Compuși alifatici: definiție și exemple

Compușii alifatici sunt o familie de compuși organici formați din hidrocarburi, atât ciclice, cât și cu lanț deschis, care nu au inele aromatice în structura lor. Prin urmare, ele reprezintă una dintre cele două clase de hidrocarburi, cealaltă fiind tocmai familia hidrocarburilor aromatice.

Compușii alifatici sunt alcătuiți din mulți dintre compușii prezenți în țiței sau petrol. Acestea includ alcani, cicloalcani, alchene, diene, poliene, alchine, diine și multe altele. Acestea includ, de asemenea, unii dintre cei mai importanți polimeri din plastic, cum ar fi polietilena, polipropilena și altele.

Cuvântul alifatic provine din cuvântul grecesc aleiphar , care înseamnă grăsime, făcând aluzie la faptul că mulți dintre compușii alifatici sunt uleiuri minerale lichide sau formează solide grase cu diferite utilizări.

Caracteristicile generale ale compușilor alifatici

În aparență, toți compușii alifatici sunt fie gaze sau lichide incolore, fie formează solide albe opace. În acest din urmă caz, unele solide, cum ar fi parafinele cu greutate moleculară mare, capătă de obicei o colorare gălbuie în timp. Cu toate acestea, această culoare nu se datorează compusului alifatic în sine, ci produsului reacțiilor de oxidare cu oxigenul din aer sau descompunerii prin razele UV de la lumina soarelui.

Pe lângă aceste caracteristici, compușii alifatici au următoarele proprietăți:

proprietăți fizice

Au un punct de topire și de fierbere scăzut

Forțele intermoleculare sau forțele de coeziune dintre moleculele compușilor alifatici sunt foarte slabe, așa că nu este nevoie de multă energie pentru a le separa moleculele unele de altele. Având în vedere acest lucru, acești compuși au în general puncte de topire și de fierbere considerabil scăzute. Singura excepție sunt hidrocarburile alifatice cu greutate moleculară mare, dar chiar și în aceste cazuri punctele de topire nu sunt de obicei foarte mari.

Ele pot exista în stare solidă, lichidă și gazoasă.

Prin însuși faptul că au puncte de topire și de fierbere scăzute, mulți dintre acești compuși sunt gaze la temperatura și presiunea atmosferică normale. Compuși precum metanul, etanul, etilena și acetilena sunt doar câteva exemple de hidrocarburi alifatice gazoase și sunt multe altele.

Pe de altă parte, compuși precum hexanul, heptanul și ciclohexanul sunt toți lichizi la temperatura camerei, în timp ce alcanii din octadecan au puncte de topire de peste 25 °C, ceea ce îi face solidi la temperatura camerei.

De obicei formează solide amorfe.

Hidrocarburile alifatice cu lanț lung au tendința de a se solidifica sub formă de structuri dezordonate fără regularitatea periodică a structurilor cristaline. Din acest motiv, în loc să formeze cristale fațetate cu forme bine definite, ele tind să formeze solide amorfe opace la lumina vizibilă.

Sunt insolubile în apă, dar solubile în majoritatea solvenților organici.

Compușii alifatici sunt nepolari, deci nu sunt solubili în niciun solvent polar, cum ar fi apa sau alcoolii. În schimb, sunt foarte solubili în solvenți organici precum ciclohexan, benzen, eter de petrol etc.

Proprietăți chimice

Sunt compuși nepolari

După cum sa menționat mai sus, compușii alifatici sunt compuși nepolari. Acest lucru se datorează faptului că elementele care le alcătuiesc, carbonul și hidrogenul, au electronegativități similare (2,55 și respectiv 2,2). Acest lucru face ca legăturile CH să fie legături covalente nepolare. În plus, celelalte legături care se formează între atomii de carbon sunt complet nepolare (legături covalente pure), deoarece ambii atomi sunt la fel.

În cele din urmă, orice moment de dipol mic care este generat într-o parte a moleculei ca o consecință a diferenței mici dintre electronegativitățile carbonului și hidrogenului este în general compensat sau anulat de momente dipol echivalente care se formează într-o altă parte a moleculei. și arătând în direcția opusă. În acest fel, însăși structura și geometria moleculară a hidrocarburilor alifatice contribuie la ca acestea să fie molecule nepolare.

sunt combustibile

Aceasta înseamnă că ard și ard atunci când reacţionează cu oxigenul molecular. Această reacție de ardere eliberează suficientă energie sub formă de căldură pentru a continua până când compusul alifatic sau oxigenul este complet consumat.

A fi combustibil este de fapt o caracteristică comună majorității compușilor organici, dar este relevantă în special pentru compușii alifatici. De fapt, cu excepția altor câteva familii de compuși organici, majoritatea substanțelor chimice pe care le ardem ca combustibili sunt compuși alifatici. De exemplu, propanul și butanul sunt cei mai des întâlniți combustibili în sobele cu gaz, în timp ce acetilena (etina) este folosită în echipamentele de tăiere cu flacără și sudare a metalelor datorită cantității mari de căldură degajată de arderea sa.

sunt compuși moleculari

Toate legăturile chimice care se formează între atomii unei hidrocarburi alifatice sunt legături covalente. Din acest motiv, acești compuși formează unități discrete pe care le numim molecule, făcându-le compuși moleculari.

Unele sunt foarte inerte din punct de vedere chimic

Dintre diferitele tipuri de compuși alifatici, alcanii sau parafinele sunt substanțe foarte stabile cu foarte puțină reactivitate. În afară de reacția de ardere, există foarte puține reacții care iau parte fără ajutorul temperaturilor ridicate, presiunii sau prezenței radiațiilor ultraviolete.

Unii suferă reacții de adiție

În cazul alchenelor sau olefinelor și alchinelor, care sunt prevăzute cu legături multiple carbon-carbon, aceste substanțe pot suferi reacții de adiție precum hidratare pentru a da alcooli și enoli, hidrohalogenare pentru a da halogenuri de alchil și hidrogenare, printre altele.

Clasificarea compuşilor alifatici

Compușii alifatici sunt clasificați în două grupe mari, care sunt hidrocarburi saturate și nesaturate. Fiecare dintre aceștia este împărțit în continuare în diferite tipuri de compuși chimici. O scurtă descriere a diferitelor tipuri de compuși alifatici este dată mai jos.

Compuși alifatici saturați

Sunt hidrocarburi în care există doar legături covalente simple și toți atomii de carbon au hibridizare sp ³ cu patru atomi legați direct de aceasta într-un aranjament tetraedric. Aceștia sunt împărțiți în două subgrupe, alcanii cu lanț deschis (sau doar alcanii) și cicloalcanii sau alcanii ciclici.

alcani

Alcanii sunt cei mai simpli dintre toți compușii organici. Ei au formula genera C _n H _2n+2 și pot fi compuși cu lanț liniar sau ramificat. Alcanii liniari reprezintă baza structurală a tuturor compușilor organici, precum și baza întregului sistem de nomenclatură organică sistematică.

Cicloalcani

Aceștia pot fi vizualizați ca alcani liniari în care atomii de carbon terminal pierd câte un hidrogen și se leagă împreună. Au formula moleculară C _n H _2n (fără +2 alcanilor din cauza pierderii a doi hidrogeni) și cel mai simplu dintre toți este ciclopropanul, care formează un ciclu cu trei membri, adică un triunghi.

compuși alifatici nesaturați

Sunt hidrocarburi alifatice care au una sau mai multe legături covalente multiple. Ele pot fi vizualizate ca alcani care au pierdut una sau două perechi de atomi de hidrogen de carbon vecini pentru a forma o legătură dublă sau, respectiv, triplă.

Se numesc nesaturați deoarece au mai puțini atomi de hidrogen decât cantitatea maximă posibilă, care corespunde alcanilor cu lanț deschis.

Compușii alifatici nesaturați pot fi alchene sau alchine.

Alchenele

Sunt hidrocarburi alifatice nesaturate în care doi atomi de carbon sunt legați printr-o legătură dublă. Acești doi atomi de carbon sunt hibridizați sp ² și sunt legați la un total de trei atomi fiecare (inclusiv celălalt carbon) distribuiți în jurul carbonului central într-un mod trigonal planar. Partea moleculei care are o legătură dublă care include cei doi atomi de carbon și celelalte 4 grupe atașate acestora se află toate în același plan.

Unele hidrocarburi alifatice nesaturate de acest tip au mai mult de o legătură dublă, formând familii de poliene. Cele cu 2 legături duble se numesc diene, cele cu trei se numesc triene etc.

alchine

Alchinele sunt hidrocarburi nesaturate care au o legătură triplă carbon-carbon, în care ambii atomi de carbon sunt hibridizați sp. Formula generală a acestor compuși este C _n H _2n-2 iar cei care au tripla legătură în poziția terminală (la capătul sau începutul lanțului) au un caracter ușor acid (adică se comportă ca acizi slabi care pot pierde ultimul hidrogen).

Surse de compuși alifatici

• Marea majoritate a compușilor alifatici provin din petrol și gaze naturale. De fapt, o fracțiune semnificativă de gaz natural este un amestec de alcani, alchene și alchine cu greutate moleculară mică. În timpul rafinării, majoritatea fracțiilor lichide ușoare conțin și proporții mari de diverși compuși alifatici, în timp ce cele mai grele conțin de obicei, pe lângă acestea, cantități apreciabile de hidrocarburi aromatice precum și alte clase de compuși organici.
• Pe de altă parte, unii compuși alifatici, în special metanul, sunt produși prin acțiunea degradării bacteriene a altor substanțe organice mai complexe.
• În industria chimică, unele alchene și alchine importante sunt sintetizate din alcooli și halogenuri de alchil prin reacții de deshidratare și, respectiv, de dehidrohalogenare.

Utilizări și aplicații ale compușilor alifatici

Unele dintre cele mai comune aplicații ale hidrocarburilor alifatice sunt:

Ca combustibili atât în ​​stare gazoasă, lichidă și solidă.

Am menționat deja gazul de gătit și acetilena înainte, dar există și izomeri octanici și alte lichide care fac parte din benzină și alți combustibili pentru motoarele cu ardere internă. De asemenea, găsim parafine solide care au fost folosite de sute și sute de ani pentru a face lumânări.

Aceștia servesc ca solvenți organici nepolari.

Majoritatea hidrocarburilor lichide sunt utilizate frecvent ca solvenți organici nepolari în sinteza organică sau în industria de curățare pentru a îndepărta uleiurile minerale și grăsimile. Unii dintre acești solvenți sunt substanțe pure, cum ar fi ciclohexanul, care este un solvent foarte comun în laboratorul de chimie organică, în timp ce alți solvenți sunt amestecuri de diferite hidrocarburi lichide.

Sunt folosiți ca lubrifianți.

Fie ca grăsimi solide, fie ca uleiuri lichide, fracțiile mai grele din rafinarea petrolului sunt folosite ca lubrifianți pentru diferite tipuri de piese mecanice, inclusiv motoarele cu ardere și alte tipuri.

Ele sunt baza pentru producția de vopsele sintetice și produse aferente.

Capacitatea sa de a acționa ca un solvent apolar înseamnă că acești compuși sunt utilizați la fabricarea vopselelor pe bază de ulei, a cernelurilor, a cleiurilor și chiar la fabricarea adezivilor.

Reactivi de pornire în sinteza organică

Alcanii pot fi transformați în alte tipuri de compuși mai reactivi, ceea ce îi face utili ca materii prime pentru unele procese de sinteză organică. Cu toate acestea, alchenele și alchinele sunt mult mai utile în acest sens. Alchenele sunt frecvent utilizate ca materie primă pentru sinteza industrială a unor alcooli foarte importanți care ulterior formează baza multor căi sintetice complexe.

Pe de altă parte, alchenele pot fi polimerizate cu ușurință, motiv pentru care sunt folosite în cantități mari ca materie primă pentru producția de materiale plastice. De fapt, polietilena, care este de departe cel mai produs și consumat plastic din lume, este sintetizată prin polimerizarea etilenei, care este cea mai simplă alchenă din familie.

Exemple de compuși alifatici

Mai jos sunt câteva exemple ale celor patru tipuri principale de hidrocarburi alifatice, împreună cu structura lor moleculară și formula moleculară.

Exemple de alcani și cicloalcani

Exemple de alchene

Exemple de alchine

Referințe

Aguilar, M. (sf). 2.5 Utilizări și aplicații ale hidrocarburilor alifatice . Coggle It. https://coggle.it/diagram/X1mbFE37tDQ0idjc/t/2-5-usos-y-aplicaciones-de-los-hidrocarburos-alif%C3%A1ticos

Alifatic . (nd). Dicționarul Merriam-Webster.Com. https://www.merriam-webster.com/dictionary/aliphatic

Sens alifatic . (nd). Dicționarul tău. https://www.yourdictionary.com/aliphatic

EcuRed. (nd). Hidrocarburi alifatice și aromatice ciclice . EcuRed. https://www.ecured.cu/Hidrocarburos_Alif%C3%A1ticos_C%C3%ADclicos_y_Arom%C3%A1ticos#:%7E:text=una%20macromol%C3%A9cula%20tridimensional.-,Utilizări,material%20prima%20de% 20s%C3%ADntesis%20org%C3%A1nica .

olefina . (nd). Chimie.ES. https://www.quimica.es/enciclopedia/Olefina.html

QuimiNet.com / Marketizer.com / eIndustria.com. (27 ianuarie 2022). Olefine: proprietăți și caracteristici . ChemNet.com. https://www.quiminet.com/articulos/las-olefinas-propiedades-y-caracteristicas-2656546.htm

Sepulveda, GE (2013). Conținutul, distribuția și originea hidrocarburilor în sedimentele a trei lagune urbane din Concepción . sciELO. https://www.scielo.br/j/qn/a/JCwxXDNd7JSYkM7fSbqGHHL/