Propriedades físicas dos alcanos

Uma série de alcanos não ramificados em que membros sucessivos diferem por um grupo −CH₂− é chamada de série homóloga, e cada alcano nesta série é um homólogo.

Os alcanos são apolares devido à pequena diferença de eletronegatividade entre carbono e hidrogênio, o que implica que existem apenas forças de dispersão fracas entre suas moléculas.

A força dessas forças aumenta proporcionalmente com o comprimento da cadeia de carbono. Os primeiros quatro alcanos são gases à temperatura ambiente e à pressão atmosférica; cadeias de carbono moderadas, de C₅ a C₁₇, são líquidas. Homólogos além de C₁₇ são sólidos.

As forças de dispersão também influenciam as diferentes propriedades físicas dos alcanos.

Dentro de uma série homóloga, à medida que a área de superfície aumenta, as forças de dispersão entre as moléculas também aumentam. Como é necessária mais energia para separar as moléculas, os pontos de ebulição dos alcanos não ramificados aumentam com cada carbono adicional.

Ao contrário dos alcanos de cadeia linear, os alcanos ramificados são compactos e mais esféricos, o que reduz a área de interação e a força das forças intermoleculares. Portanto, em comparação com a forma não ramificada, os isômeros ramificados fervem em temperaturas mais baixas.

Embora os pontos de ebulição dos alcanos de cadeia linear aumentem gradualmente com o número de carbonos, seus pontos de fusão não aumentam de forma constante. Em vez disso, a tendência alterna entre os membros pares e ímpares da série homóloga.

No estado cristalino, até os alcanos se compactam em zigue-zague. Consequentemente, as moléculas experimentam atrações mais fortes, levando a pontos de fusão mais altos.

Em comparação, os alcanos ímpares se acumulam menos devido ao seu arranjo paralelo, resultando em interações mais fracas e pontos de fusão mais baixos.

Os pontos de fusão dos alcanos ramificados são ditados por suas simetrias moleculares.

Alcanos ramificados com simetria substancial derretem a temperaturas mais altas do que o hidrocarboneto não ramificado. Em comparação, a ramificação assimétrica leva a um ponto de fusão mais baixo.

Os alcanos são insolúveis em água devido à sua incapacidade de formar ligações de hidrogênio. Além disso, como suas densidades são inferiores a 1 g/cm³, eles flutuam na água.