Хімічні реактиви, pH-реагенти, якісний аналіз, кількісний аналіз – це лише деякі терміни, пов’язані з аналітичною хімією. Що ще приховано в цій галузі хімії? Відповіді на це питання ви знайдете в цьому розділі!
Аліфатичні вуглеводні є однією з найважливіших груп сполук в органічній хімії. Незважаючи на те, що вони складаються лише з атомів вуглецю та водню, вони утворюють численні сполуки з різноманітною структурою. Розрізняють насичені аліфатичні вуглеводні – алкани, у яких усі зв’язки одинарні, і ненасичені вуглеводні, що містять у структурі кратні (подвійні або потрійні) зв’язки.
Аліфатичні вуглеводні є цінною сировиною для різних галузей промисловості. Вони в основному отримуються з природних ресурсів. Найважливіші джерела алканів , алкенів і алкінів включають сиру нафту , природний газ і кар’єрне вугілля . Ця сировина була утворена з рослинних і тваринних речовин в результаті впливу правильних атмосферних умов (високий тиск і температура) протягом мільйонів років. Аліфатичні вуглеводні відокремлюються від сирої нафти або природного газу за допомогою, серед іншого, фракційної дистиляції. Вони самі є основною сировиною для отримання більш складних органічних сполук. Алкани, алкени і алкіни широко використовуються не тільки в промисловості, але і в побуті. Такі гази, як метан, етан, пропан або бутан, є компонентами газів, наприклад, для плит або палива для опалення будівель. Деякі алкани входять до складу бензину та парафіну, які використовуються на транспорті. Важкі вуглеводні, навпаки, є компонентами асфальту. Більшість цих сполук використовують як сировину та розчинники в хімічній промисловості . Алкенові мономери використовуються для отримання полімерів, таких як поліетилен і поліпропілен . Ці сполуки разом із деякими добавками зазвичай називають пластмасами . Алкіни в основному використовуються в хімічній промисловості, де вони служать проміжними продуктами для виробництва гліцерину, алканів і пластмас.
Розглядаючи молекулярну структуру алканів, алкенів і алкінів, зрозуміло, що між окремими молекулами існує значна подібність. Як для насичених, так і для ненасичених вуглеводнів характерним загальним елементом є вуглеводневий ланцюг, що складається з атомів вуглецю, пов’язаних разом. Крім того, кожен із них утворює зв’язок із двома-трьома атомами Гідрогену (зверніть увагу, що Карбон в органічних сполуках завжди чотиривалентний). Найважливішим елементом, за яким поділяються аліфатичні вуглеводні, є наявність у їх структурі ненасиченого зв’язку. Цей зв’язок відсутній в алканах, де всі зв’язки одинарні та ковалентні. Атоми, з’єднані простими зв’язками, можуть обертатися навколо них, що призводить до утворення ізомерів, відомих як конформери. Алкени містять один ненасичений подвійний зв’язок у своїх вуглеводневих ланцюгах. Навколо цього зв’язку молекула є жорсткою, і всі атоми лежать в одній площині. Вищий ступінь ненасиченості мають алкіни, де присутній один потрійний зв’язок. У тій частині молекули, де він присутній, зберігається лінійна структура ланцюга.
Алкани, алкени та алкіни дуже схожі за своїми фізичними властивостями. Кожна з цих трьох груп сполук утворює однорідний ряд, у якому характеристики сполук змінюються аналогічно зі збільшенням довжини вуглеводневого ланцюга. Молекули аліфатичних вуглеводнів неполярні. Їх утримують разом лише слабкі сили Ван-дер-Ваальса . Отже, вони дуже погано розчиняються у воді, яка є полярним розчинником. Навпаки, вони добре розчиняються, наприклад, у бензолі або ефірах. Агрегатний стан алканів, алкенів і алкінів залежить від довжини їх вуглеводневого ланцюга. Низькі вуглеводні, які містять до 4 атомів вуглецю в молекулі, є газами, ті, що мають від 5 до 18, є рідинами, а вищі вуглеводні, тобто ті, що містять більше 18 атомів вуглецю в ланцюзі, є твердими речовинами. Також зі збільшенням довжини вуглеводневого ланцюга спостерігається зменшення леткості (підвищення температури кипіння) і щільності. 
У той час як алкани, алкени та алкіни майже не відрізняються за своїми фізичними властивостями, це не стосується хімічних властивостей, де ключову роль відіграє ненасичений зв’язок. Алкани, як насичені сполуки без кратних зв’язків, хімічно пасивні. Вони не знебарвлюють бромну воду і не піддаються нітруванню. Навпаки, вони реагують з галогенами (вільнорадикальне заміщення). Вони легкозаймисті і в залежності від подачі повітря піддаються повному, напівзгорянню або неповному згорянню. Алкени й алкіни помітно відрізняються від алканів наявністю кратного зв’язку (алкіни навіть більш реакційноздатні, ніж алкени). Подвійний і потрійний зв’язок, присутній в їхніх молекулах, непостійний і легко руйнується. У результаті алкени та алкіни легко піддаються реакціям приєднання, полімеризації або гідрування. Вони також бурхливо реагують з бромом, йодом і хлором . Ця особливість використовується в хімічному тесті, який відрізняє насичені вуглеводні від ненасичених. Це називається пробою бромної води. Алкани не знебарвлюють бромну воду, тоді як алкени й алкіни змінюють колір, оскільки кратний зв’язок розривається і бром приєднується до вуглеводневого ланцюга.
Алкани, алкени та алкіни отримують різними реакціями та процесами. Алкани можна отримати з алкенів, а алкени — з алкінів реакцією гідрування, під час якої кратні зв’язки розриваються й атоми водню приєднуються до вуглеводневого ланцюга. Для синтезу алканів також використовується реакція Вюрца або відновлення алкілгалогенідів за допомогою металоорганічних сполук, так званих сполук Гріньяра . Алкени зазвичай отримують дегідруванням алканів. Алкени з алканів також отримують шляхом крекінгу. Однак зауважте, що йому піддаються лише довголанцюгові молекули. Алкіни одержують дегідрогалогенуванням дигалогеналкілів і тетрагалогеналкілів і реакціями ацетилидів натрію з первинними алкілгалогенідами. Крім того, в промислових масштабах алкіни отримують окисленням метану і обробкою карбіду водою.
Знайдіть своє місце в PCC Group. Дізнайтеся про нашу пропозицію та продовжуйте розвиватися разом з нами.
Безоплачувана літня практика для студентів та випускників усіх курсів.
