アルカン

パラフィンとも呼ばれるアルカンは、非環式飽和炭化水素です。これらは、特異なツリー構造に配置された炭素原子と酸素原子で構成されています。

アルカンは、炭素-炭素単結合および炭素-水素単結合によって相互に結合された炭素原子と水素原子から完全に構成される化合物です。

アルカンは水に溶けず、極性が高い。アルカンは、一連の開鎖飽和炭化水素です。

アルカンは、国際純正応用化学連合 (IUPAC) によって「非環式分枝または非分枝炭化水素」として定義されています。

アルカンの炭素原子は、4 つのシグマ結合とともに sp3 混成しています。水素原子は、単結合によって炭素原子と結合しています。

アルカン鎖は、一般的な化学式によって生成されます。アルカンの一般的な指標は CnH2n+2 です。

例 、

n =1 => C1H2(1) +2 =CH4 =メタン

n =2 =>C2H2(2) +2 =C2H6 =エタン

n =3 =>C3H2(3)+2 =C3H8 =プロパン

一連のアルカンは、上記の式によって生成されます。 「n」は、炭素が水素と結合する結合の数を表します。

アルカンは、鎖状アルカン、シクロアルカン、分岐アルカンの 3 つのグループに分けられます。

アルカンの異性

要素の配置が必要な状況になると、異性が発生します。アルカンが 3 つ以上の炭素原子で形成される場合、それらを配置するという概念が生じます。これは異性として知られています。

アルカンの最も単純な異性体は、炭素原子が 1 つだけの異性体です (例:メタン)。炭素原子の分岐は発生せず、すべてが 1 本の鎖で配置されます。この種の異性体は「n-異性体」として知られています (「n」は通常の異性体を表します)。

炭素原子の数が増えると、炭素の鎖が増え、環や鎖が形成されます。

C1 – メタン、C2 – エタン、C3 – プロパン、C4 – ブタンとイソブタンの 2 つの異性体がある.

同様に、炭素原子の数が増えるごとに異性が増え続けます。

異性化プロセスでは、アルカンは分岐鎖異性体になります。それらは炭素原子または水素原子を失うことはありません。代わりに、化合物の分子量は同じままです。

直鎖アルカン:直鎖アルカンは直鎖アルカンとも呼ばれます。このようなアルカンの命名には、接頭辞「n-」が使用されます。石油業界では、単鎖または直鎖アルカンはパラフィンとして知られています。これらのアルカンの命名は、IUPAC 命名法に基づいています。

CH3-CH2-CH2-CH3 (n-ブタン)

CH3-CH2-CH2-CH2 -CH3 (n-ペンタン)

CH3-CH2-CH2-CH2 -CH2-CH3 (n-ヘキサン)

分岐アルカン

3 つ以上の炭素原子を持つ化合物は、直鎖、分岐鎖、または環のいずれかを形成します。

配列に基づいて、直鎖アルカン、分岐鎖アルカン、シクロアルカンの 3 種類のアルカンがあります。

直鎖および分枝鎖アルカンを形成するアルカンの場合、一般分子式は CnH2n+2 です。

シクロアルカンを形成するアルカンの一般分子式は CnH2n です。

2-メチル ブタン

ネオペンタン

アルカンの物理的性質

アルカンの化学的性質

• アルカンは非反応性です。

• 過剰な酸素にさらされると、アルカンは燃焼反応を起こし、二酸化炭素ガスと水を生成します。

• アルカンは、紫外線の存在下で塩素および臭素によるハロゲン化を受けて、塩化物アルカンおよび臭化物アルカンを形成します。

• アルカンは酸素と燃焼反応するため、発火しにくくなります。

• アルカンは、大きな分子を小さな分子に分解する触媒法を受け、その結果フリーラジカルが形成されます。

アルカンの発生

アルカンは、木星、土星、天王星、海王星などの多くの惑星の外気のごく一部を形成しています。

地球上の微量のメタンガスは、ほとんどがメタン生成微生物によって生成されています。偶数の炭素原子を持つアルカンは簡単に壊れるため、特定のバクテリアによって分解されやすくなります.

アルカンは、多くの細菌、古細菌、菌類、および多くの植物によって自然界で生成されます。

商業レベルでは、天然ガスと石油がアルカンの最も重要な供給源です。

アルカンは不溶性であるため、海や水域に存在することはほとんどありません。しかし、高圧および低温下では、メタンは水と結晶化し、メタンの固体形態であるメタンクラスレートを形成する可能性があります。

結論

アルカンは、さまざまな化学的および物理的特性を備えているため、汎用性があります。その特性により、アルカンは多くの日常の目的で広く使用されています。

• エアゾール スプレーとガス バーナーは、低温で液化するプロパンとブタンでできています。

• 炭素数が 5 から 8、つまりペンタンからオクタンまでのアルカンは、内燃機関で使用されます。

• メタンとエタンは、調理や暖房、電力効率に使用される天然ガスに含まれています。

• アルカンは、化学産業の最も重要な原材料を構成し、ガソリンや潤滑油の主成分です。

• アルカンは、ハーバー ボッシュ プロセスによるアンモニアの生産に由来する肥料としても使用されます。