분지 알칸 그 선형 사슬 구조로 구성되지 않은 포화 탄화수소된다. 직쇄 알칸은 이름 앞에 문자 n을 추가하여 분 지형 이성질체와 구별됩니다. 따라서 n- 헥산은 구조가 사슬로 정렬 된 6 개의 탄소 원자로 구성되어 있음을 의미합니다.
베어 트리 캐노피의 가지 (하단 이미지)는 가지가있는 알칸의 가지와 비교할 수 있습니다. 그러나 체인의 두께는 주, 2 차 또는 3 차 모두 동일한 치수를 갖습니다. 왜? 모든 단순 결합에서 C – C가 존재하기 때문입니다.
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자라면서 나무는 가지를 치는 경향이 있습니다. 알칸도 마찬가지입니다. 특정 메틸렌 단위 (–CH 2- ) 로 일정한 사슬을 유지하려면 일련의 에너지 조건이 필요합니다. 알칸의 에너지가 많을수록 분기하는 경향이 커집니다.
선형 및 분 지형 이성질체는 모두 동일한 화학적 특성을 공유하지만 끓는점, 녹는 점 및 기타 물리적 특성에 약간의 차이가 있습니다. 분 지형 알칸의 예는 가장 간단한 2- 메틸 프로판입니다.
화학 구조
분 지형 및 선형 알칸은 동일한 일반 화학 공식을 갖습니다 : C n H 2n + 2 . 즉, 특정 수의 탄소 원자에 대해 둘 다 동일한 수의 수소를 가지고 있습니다. 따라서 두 가지 유형의 화합물은 이성질체입니다. 두 가지 유형의 화합물은 동일한 공식을 갖지만 화학 구조가 다릅니다.
선형 체인에서 가장 먼저 관찰되는 것은 무엇입니까? 메틸렌 그룹의 유한 수 -CH 2 - . 따라서 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 는 n- 헵탄이라고하는 직쇄 알칸입니다.
5 개의 연속적인 메틸렌 그룹에 주목하십시오. 또한 이러한 그룹은 모든 체인을 구성하므로 두께가 같지만 길이가 가변적이라는 점에 유의해야합니다. 그들에 대해 더 말할 수있는 것은 무엇입니까? 두 번째 탄소, 즉 다른 두 개의 탄소와 연결된 탄소입니다.
상기 n- 헵탄이 분기되기 위해서는 탄소와 수소를 재 배열 할 필요가있다. 어떻게? 메커니즘은 매우 복잡 할 수 있으며 원자의 이동과 탄수화물 (–C + ) 로 알려진 양성 종의 형성을 포함합니다 .
그러나 종이에 3 번째와 4 번째 탄소가있는 방식으로 구조를 배열하는 것으로 충분합니다. 다른 말로하면 탄소는 3 ~ 4 개에 결합되어 있습니다. 이 새로운 순서는 CH 2 그룹의 긴 클러스터보다 더 안정적 입니다. 왜? 3 번째와 4 번째 탄소가 더 에너지 적으로 안정적이기 때문입니다.
화학적 및 물리적 특성
동일한 원자를 가진 분 지형 및 선형 알칸은 동일한 화학적 특성을 유지합니다. 그들의 결합은 C – H와 C – C로 단순하고 전기 음성도의 차이가 거의 없기 때문에 분자는 비극성입니다. 위에서 언급 한 차이점은 3 번째와 4 번째 탄소 (CHR 3 및 CR 4 )에 있습니다.
그러나 사슬이 이성질체로 분기되면서 분자가 서로 상호 작용하는 방식이 바뀝니다.
예를 들어, 나무의 두 개의 선형 가지를 결합하는 방법은 두 개의 고도로 가지가있는 두 개의 하나를 다른 하나 위에 놓는 것과 동일하지 않습니다. 첫 번째 상황에서는 표면 접촉이 많고 두 번째 상황에서는 가지 사이의 "간격"이 우세합니다. 일부 분기는 기본 분기보다 서로 더 많이 상호 작용합니다.
이 모든 결과는 비슷한 값을 나타내지 만 많은 물리적 특성에서 동일하지는 않습니다.
끓는점과 녹는 점
알칸의 액체 및 고체상은 특정 압력 및 온도 조건에서 분자간 힘의 영향을받습니다. 분 지형 및 선형 알칸의 분자는 같은 방식으로 상호 작용하지 않기 때문에 액체 나 고체도 동일하지 않습니다.
녹는 점과 비등점은 탄소 수에 따라 증가합니다. 선형 알칸의 경우 이는 n에 비례합니다. 그러나 분 지형 알칸의 경우 상황은 주쇄가 분지 된 방식과 치환기 또는 알킬기가 무엇인지에 따라 달라집니다 (R).
선형 체인이 지그재그 행으로 간주되면 서로 완벽하게 맞을 것입니다. 그러나 분지 된 것들의 경우, 치환기가 서로 떨어져 있기 때문에 주쇄는 거의 상호 작용하지 않습니다.
결과적으로 분 지형 알칸은 분자 계면이 더 작기 때문에 녹는 점과 비등점이 약간 낮은 경향이 있습니다. 구조가 더 많이 분기 될수록 이러한 값은 여전히 작아집니다.
예를 들어, n- 펜탄 (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 )의 Peb는 36.1 ° C이고 2- 메틸-부탄 (CH 3 CH 2 (CH 3 ) CH 2 CH 3 ) 및 2,2- 디메틸 프로판 (C (CH 3 ) 4 ) 27.8 및 9.5 ° C.
밀도
동일한 추론을 사용하여 분 지형 알칸은 주 사슬 간의 표면 접촉 감소로 인해 더 많은 부피를 차지하기 때문에 약간 덜 조밀합니다. 선형 알칸처럼 물과 섞이지 않고 그 위에 떠 있습니다. 즉, 밀도가 낮습니다.
명명법 및 예
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분 지형 알칸의 다섯 가지 예가 위의 이미지에 나와 있습니다. 가지가 3 번째 또는 4 번째 탄소를 갖는 것이 특징입니다. 그러나 메인 체인은 무엇입니까? 탄소 원자 수가 가장 많은 것.
-A에서는 어떤 사슬을 선택하든 둘 다 3C를 가지므로 무관심합니다. 따라서 그 이름은 2- 메틸-프로판입니다. 부탄의 이성질체, C 4 H 10 .
-Alkane B는 언뜻보기에 두 개의 치환기와 긴 사슬을 가지고 있습니다. –CH 3 그룹 은 가장 적은 수를 갖도록 번호가 지정됩니다. 따라서 탄소는 왼쪽에서 계산되기 시작합니다. 따라서 B는 2,3- 디메틸-헥산이라고합니다.
-C의 경우 B에서와 동일하게 적용됩니다. 주쇄에는 8 개의 C가 있으며 두 개의 치환기 인 CH 3 및 CH 2 CH 3 은 더 왼쪽에 위치합니다. 따라서 그 이름은 4- 에틸 -3- 메틸 옥탄입니다. -ethyl 치환기는 알파벳 순서로 -methyl 앞에 언급됩니다.
-D의 경우 주쇄의 탄소수를 세는 것은 중요하지 않습니다. 그 이름은 3- 에틸-프로판입니다.
-그리고 마지막으로 약간 더 복잡한 분 지형 알칸 인 E의 경우, 주쇄에는 10 개의 C가 있으며 왼쪽에있는 CH 3 그룹 중 하나에서 계산하기 시작합니다 . 이렇게하면 이름은 5- 에틸 -2,2- 디메틸-데칸입니다.
참고 문헌
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