خصوصیات فیزیکی آلکانها
((بسم الله الرحمن الرحیم))
خصوصیات فیزیکی آلکانها
آلکان ها را اغلب هیدروکربن های پارافینی می‌نامند. واژه پارافین از کلمات لاتینparum affinis(میل ترکیبی بسیارجزیی) مشتق شده است و واژه مناسبی برای توصیف رفتار آلکان ها می باشند آلکان ها در واکنش با دیگر مولکولها میل ترکیبی کمی از خود نشان می دهند و نسبت به بیشتر واکنشگرها بی اثر هستند. این ترکیبات در بسیاری از واکنش های متداول شرکت نمی کنند و از نظر آزمایشگاهی کاربرد محدودی دارند ولی مطالعه این ترکیبات از این نظر که بررسی واکنش های آنها دانشجو را با برخی مفاهیم شیمی فیزیک و روش منظم و سیستماتیک نامگذاری ترکیبات شیمی آلی آشنا می کند بسیار سودمند است.
نکته(( دمای جوش و دمای ذوب آلکان ها با افزایش وزن مولکولی به طور منظم افزایش می یابد)) این نظم در مورد خواص دیگر نیز مشاهده می شود.
(( تقریباً در تمام آلکان ها میانگین طول پیوند کربن _ کربن یکسان است و در حدود1/54A ((آنگستروم))می باشد))
استحکام انرژی پیوند کربن کربن در حدود ۸۵ کیلوکالری بر مول است طول پیوند کربن هیدروژن نیز تقریباً ثابت و در حدود1/09A وانرژی آن در حدود 95کیلوکالری بر مول است.
به جدول توجه کنید:
همچنین جدول نشان می‌دهد که افزایش شاخه‌ها سبب پایین آمدن دمای جوش میشود به عنوان مثال دمای جوش پنتان36/1درجه سانتی گراد و دمای جوش ایزوپنتان (2متیل بوتان)که یک شاخه دارد 28/7درجه سانتی گراداست. نئو پنتان(۲,۲دی متیل پروپان) که دو شاخه دارد در 9/5درجه سانتیگراد می جوشد.به همین ترتیب اکتان در۱۲۵/۷می جوشد.ولی دمای جوش ایزواکتان (۴,۲,۲,تری متیل پنتان)99/3درجه سانتی گراداست.
(( باتوجه به مکانیسم جوشش مایعات و آگاهی از نیروهای بین مولکولی , می‌توان گفت که مولکولهای غیرقطبی نظیر آلکانها نسبت به یکدیگر جاذبه کمی دارند که ناشی از نیروهای بین مولکولی واندروالس است.))
این نیروها نتیجه قطعی شدن القایی ابرهای الکترونی مولکول ها است. الکترونها در مولکول در حال حرکت هستند و در هر لحظه احتمال تغییر توزیع ابر الکترونی وجود دارد که نتیجه آن قطبیت جزئی مولکول می باشد.در چنین صورتی ,مولکول گشتاور دو قطبی موقت پیدا میکند.میان این مولکول و مولکول مجاور که بطور موقت در جهت مخالف قطبی شده است جاذبه القایی جزئی ایجاد میشود.
به شکل توجه کنید:
این دو قطبی های موقت اثر زودگذر دارند ولی به مقدار کافی نیروی جاذبه بین مولکولی تولید میکنند. در واقع در اثر همین نیروهاست که یک ترکیب به حالت مایع و نه گاز وجود دارد و فقط اگر انرژی گرمایی کافی به مایع داده شود , انرژی جنبشی مولکول ها افزایش می یابد و بر این نیروها غلبه می کند ,که در این صورت مایع به جوش خواهد آمد.
نکته ((مقدار نیروهای بین مولکولی واندروالسی به سطح تماس ها با یکدیگر بستگی دارد، بنابراین انتظار می‌رود که در خانواده آلکانها وقتی اندازه مولکول بزرگتر باشد نیروهای واندروالس افزایش یابد))
اگرچه عوامل دیگر نیز در افزایش دمای جوش آلکان ها موثرند ،اما نیروهای واندروالس عامل اصلی و عمده به شمار می آیند. اثر شاخه دار شدن در کاهش دمای جوش و دمای ذوب نیز با استناد به نیروهای واندروالس توجیه میشود. آلکان های شاخه دار، نسبت به آلکانهای راست زنجیر، کروی تر هستند و در نتیجه فضای کمتری اشغال میکنند و سطح تماس کمتری دارند. بنابراین نیروهای واندروالس در مورد آنها کمتر و دمای جوش آنها کمتر است.
