3.1: هيكل الألكانات

المركبات التي تحتوي على ذرات الكربون والهيدروجين بالهيدروكربونات. أبسط هيدروكربون، وهو الميثان، يحتوي على ذرة كربون رباعية التكافؤ مرتبطة بأربع ذرات هيدروجين.

إذا تم استبدال إحدى ذرات الهيدروجين من الميثان بذرة كربون مرتبطة بثلاث ذرات هيدروجين ، يتشكل الهيدروكربون التالي ، الإيثان.

ينتمي الميثان والإيثان إلى عائلة الهيدروكربونات التي تسمى الألكانات. نظرا لأن الألكانات تحتوي على روابط تساهمية مفردة فقط ، فهي هيدروكربونات مشبعة.

في أي ألكان ، على سبيل المثال الإيثان ، يتم تهجين ذرات الكربون sp³ ، مما يجعلها كربون رباعي السطوح. تتداخل هذه المدارات الهجينة المشغولة منفردة مع المدارات الهجينة sp³ لذرة الكربون المجاورة لتشكيل رابطة سيجما بين الكربون والكربون.

تشكل المدارات الهجينة الأخرى للكربون روابط سيجما مع المدارات 1s لكل ذرة من ذرات الهيدروجين. تكون الذرات المترابطة بزاوية 109.5 درجة مع بعضها البعض.

افحص هياكل ثلاثة ألكانات بسيطة - الميثان والإيثان والبروبان. يحتوي الميثان ، CH₄ ، على ذرة كربون واحدة وأربع ذرات هيدروجين. يحتوي الإيثان ، C₂H₆ ، على كربونات وست ذرات هيدروجين. والبروبان ، C₃H₈ ، يحتوي على ثلاثة ذرات كربون وثماني ذرات هيدروجين.

لاحظ أن كل صيغة تالية تحتوي على كربون واحد وهيدروجين اثنين - أي مجموعة CH₂ أكثر من الصيغة السابقة.

بشكل عام، لكل عدد n من ذرات الكربون، سيكون هناك 2n + 2 ذرات هيدروجين. وبالتالي ، فإن الألكانات لها الصيغة الجزيئية المميزة: C_nH_{2n + 2}.

تعمل الصيغة الهيكلية المكثفة على تبسيط بنية لويس للألكانات عن طريق حذف الروابط إلى الهيدروجين أو حتى روابط الكربون والكربون.

يمكن أيضا تمثيل الهيدروكربونات باستخدام زاوية الخط أو الهياكل الهيكلية. تشير الخطوط إلى روابط الكربون والكربون ، حيث يشير كل رأس ونقطة نهاية إلى ذرة كربون. يفترض أن الهيدروجين ، على الرغم من عدم عرضه صراحة ، مرتبطا بالكربون ، مما يرضي تكافؤها.

• Alkanes - Simplest organic compounds, composed of carbons and hydrogens.
• Structural formula of alkanes - Represents bonds between carbon and hydrogen in alkanes.
• Cnh2n+2 general formula - It indicates that for every n carbon atom, alkanes have 2n+2 hydrogen atoms.
• Condensed structural formula alkanes - Simplifies Lewis structure by omitting bonds between carbon-hydrogen and carbon-carbon.
• Saturated Hydrocarbons - Another name for Alkanes, as they possess only single bonds.

• Define Alkanes - Explain what they are (e.g., Alkanes are simplest organic compounds).
• Contrast structural formula vs condensed structural formula - Explain key differences (e.g., Bonds omission).
• Explore Hydrocarbons - Describe the different types (e.g., Alkanes).
• Explain Saturated Hydrocarbons - Describe why alkanes are considered saturated.
• Apply Alkanes structural formula - Breakdown of its formula (e.g., c for carbon and n for number of carbon atoms).

• What are alkanes and their general formula?
• What does Structural formula of alkanes represent?
• What are Saturated Hydrocarbons and why are alkanes considered saturated?

• Students – Understand how the concept of Alkanes supports student understanding in organic chemistry.
• Educators – Provides a clear framework to help in teaching the topic of Alkanes, their structures, and properties.
• Researchers – Relevance for scientific study or methodology around organic compounds and hydrocarbons.
• Chemistry Enthusiasts – Offers insights into organic compound structures, broadening interest and curiosity.