アルカンの物性

連続するメンバーが-CH₂-基だけ異なる一連の非分岐アルカンは相同級数と呼ばれ、このシリーズの各アルカンは相同体です。

アルカンは、炭素と水素の電気陰性度の差が小さいため、非極性であり、分子間には弱い分散力しか存在しないことを意味します。

これらの力の強度は、炭素鎖の長さに比例して増加します。最初の4つのアルカンは、室温と大気圧のガスです。C 5からC₁₇までの中程度の炭素鎖は液体です。C₁₇ を超える相同体は固体です。

分散力は、アルカンのさまざまな物理的特性にも影響を与えます。

相同系列内では、表面積が増加すると、分子間の分散力も増加します。分子を分離するためにはより多くのエネルギーが必要なため、非分岐アルカンの沸点は炭素が加わるごとに上昇します。

直鎖アルカンとは異なり、分岐アルカンはコンパクトで球形であるため、相互作用の領域と分子間力の強度が低下します。したがって、分岐していない形態と比較して、分岐異性体はより低い温度で沸騰します。

直鎖アルカンの沸点は炭素の数とともに徐々に上昇しますが、融点は着実に上昇しません。代わりに、トレンドは同種級数の偶数メンバーと奇数メンバーの間で交互になります。

結晶状態では、アルカンでさえジグザグに密集しています。その結果、分子はより強い引力を経験し、融点が高くなります。

それに比べて、奇数アルカンは平行に配置されているため、密集性が低く、相互作用が弱くなり、融点が低くなります。

分岐アルカンの融点は、その分子対称性によって決定されます。

実質的な対称性を持つ分岐アルカンは、分岐していない炭化水素よりも高い温度で溶けます。それに比べて、非対称の分岐は融点を低くします。

アルカンは、水素結合を形成できないため、水に不溶性です。また、密度が1 g/cm³未満であるため、水に浮遊します。