3.1: בנה של אלקנים

תרכובות המכילות אטומי פחמן ומימן נקראות פחמימנים. הפחמימן הפשוט ביותר, מתאן, הוא אטום פחמן טטרוולנטי הקשור לארבעה אטומי מימן.

אם אחד מאטומי המימן של מתאן מוחלף באטום פחמן הקשור לשלושה אטומי מימן, נוצר הפחמימן הבא, אתאן.

מתאן ואתאן שייכים למשפחת הפחמימנים הנקראים אלקנים. מכיוון שאלקנים מכילים רק קשרים קוולנטיים יחידים, הם פחמימנים רוויים.

בכל אלקנה, למשל אתאן, אטומי הפחמן הם sp³ היברידיים, מה שהופך אותם פחמן tetrahedral. אורביטלים היברידיים יחידים אלה חופפים לאורביטלים ההיברידיים sp³ של אטום הפחמן השכן ליצירת קשר סיגמא פחמן-פחמן.

האורביטלים ההיברידיים האחרים של פחמן יוצרים קשרי סיגמא עם אורביטלי1 s של כל אחד מאטומי המימן. האטומים הקשורים נמצאים בזווית של 109.5° זה לזה.

בחנו את המבנים של שלושה אלקנים פשוטים – מתאן, אתאן ופרופאן. למתאן, CH₄, יש פחמן אחד וארבעה אטומי מימן; לאתאן, C₂H₆, יש שני פחמנים ושישה אטומי מימן; ולפרופאן, C₃H₈, יש שלושה פחמנים ושמונה אטומי מימן.

שימו לב שלכל נוסחה עוקבת יש פחמן אחד ושני מימנים – כלומר, קבוצת CH₂ יותר מהנוסחה הקודמת.

באופן כללי, על כל n מספר אטומי פחמן, יהיו 2n+2 אטומי מימן. לפיכך, לאלקנים יש את הנוסחה המולקולרית האופיינית: C_nH_2n+2.

נוסחה מבנית מעובה מפשטת את מבנה לואיס של אלקנים על ידי השמטת הקשרים למימן או אפילו לקשרי פחמן-פחמן.

פחמימנים יכולים להיות מיוצגים גם באמצעות זווית קו או מבני שלד. הקווים מציינים קשרי פחמן-פחמן, כאשר כל קודקוד ונקודת קצה מרמזים על אטום פחמן. המימנים, למרות שלא הוצגו במפורש, מניחים שהם קשורים לפחמנים, מה שמספק את ערכיותם.

• 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.