الالكانات العشرة بالترتيب
يشير مصطلح الألكان في الكيمياء العضوية إلى المركبات الهيدروكربونية المشبعة التي تتألف من سلاسل مفتوحة غير حلقية، وتحتوي على أعلى نسبة ممكنة من الذرات الهيدروجين ولا تحتوي على روابط ثنائية .
تسمية الالكانات
لا يوجد نظام لتسمية المركبات الأكثر تعقيدا يمكن استخدامه، ولذلك تمت إجراء مقابلات واجتماعات متعددة بشكل دوري منذ عام 1892. شارك فيها الكيميائيون العالميون، ويعرف هذا النظام في صيغته الحالية باسم نظام IUPAC (الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقات). ونظرا لأن هذا النظام يطبق على جميع أنواع المركبات العضوية، فإنه ينطبق أيضا على الألكانات .
قواعد التسمية وفق IUPAC
– يتم اختيار السلسلة المستمرة الأطوال ، أساسيًا لبنية المركب ثم يتم النظر للمركب على أنه مشتق من تلك البنية بإبدال رمز الألكيل المختلفة بذرات الهيدروجين ، ومن الممكن أن ننظر إلى الإيزويوتات (I) على أنه مشتق من البروبان بفعل إحلال زمرة متيل مكان ذرة هيدروجين ، وبذلك يمكن تسميته (متيل البروبان) .
يمكن في حالة الضرورة، كما في حالة مماكبات البنتان (II و III)، الإشارة إلى الكربون الذي يتصل به زمرة الألكيل عن طريق الإشارة برقم .
– يتم ترقيم السلسلة الرئيسية بحيث تكون الأرقام أصغر ما يمكن ، وهكذا يسمى (II) 2- متيل البنتان بدلاً من 4- متيل البنتان .
– في حالة تكرار وجود زمرة الألكيل نفسها أكثر من مرة ، بوصفها سلاسل جانبية فإنه يتم الاشارة إليها بالسوابق ثنائي وثلاثي ورباعي، … الخ وذلك لكي يتم إظهار عدد زمر الألكيل المرتبطة ويتم الاشارة بأرقام متنوعة لمواقع هذا الزمر ، كما في تسمية المركب 4،2،2- ثلاثي متيل البنتان (IV) .
– إذا كانت هناك مجموعة من مركبات الألكيل المتعددة المرتبطة بسلسلة والدة، يتم ترتيبها في التسمية بترتيب أبجدي وفقا للتسلسل الهجائي، كما هو الحال في 3،3- ثنائي إيثيل-5- إيزوبروبيل-4- ميثيل الأوكتان (V) (ويتم الإشارة إلى أن الإيزوبروبيل يأتي قبل الميثيل، ولكن الإيثيل أو الثنائي إيثيل يأتيان قبل الثنائي الميثيل، ويتم تطبيق الترتيب الأبجدي على الوسوم الثنائية والثلاثية وما إلى ذلك) .
– هناك قواعد أخرى واستعمالات مقنعة لتسمية الألكانات الشديدة التعقيد، ولكن هذه القواعد السابقة كافية لتسمية المركبات التي قد نواجهها، وتسمى الألكانات المتصادفة مع هاليدات الألكيل في كيمياء الألكانات باسم هالوجينات الألكيل. وهذا يعني أن الهالوجين يتم معاملته ببساطة كسلسلة جانبية، حيث يتم تسمية الألكان أولا كما لو كان الهالوجين غير موجود، ثم يأتي قبله السوابق فلورو، كلورو، برومو أو يودو، بأية أرقام أو سوابق مهمة .
أسماء الألكانات العشرة الأولى
يتعين علينا معرفة أسماء الألكانات العشرة الأولى باللغة الإنجليزية، حتى نستطيع تسمية الهيدروكربونات بطريقة صحيحة وفق الأولوية الأبجدية، وهي كما يلي:
1- CH4 Methane
2- C2H6 Ethane
3- C3H8 Propane
4- C4H10 Butane
5- C5H12 Pentane
6- C6H14 Hexane
7- C7H16 Heptane
8- C8H18 Octane
9- C9H20 Nonane
10- C10H22 Decane
الخواص الكيميائية للألكانات
تتسم الألكانات بنشاطيتها المنخفضة وذلك نظرًا لأن الروابط الأحادية بين C-C, و C-H تكون ثابتة بشكل نسبي ، وصعبة التكسير وغير قطبية ، ولذلك فإن التفاعلات الخاصة بها مع الأجسام الأخرى تتم من خلال التبادل وليس الانضمام ، ولا تتفاعل الألكانات مع الأحماض ، والألكيلات ، والفلزات ، والعوامل المؤكسدة .
ومن المهم أن يذكر أن النفط (الأوكتان) لا يتفاعل مع حمض الكبريتيك المركز وفلز الصوديوم ومنجنيز البوتاسيوم، وهذا الخمول الذي يتميز به الألكانات هو السبب في تسميتها بكلمة البرافينات، والتي تعني باللاتينية أنها لا تتفاعل .
ونظرًا لأنها مشبعة وإذا تم تسخينها لدرجة حرارة 500 – 770 س في وجود مواد حافزة فإنها تتحول لفحوم هدروجينية إيتيلينية ، أو قد تتحول إلى فحوم هدروجينية أسيتيلينية ، كذلك من الممكن أن تتحول الألكانات في حالة نزع الهيروجين وتوافر مواد حافزة خاصة وبالحرارة إلى فحوم هيدروجينية حلقية .
تَستطيعُ الألكاناتُ أن تَحترقَ بكل سهولةٍ في حالة وجودِ حرارةٍ مُرتفعةٍ مع توافرِ الأكسجين، وتَتَحوَّلُ لِغازِ الفحمِ (الكربون) وماءٍ، ويَصاحِبُها انتشارُ الكثيرِ من الحرارة، مما يَجعلُ الألكاناتَ مِنْ أهمِ مصادِرِ الطاقةِ الحراريةِ .
وجود الالكانات بالطبيعة
تتوفر الكثير من الالكانات في شكل مخازن من الغاز الطبيعي والنفط، حيث يمثل الميثان الجزء الأكبر من الغاز الطبيعي، ويتكون النفط من مزيج معقد من الفحوم الهدروجينية. ويصعب استخراج الفحم الهدروجيني النقي من النفط الخام في الحدود الست الأولى، وذلك بسبب درجات الغليان المتشابهة العالية المتتالية .
استخدامات الألكانات
تدخل الألكانات في استخدامات صناعية مختلفة ومتنوعة ، فعلى سبيل المثال يمكن استخدامها في الإنارة والتدفئة ، كذلك فهي تعد من المصادر المهمة للقوة المحركة ( محركات الاحتراق الداخلي والمحركات النفاثة ) ، كذلك من الممكن استعمال الألكانات في إذابة الزيوت والمواد الدسمة بالإضافة إلى تشحيم الآلات المختلفة .