Doymuş karbohidrogenlər (parafinlər) karbon atomları arasında sadə (tək) bağın olduğu doymuş alifatik karbohidrogenlərdir.
Bütün digər valentliklər hidrogen atomları ilə tam doymuşdur.
Homoloji seriya
Son doymuş karbohidrogenlər SpH2p+2 ümumi formuluna malikdir. Normal şəraitdə bu sinfin nümayəndələri zəif reaktivlik nümayiş etdirirlər, buna görə də onlara "parafinlər" deyilir. Doymuş karbohidrogenlər CH4 molekulyar formulu olan metanla başlayır.
Metan nümunəsində struktur xüsusiyyətləri
Bu üzvi maddə qoxusuz və rəngsizdir, qaz havadan az qala iki dəfə yüngüldür. Təbiətdə o, heyvan və bitki orqanizmlərinin parçalanması zamanı əmələ gəlir, lakin yalnız hava çıxışı olmadıqda. Kömür mədənlərində, bataqlıq su anbarlarında rast gəlinir. Kiçik miqdarda metan təbii qazın bir hissəsidir və hazırda istehsalda yanacaq kimi gündəlik həyatda istifadə olunur.
Alkanlar sinfinə aid olan bu doymuş karbohidrogen kovalent qütb bağına malikdir. Tetrahedral quruluş sp3 ilə izah olunurkarbon atomunun hibridləşməsi, əlaqə bucağı 109°28'dir.
Parafinlərin nomenklaturası
Doymuş karbohidrogenləri sistematik nomenklaturaya görə adlandırmaq olar. Doymuş karbohidrogen molekulunda mövcud olan bütün filialları nəzərə almağa imkan verən müəyyən bir prosedur var. Əvvəlcə ən uzun karbon zəncirini müəyyənləşdirməlisiniz, sonra karbon atomlarını nömrələyin. Bunun üçün molekulun maksimum budaqlanma (daha çox sayda radikal) olduğu hissəsini seçin. Alkanda bir neçə eyni radikal varsa, onların adları ilə təyinedici prefikslər göstərilir: di-, tri-, tetra. Rəqəmlər karbohidrogen molekulunda aktiv hissəciklərin yerini aydınlaşdırmaq üçün istifadə olunur. Parafinlərin adında son addım karbon zəncirinin özünün -an şəkilçisinin əlavə edilməsidir.
Doymuş karbohidrogenlər birləşmə vəziyyətinə görə fərqlənirlər. Bu kassa aparatının ilk dörd nümayəndəsi qazlı birləşmələrdir (metandan butana qədər). Nisbi molekulyar çəki artdıqca mayeyə, sonra isə bərk birləşmə vəziyyətinə keçid olur.
Doymuş və doymamış karbohidrogenlər suda həll olunmur, lakin üzvi həlledici molekullarda həll oluna bilər.
İzomerizmin xüsusiyyətləri
Doymuş karbohidrogenlər hansı növ izomerliyə malikdirlər? Butandan başlayaraq bu sinif nümayəndələrinin strukturunun nümunələri göstərirkarbon skeletinin izomerizminin olması.
Kovalent qütb bağlarının yaratdığı karbon zənciri ziqzaq formasına malikdir. Kosmosda baş zəncirin dəyişməsinin, yəni struktur izomerlərinin olmasının səbəbi budur. Məsələn, butan molekulunda atomların düzülüşü dəyişdirilərkən onun izomeri əmələ gəlir - 2metilpropan.
Kimyəvi xassələri
Doymuş karbohidrogenlərin əsas kimyəvi xassələrini nəzərdən keçirək. Bu karbohidrogen sinfinin nümayəndələri üçün əlavə reaksiyalar xarakterik deyil, çünki molekuldakı bütün bağlar təkdir (doymuş). Alkanlar bir hidrogen atomunun bir halogen (halogenləşmə), bir nitro qrupu (nitrləmə) ilə əvəz edilməsi ilə əlaqəli qarşılıqlı təsirlərə girirlər. Doymuş karbohidrogenlərin düsturları SpH2n + 2 formasına malikdirsə, əvəz edildikdən sonra CnH2n + 1CL tərkibli bir maddə, həmçinin CnH2n + 1NO2 əmələ gəlir.
Əvəzetmə prosesi sərbəst radikal mexanizmə malikdir. Əvvəlcə aktiv hissəciklər (radikallar) əmələ gəlir, sonra yeni üzvi maddələrin əmələ gəlməsi müşahidə olunur. Bütün alkanlar dövri cədvəlin yeddinci qrupunun (əsas altqrupunun) nümayəndələri ilə reaksiya verir, lakin proses yalnız yüksək temperaturda və ya yüngül kvantın iştirakı ilə gedir.
Həmçinin metan seriyasının bütün nümayəndələri atmosfer oksigeni ilə qarşılıqlı əlaqə ilə xarakterizə olunur. Yanma zamanı karbon qazı və su buxarı reaksiya məhsulları kimi çıxış edir. Reaksiya əhəmiyyətli miqdarda istilik əmələ gəlməsi ilə müşayiət olunur.
Metan atmosfer oksigeni ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqdapartlayış mümkündür. Bənzər bir təsir doymuş karbohidrogenlər sinfinin digər nümayəndələri üçün xarakterikdir. Ona görə də butanın propan, etan, metanla qarışığı təhlükəlidir. Məsələn, bu cür yığılmalar kömür mədənləri, sənaye sexləri üçün xarakterikdir. Doymuş karbohidrogen 1000 °C-dən yuxarı qızdırılırsa, parçalanır. Daha yüksək temperaturlar doymamış karbohidrogenlərin istehsalına, həmçinin hidrogen qazının əmələ gəlməsinə səbəb olur. Dehidrogenləşmə prosesi sənaye əhəmiyyətlidir, o, müxtəlif üzvi maddələr əldə etməyə imkan verir.
Butandan başlayaraq metan seriyasının karbohidrogenləri üçün izomerləşmə xarakterikdir. Onun mahiyyəti karbon skeletinin dəyişdirilməsindən, doymuş budaqlanmış karbohidrogenlərin əldə edilməsindən ibarətdir.
Tətbiq xüsusiyyətləri
Təbii qaz kimi metan yanacaq kimi istifadə olunur. Metanın xlor törəmələri böyük praktik əhəmiyyətə malikdir. Məsələn, xloroform (triklorometan) və yodoform (triiodometan) tibbdə istifadə olunur və buxarlanma prosesində karbon tetraxlorid atmosfer oksigeninin daxil olmasını dayandırır, buna görə də yanğınları söndürmək üçün istifadə olunur.
Karbohidrogenlərin kalorifik dəyərinin yüksək olması səbəbindən onlar yalnız sənaye istehsalında deyil, həm də məişət məqsədləri üçün yanacaq kimi istifadə olunur.
"Mayeləşdirilmiş qaz" adlanan propan və butan qarışığı xüsusilə təbii qazın olmadığı ərazilərdə aktualdır.
Maraqlı faktlar
Maye vəziyyətdə olan karbohidrogenlərin nümayəndələri avtomobillərdə (benzin) daxili yanma mühərrikləri üçün yanacaqdır. Bundan əlavə, metan müxtəlif kimya sənayeləri üçün əlverişli xammaldır.
Məsələn, metanın parçalanması və yanması reaksiyasından çap mürəkkəbinin istehsalı üçün zəruri olan hisin sənaye istehsalı, həmçinin rezindən müxtəlif rezin məmulatlarının sintezi üçün istifadə olunur.
Bunun üçün metanla birlikdə sobaya elə həcmdə hava verilir ki, doymuş karbohidrogenin qismən yanması baş versin. Temperatur yüksəldikcə metanın bir hissəsi parçalanaraq incə his əmələ gətirəcək.
Parafinlərdən hidrogen əmələ gəlməsi
Metan ammonyak sintezi üçün istifadə olunan sənaye hidrogeninin əsas mənbəyidir. Dehidrogenləşməni həyata keçirmək üçün metan buxarla qarışdırılır.
Proses təxminən 400 °C temperaturda baş verir, təxminən 2-3 MPa təzyiqdə alüminium və nikel katalizatorları istifadə olunur. Bəzi sintezlərdə bu prosesdə əmələ gələn qazların qarışığından istifadə olunur. Əgər sonrakı çevrilmələr təmiz hidrogenin istifadəsini nəzərdə tutursa, o zaman karbonmonoksidin su buxarı ilə katalitik oksidləşməsi həyata keçirilir.
Xlorlama geniş sənaye tətbiqinə malik olan metan xlor törəmələrinin qarışığını istehsal edir. Məsələn, xlorometan istiliyi udmaq qabiliyyətinə malikdir, buna görə də müasir soyuducu sistemlərdə soyuducu kimi istifadə olunur.
Diklorometan kimyəvi sintezdə istifadə olunan üzvi maddələr üçün yaxşı həlledicidir.
Radikal halogenləşmə prosesində əmələ gələn hidrogen xlorid suda həll edildikdən sonra xlorid turşusuna çevrilir. Hazırda asetilen qiymətli kimyəvi xammal olan metandan da alınır.
Nəticə
Metan homolog seriyasının nümayəndələri təbiətdə geniş yayılmışdır ki, bu da onları müasir sənayenin bir çox sahələrində məşhur maddələrə çevirir. Metan homoloqlarından müxtəlif sinif üzvi maddələrin sintezi üçün zəruri olan budaqlanmış karbohidrogenlər əldə etmək olar. Alkanlar sinfinin ən yüksək nümayəndələri sintetik yuyucu vasitələrin istehsalı üçün xammaldır.
Parafinlərlə yanaşı sikloparafinlər adlanan alkanlar, sikloalkanlar da praktiki maraq kəsb edir. Onların molekullarında sadə bağlar da var, lakin bu sinfin nümayəndələrinin özəlliyi siklik quruluşun olmasıdır. Həm alkanlar, həm də sikloakanlar qaz yanacaqları kimi çox miqdarda istifadə olunur, çünki proseslər əhəmiyyətli miqdarda istilik (ekzotermik təsir) ayrılması ilə müşayiət olunur. Hal-hazırda alkanlar, sikloalkanlar ən qiymətli kimyəvi xammal hesab olunur, ona görə də onların praktiki istifadəsi tipik yanma reaksiyaları ilə məhdudlaşmır.
