ALKANLAR FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ
ALKANLAR Alkanların Fiziksel Özellikleri Alkan bileşikleri apolar yapılı moleküllerden oluşur. Bu yüzden molekülleri arasında zayıf London kuvvetleri bulunmaktadır. Buna bağlı olarak alkanların erime ve kaynama noktaları düşüktür. Molekül büyüdükçe alkanların kaynama noktası artmaktadır. Bu nedenle alkanlar oda koşullarında farklı fiziksel hâllerde bulunmaktadır. oda koşullarında 1-4 arası karbon sayısına sahip olan alkanlar gaz, 5-25 arası karbon sayısına sahip olanlar sıvı Daha çok karbon sayısına sahip olanlar ise katı hâlde bulunmaktadır. Düz zincirli (dallanmamış) alkanlarda karbon sayısı arttıkça erime ve kaynama noktaları da artar. Eğer alkan molekülünde dallanma varsa erime ve kaynama noktası düşer. Birbirinin izomeri olan alkanlarda dallanma sayısı arttıkça kaynama noktası düşer. Örneğin, Alkanların yoğunlukları arasındaki karşılaştırma nasıl yapılır? Alkanlarda molekülün büyüklüğüne bağlı olarak yoğunluk genellikle doğru orantılı artmaktadır. Başka ifadeyle düz zincirli alkanlardakarbon sayısı arttıkça yoğunluk genellikle artar. Örneğin, CH4 bileşiğininyoğunluğu 0,41 g/ml, C3H8 bileşiğinin 0,58 g/ml, C5H12 bileşiğinin ise 0,62 g/ml dir.
Alkanlar suda çözünür mü? Benzer molekül yapısına sahip olan maddeler birbiri içinde iyi çözünebildiğine göre apolar yapıdaki alkanların polar yapılı suda iyi çözünmesi beklenmez. Suda iyi çözünmeyen alkanlar bazı organik çözücülerde çözünebilmektedir. Alkanların Kimyasal Özellikleri Alkanlar kimyasal tepkimelere karşı ilgisiz olduğundan parafinler olarak da adlandırılmaktadır. Alkanlar kimyasal etkinliklerinin zayıf olmasından dolayı asit ve bazlarla tepkimeye girmez fakat diğer tüm organik bileşikler gibi yanma tepkimesi verir. 1. Alkanların Yanma Tepkimeleri Alkanlar O2 gazıyla tepkime verdiğinde yani yandığında CO2 gazı ve H2O oluşturur. Alkanların genel yanma tepkimesinin denklemi şöyledir: Alkanlar yanabildiği ve birim mol başına yanma enerjileri yüksek olduğu için yakıt olarak kullanılmaktadır. Bu amaçla doğal gaz, tüp gaz, çakmak gazı ve araçlardaki LPG ler metan, etan, propan ve bütan gazlarının farklı oranlarda karıştırılmasıyla oluşur 2. Alkanların Yer Değiştirme(Sübstitüsyon) Tepkimeleri Alkanlar, doymuş hidrokarbon oldukları için halojenlerle sadece yer değiştirme tepkimesi verirler. Alkanlar halojenlerle tepkime verirken alkandaki bir hidrojen atomu ile bir halojen atomu yer değiştirir. Alkanlar, flor ile kolay tepkime verirken klor ile ancak güneş ışığı ya da ısı etkisinde tepkime verir. Alkanların verdiği bu tepkimeler halojenleme olarak da adlandırılır. Örneğin, alkan klorla tepkimeye girmişse klorlama olarak adlandırılır.
Alkanların halojenlerle verdiği yer değiştirme tepkimeleri birkaç basamakta meydana gelir. Birinci basamakta, enerji yardımıyla halojen molekülünden iki radikal oluşur. X 2 2X Alkandan bir hidrojen atomunu alır. Bu aşamada alkil radikali ve HX bileşiği oluşur. RCH3 + X RCH2 + HX Oluşan alkil radikali ise tepkimeye girme aktifliğine bağlı olarak halojenle tepkimeye girerek bir halojen atomunu kendisine bağlar ve alkil halojenür oluşturur. RCH2 + X2 RCH2 X + X Bu yer değiştirme mekanizmaları tekrarlandığında alkana birden fazla halojen bağlanabilir. Örneğin, dört hidrojen atomuna sahip olan metan gazına bu şekilde dört tane klor atomu bağlanabilir. CH4 + 4Cl2 CCl4 + 4HCl Alkanların Kullanım Alanları Diklorometan CH 2 Cl 2 formülüne sahip olan diklorometan bileşiği kimyasal yollarla elde edilen bir alkil halojenürdür. Çok iyi bir çözücü olduğu için ilaç ve gıda sanayisinde çözücü madde olarak kullanılabilmektedir. Gıda sanayisinde, kahve ve çay içindeki kafein maddesini ayrıştırmak amacıyla kullanılır. Çözücü özelliğinden dolayı ayrıca sanayide boya çözücü olarak ve özellikle baharat gibi bazı maddelerin, etken maddelerinin ekstraksiyonunda da kullanılmaktadır. Diklorometan bileşiği ayrıca aerosollerde itici gaz olarak kullanılan maddelerden biridir. Kloroform CHCl3 formülüne sahip olan ve triklorometan olarak da adlandırılan kloroform bileşiği, sinir sistemine yaptığı etkiden dolayı özellikle tıpta anestezik madde olarak kullanılır. Kimyasal işlemlerde çok yaygın olarak kullanılan kloroform ayrıca iyi bir çözücüdür.
Bu özelliğinden dolayı sanayide ya da laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılan bir maddedir. Karbon tetraklorür CCl4 formülüne sahip olan karbon tetraklorür yanıcı olmadığından yangın söndürücü madde olarak kullanılmaktadır. Çözücü özelliğinden dolayı kuru temizlemecilikte de kullanılan karbon tetraklorürün anestezik etkisi de bulunmaktadır. Anestezik etkisi kloroformdan daha iyi olmasına rağmen zehirli olduğu için tıpta bu amaçla kullanılmamaktadır. Bazı alkil halojenürlerin kullanım alanlarını yukarıda inceledik. Alkil halojenürler bunların dışında, bazı organik bileşiklerin elde edilmesinde de kullanılmaktadır. Örneğin, alkanların elde edilmesinde uygulanan Wurtz ve Grignard yöntemlerinde alkil halojenürler kullanılmaktadır.alken ve alkollerin elde edilme yöntemlerinden bazılarında da yine alkil halojenürler kullanılmaktadır. Bu nedenle alkilhalojenürler çok yaygın olarak kullanılan önemli maddelerdendir. Alkanlar başka hangi alanlarda kullanılır? Birim kütle başına düşen enerji verimleri yüksek olduğu için yakıt olarak da yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar. Bazı alkanların molar yanma ısıları aşağıda verilmiştir. CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + 890 kjmol 1 C2H6 + 7/2O2 2CO2 + 3H2O + 1559 kjmol 1 C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O + 2219 kjmol 1 Bu yanma tepkimelerinde de gördüğümüz gibi alkanlar, yakıt olarak kullanılmak için yeterli yanma ısısına sahiplerdir. Petrol çoğunlukla alkanlardan oluşan bir karışım olduğu için ham petrolün damıtılması sonucu çeşitli sayıda alkan bileşiği elde edilir. Bu alkanlar matbaa mürekkebi yapımında, ilaç ve kozmetik sanayisinde kullanılmaktadır. Alkanlar ayrıca apolar yapılarına bağlı olarak çeşitli maddeler için çözücü olarak da kullanım alanı bulmaktadır.
1.SORU: 2.SORU: 3.SORU: 4.SORU 5.SORU:
6.SORU 7.SORU: 8.SORU: