FIZIČKE OSOBINE ALKANA

Fizičke osobine alkana zavise od broja ugljenikovih atoma i strukture niza.
Pod normalnim uslovima alkani sa 1- 4 ugljenikova atoma su gaovi, sa 5-17 ugljenikovih atoma tečnosti, a sa više od 18 C-atoma čvrste supstance. Nema granice između srednjih i viših članova jer tečnost postaje sve gušća.
Kod pravilnih alkana temperatura ključanja raste porastom molekulske mase; grananje alkanskog niza smanjuje temperaturu ključanja zbog kompaktnije strukture (molekul dobija oblik sličniji obliku lopte koji ima najmanju površinu) čime se redukuje dodirna površina i smanjuju van der Valsove privlačne sile. Ukoliko se povećava broj bočnih nizova, utoliko tačke topljenja i ključanja sve više opadaju. Svaki sledeći predstavnik homologog niza, počev od pentana pa do pentadekana, ima tačku ključanja za 20 – 30°C višu od predhodnog.
Alkani sa ravnim nizom se “pakuju” blisko u kristalima, pa su im temperature topljenja više u odnosu na razgranate alkane (osim u slučaju visoko simetričnih struktura).
Alkani imaju najmanju gustinu od svih organskih jedinjenja (gustina im je 0,65 – 0,75 g/cm³).
Gustina alkana se obično povećava sa porastom broja ugljenikovih atoma u molekulu, ali ostaje manja od gustine vode. Zato alkani formiraju gornji sloj u smeši sa vodom, pa kažemo da alkani plivaju na vodi.
Pošto su alkani izuzetno nepolarna jedinjenja, njihovi se molekuli međusobno drže pomoću “londonovih sila”. Mada su ove sile vrlo slabe, one ipak imaju znatan uticaj na fizičke osobine alkana.
Alkani su u vodi i polarnim rastvaračima praktično nerastvorni, jer sadrže slabo polarne molekule koji ne mogu da grade vodonične veze, a to je jedan od važnih uslova za rastvorljivost. Zbog vodoničnih veza između individualnih molekula vode oni su postavljeni tako da grade niz i udaljenji su od molekula alkana; koegzistencija alkana i vode dovodi do povećanja molekulskog niza (prilikom čega se smanjuje entropija). Iako postoji neznatno vezivanje između molekula vode i molekula alkana, druga pravila termodinamike sugerišu da bi ta redukcija entropije trebala da bude minimalna zbog minimalnog kontakta između alkana i vode: kaže se da su alkani hidrofobni jer odbijaju vodu. Relativno dobro se rastvaraju međusobno, u rastvaračima male polarnosti i nepolarnim rastvaračima, tj. organskim rastvaračima (benzen, ugljentetrahlorid, hloroform, aceton), a ova osobina se naziva lipofilnost.
Alkani mogu da se mešaju međusobno u različitim razmerama.
Alkani sadrže samo jednostruke kovalentne veze između ugljenika i ugljenika i između ugljenika i vodonika. Dužina C-C veze je 1.54×10ֿ¹º m, a C-H veze je 1.09×10ֿ¹º m.
S obzirom da je mala razlika između elektronegativnosti ugljenika (2,5) i vodonika (2,1), alkani imaju vrlo malu vrednost dipolnog momenta. Na primer, dipolni momenat izobutana je 0,44 · 10ˉ³º C·m (0,132 D), a propana 0,28 · 10ˉ³º C·m (0,085 D). Zbog svoje simetrične građe metan i etan nemaju dipolnog momenta.
Normalni alkani sa manje od 7 ugljenikovih atoma mogu da kristalizuju zajedno sa karbamidom iz alkoholnog ili acetonskog rastvora u obliku KLATRATA (od latinske reči clatratus – zatvoren, kristalnih jedinjenja u kojim su ovi ugljovodonici ispunili šupljine kristala karbamida). Alkani sa većim brojem ugljenikovih atoma od 6 i svi razgranati članovi alkana ne mogu da grade takva kristalna jedinjenja.

Нема коментара: