脂肪族化合物:定義と例

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脂肪族化合物は、構造内に芳香環を持たない、環状および開鎖の両方の炭化水素によって形成される有機化合物のファミリーです。したがって、これらは 2 つのクラスの炭化水素の 1 つを表し、もう 1 つは正確に芳香族炭化水素のファミリーです。

脂肪族化合物は、原油または石油に存在する多くの化合物で構成されています。これには、アルカン、シクロアルカン、アルケン、ジエン、ポリエン、アルキン、ジインなどが含まれます。また、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの最も重要なプラスチックポリマーも含まれています。

脂肪族という言葉は、脂肪を意味するギリシャ語のaleipharに由来し、脂肪族化合物の多くが液体鉱物油であるか、さまざまな用途で脂肪固体を形成するという事実を暗示しています.

脂肪族化合物の一般的特徴

外観上、すべての脂肪族化合物は無色の気体または液体であるか、不透明な白色の固体を形成します。後者の場合、高分子量パラフィンなどの一部の固体は、通常、時間の経過とともに黄色がかった色になります。しかし、この色は脂肪族化合物そのものによるものではなく、空気中の酸素による酸化反応や、太陽光の紫外線による分解によるものです。

これらの特性に加えて、脂肪族化合物には次の特性があります。

物理的特性

融点と沸点が低い

脂肪族化合物の分子間の分子間力または凝集力は非常に弱いため、分子を互いに分離するのに多くのエネルギーは必要ありません。これを考慮すると、これらの化合物は一般にかなり低い融点および沸点を有する。唯一の例外は高分子量の脂肪族炭化水素ですが、これらの場合でも融点は通常あまり高くありません。

それらは、固体、液体、気体の状態で存在できます。

融点と沸点が低いという事実により、これらの化合物の多くは通常の大気温度と圧力で気体です。メタン、エタン、エチレン、アセチレンなどの化合物は、ガス状脂肪族炭化水素のほんの一例であり、さらに多くの化合物があります。

一方、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの化合物はすべて室温で液体ですが、オクタデカンからのアルカンは融点が 25 °C を超えるため、室温で固体になります。

それらは通常、非晶質の固体を形成します。

長鎖脂肪族炭化水素は、結晶構造の周期的規則性なしに無秩序な構造の形で固化する傾向があります。このため、明確な形状のファセット結晶を形成する代わりに、可視光を透過しないアモルファス固体を形成する傾向があります。

水には溶けませんが、ほとんどの有機溶媒には溶けます。

脂肪族化合物は無極性なので、水やアルコールなどの極性溶媒には溶けません。代わりに、シクロヘキサン、ベンゼン、石油エーテルなどの有機溶媒に非常によく溶けます。

化学的特性

それらは非極性化合物です

前述のように、脂肪族化合物は非極性化合物です。これは、それらを構成する元素である炭素と水素の電気陰性度が似ているためです (それぞれ 2.55 と 2.2)。これにより、CH 結合が非極性の共有結合になります。さらに、炭素原子間に形成される他の結合は、両方の原子が同じであるため、完全に非極性 (純粋な共有結合) です。

最後に、炭素と水素の電気陰性度のわずかな差の結果として分子の一部で生成される小さな双極子モーメントは、通常、分子の別の部分で形成される同等の双極子モーメントによって相殺または相殺されます。と反対方向を指しています。このように、脂肪族炭化水素の構造と分子形状そのものが、非極性分子であることに寄与しています。

可燃性です

これは、分子状酸素と反応すると燃えて燃えることを意味します。この燃焼反応は、脂肪族化合物または酸素が完全に消費されるまで継続するのに十分なエネルギーを熱の形で放出します。

可燃性であることは、実際にはほとんどの有機化合物に共通する特徴ですが、特に脂肪族化合物に関連しています。実際、有機化合物の他のいくつかのファミリーを除いて、私たちが燃料として燃やす化学物質のほとんどは脂肪族化合物です. たとえば、プロパンとブタンはガスストーブで最も一般的な燃料ですが、アセチレン (エチン) は燃焼によって大量の熱が放出されるため、火炎切断や金属溶接装置に使用されます。

分子化合物です

脂肪族炭化水素の原子間に形成されるすべての化学結合は共有結合です。このため、これらの化合物は分子と呼ばれる個別の単位を形成し、分子化合物になります。

一部は化学的に非常に不活性です

さまざまな種類の脂肪族化合物のうち、アルカンまたはパラフィンは非常に安定した物質であり、反応性はほとんどありません。燃焼反応を除けば、高温、高圧、または紫外線の存在の助けを借りずに参加する反応はほとんどありません。

付加反応を起こすものもある

炭素-炭素多重結合を備えたアルケンまたはオレフィンおよびアルキンの場合、これらの物質は、アルコールおよびエノールを生成するための水和、ハロゲン化アルキルを生成するためのハロゲン化水素化、および水素化などの付加反応を受けることができます。

脂肪族化合物の分類

脂肪族化合物は、飽和炭化水素と不飽和炭化水素の 2 つの大きなグループに分類されます。これらはそれぞれ、さらにさまざまな種類の化合物に分類されます。さまざまな種類の脂肪族化合物の簡単な説明を以下に示します。

飽和脂肪族化合物

それらは、単一の共有結合のみが存在する炭化水素であり、すべての炭素原子は、四面体配置でそれに直接結合した 4 つの原子とのsp 3混成を持っています。これらは、開鎖アルカン (またはアルカンのみ) とシクロアルカンまたは環状アルカンの 2 つのサブグループに分けられます。

アルカン

アルカンは、すべての有機化合物の中で最も単純です。それらは式 C n H 2n+2を生成し、直鎖または分岐鎖化合物であることができます。直鎖状アルカンは、すべての有機化合物の構造的基礎であり、体系的な有機命名体系全体の基礎でもあります。

シクロアルカン

それらは、末端炭素がそれぞれ1つの水素を失い、結合する直鎖状アルカンとして視覚化できます. それらは分子式C n H 2n(2つの水素が失われるためアルカンの+2なし)を持ち、最も単純なものはシクロプロパンであり、3員環、つまり三角形を形成します。

不飽和脂肪族化合物

それらは、1 つ以上の複数の共有結合を持つ脂肪族炭化水素です。それらは、それぞれ二重結合または三重結合を形成するために、隣接する炭素水素原子の 1 つまたは 2 つのペアを失ったアルカンとして視覚化できます。

それらは、開鎖アルカンに対応する最大可能量よりも水素原子が少ないため、不飽和と呼ばれます。

不飽和脂肪族化合物は、アルケンまたはアルキンであり得る。

アルケン

それらは、2つの炭素原子が二重結合によって結合されている不飽和脂肪族炭化水素です。これらの 2 つの炭素原子は sp 2混成であり、三角形の平面様式で中央の炭素の周りに分布する合計 3 つの原子 (他の炭素を含む) にそれぞれ結合します。2つの炭素を含む二重結合を持つ分子の部分と、それらに結合している他の4つの基はすべて同じ平面にあります.

このタイプの一部の不飽和脂肪族炭化水素は、複数の二重結合を持ち、ポリエンのファミリーを形成します。二重結合が2つあるものはジエン、3つあるものはトリエンなどと呼ばれます。

アルキン

アルキンは、炭素-炭素三重結合を持つ不飽和炭化水素であり、両方の炭素が sp ハイブリッド化されています。これらの化合物の一般式は C n H 2n-2であり、末端位置 (鎖の末端または先頭) に三重結合を持つものは、わずかに酸性の性質を持っています (つまり、弱酸のように振る舞い、最後の水素を失う)。

脂肪族化合物の供給源

  • 脂肪族化合物の大部分は、石油と天然ガスに由来します。実際、天然ガスの大部分は、低分子量のアルカン、アルケン、およびアルキンの混合物です。精製中、ほとんどの軽い液体留分にはさまざまな脂肪族化合物が高い割合で含まれていますが、重い液体留分には通常、これらに加えてかなりの量の芳香族炭化水素や他のクラスの有機化合物が含まれています。
  • 一方、一部の脂肪族化合物、特にメタンは、他のより複雑な有機物質の細菌分解の作用によって生成されます。
  • 化学産業では、いくつかの重要なアルケンとアルキンは、それぞれ脱水反応と脱ハロゲン化水素反応によって、アルコールとハロゲン化アルキルから合成されます。

脂肪族化合物の用途と応用

脂肪族炭化水素の最も一般的な用途には次のようなものがあります。

気体、液体、固体の両方の燃料として。

調理用ガスとアセチレンについてはすでに説明しましたが、ガソリンやその他の内燃機関用燃料の一部であるオクタン異性体やその他の液体もあります。また、ろうそくを作るために何百年もの間使用されてきた固形パラフィンも見つかります.

それらは非極性有機溶媒として機能します。

ほとんどの液体炭化水素は、有機合成における非極性有機溶媒として、または鉱物油やグリースを除去するための洗浄業界で頻繁に使用されます。これらの溶媒の一部は、有機化学実験室で非常に一般的な溶媒であるシクロヘキサンなどの純粋な物質ですが、他の溶媒はさまざまな液体炭化水素の混合物です。

それらは潤滑剤として使用されます。

固体脂肪または液体油のいずれかとして、石油精製からのより重い留分は、燃焼エンジンやその他のタイプを含むさまざまなタイプの機械部品の潤滑剤として使用されます。

それらは、合成塗料および関連製品の製造の基礎となっています。

非極性溶媒として作用する能力は、これらの化合物が油性塗料、インク、接着剤の製造、さらには接着剤の製造に使用されることを意味します.

有機合成の開始試薬

アルカンは、他のタイプのより反応性の高い化合物に変換できるため、一部の有機合成プロセスの原料として役立ちます。ただし、この点では、アルケンとアルキンの方がはるかに便利です。アルケンは、後に多くの複雑な合成経路の基礎を形成するいくつかの非常に重要なアルコールの工業的合成の出発物質として頻繁に使用されます。

一方、アルケンは容易に重合できるため、プラスチック製造の出発原料として大量に使用されます。実際、世界で最も生産され消費されているプラ​​スチックであるポリエチレンは、ファミリーの中で最も単純なアルケンであるエチレンを重合することによって合成されます。

脂肪族化合物の例

以下は、脂肪族炭化水素の 4 つの主なタイプの例と、その分子構造および分子式です。

アルカンとシクロアルカンの例

アルカンおよびシクロアルカンの例

アルケンの例

アルケンの例

アルキンの例

アルキンの例

参考文献

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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