ALKANLAR: NAZARIYA, FORMULALAR VA XOSSALARI

1. Alkanlar haqida umumiy tushuncha

Alkanlar — molekulasida uglerod atomlari o‘zaro faqat oddiy (birlamchi) bog‘lar orqali bog‘langan to‘yingan ochiq zanjirli uglevodorodlar. Ular parafinlar deb ham ataladi.

Umumiy formulasi:

CₙH₂ₙ₊₂

Bu yerda n — uglerod atomlari soni.

Alkanlarda uglerod atomining gibridlanishi sp³ bo‘lib, bog‘lar orasidagi burchak taxminan 109,5° ga teng. Barcha C–C va C–H bog‘lari sigma (σ) bog‘lar hisoblanadi.

2. Alkanlarning gomologik qatori

Gomologlar — tarkibi bir-biridan bitta –CH₂– guruhiga farq qiladigan, kimyoviy xossalari o‘xshash moddalar.

Gomologik farqi: –CH₂–.

Alkanlarning dastlabki o‘nta vakili:

1. Metan — CH₄
2. Etan — C₂H₆
3. Propan — C₃H₈
4. Butan — C₄H₁₀
5. Pentan — C₅H₁₂
6. Geksan — C₆H₁₄
7. Geptan — C₇H₁₆
8. Oktan — C₈H₁₈
9. Nonan — C₉H₂₀
10. Dekan — C₁₀H₂₂

Alkanlarning molyar massasini hisoblash formulasi:

M = 14n + 2

Bu yerda M — molyar massa (g/mol), n — uglerod atomlari soni.

Masalan, propan uchun:

M(C₃H₈) = 3 · 12 + 8 · 1 = 44 g/mol.

3. Alkanlarning tuzilish formulalari

Metan: CH₄

Etan: CH₃–CH₃

Propan: CH₃–CH₂–CH₃

Butan: CH₃–CH₂–CH₂–CH₃

Pentan: CH₃–(CH₂)₃–CH₃

Geksan: CH₃–(CH₂)₄–CH₃

Ochiq zanjirli alkan molekulasida:

C–C bog‘lar soni = n − 1.

C–H bog‘lar soni = 2n + 2.

Jami sigma bog‘lar soni = 3n + 1.

4. Alkanlarning izomeriyasi

Izomerlar — molekulyar formulasi bir xil, ammo tuzilishi turlicha bo‘lgan moddalar.

Alkanlarda uglerod skeleti izomeriyasi kuzatiladi.

Masalan, C₄H₁₀ ning ikkita izomeri mavjud:

1. Normal butan:
CH₃–CH₂–CH₂–CH₃

2. 2-metilpropan:
CH₃–CH(CH₃)–CH₃

C₅H₁₂ ning uchta strukturaviy izomeri mavjud.

Uglerod atomlari soni ortishi bilan izomerlar soni ham ortib boradi.

5. Alkanlarning fizik xossalari

1. Alkanlar, odatda, rangsiz moddalardir.
2. Suvda deyarli erimaydi.
3. Ko‘pchiligi organik erituvchilarda eriydi.
4. Suvdan yengil.
5. Elektr tokini yaxshi o‘tkazmaydi.
6. Molekulyar massa ortishi bilan qaynash harorati, odatda, ortadi.
7. Tarmoqlanish ortishi bilan izomerlarning qaynash harorati, odatda, pasayadi.

Oddiy sharoitda:

- C₁–C₄ — gazlar.
- C₅–C₁₇ — asosan suyuqliklar.
- C₁₈ va undan yuqori alkanlar — asosan qattiq moddalar.

6. Alkanlarning kimyoviy xossalari

Alkanlar nisbatan sust reaksiyaga kirishadi. Ularning asosiy kimyoviy xossalari quyidagilardan iborat.

6.1. Yonish reaksiyasi

Alkanlar kislorodda to‘liq yonganda karbonat angidrid va suv hosil bo‘ladi.

Umumiy tenglama:

2CₙH₂ₙ₊₂ + (3n + 1)O₂ → 2nCO₂ + 2(n + 1)H₂O

Metanning yonishi:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Etanning yonishi:

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O

Propanning yonishi:

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Kislorod yetishmaganda chala yonish sodir bo‘lishi mumkin.

Masalan:

2CH₄ + 3O₂ → 2CO + 4H₂O

6.2. Galogenlanish reaksiyasi

Alkanlardagi vodorod atomlari galogen atomlariga almashinishi mumkin. Bu o‘rin olish reaksiyasi deyiladi.

Masalan, metanning xlorlanishi:

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl (yorug‘lik ta’sirida)

Keyingi bosqichlarda:

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

Bu reaksiyalar yorug‘lik ta’sirida davom etishi mumkin.

6.3. Degidrogenlanish

Degidrogenlanish — alkan molekulasidan vodorod ajralib chiqish jarayoni.

Umumiy tenglama:

CₙH₂ₙ₊₂ → CₙH₂ₙ + H₂

Reaksiya qizdirish va katalizator ishtirokida boradi.

Masalan:

C₂H₆ → C₂H₄ + H₂

Etan → eten + vodorod.

6.4. Kreking

Kreking — yuqori molekulyar massali uglevodorodlarning yuqori haroratda kichikroq molekulalarga parchalanish jarayoni.

Masalan:

C₁₀H₂₂ → C₈H₁₈ + C₂H₄

Dekan → oktan + eten.

Kreking neftni qayta ishlashda muhim ahamiyatga ega.

6.5. Izomerlanish

Izomerlanish — to‘g‘ri zanjirli alkanlarning tarmoqlangan izomerlarga aylanish jarayoni.

Masalan:

CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ → CH₃–CH(CH₃)–CH₃

n-butan → 2-metilpropan.

Reaksiya katalizator ishtirokida boradi.

6.6. Aromatlanish

Ayrim alkanlar yuqori harorat va katalizator ta’sirida aromatik uglevodorodlarga aylanishi mumkin.

Masalan:

C₆H₁₄ → C₆H₆ + 4H₂

Geksan → benzol + vodorod.

Bu jarayon sikllanish va degidrogenlanish bilan bog‘liq.

7. Alkanlarni olish usullari

7.1. Alkenlarni gidrogenlash

Alkenlarga vodorod biriktirilganda alkan hosil bo‘ladi.

Umumiy tenglama:

CₙH₂ₙ + H₂ → CₙH₂ₙ₊₂

Masalan:

CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃–CH₃

Reaksiya nikel katalizatori ishtirokida borishi mumkin.

7.2. Vyurts reaksiyasi

Galogenalkanlarga natriy ta’sir ettirilganda yuqoriroq alkan hosil bo‘ladi.

Umumiy tenglama:

2R–X + 2Na → R–R + 2NaX

Bu yerda R — uglevodorod radikali, X — galogen.

Masalan:

2CH₃Cl + 2Na → C₂H₆ + 2NaCl

Reaksiya quruq efir muhitida olib boriladi.

7.3. Dekarboksillash

Karboksilat tuzlari natriy gidroksid bilan qizdirilganda alkan hosil qilishi mumkin.

Umumiy tenglama:

R–COONa + NaOH → R–H + Na₂CO₃

Reaksiya CaO ishtirokida qizdirish orqali olib boriladi.

Masalan:

CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃

Bu usulda hosil bo‘ladigan alkan dastlabki karboksilat tarkibidagi uglerod atomlaridan bittaga kam bo‘ladi.

7.4. Galogenalkanlarni qaytarish

Galogenalkanlar qaytarilganda alkanlar hosil bo‘lishi mumkin.

Umumiy tenglama:

R–X + 2[H] → R–H + HX

8. Alkanlarni hisoblash formulalari

8.1. Molekulyar formulani aniqlash

CₙH₂ₙ₊₂

Masalan, n = 5 bo‘lsa:

C₅H₂·₅₊₂ = C₅H₁₂.

8.2. Molyar massa

M = 14n + 2

8.3. Uglerodning massa ulushi

w(C) = 12n / (14n + 2) · 100%.

8.4. Vodorodning massa ulushi

w(H) = (2n + 2) / (14n + 2) · 100%.

Uglerod va vodorodning massa ulushlari yig‘indisi 100% ga teng.

8.5. To‘liq yonish uchun kislorod miqdori

1 mol alkan uchun:

n(O₂) = (3n + 1) / 2 mol.

Masalan, 1 mol propanning to‘liq yonishi uchun:

n(O₂) = (3 · 3 + 1) / 2 = 5 mol.

9. Alkanlarning qo‘llanilishi

1. Metan tabiiy gazning asosiy tarkibiy qismi bo‘lib, yoqilg‘i va kimyo sanoati xomashyosi sifatida ishlatiladi.
2. Propan va butan yoqilg‘i sifatida qo‘llaniladi.
3. Suyuq alkanlarning ayrimlari erituvchi sifatida ishlatiladi.
4. Yuqori alkanlar parafin, sham va ayrim moylash materiallarini ishlab chiqarishda qo‘llaniladi.
5. Alkanlar neft-kimyo sanoatida muhim xomashyo hisoblanadi.

10. Xulosa

Alkanlar to‘yingan ochiq zanjirli uglevodorodlar bo‘lib, umumiy formulasi CₙH₂ₙ₊₂ bilan ifodalanadi. Ularning asosiy reaksiyalari yonish, galogenlanish, degidrogenlanish, kreking, izomerlanish va ayrim hollarda aromatlanishdan iborat. Alkanlar yoqilg‘i sifatida hamda kimyo sanoatida keng qo‘llaniladi.

🧑‍💻Saqlab qo'ying va ulashing
💠@KimyoBiologiya_Kanal