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Il alcani sono una classe di idrocarburi in cui un numero variabile di atomi di carbonio sono uniti insieme da singoli legami, come uno scheletro, e ogni atomo di carbonio a sua volta è attaccato atomi di idrogeno, che potrà eventualmente essere sostituito da altro atomi o gruppi chimici.
La formula molecolare degli alcani è CnH2n + 2, dove C rappresenta il carbonio, H rappresenta l'idrogeno en rappresenta il numero di atomi di carbonio. Gli alcani sono idrocarburi saturi. Per nominarli, il suffisso "-anno”.
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Classificazione
All'interno degli alcani, vengono solitamente riconosciuti due grandi gruppi con un'importante differenza tra loro: catena aperta (chiamato anche aciclico) e catena chiusa (o ciclico).
Quando i composti a catena aperta non presentano alcuna sostituzione degli idrogeni che accompagnano ogni atomo di carbonio, vengono chiamati alcani lineari: questi sono gli alcani più semplici. Quando presentano una sostituzione, vengono chiamati alcani ramificati. I sostituenti più comuni sono i gruppi idrossile e metile e gli alogeni.
D'altra parte, ci sono composti con un singolo ciclo nella molecola e altri con diversi; sono chiamati rispettivamente monociclici e policiclici. Gli alcani ciclici possono essere omociclico o eterociclico.
- I primi si formano con l'intervento esclusivo di atomi di carbonio.
- In quest'ultimo partecipano altri atomi, ad esempio ossigeno o zolfo.
Proprietà fisiche
In generale, le proprietà fisiche degli alcani sono condizionate dal massa molecolare (a sua volta legato alla lunghezza). Quelli con il minor numero di atomi di carbonio lo sono gassoso a temperatura ambiente, quelli compresi tra 5 e 18 atomi di carbonio lo sono liquidie sopra questo numero sono solido (simile alla cera).
Essere meno denso dell'acqua, tendono a galleggiare sopra di esso. In generale, gli alcani sono insolubili in acqua e solubili in solventi organici. Presentano un alto grado di energia di attivazione.
Il alcani sono caratterizzati dall'essere composti chimici di moltoscarsa reattività, motivo per cui sono anche conosciuti come "paraffine" (in latino, parum affinis significa "bassa affinità"). La reazione più importante che possono subire gli alcani è combustione, generazione di calore, anidride carbonica e acqua in presenza di ossigeno.
Gli alcani sono alla base di un'importante varietà di reazioni associate a processi industriali molto importanti, essendo i combustibili più tradizionali. Appaiono anche come prodotti finali di processi biologici come la fermentazione metanogena svolta da alcuni microrganismi.
Esempi di alcani
Citeremo venti alcani, tra cui alcuni ben noti lineari e ramificati, verso la fine della lista:
- Cloroformio (nome di fantasia del triclorometano; CHCl3) - i vapori di questa sostanza sono stati usati come anestetico in passato. È stato interrotto per questo scopo perché è stato scoperto che danneggia organi importanti, come il fegato oi reni. Il suo uso oggi è principalmente come solvente o refrigerante.
- Metano (CH4) - questo è l'alcano più semplice di tutti: è composto da un solo atomo di carbonio e quattro idrogeno. È un gas che si presenta naturalmente dalla decomposizione di diversi substrati organici ed è il componente principale del gas naturale. In tempi recenti è stato riconosciuto come uno dei gas che contribuisce maggiormente al cosiddetto effetto serra.
- Ottano (C8H18) - questo è l'alcano a otto atomi di carbonio ed è di grande importanza poiché determina la qualità finale della nafta, che è una miscela di vari idrocarburi. Questa qualità è misurata dal numero di ottano o numero di ottano del carburante, che prende come riferimento uno a bassa detonazione (indice 100) e uno ad alta detonazione (indice 0).
- Esano (C6H14) - è un solvente importante, l'inalazione dovrebbe essere evitata, poiché è molto tossico.
- Butano (C4H10) - insieme al propano (C3H8), costituiscono i cosiddetti gas di petrolio liquefatti (GPL), che si formano nei sacchi di gas durante il processo di estrazione del petrolio. La sostituzione della benzina o del gasolio con il GPL come carburante è sempre più promossa, poiché si tratta di un idrocarburo più rispettoso dell'ambiente poiché emette solo anidride carbonica e acqua nella sua combustione.
- Icosano - è così che viene chiamato l'alcano da venti atomi di carbonio (il prefisso 'ico' significa venti)
- Ciclopropano - precedentemente usato come anestetico
- n eptano - questo alcano è quello preso come riferimento per il punto zero della scala degli ottani della benzina, che sarebbe il meno desiderabile, poiché brucia in modo esplosivo. È ottenuto dalla resina di alcune piante.
- 3-etil-2,3-dimetilpentano (C9H20)
- 2-metilbutano
- 3-cloro-4-n-propileptano
- 3,4,6-trimetil eptano
- 1-fenil 1-bromoetano
- 3-etil-4-metilesano
- 5-isopropil-3-metilnonano
- biciclopropano
- 1-bromopropano
- 3-metil-5-n-propilottano
- 5-n-butil-4,7-dietildecano
- 3,3-dimetil decano
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