3.1: Alkanların Yapısı

Karbon zincirinin oluşmasına yol açan karbon-karbon bağlarının oluşumu organik kimyanın temelidir. August Kekulé ve Archibald Scott Couper bağımsız olarak bu karbon zinciri oluşumu fikrini geliştirdiler.

Hidrokarbonlar, karbon ve hidrojenlerden oluşan en basit organik bileşiklerdir. Karbonlar arasındaki bağ sırasına göre hidrokarbonlar ayrıca alkanlar, alkenler ve alkinler olarak sınıflandırılır.

Alkanlar sp³ hibrit karbon atomlarına sahip en basit hidrokarbonlardır. Bu sp³ karbon atomları, diğer karbon atomlarının sp³ yörüngeleri veya hidrojen atomlarının 1s atomik yörüngeleri ile sigma bağları oluşturabilir. Alkanlar karbon atomları arasında yalnızca tekli bağlara sahip olduklarından doymuş hidrokarbonlar olarak da bilinirler. Alkanların genel formülü C_nH_2n+2'dir; bu, alkanların her "n" karbon atomuna karşılık "2n+2" hidrojen atomuna sahip olduğunu gösterir.

Alkanların Lewis yapısı, yoğunlaştırılmış yapısal formül kullanılarak basitleştirilebilir. Bu temsili gösterimde, yapıyı basitleştirmek için karbon-hidrojen ve karbon-karbon arasındaki bağlar eklenmemiştir . Çizgi-Bağ formülü yardımıyla daha fazla basitleştirme yapılır. Çizgiler karbon-karbon bağlarını temsil eder. Çizgi sonu ve tepe noktası, karbon atomlarını temsil eder. Hidrojenler açıkça gösterilmemiştir ve karbon değerini karşılayacak şekilde mevcut oldukları varsayılmaktadır.

Karbon ve hidrojen atomları içeren bileşiklere hidrokarbonlar denir. En basit hidrokarbon olan metan, dört hidrojen atomuna bağlı dört değerlikli bir karbon atomuna sahiptir.

Metanın hidrojen atomlarından biri, üç hidrojen atomuna bağlı bir karbon atomu ile değiştirilirse, bir sonraki hidrokarbon olan etan oluşur.

Metan ve etan, alkan adı verilen hidrokarbon ailesine aittir. Alkanlar sadece tek kovalent bağlar içerdiğinden, doymuş hidrokarbonlardır.

Herhangi bir alkanda, örneğin etan, karbon atomları sp3 hibritlenir ve bu da onları tetrahedral karbonlar haline getirir. Bu tek başına işgal edilmiş hibrit orbitaller, bir karbon-karbon sigma bağı oluşturmak için komşu karbon atomunun sp³ hibrit orbitalleri ile örtüşür.

Karbonun diğer hibrit orbitalleri, hidrojen atomlarının her birinin 1s orbitalleri ile sigma bağları oluşturur. Bağlı atomlar birbirine 109.5° açı ile bakarlar.

Metan, etan ve propan olmak üzere üç basit alkanın yapılarını inceleyin. Metan,_CH4, bir karbon ve dört hidrojen atomuna sahiptir; etan, C₂H₆, iki karbon ve altı hidrojen atomuna sahiptir; ve propan, C₃H₈, üç karbon ve sekiz hidrojen atomuna sahiptir.

Sonraki her formülün bir karbon ve iki hidrojene sahip olduğuna dikkat edin - yani, önceki formülden daha fazla bir_CH2 grubu.

Genel olarak, her n sayıda karbon atomu için 2n+2 hidrojen atomu olacaktır. Bu nedenle, alkanlar karakteristik moleküler formüle sahiptir:_CnH2n+2.

Yoğunlaştırılmış bir yapısal formül, hidrojenlere ve hatta karbon-karbon bağlarına olan bağları atlayarak alkanların Lewis yapısını basitleştirir.

Hidrokarbonlar ayrıca çizgi açısı veya iskelet yapıları kullanılarak da temsil edilebilir. Çizgiler karbon-karbon bağlarını gösterir, her köşe ve uç nokta bir karbon atomunu ima eder. Hidrojenlerin, açıkça gösterilmemesine rağmen, değerliklerini tatmin ederek karbonlara bağlı oldukları varsayılmaktadır.

• 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.