Węglowodory (Sprawdzian)

SI: Claude Sonnet 4.6

⚗️ ALKANY

1. Wzory alkanów

Alkany to nasycone węglowodory – zawierają wyłącznie pojedyncze wiązania C–C.

Przykład: ETAN (C₂H₆)

Rodzaj wzoru	Zapis
Sumaryczny	C₂H₆
Półstrukturalny	CH₃–CH₃
Strukturalny	H–C–C–H z wszystkimi H przy każdym C

Wzór strukturalny etanu:

    H H
    | |
H – C – C – H
    | |
    H H

2. Reakcje spalania metanu

Spalanie całkowite (nadmiar tlenu): $C H_{4} + 2 O_{2} \to C O_{2} + 2 H_{2} O$

Spalanie półcałkowite (ograniczony tlen): $2 C H_{4} + 3 O_{2} \to 2 CO + 4 H_{2} O$

Spalanie niecałkowite (bardzo mało tlenu): $C H_{4} + O_{2} \to C + 2 H_{2} O$

3. Wzór ogólny alkanów

$C_{n} H_{2 n + 2}$

gdzie n = liczba atomów węgla

n	Nazwa	Wzór sumaryczny
1	metan	CH₄
2	etan	C₂H₆
3	propan	C₃H₈
4	butan	C₄H₁₀
5	pentan	C₅H₁₂

4. Izomery alkanów

Izomery – związki o tym samym wzorze sumarycznym, ale różnej budowie strukturalnej.

Przykład: BUTAN C₄H₁₀

n-butan (łańcuch prosty):

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₃

Izobutan (2-metylopropan, łańcuch rozgałęziony):

       CH₃
       |
CH₃ – CH – CH₃

💡 Izomery mają te same wzory sumaryczne, ale różne właściwości fizyczne!

5. Właściwości fizyczne alkanów

Właściwość	Opis
Stan skupienia	C₁–C₄ gazy, C₅–C₁₇ ciecze, C₁₈+ ciała stałe
Barwa	bezbarwne
Zapach	bez zapachu
Rozpuszczalność	nierozpuszczalne w wodzie
Gęstość	mniejsza od wody
Temperatura wrzenia	rośnie wraz z długością łańcucha

6. Reakcja podstawienia – chlorowanie alkanów

Reakcja substytucji (podstawienia) – atom H zastępowany jest atomem Cl.

$C H_{4} + C l_{2} h ν C H_{3} Cl + H Cl$

Reakcja zachodzi pod wpływem światła (hν) lub wysokiej temperatury
Produkt: chlorometan (chlorek metylu) + chlorowodór
Może przebiegać kolejno aż do pełnego chlorowania:

$C H_{3} Cl \to C H_{2} C l_{2} \to C H C l_{3} \to CC l_{4}$

⚠️ To reakcja łańcuchowa – wolnorodnikowa!

7. Zastosowanie alkanów

Alkan	Zastosowanie
Metan	gaz ziemny, ogrzewanie, produkcja wodoru
Propan/Butan	gaz płynny (LPG), kuchenki gazowe
Benzyna (C₅–C₁₂)	paliwo do silników
Olej napędowy	paliwo do silników Diesla
Parafina (C₁₈+)	świece, kosmetyki, impregnacja
Asfalt	nawierzchnie dróg

🔬 ALKENY

1. Wzory alkenów

Alkeny to nienasycone węglowodory – zawierają jedno wiązanie podwójne C=C.

Wzór ogólny: $C_{n} H_{2 n}$

Przykład: ETEN (C₂H₄)

Rodzaj wzoru	Zapis
Sumaryczny	C₂H₄
Półstrukturalny	CH₂=CH₂
Strukturalny	(patrz niżej)

Wzór strukturalny etenu:

  H   H
  |   |
  C = C
  |   |
  H   H

2. Reakcja spalania etenu

Spalanie całkowite: $C_{2} H_{4} + 3 O_{2} \to 2 C O_{2} + 2 H_{2} O$

Spalanie niecałkowite (mało tlenu → sadza): $C_{2} H_{4} + 2 O_{2} \to 2 CO + 2 H_{2} O$

💡 Alkeny spalają się bardziej kopcąco niż alkany – większy stosunek C do H!

3. Wiązania sigma (σ) i pi (π)

Wiązanie	Opis
Sigma (σ)	mocniejsze, obecne w każdym wiązaniu C–C i C–H
Pi (π)	słabsze, obecne tylko w wiązaniu podwójnym

W wiązaniu podwójnym C=C:

1 wiązanie σ (sigma)
1 wiązanie π (pi)

💡 Wiązanie π jest reaktywne – łatwo ulega rozerwaniu w reakcjach przyłączania!

Schemat:

  σ   π
C === C
  σ

4. Reakcja przyłączania bromu do propenu

Reakcja addycji (przyłączania) – charakterystyczna dla alkenów.

Propen + brom:

$C H_{2} = C H - C H_{3} + B r_{2} \to C H_{2} B r - C H B r - C H_{3}$

$C_{3} H_{6} + B r_{2} \to C_{3} H_{6} B r_{2}$

Brom przyłącza się do atomów węgla przy wiązaniu podwójnym
Roztwór bromu odbarwia się → jest to test na nienasycenie
Produkt: 1,2-dibromopropan

✅ Odbarwienie wody bromowej = dowód na obecność wiązania podwójnego!

5. Właściwości i zastosowanie etenu

Właściwości fizyczne:

Właściwość	Opis
Stan skupienia	gaz (w temp. pokojowej)
Barwa	bezbarwny
Zapach	słabo słodkawy
Temperatura wrzenia	–104°C
Rozpuszczalność	słabo rozpuszczalny w wodzie

Zastosowanie etenu:

Zastosowanie	Opis
🧴 Produkcja polietylenu (PE)	folie, torebki, pojemniki plastikowe
🍌 Dojrzewanie owoców	naturalny hormon roślinny przyspieszający dojrzewanie
🧪 Synteza chemiczna	produkcja alkoholu etylowego, glikolu etylenowego
🏭 Przemysł petrochemiczny	ważny surowiec chemiczny

📝 Podsumowanie – Tabela porównawcza

Cecha	ALKANY	ALKENY
Wiązania	tylko pojedyncze C–C	jedno podwójne C=C
Wzór ogólny	CₙH₂ₙ₊₂	CₙH₂ₙ
Typ reakcji	podstawienie (substytucja)	przyłączanie (addycja)
Test bromowy	brak odbarwienia	odbarwienie wody bromowej
Nasycenie	nasycone	nienasycone

🔑 Zapamiętaj: Alkany = -an na końcu | Alkeny = -en na końcu

Notatki 4TiA

Przeglądaj