Forgatás egy egyszerű szén-szén kötés körül
Az egyik metilcsoport forgása egy másikhoz képest azonban nem teljesen szabad. A potenciális energia minimális a molekula gátolja konformációt II, forgása során a metil-csoport, ez megnöveli, és eléri a maximális értékét zaslononnoy konformáció I. zaslononnoy felesleges energia konformációban képest a gátolt energia nevű torziós stressz. Egy etánmolekulához ez az energia 13 × 10 3 J / mol (1.1. Ábra).
Úgy gondolják, hogy az energia feleslege az elektron-felhők szén-hidrogénkötések visszaszorításának következtében jelentkezik, amikor egymás áthaladnak. Mivel egyes molekuláris ütközések energiája szobahőmérsékleten elérheti a 86-103 J / mol értéket, a 13 * 10 3 J / mol gátat könnyen leküzdhetjük. Az etánban történő forgatás szabadnak tekinthető.
Ábra. 1.1. A CH3 csoport forgási ciklusának energiaprofilja az etánmolekulán a szén-szén kötés körül
Az energiamintáknak megfelelő konformációkat konformációs izomereknek vagy konformereknek nevezik. Bonyolultabb molekulákban a konformerek száma meglehetősen nagy lehet.
Az alkánok fizikai tulajdonságait a szerkezetük határozza meg. Az alkánokban lévő kovalens kötések nempoláris (C-C) vagy alacsony poláros (їN). Ezek a kötések szimmetrikusak, polaritásuk kölcsönösen kompenzálódik, így az alkánmolekula nem poláros. Az intermolekuláris attrakció erői viszonylag gyengék. Ez a sűrűség, a forráspont és az olvadáspont kis értékét eredményezi.
A szénhidrogén molekulában a teljes dipólus pillanat nulla. Mindazonáltal az elektron sűrűségének változása az idő minden egyes pillanatában változik, és egy kis dipólus keletkezik. Ez a rövid életű dipólus befolyásolja a szomszédos molekula elektronsűrűség-eloszlását, így az egyik molekula pillanatnyi dipólusa a szomszédos molekulában egy ellentétes irányú dipólust indukál. Ennek eredményeképpen a molekulák között vannak vonzó erők, amelyeket diszperzív erőknek neveznek. A diszperzív erők nagyon kis távolságra hatnak a molekulák felületén. Várható, hogy minél nagyobb a molekula és annál nagyobb a felület, annál nagyobb az intermolekuláris erők.
A forráspont, az olvadáspont és a sűrűség növekszik a molekulatömeg növekedésével (1.2. Ábra). Alkans C1. C4 - gázok, C5. C16 - folyadékok, további szilárd kristályos anyagok. A rövid szénláncú alkánok kivételével a forráspont 20-30 ° C-kal emelkedik a szénlánc 1 szénatomos növekedésével. A forráspontváltozás ilyen szabályossága más vegyületcsoportok homológ sorozata.
Ábra. 1.2. Az alkánok forrása, olvadása és sűrűsége egyenes lánccal függ a szénatomok számától (n)
Az elágazó láncú izomer alacsonyabb forrásponttal rendelkezik, mint a normál szerkezet izomerje.
Süllyesztése forráspontja izomerek megjelenése elágazást és növekedése számuk annak a ténynek köszönhető, hogy a növekvő lánc elágazási molekula hajlamos gömb alakú, vagyis csökkenti annak felületén, és ennek következtében az intermolekuláris erők a vonzás. A molekula alakjának és a forráspontjának ilyen kapcsolatát más vegyületcsoportok esetében is megfigyelhetjük.
Az olvadási eljárásnak meg kell felelnie az intermolekuláris erőknek egy szilárd anyag leküzdésében. Intermolekuláris erők a kristály függ nem csak a méret a molekulák, hanem arról, hogy hogyan vannak csomagolva a kristályrács. Szénhidrogén lineáris lánc n-pentán olvad hőmérsékleten mínusz 130 ° C-on, és egy izomerje a neopentán, amelynek molekulái gömb alakja van, és sűrűbben a kristályrácsban, olvadáspontja magas hőmérséklet mínusz 17 ° C-on
Az alkánok, nem poláros vegyületek nempoláros oldószerekben oldhatók (benzol, szén-tetraklorid), de poláris oldószerekben oldhatatlanok.
Az Alkanes dielektrikumok alacsony dielektromos állandóval (e2) és alacsonyabb törésmutatóval rendelkeznek, mint a többkötésű szénhidrogének törésmutatója. A törésmutató azt mutatja meg, hogy az anyag molekulái képesek-e egy külső elektromos mező hatására polarizálódni (váltakozó elektromágneses mező, fénysugár, ionos reagens elektromos mezője, oldószer). Ezt az anyag tulajdonságát polarizálhatóságnak nevezik. Az alkánok törésmutatóinak kis értékei ezeknek a vegyületeknek az alacsony polarizálhatóságát jelzik.
Az alkánok infravörös spektrumában az nC-H nyújtó rezgéseinek abszorpciós sávjai 2800-3000 cm -1 tartományban vannak megfigyelhetők.
Az alkánmolekulákban a kovalens kötések kissé polarizálódnak és gyengén polarizálódnak. Ezért érzéketlenek az ionos reagensekre, amelyek inertek savak, bázisok, oxidánsok tekintetében. Ahhoz, hogy kölcsönhatásba lépnek a szükséges reagensek ionos kellően magas polaritású megtámadta kémiai kötésen elektrosztatikus vonzás ellentétes töltésű aktív helyek, és / vagy arra, hogy a célzott kommunikációs polarizációja hatása alatt a töltés az ion-reagens. Az alkánok jelentéktelen mértékben rendelkeznek mind ez, mind pedig egy másik tulajdonsággal.
Hasonlítsuk össze a C-H kötések heterolitikus (a) és homolitikus (b) diszkontinuitásait a metánban:
A legjellemzőbb tulajdonság szabadgyök szubsztitúciós alkánok töltéssel nem hatása alatt a szabad gyökös hidrogénatom töltés nélküli reagensekkel atomok klór és bróm a halogénezési, NO2 · nitrálási stb