Hiilivedyt ovat yhdisteitä, jotka sisältävät hiili- ja vetyatomeja. Nämä atomit ovat sitoutuneet toisiinsa molekyylimuodossa erilaisilla kemiallisilla sidoksilla. Hiilivedyillä on kolme päätyyppiä - alkaanit, alkeenit ja alkyynit.
Alkaanit vs alkeenit vs alkyynit
Suurin ero alkaanien, alkeenien ja alkyynien välillä on, että alkaanit muodostavat yksinkertaisen sidoksen hiiliatomien välillä, kun taas alkeenit muodostavat kaksoissidoksen, kun taas alkyynit muodostavat kolmoissidoksen hiiliatomien välille.
Alkaanit tunnetaan myös nimellä parafiini. Neljän hiiliatomin valenssit täytetään vetyatomeilla. Yksinkertaisin alkaanityyppi on metaani, etaani ja jopa propaani. Sitä käytetään laajasti erilaisissa teollisissa prosesseissa.
Alkeeneja kutsutaan dieeneiksi. Ne ovat tyydyttymättömiä hiilivetyjä, koska niissä on kaksoissidos. Ne voidaan sisällyttää kaikenkokoisiin renkaisiin, joita kutsutaan sykloalkeeneiksi. Yksinkertaisimpia alkeenityyppejä ovat eteeni, propeeni ja muut, ja niitä voidaan valmistaa laboratoriossa.
Toisaalta alkyynejä kutsutaan trieeneiksi. Alkyynit ovat erittäin palavia ja yksinkertaisemmat alkyynit ovat kaasumaisessa tilassa ja yhdisteen kasvaessa yhdistettä voi esiintyä nesteenä tai jopa kiinteänä aineena.
Alkaanien, alkeenien ja alkyynien vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Alkaanit | Alkeenit | Alkynes |
| Hiiliatomien välinen sidos | Yksittäinen joukkovelkakirjalaina | Kaksoissidos | Kolmoissidos |
| Fyysiset ominaisuudet | Väritön, pieni molekyylipaino, korkea kiehumispiste ja voi esiintyä kiinteinä, nesteinä ja kaasuina | Väritön, ei-polaarinen, palava, voimakas haju, esiintyy huoneenlämpötilassa kaasuna ja niillä on suurempi molekyylimassa | Hajuttomia ja värittömiä (poikkeus – alkyyneillä on erottuva haju), ja niillä on korkea kiehumis- ja sulamispiste sekä suurempi molekyylirakenne |
| Kemiallisia ominaisuuksia | Älä reagoi muiden kemiallisten yhdisteiden tai vapaiden radikaalien kanssa, ovat heikkoja happoja, reagoivat elektrofiilisten reagenssien kanssa ja reagoivat hapen ja vedyn kanssa | Liukenee vähemmän veteen, alkeenien pidemmällä molekyyliketjulla on korkea kiehumispiste, alkaanien polaarisuus riippuu funktionaalisista ryhmistä | Hieman hapan ja elektronegatiivinen ja palava |
| Sovellus | Käytetään ruoanlaitossa, lämmityksessä, nestekaasussa (LPG), maakaasussa, aerosolisuihkeissa, polttomoottoreissa ja muissa | Käytetään muovin, alkoholin, polttoaineiden, vinyylikloridin, etanolin, akryylihappojen, glyseroliesterin, synteettisten kumien synteesissä sekä raakaöljyn ja maakaasun tuotannossa ja muissa | Käytetään lääkkeissä, lääkkeissä ja muissa lääkevalmisteissa, polymeerien, PVC:n ja kumin synteesissä. Sitä käytetään yleisesti ja teollisuudessa hedelmien kypsyttämiseen ja muihin prosesseihin |
| Esimerkki | Metaani, etaani | Eteeni, propeeni | Etiini, propyyni |
Mikä on Alkaani?
Alkaanit ovat tyydyttyneitä hiilivetytyyppejä, joissa on vety- ja hiiliatomeja järjestettyinä puurakenteeseen. Alkaanien hiili-hiili-sidokset ovat yksittäisiä. IUPAC:n (International Union Od Pure and Applied Chemistry) alkaanien määritelmä on "asykliset haaroittuneet tai haarautumattomat hiilivedyt, joiden yleinen kaava on Cn H (2n+2)".
Alkaanien hybridisaatio on sp3. Se sisältää neljä sidosmerkkiä ja siihen liittyvät hiiliatomit. Pisin toisiinsa liittyneiden hiiliatomien ketjua kutsutaan hiilirungoksi ja sitä käytetään alkaanin koon määrittämiseen.
Alkaanit tunnetaan myös parafiineina, koska niillä on vahamaisia ominaisuuksia tietyssä normaalissa ympäristön lämpötilassa ja paineessa (SATP). Alkaanit voidaan luokitella edelleen rakenteesta riippuen - lineaariset haaroittuneet tai sykliset alkaanit.
Jos alkaanissa on enemmän kuin kolme hiiliatomia, se voi järjestyä erilaisiin rakenteisiin ja tämä muodostaa rakenteellisten isomeerien perustan. Alkaaneja käytetään laajalti öljyssä, raakaöljyssä ja maakaasussa. Erilaisia esimerkkejä metaanista, etaanista, propaanista, butaanista, pentaanista, heksaanista, heptaanista, oktaanista ja muista erilaisista tyypeistä.
Mikä on alkeeni?
Alkeenit ovat eräänlainen tyydyttymätön hiilivety, jossa on hiili-hiili-kaksoissidos. Ne ovat polaarisia yhdisteitä ja ovat erittäin reaktiivisia. Hiiliatomien kaksoissidos on sidottu sigma- ja pi-sidoksella. Sidos on erittäin vahva ja vakaa kuin useimmat yksittäiset kovalenttiset sidokset.
Kaksoissidos on lyhyempi. Alkeenien sidoksen pituus on 133 pm tai 1,33 Å. Alkeenien hybridisaatio on sp2. Alkeenit eivät pyöri vapaasti, koska niiden rikkoutuminen aiheuttaa energiakustannuksia. Alkeenin sidoskulmat ovat noin 120° toisistaan.
Alkeenit ovat stabiileja yhdisteitä, mutta ne käyvät läpi useita reaktioita, kuten additioreaktio, hydrausreaktio, hydraatio, halogenointi, hydrohalogenointi, hapetus, halohydriinin muodostus, polymeroituminen, metallikompleksoituminen, alkylointi ja lukuisia muita reaktioita.
Alkyenejä käytetään laajalti muovin, alkoholin, polttoaineiden, vinyylikloridin, etanolin, akryylihappojen, glyseroliesterin, synteettisten kumien synteesissä sekä raakaöljyn ja maakaasun tuotannossa ja useissa muissa teollisissa prosesseissa. Esimerkkejä alkeeneista ovat eteeni, propeeni, buteeni, penteeni, hekseeni, hepteeni, okteeni, noneeni ja muut isomeerit.
Mikä on Alkyne?
Alkyynit ovat tyydyttymättömiä hiilivetyjä, jotka sisältävät hiilikolmoissidoksen. Alkyynit tunnettiin aluksi asetyleeneinä. Hiiliatomien välinen sidoskulma on 180°. Alkyeneillä on sauvamainen rakenne. Ne tunnetaan myös olefiineina.
Sidospituus C-atomien välillä on hyvin lyhyt ja 121 pm. Kolmoissidoksella on vahva sidoslujuus, joka on noin 839 kJ/mol. Siinä on sp-hybridisaatio, jossa s- ja p-orbitaalit menevät päällekkäin ja muodostavat kolme sidosta.
Alkyynit nimetään seuraamalla sen jälkeen "ene"-liitettä. Alkyynejä voidaan syntetisoida useilla prosesseilla, kuten krakkauksella tai dehydrohalogenoinnilla. Alkyynit ovat reaktiivinen funktionaalinen ryhmä, ja niillä voi olla seuraavat reaktiot, kuten hydraus, halogeenin lisäys, hydraatio, tautomeria, sykloadditio, hapetus tai trimerointi.
Alkyenejä käytetään laajalti lääkkeissä, lääkkeissä ja muissa lääkevalmisteissa. Käytetään myös polymeerin, PVC:n ja kumin synteesiin. Sitä käytetään yleisesti teollisuudessa hedelmien kypsyttämiseen. Esimerkkejä alkyyneistä ovat propeeni, butyyni, pentyyni, heksyyni ja muut.
Tärkeimmät erot alkaanien, alkeenien ja alkyynien välillä
Johtopäätös
Alkaanit, alkeenit ja alkyynit ovat hiilivetytyyppejä, eikä niissä ole funktionaalisia ryhmiä. Ne näyttävät samanlaisilta yhdisteiltä, mutta niillä on selkeitä eroja. Jokaisen tyypin alla on muita alatyyppejä, ja niitä tutkitaan yksityiskohtaisesti aiheen alla.
Alkaaneja, alkeeneja ja alkyynejä käytetään päivittäisissä prosesseissa. Heillä on tärkeä rooli eri teollisuudenaloilla ja valmistusprosesseissa. Kaikkien yhdisteiden ominaisuudet ja toiminnot ovat erilaisia, ja siksi niiden käyttö on erilainen ja monipuolinen.
