Quelles sont les propriétés des alcanes

Cet article présente au lecteur une réponse complète à la question de savoir quelles sont les propriétés d’Alkanes. Il donne la description des propriétés chimiques et physiques des alcanes. Les alcanes varient avec le poids moléculaire et la structure moléculaire. Il existe deux principaux arrangements moléculaires dans les alcanes; à savoir, alcanes acycliques (C_nH_{2n + 2}) et alcanes cycliques (C_nH_2n). Cet article porte principalement sur les alcanes acycliques et leurs propriétés, et explique les différences de propriétés des alcanes ramifiés et non ramifiés. Les alcanes ramifiés et les alcanes non ramifiés possèdent différentes propriétés chimiques et physiques qui décrivent leur réactivité chimique, la nature de la liaison, la densité et la solubilité, les raisons des variations du point d'ébullition et du point de fusion. En général, cet article répond: "comment" et "pourquoi" les propriétés physiques des alcanes changent le long de la série des alcanes.

Que sont les alcanes

Les alcanes ne contiennent que des atomes de carbone et d'hydrogène. Ils n'ont que des liaisons simples entre les atomes de carbone (liaisons C-C). Ils sont appelés «hydrocarbures saturés». Les molécules organiques formées uniquement d'atomes de carbone et d'hydrogène sont appelées «hydrocarbures». Selon le modèle d'hybridation orbitale, tous les atomes de carbone dans Alkanes possèdent l'hybridation SP3. Ils forment des liaisons sigma avec les atomes d'hydrogène, ce qui donne la géométrie moléculaire comme un tétraèdre.

Formule moléculaire générale des alcanes

Les alcanes ont la formule moléculaire générale CnH2n + 2. Le plus petit alcane est le méthane (CH4).

Structure moléculaire des alcanes

Alcanes acycliques: Il n’ya pas de formation d’anneaux dans la structure. Cependant, il peut avoir des arrangements moléculaires ramifiés ou non ramifiés. Les alcanes non ramifiés sont parfois appelés n-alcanes.

Cycloalcanes: Il y a un arrangement moléculaire circulaire dans la structure. Les cycloalcanes ont la formule générale C_nH_2n.

Propriétés chimiques des alcanes

Réactivité

Les alcanes sont inertes pour de nombreux réactifs chimiques. La «paraffine» est un ancien nom pour les hydrocarbures. Il est dérivé du mot latin “parumaffinis”, qui signifie “avec peu d'affinité”. La raison en est que les liaisons carbone-carbone (C-C) et carbone-hydrogène (C-H) sont assez fortes. Il est très difficile de rompre leurs liaisons à moins que les alcanes ne soient chauffés à des températures assez élevées. Les liaisons C-H sont également fortes, car les atomes de carbone et d'hydrogène ont presque les mêmes valeurs d'électronégativité.

La combustion

Les alcanes peuvent facilement brûler dans l'air. La réaction entre les alcanes avec un excès d’oxygène est appelée «combustion». Dans cette réaction, les alcanes se transforment en dioxyde de carbone (CO₂) et de l'eau.

Les réactions de combustion sont exothermiques, ce qui signifie qu'elles dégagent de la chaleur. Par conséquent, les alcanes peuvent être utilisés comme source d'énergie.

Propriétés physiques des alcanes

Les alcanes existent sous les trois formes: gaz, liquides et solides. Le méthane, l'éthane, le propane et le butane sont des gaz à la température ambiante. Les structures non ramifiées du pentane, de l'hexane et de l'heptane sont des liquides. Les alcanes de poids moléculaire élevé sont des solides.

CH₄ C₄H_dix                                                                       Des gaz

C₅H₁₂ C₁₇H₃₆                                                                  Liquides

Alcanes de poids moléculaire élevé

Solubilité

Les alcanes sont un composé organique non polaire. L'eau étant un solvant polaire, les alcanes ne se dissolvent pas dans l'eau. Ils sont dits "hydrophobes" (signifie "haine de l'eau") composés. Ils sont dissous dans des solvants organiques non polaires ou faiblement polaires. Les alcanes sont utilisés comme bons lubrifiants et conservateurs pour les métaux, car ils empêchent la surface du métal d’atteindre l’eau; il empêche la corrosion.

Densité

Les densités d'alcanes sont inférieures à la densité de l'eau. Leur valeur de densité est proche de 0,7 g mL^-1, considérant que la densité de l'eau est de 1,0 g mL^-1. Par exemple, si on mélange un alcane avec de l’eau, la couche d’alcane se sépare au sommet de l’eau, car les alcanes sont moins denses que l’eau et insolubles dans l’eau..

Points d'ébullition

Pour les alcanes non ramifiés, le point d'ébullition augmente progressivement avec l'augmentation du nombre d'atomes de carbone et du poids moléculaire. Les molécules les plus grosses ont une plus grande surface permettant une plus grande capacité à former des interactions de van der waals (interactions de force de London). Bien que ces forces intermoléculaires soient faibles, elles soulèvent les points d’ébullition et empêchent ainsi la vaporisation..

En général, les alcanes ramifiés ont des points d'ébullition plus bas que les mêmes alcanes non ramifiés, ayant le même nombre d'atomes de carbone. Les différences de points d'ébullition sont dues au fait que les alcanes ramifiés sont plus compacts et couvrent une petite surface, facilitant ainsi une surface plus réduite pour les interactions de force de London. Cela abaisse les points d'ébullition dans les alcanes ramifiés.

Point de fusion

Pour les n-alcanes, cela suit la même variation que les points de fusion; le point de fusion augmente avec le poids moléculaire. Cependant, il existe une légère différence de points de fusion entre les alcanes avec un nombre pair d'atomes de carbone et un nombre impair d'atomes de carbone. Les alcanes avec un nombre pair d'atomes de carbone ont des points de fusion plus élevés, car ils sont bien intégrés dans une structure solide. Par conséquent, une température plus élevée le long de la série des alcanes est nécessaire pour les faire fondre. Par conséquent, la variation des points de fusion ne montre pas une courbe lisse le long de la série des alcanes.

En général, les alcanes ramifiés ont des points de fusion plus élevés que le n-alcane avec le même nombre d'atomes de carbone. La structure ramifiée donne une structure 3D plus compacte. Il se range facilement dans une structure solide avec un point de fusion élevé.

Propriétés des alcanes - Résumé

Les alcanes sont des hydrocarbures de formule chimique C_nH_{2n + 2}. Tous les atomes de carbone sont hybrides SP3 et forment des liaisons sigma dirigées vers les coins du tétraèdre. Le point d'ébullition et le point de fusion augmentent avec le poids moléculaire. La ramification de la chaîne a un grand effet sur le point de fusion et le point d'ébullition, mais de manière opposée. La ramification des alcanes abaisse le point d'ébullition, tandis que la ramification des alcanes augmente le point de fusion. Pour une série de n-alcanes, la variation du point d'ébullition et du point de fusion montre un graphique à tendance ascendante. Néanmoins, le graphique des points de fusion n'a pas une forme lisse.

Les alcanes sont chimiquement stables et n'interviennent généralement pas dans les réactions chimiques. Ils sont insolubles dans les solvants polaires et solubles dans les solvants organiques non polaires ou faiblement polaires. Les alcanes sont moins denses que l'eau.

Les alcanes présentent une isomérie; il existe plusieurs structures moléculaires pour une formule moléculaire. Leurs propriétés physiques et chimiques changent avec la structure.

QUELLES SONT LES PROPRIÉTÉS DES ALCÈNES?