Kolväten: klassificering, nomenklatur och övningar

Kolväten är föreningar som endast bildas av kol och väte, med en allmän formel: C_xH_y.

Det är en omfattande mängd ämnen, av vilka de mest kända är beståndsdelar i olja och naturgas.

Ryggraden i ett kolväte består av kol och i sin tur binder väteatomerna genom en kovalent bindning.

De används i stor utsträckning inom den kemiska industrin, eftersom de är väsentliga vid produktion av petroleumderivat: bland annat bränslen, polymerer, paraffiner.

Egenskaper hos kolväten

molekylär interaktion	De är praktiskt taget opolära föreningar och deras molekyler är förenade av en inducerad dipol.
Smältpunkt och kokpunkt	De är låga jämfört med polära föreningar.
aggregeringstillstånd	Gasformig: består av 1 till 4 kol. Vätska: består av 5 till 17 kol. Fast ämne: föreningar med mer än 17 kol.
Densitet	De har en lägre densitet än vatten.
Löslighet	De är olösliga i vatten och lösliga i icke-polära ämnen.
Reaktivitet	Låg: föreningar med öppen kedja och enkelbindningar. Medium: föreningar med öppen kedja och dubbelbindningar. Hög: cykliska föreningar med 3 till 5 kol.

Klassificering av kolväten

När det gäller formen av huvudkolkedjan klassificeras kolväten i:

alifatiska kolväten

Bildas av öppna eller acykliska kolkedjor, som har terminala kol.

• alkaner
• alkener
• Alkynes
• Alkadienes

Exempel:

2,2,4-trimetylpentan

Se också: kolkedjor

Cykliska kolväten

Bildad av slutna eller cykliska kolkedjor som inte har terminala kol.

• Cyklar
• Cyklar
• cyklister
• Aromater

Exempel:

Se också: bensen

När det gäller bindningar av kolkedjor, antingen enkla, dubbla eller tredubbla:

Mättade kolväten

Föreningar bildas av enstaka bindningar mellan kol- och väteatomer.

• alkaner
• Cyklar

Exempel:

Metylcyklopentan

omättade kolväten

De bildade föreningarna har dubbla eller trippelbindningar mellan kol- och väteatomer.

• alkener
• Alkynes
• Alkadienes
• Cyklar
• cyklister
• Aromater

1-penten

Läs också om:

• Kemiska bindningar
• Organisk kemi
• Organiska funktioner

Nomenklatur

Nomenklaturen för kolväten definieras av följande termer:

PREFIX	MELLANHAND	ÄNDELSE
Anger antalet kol som finns i kedjan.	Typ av länk i strängen.	Identifiering av den funktionella gruppen.

PREFIX	MELLANHAND	ÄNDELSE
1C	TRÄFFADE	Endast en länk	ETT	O
2C	ET
3C	STÖTTA	en dubbelbindning	SV
4C	MEN
5C	PENT	två dubbelbindningar	DIEN
6C	HEX
7C	HEPT	en trippel länk	I
8C	OKT
9C	EJ	Två trippel länkar	DIIN
10C	DEC

Exempel

Följ hur kolvätenamn bildas:

Etan

• Prefix: ET, vilket motsvarar 2 kol.
• Mellanhand: ETT, vilket motsvarar enstaka länkar.
• Ändelse: O, vilket motsvarar kolvätefunktionen.

Titta på de andra exemplen:

	Propan
	Ethene
	Etino
	propadien

I vissa fall är det nödvändigt att ange positionen för dubbel- eller trippelbindningen. Numreringen måste börja från den närmaste änden av den länken.

	1,3-butadien
	1-butyne

Läs mer på:

• Butan
• Metan

Typer av kolväten

Kolla in huvudtyperna av kolväten, deras egenskaper och de använda föreningarna:

alkaner

De är öppna kolväten med enstaka bindningar mellan kol- och väteatomer, vars allmänna formel är Ç_NejH_{2n + 2}.

Alkanesegenskaper

• De kallas också paraffiner eller paraffiner.
• De finns i naturen i naturgas och olja.
• Används som bränsle: matlagningsgas, bensin, dieselolja etc.

Exempel på alkaner

alkener

De är öppna kolväten och har en dubbelbindning vars allmänna formel är Ç_NejH_2n.

Alkenes egenskaper

• De kallas också olefiner, alkener eller etyleniska kolväten.
• De erhålls industriellt genom sprickbildning av alkaner som finns i olja.
• De används som råvara i industrin: plast, färgämnen, sprängämnen etc.

Exempel på alkener

Alkynes

De är öppna kolväten med närvaro av en dubbelbindning, vars allmänna formel är Ç_NejH_2n-2.

Alkynes egenskaper

• De är mer reaktiva än alkaner och alkener på grund av trippelbindningen.
• Alkyner med mer än 14 kolatomer är fasta.
• Den mest använda alkynen är acetylen, som vanligtvis används vid tillverkning av syntetiska gummi, textilfibrer och plast.

Exempel på alkyner

Alkadienes

De är öppna kolväten och närvaron av två dubbelbindningar, vars allmänna formel är Ç_NejH_2n-2

Egenskaper hos alkadiener

• Kallas också diener eller diolefiner
• De finns i naturen i terpener, som extraheras från eteriska fruktoljor.
• Den mest kända föreningen är isopren, som finns i naturgummi och eteriska oljor.

Exempel på alkadiner

Cyklar

De är slutna kolväten med enstaka bindningar mellan kol- och väteatomer, vars allmänna formel är Ç_NejH_2n.

Cyclan-egenskaper

• De kallas också cykloalkaner eller cykloparaffiner.
• De är instabila när de utsätts för högt tryck.
• Kedjor med mer än 6 kol är stabila, medan kedjor med mindre än 5 kol är reaktiva.

Exempel på cyklanter

Cyklar

De är slutna kolväten med närvaron av en dubbelbindning vars strukturformel är Ç_NejH_2n-2.

Kännetecken för cykler

• De kallas också cykloalkener.
• Föreningar med 3 till 5 kol är instabila.
• De finns vanligtvis i naturgas, olja och petroleum.

Exempel på cykler

cyklister

De är slutna kolväten med närvaron av en trippelbindning, vars strukturformel är Ç_NejH_2n-4.

Cykelegenskaper

• De kallas också cykloalkyner eller cykloalkyner.
• De är cykliska och omättade kolväten.
• De är instabila på grund av trippelbindning och finns inte i naturen.

Exempel på cykliner

Aromater

De är slutna kolväten med alternerande enkel- och dubbelbindningar.

Kännetecken för aromater

• De kallas också arenor.
• De är omättade föreningar, eftersom de har 3 dubbelbindningar.
• De består av minst en aromatisk ring.

Exempel på aromater

Du kanske också är intresserad av:

• Petroleum
• oljeraffinering
• Acetylen

Sammanfattning av kolväten

Ockupation	Allmän formel	Funktioner
alkan		Öppen kedja med enkla länkar.
alken		Öppen kedja med dubbelbindning.
alkyn		Öppen kedja med trippelbindning.
alkadien		Öppen kedja med två dubbelbindningar.
Cyklar		Sluten kedja med enkla anslutningar.
Cyklar		Sluten kedja med dubbelbindning.
cyklister		Sluten kedja med trippel länk.
Aromatisk	Variabel	Sluten kedja med alternerande enkel- och dubbelbindningar.

Övningar på kolväten

1. (UEMA) LPG (Liquefied Petroleum Gas), även populärt kallat matlagningsgas, är ett bränsle icke-förnybart fossil som kan ta slut över natten om det inte används med planering och utan överskott. Den består bland annat av propan C₃H₈, butan C₄H₁₀ och små mängder propylen C₃H₆ och buten C₄H₈. Dessa organiska föreningar klassificeras som kolväten som har likheter och skillnader mellan dem. Baserat på typen av bindning mellan kol och klassificeringen av kolkedjan hos föreningarna ovan kan det konstateras att:

a) de omättade föreningarna är propan och butan.
b) de omättade föreningarna är propen och buten.
c) de omättade föreningarna är propen och butan.
d) föreningarna har homocykliska kedjor.
e) föreningarna har heterocykliska kedjor.

Se Svar

Alternativ b) de omättade föreningarna är propen och buten.

a) FEL. Dessa föreningar har inte omättningar, deras bindningar är enkla.

b) KORREKT. Uttrycket "en" indikerar närvaron av dubbelbindningar i föreningarna.

c) FEL. Butan har inga omättningar.

d) FEL. Dessa kedjor är stängda och kolatomerna är länkade med enkelbindningar.

e) FEL. Dessa kedjor har en heteroatom, såsom syre och kväve.

2. (Uel) En av kolvätena med formel C₅H₁₂ kan ha kolkedja:

a) mättad cyklisk.
b) heterogen acyklisk.
c) grenad cyklisk.
d) omättad öppen.
e) öppen grenad.

Se Svar

Alternativ e) öppen grenad.

a) FEL. En mättad cyklisk förening motsvarar en cyklan, vars formel är C_NejH_2n.

Exempel:

b) FEL. En heterogen acyklisk förening har närvaron av ett annat element förutom det interkalerade kolet i kedjan.

Exempel:

c) FEL. En grenad cyklisk förening har formel C_NejH_2n.

Exempel:

d) FEL. En omättad öppen kedjeförening kan vara en alken eller en alkyn, vars formel är respektive C._NejH_2n och C_NejH_2n-2.

Exempel:

e) KORREKT. En grenad förening med öppen kedja är en alkan vars formel är C_NejH_{2n + 2}. En förening med 5 kolatomer och 12 väten kan vara isopentan.

Exempel:

3. (PUC) Alkyner är kolväten:

a) mättade alifatiker.
b) mättade alicykliska medel.
c) dubbelbundet omättade alifatiker.
d) trippelbindning omättade alicykliska medel.
e) trippelbindning omättade alifatiker.

Se Svar

Alternativ e) trippelbindning omättade alifatiker.

a) FEL. De öppenkedjiga och enkelbundna föreningarna är alkaner.

Exempel:

b) FEL. Cykliska föreningar med enkelbindningar är cyklaner.

Exempel:

c) FEL. Öppen kedja och dubbelbundna föreningar är alkener.

Exempel:

d) FEL. Cykliska och trippelbundna föreningar är cykliner.

Exempel:

e) KORREKT. Alkyner är öppna kedjor och trippelbundna föreningar.

Vill du fortsätta testa dina kunskaper? Var noga med att kolla in dessa listor:

• Övningar på kolväten
• Övningar om organisk kemi
• Övningar om organiska funktioner