Propriétés physiques des alcanes

Une série d’alcanes non ramifiés dans laquelle les membres successifs diffèrent d’un groupe −CH₂− est appelée une série homologue, et chaque alcane de cette série est un homologue.

Les alcanes sont apolaires en raison de la faible différence d’électronégativité entre le carbone et l’hydrogène, ce qui implique que seules de faibles forces de dispersion existent entre leurs molécules.

La force de ces forces augmente proportionnellement à la longueur de la chaîne en carbone. Les quatre premiers alcanes sont des gaz à température ambiante et à pression atmosphérique ; les chaînes carbonées modérées, de C₅ à C₁₇, sont liquides. Les homologues au-delà de C₁₇ sont solides.

Les forces de dispersion influencent également les différentes propriétés physiques des alcanes.

Au sein d’une série homologue, à mesure que la surface augmente, les forces de dispersion entre les molécules augmentent également. Parce qu’il faut plus d’énergie pour séparer les molécules, les points d’ébullition des alcanes non ramifiés augmentent avec chaque carbone supplémentaire.

Contrairement aux alcanes à chaîne droite, les alcanes ramifiés sont compacts et plus sphériques, ce qui réduit la zone d’interaction et la force des forces intermoléculaires. Par conséquent, par rapport à la forme non ramifiée, les isomères ramifiés bouillent à des températures plus basses.

Alors que les points d’ébullition des alcanes à chaîne linéaire augmentent progressivement avec le nombre de carbones, leurs points de fusion n’augmentent pas régulièrement. Au lieu de cela, la tendance alterne entre les membres pairs et impairs de la série homologue.

À l’état cristallin, même les alcanes s’entassent étroitement en zigzag. Par conséquent, les molécules subissent des attractions plus fortes, ce qui conduit à des points de fusion plus élevés.

En comparaison, les alcanes impairs s’emballent moins étroitement en raison de leur disposition parallèle, ce qui entraîne des interactions plus faibles et des points de fusion plus bas.

Les points de fusion des alcanes ramifiés sont dictés par leurs symétries moléculaires.

Les alcanes ramifiés à symétrie substantielle fondent à des températures supérieures à celles de l’hydrocarbure non ramifié. En comparaison, les ramifications asymétriques conduisent à un point de fusion plus bas.

Les alcanes sont insolubles dans l’eau en raison de leur incapacité à former des liaisons hydrogène. De plus, comme leurs densités sont inférieures à 1 g/cm³, ils flottent sur l’eau.