молекулярной формулой C_nH_2n+2, а алкены считаются ненасыщенными углеводородными группами, поскольку они содержат двойную связь между двумя атомами углерода. Они имеют общую молекулярную формулу C_nH_2n.

Что такое алканы?

Алканы содержат только одинарные связи между атомами углерода и водорода (связи C-C и связи C-H). Поэтому их называют «насыщенными углеводородами». Согласно модели орбитальной гибридизации, все атомы углерода в алкенах имеют SP³ гибридизацию. Они образуют сигма-связи с атомами водорода, и образующаяся молекула имеет форму тетраэдра. Алканы можно разделить на две группы в соответствии с их молекулярным расположением; ациклические алканы (C_nH_2n.+2) и циклические алканы (C_nH _2n).

Что такое алкены?

Алкены – это углеводороды, содержащие двойную связь углерод-углерод (C=C). «Олефины» - это старое название, используемое для обозначения семейства алкенов. Наименьшим членом этого семейства является этан (C₂H₄); в первые дни его называли олефиановым газом (на латыни: «олеум» означает «масло» + «фасере» означает «делать»). Это связано с тем, что реакция между C₂H₄ и хлором дает C₂H₂ Cl_{2, масло.}

В чем разница между алканами и алкенами?

Химическая структура алканов и алкенов

Алканы: Алканы имеют общую молекулярную формулу C_nH_2n+2. Метан (CH_{4) - наименьший алкан.}

Имя	Химическая формула	Ациклическая структура
Метан	CH4	CH4
Этан	C2H6	CH3CH3
Пропан	C3H8	CH3CH2CH3
Бутан	C4H10	CH3CH2CH2CH3
Пентан	C5H12	CH3CH2CH2CH2 CH3
Гексан	C6H14	CH3CH2CH2 CH2 CH2CH3
Гептан	C7H16	CH3CH2CH2CH2 CH2CH2CH3
Октан	C8H18	CH3 CH3CH2CH2 CH2CH2CH3CH3

Алкены: Алкены имеют общую химическую формулу C_nH_{2n. Алкены считаются ненасыщенными углеводородами, поскольку они не содержат максимальное количество атомов водорода, которое может принадлежать молекуле углеводорода.}

Имя	Химическая формула	Структура
Этене	C2H4	CH2=CH2
Пропен	C3H6	CH3CH=CH2
Бутен	C4H8	CH2=CHCH2CH3, CH3 CH=CHCH3
Пентен	C5H10	CH2=CHCH2CH2CH3, CH3CH=CHCH2CH3
Гексен	C6H12	CH2=CHCH2 CH2CH2 CH3CH3CH=CHCH2CH2 CH3 CH3CH2CH=CHCH2 CH3
Гептен	C7H14	CH=CHCH2CH2CH2 CH2CH3CH3CH=CH2 CH2CH2CH2CH3

Химические свойства алканов и алкенов

Алканы:

Реактивность:

Алканы инертны ко многим химическим реагентам. Это связано с тем, что связи углерод-углерод (C-C) и углерод-водород (C-H) довольно прочны, поскольку атомы углерода и водорода имеют почти одинаковые значения электроотрицательности. Поэтому разорвать их связи очень сложно, если только их не нагреть до достаточно высоких температур.

Горение:

Алканы могут легко гореть на воздухе. Реакция алканов с избытком кислорода называется «горением». В этой реакции алканы превращаются в углекислый газ (CO_{2) и воду.}

C_nH_2n + (n + n/2) O₂ → n CO_{2 +} nH_2O

C₄H₁₀ + 13/2 O₂ → 4 CO 2 _{+ 5H}2_O

Бутан Кислород Углекислый газ Вода

Реакции горения являются экзотермическими реакциями (они выделяют тепло). В результате алканы используются в качестве источника энергии.

Алкены:

Реактивность:

Алкены реагируют с водородом в присутствии тонкоизмельченного металлического катализатора с образованием соответствующего алкана. Скорость реакции без катализатора очень мала.

Каталитическая гидрогенизация используется в пищевой промышленности для преобразования жидких растительных масел в полутвердые жиры при производстве маргарина и твердых кулинарных жиров.

Физические свойства алканов и алкенов

Формы

Алканы: Алканы существуют в виде газов, жидкостей и твердых веществ. Метан, этан, пропан и бутан являются газами при комнатной температуре. Неразветвленные структуры гексана, пентана и гептана являются жидкостями. Алканы с более высокой молекулярной массой являются твердыми веществами.

CH₄ в C₄H₁₀ являются газами

C₅H₁₂ в C₁₇H_{36 являются жидкостями, а}

Алканы с более высокой молекулярной массой являются мягкими твердыми веществами

Алкены: алкены демонстрируют физические свойства, аналогичные соответствующим алканам. Алкены с меньшей молекулярной массой (C₂H₄ toC₄H_{8) - газы при комнатной температуре и атмосферном давлении. Алкены с большей молекулярной массой являются твердыми веществами.}

Растворимость:

Алканы: Алканы не растворяются в воде. Они растворяются в неполярных или слабополярных органических растворителях.

Алкены: Алкены представляют собой относительно полярные молекулы из-за связи C=C; следовательно, они растворимы в неполярных растворителях или растворителях с низкой полярностью. Вода представляет собой полярную молекулу, а алкены слабо растворимы в воде.

Плотность:

Алканы: плотность алканов ниже плотности воды. Их значение плотности составляет около 0,7 г·мл^-1, считая плотность воды равной 1,0 г·мл^-1..

Алкены: плотность алкенов ниже плотности воды.

Точки кипения:

Алканы: Температура кипения неразветвленных алканов плавно увеличивается по мере увеличения числа атомов углерода и молекулярной массы. Как правило, разветвленные алканы имеют более низкую температуру кипения по сравнению с неразветвленными алканами, имеющими такое же количество атомов углерода.

Алкены: Температуры кипения аналогичны соответствующим алканам с небольшим отклонением.