3.5 Eiginleikar alkana

Eiginleikar alkana

Alkanar eru stundum nefndir paraffín, orð sem er dregið af latneska orðasambandinu parum affinis, sem þýðir „lítil sækni“. Þetta hugtak lýsir hegðun þeirra vel, því alkanar sýna litla efnafræðilega sækni í önnur efni og eru efnafræðilega óvirkir gagnvart flestum hvarfefnum á rannsóknarstofu. Þeir eru einnig tiltölulega óvirkir líffræðilega og koma sjaldan við sögu í efnafræði lífvera. Alkanar hvarfast þó við súrefni, halógena og nokkur önnur efni við viðeigandi aðstæður.

Efnahvarf við súrefni á sér stað við bruna í vél eða ofni þegar alkani er notaður sem eldsneyti. Koldíoxíð og vatn myndast sem myndefni og mikið magn af varma losnar. Til dæmis hvarfast metan (jarðgas) við súrefni samkvæmt jöfnunni

Efnahvarf alkana við Cl₂ á sér stað þegar efnablanda þeirra tveggja er geisluð með útfjólubláu ljósi (táknuð með hν, þar sem ν er gríski bókstafurinn nü). Það fer eftir tímalengd og hlutfallslegu magni hvarfefnanna tveggja, en þá verður skiptihvarf vetnisfrumeinda alkansins fyrir klór í ákveðinni röð, sem leiðir til efnablöndu af klóruðum myndefnum. Metan hvarfast til dæmis við Cl₂ og gefur af sér efnablöndu af CH₃Cl, CH₂Cl₂, CHCl₃ og CCl₄. Við munum skoða þetta efnahvarf nánar í kafla 6.6.

Four chemical reactions are represented. Methane reacts with chlorine in the presence of ultraviolet light to form methyl chloride and hydrogen chloride. Carbon tetrachloride and hydrogen chloride are formed.

Suðumark og bræðslumark alkana hækka reglulega með auknum mólmassa (Mynd 3.31), sem stafar af veikum dreifingarkröftum milli sameinda (). Aðeins þegar nægileg orka er notuð til að yfirstíga þessa krafta bráðnar fasta efnið eða vökvinn sýður. Eins og búast má við aukast dreifingarkraftar með aukinni stærð sameinda, sem skýrir hærra bræðslu- og suðumark stærri alkana.

A double bar graph of temperature versus the number of carbon atoms that plots bars for melting and boiling points with an increasing trend. — Mynd 3.31 **Graf sem sýnir bræðslumark og suðumark á móti fjölda kolefnisfrumeinda fyrir ókvíslótta C1–C14 alkana.** Hækkunin er regluleg með aukinni stærð sameinda.

Önnur áhrif sem sjást hjá alkönum eru að aukin kvíslun lækkar suðumark alkans. Þannig hefur pentan engar kvíslar og sýður við 36,1 °C, ísópentan (2-metýlbútan) hefur eina kvísl og sýður við 27,85 °C og neópentan (2,2-dímetýlprópan) hefur tvær kvíslar og sýður við 9,5 °C. Á sama hátt sýður oktan við 125,7 °C, en ísóoktan (2,2,4-trímetýlpentan) sýður við 99,3 °C. Kvíslóttir alkanar hafa lægra suðumark vegna þess að þeir eru nær kúlulaga en ókvíslóttir alkanar, hafa minna yfirborðsflatarmál og þar af leiðandi minni dreifingarkrafta.