ما هو الألكان؟
الألكان (بالإنجليزية: Alkane) هو مركب عضوي هيدروكربوني مشبع؛ أي أنه يتكون من ذرات الكربون وذرات الهيدروجين، المرتبطة معًا بروابط تساهمية أحادية، على خلاف الألكينات والألكاينات التي تكون عبارة عن مركبات غير مشبعة؛ وذلك لأنها ترتبط بروابط ثنائية وثلاثية، والصيغة العامة للألكانات هي CnH2n+2، وتقسم الألكانات إلى ثلاث مجموعات، وهي: لألكانات المتسلسلة (بالإنجليزية: Chain Alkanes)، والألكانات الحلقية (بالإنجليزية: Cycloalkanes)، والألكانات المتفرعة (بالإنجليزية: Branched Alkanes).[١][٢][٣]
الألكانات هي أبسط مجموعة من مجموعات الهيدروكربونات وأقلها تفاعلًا، فهي تحتوي على ذرات الكربون والهيدروجين المرتبطة بروابط أحادية فقط، وتفتقر إلى وجود أي مجموعات وظيفية أخرى.
تستطيع كل ذرة كربون تشكيل أربع روابط تساهمية مع الذرات الأخرى؛ لأنها تمتلك 4 إلكترونات تكافؤ في مدارها الأخير، في حين تستطيع كل ذرة هيدروجين تشكل رابطة واحدة فقط، وبهذا فإن كل ذرة كربون ترتبط مع 4 ذرات من الهيدروجين بروابط تساهمية أحادية، حيث يحتوي أبسط الألكانات وهو الميثان على ذرة كربون واحدة مرتبطة بأربع ذرات هيدروجين، وصيغته الجزيئية هي CH4، والصورة الآتية توضح الصيغة الهيكلية لألكان الميثان البسيط:[١][٣]
أما في جزيئات الألكانات طويلة السلسلة، فإنه يتم ربط ذرات كربون إضافية ببعضها البعض بمساعدة رابطة تساهمية واحدة، ثم يتم ربط باقي إلكترونات التكافؤ المتبقية لذرة الكربون مع ذرات الهيدروجين، مثل ألكان الأوكتان؛ الذي يحتوي على 8 ذرات كربون و18 ذرة هيدروجين، وصيغته الجزيئية هي C8H18، والصورة الآتية توضح الصيغة الهيكلية لألكان الأوكتان:[١]
ما هي أهم خصائص للألكانات؟
فيما يأتي شرح لأهم خصائص الألكانات:[١][٤]
ذوبان الألكانات
نظرًا للاختلاف القليل جدًا في الكهرسلبية بين الكربون والهيدروجين، والطبيعة التساهمية لرابطة (C-C) ورابطة (C-H)؛ تكون الألكانات عمومًا جزيئات غير قطبية، وبشكل عام، تكون الجزيئات القطبية قابلة للذوبان في المذيبات القطبية، بينما الجزيئات غير القطبية قابلة للذوبان في المذيبات غير القطبية، وبناءً على ذلك، فإن الألكانات كارهة للماء بطبيعتها، أي أن الألكانات غير قابلة للذوبان في الماء، ومع ذلك، فهي قابلة للذوبان في المذيبات العضوية.
درجة غليان الألكانات
تزداد درجة غليان الألكانات مع زيادة الوزن الجزيئي للألكان، حيث لوحظ أن الألكانات ذات السلسلة المستقيمة لها نقطة غليان أعلى مقارنة بأيزومراتها الهيكلية (الأيزومرات هي جزيئات لها نفس الصيغة الكيميائية ونفس نوع الروابط الكيميائية بين الذرات؛ لكنها تختلف في ترتيب المجموعات الوظيفية المختلفة التي تشكل هذه المركبات).
درجة انصهار الألكانات
تنطبق نفس قاعدة درجة الغليان للألكانات على درجة الانصهار أيضًا؛ حيث تزاد درجة انصهار الألكانات بزيادة الوزن الجزيئي للألكان، ويُلاحظ عمومًا أن الألكانات ذات الأعداد الزوجية من ذرات الكربون لها درجات انصهار أعلى مقارنة بالألكانات ذات الأعداد الفردية من ذرات الكربون، وذلك لأن الألكانات ذات الأرقام الزوجية تشكل بنية جيدة التنظيم يصعب كسرها، أكثر من الألكانات ذات الأرقام الفردية.
تفاعلية الألكانات
تعد الألكانات أقل المركبات العضوية تفاعلًا كيميائيًا (الألكينات والألكاينات أنشط كيميائيًا)، حيث إنها تحتوي على روابط أحادية قوية من بين الكربون والكربون، وروابط قوية أيضًا بين الكربون والهيدروجين، وهذا يجعل عملية كسر هذه الروابط والتفاعل مع الجزيئات الأخرى أمرًا صعبًا نوعًا ما، ولكن يمكن للألكانات أن تتفاعل مع بعض الهالوجينات (عناصر المجموعة السابعة في الجدول الدوري) أحيانًا، وتكسر روابط الكربون والهيدروجين.[٥]
الألكانات قليلة التفاعل مقارنةً بالمركبات الهيدروكربونية الأخرى مثل الألكينات والألكاينات، ولها نشاط بيولوجي قليل، بالإضافة إلى أن جميع الألكانات عديمة اللون والرائحة.
ما هي أهمية الألكانات في حياتنا؟
الألكانات هي مركبات مهمة جدًا من الناحية التجارية، وفي الحياة اليومية للإنسان، وذلك لأنها المكون الرئيسي للبنزين (الذي يستخدم كوقود للسيارات، ويستخدم ولتدفئة المنازل أحيانًا، ولأشياء أخرى كثيرة)، وهي المكون الرئيسي لزيوت التشحيم أيضًا، بالإضافة إلى أنها تستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الكيمياء العضوية.[٢][٣]
المراجع
- ^ أ ب ت ث "Alkanes", byjus, Retrieved 10/8/2022. Edited.
- ^ أ ب "Alkanes", chem.libretexts, Retrieved 10/8/2022. Edited.
- ^ أ ب ت "Alkanes: Definition, Properties, Formula & Examples", study, Retrieved 10/8/2022. Edited.
- ↑ "Properties of Alkanes", chem.libretexts, Retrieved 10/8/2022. Edited.
- ↑ "Reactivity of Alkanes", chem.libretexts, Retrieved 10/8/2022. Edited.
