nafise sadeghi
6th October 2008, 07:42 AM
متان گازي است بي بو و بي رنگ، در آب نامحلول و قابل نفوذتر و سبکتر از هوا که اولين ترکيب سلسله هيدروکربورهاي اشباع شده است . تکاثفش نسبت به هوا 1629 است . ساده ترين عضو خانواده آلکانها و در واقع ، يکي از ساده ترين ترکيبات آلي است.نقطه ذوب آن 90.7 درجه کلوين ونقطه جوش آن 109 درجه کلوين است.در سال 1778 توسط شيميدان ايتاليايي کانت آله ساندرو ولتا(1827-1745) کشف شد.در سال 1935 توسط راپرت ويلدت بکمک روشهاي طيف سنجي در جو سياره مشتري کشف شد.در سال 1977 با توجه به تابش آن در طول موج 3.9 ميليمتر در فضاي بين ستاره اي وجود آن به اثبات رسيد.
اين گاز در طبيعت از تجزيه و پوسيده شدن بقاياي موجودات زنده خصوصاً فساد گياهان در مردابها حاصل ميشود و بهمين جهت آن را بنام گاز مردابها نيز مي نامند. در اکثر تشکيلات نفتي جزء گازهاي بالاي چاههاي نفت وجود دارد و در معادن زغال سنگ گاز مذکور فراوان است . از اين گاز در اکثر کشورها جهت تامين سوخت اماکن و مصارف شيميائي و تهيه ئيدرژن استفاده مي کنند. در آزمايشگاه براي تهيه آن معمولاً جوهر سرکه را از لوله سفالي سرخ عبور مي دهند، اين اسيد بصورت زير تجزيه مي شود:
CH3COOH ===> CO2 +CH4
چون متان در برابر هوا بخوبي مي سوزداز اين رو براي جلوگيري از انفجار معادن زغال سنگ، اولاً معادن را بايد مرتباً تهويه کرد و ثانياً چراغهاي معادن را از حصير فلزي پوشانيد زيرا شعله از حصير نمي گذرد.
متان با وزن مخصوص 554/5 و در هوا با شعله رنگ پريده اي مي سوزد و از فساد و پوسيدگي مواد آلي بوجود مي آيد و گاز قابل اشتعال معادن زغال سنگ از آنگونه است .سر دسته ئيدروکربورهاي سير شده است . گازي است بي رنگ و بي بو، نقطه جوش آن 164 و نقطه گداز آن 186 درجه صدبخشي (سانتي گراد)است و به آساني مشتعل ميشود. با هوا ايجاد گاز قابل انفجار مي کند. از فساد مواد آلي بوجود مي آيد و در کانهاي زغال سنگ نيز وجود دارد.
متانيک گاز گلخانه‌اي است. همين طور به عنوان سوخت از آن استفاده ميشود.متان گازيست بي رنگ و بي بو.ماده اصلي گاز طبيعي همراه با نفت است از تجزيه مواد گياهي در نواحي مردابي تشکيل مي شود.
گاز طبيعي که در منازل وجود دارد و مورد استفاده قرار مي‌گيرد، مخلوطي از هيدروکربنهاي زنجيري سير شده است که %95 از آن ، گاز متان است و در اثر ترکيب با گاز اکسيژن (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A7%DA%A9%D8%B3%DB%8C%DA%98%D9%8 6) ، توليد گاز دي‌اکسيد کربن (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%AF%DB%8C%E2%80%8C%D8%A7%DA%A9%D 8%B3%DB%8C%D8%AF+%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D9%86) و بخار آب و حرارت مي‌کند.
مخلوطي از يک حجم از گاز متان و ده حجم از هوا در اثر جرقه ، توليد انفجار بسيار شديد مي‌نمايد که انفجار معادن زغال سنگ (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%B2%D8%BA%D8%A7%D9%84+%D8%B3%D9% 86%DA%AF) از آن ناشي ميشود.
از مخلوط آهک (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A2%D9%87%DA%A9) با سديم هيدروکسيد ، توليد آهک سُده (آهک سود دار) ميشود که جاذب گازهايي نظير CO2 ، SO2 است و به جاي سديم هيدروکسيد در تهيه بسياري از واکنش‌ها مثلا تهيه متان بکار مي‌رود. گاز متان امروزه در زندگي بشر جايگاه بسيار مهمي دارد و در زندگي روزمره با اين ماده (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%85%D8%A7%D8%AF%D9%87) حياتي استفاده نمايد.
اين گاز از گازهاي مهم گلخانه اي است.البته اثر آن از مولکولهاي دي اکسيد کربن کمتر است.اين گاز به مقدار زياد در تيتان قمر زحل يافت شده است .تريتون وسياره کوتوله پلوتون نيز داراي مقادير قابل توجه متان هستند.
در تيتان اين گاز بعد از نيتروژن فراوان ترين گاز جوي مي باشد.اين گاز مي تواند با توجه به سرد محيط به شکل مايع يا جامد نيز ديده شود.با توجه به سردي بسيار زياد ?در تريتون وپلوتون اين گاز بهمراه بعضي گازهاي ديگر به شکل لايه اي جامد ونازک سطح را پوشانده است.
در زمين . متان ، محصول متلاشي شدن ناهوازي (بدون هوا) گياهان يعني شکستن بعضي از مولکولهاي خيلي پيچيده مي باشد. اين گاز همچنين تشکيل دهنده قسمت اعظم (حدود 79%) گاز طبيعي است. متان ، گاز آتشگير خطرناک معادن زغال سنگ و به صورت جبابهاي گاز از سطح مردابها خارج ميشود
دانشمندان آلماني به تازگي دريافته‌اندکه گياهان معمولي، مقادير قابل توجهي گاز متان توليد مي‌کنند.
به گزارش سرويس علمي پژوهشي ايسکانيوز، به نقل از مجله Nature، اين نتايج محققان را بر اين داشت که بررسي مجدد نقش جنگل‌ها در کنترل گرماي بيش از حد کره زمين بپردازند.
تحقيقات همچنين حاکي از آن است که گياهان معمولي حتي در حضور اکسيژن نيز قادر به توليد اين گاز گلخانه‌اي که به مهار کردن انرژي خورشيد در داخل جو زمين کمک مي‌کند، هستند.
اين درحالي است که تاکنون تصور برآن بود که گاز متان، به طور کلي در محيط‌هايي توليد ميشود که باکتري‌ها در شرايط کم اکسيژن، روي گياهان به فعاليت مي‌پردازند. اهميت اين کشف، نه تنها تاثير شگرف بر روي تحقيقات گياهي دارد، بلکه در درک رابط ميان افزايش گرماي زمين و ميزان گازهاي گلخانه‌اي نيز موثر خواهد بود. هنوز از علت بروز اين پديده ـ توليد گاز متان توسط گياهان عادي ـ نتايجي در دست نيست.
+ (http://topshimi.parsiblog.com/657839.htm) آلکانهاي ساده (http://topshimi.parsiblog.com/657839.htm)
رديف
فرمول آلکان
نام آلکان
فرمول آلکيل
نام آلکيل
1
CH4
متان
CH3.
متيل
2
C2H6
اتان
C2H5.
اتيل
3
C3H8
پروپان
CH3-CH2-CH2.
پروپيل
4
C3H8
پروپان
CH3-CH.-CH3
ايزو پروپيل
5
C4H10
بوتان
CH3-CH2-CH2-CH2.
بوتيل
6
C4H10
بوتان
CH3-CH2-CH.-CH3
بوتيل -S
7
C4H10
بوتان
CH3-CH(CH3)-CH2.
ايزو بوتيل
8
C4H10
بوتان
CH3-C.(CH3)-CH3
بوتيل -t
- نامگذاري آلکانها:
آلکانها، هيدروکربنهاي سير شده اي هستند که تمايلي به واکنش هاي افزايشي ندارند. هيبريداسيون اتمهاي کربن در ساختار الکانها sp3 مي باشد. نام ديگر اين ترکيبات پارافين ها مي باشد. فرمول عمومي اين ترکيبات عبارتست از CnH2n+2
، يعني اگر آلکان ما يک کربنه باشد، 4 عدد هيدروژن و اگر 2 کربنه باشد، 6
عدد هيدروژن در ساختمان آن وجود دارد. و به همين ترتيب الي آخر. بنابر اين
اختلاف آلکانها در تعداد - CH2 - هاي آنها مي باشد و مي توان نتيجه گرفت که آلکانها همولوگ همديگر هستند.
1- روش آيوپاک:
روش
آيوپاک روش جهاني نامگذاري ترکيبات الي مي باشد که جايگزين نامگذاري هاي
قديمي گرديده است. در اين نامگذاري تعداد اتم کربن در زنجير اصلي مهمترين
قسمت نام را تشکيل مي دهد. تعداد اتم هاي کربن را با لفظ هاي ويژه زير
تعيين مي کنيم:
1 : مِت 2: اِت 3 : پروپ 4 : بُوت 5: پّنت 6: هِگز 7: هِپت 8: اُکت 9: نون 10: دِک
در
نامگذاري آلکانها تعداد کربن هاي زنجير اصلي تعيين کننده نام آلکان است به
اين ترتيب که تعداد کربن ها را شمرده لفظ ويژه آنرا بدست آورده و به
انتهاي لفظ ويژه آن يک لفظ " ان" اضافه مي کنيم. به عنوان مثال:
CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-
هيدروکربن فوق داراي هشت کربن است و لفظ ويژه مربوط به مي شود "اکت" که با افزودن يک "ان" تبديل مي شود به اکتان.
- راديکال: اگر
از ساختمان يک هيدروکربن، اتم هيدروژن را بطور متقارن جدا کنيم، بطوريکه
کربن مورد نظر داراي يک اربيتال نيمه پر گردد، به ترکيب بدست آمده راديکال
مي گوييم. به راديکال آلکانها، آلکيل مي گويند و در نامگذاري آنها لفظ
"ان" انتهاي نام آلکان مورد نظر را به "ايل" تبديل مي نمايند.
CH4 à CH3. + H.
چنانچه
آلکان ما بدون شاخه باشد. از نامگذاري ذکر شده در بالا يعني لفظ ويژه + ان
استفاده مي کنيم. اگر آلکان ما شاخه دار بود روش زير را براي نامگذاري
آلکان مورد نظر بکار مي بريم:
1- بلند
ترين زنجير ممکن را به عنوان زنجير اصلي انتخاب مي کنيم. دقت نماييد که
اين زنجير بايد با يک کربن نوع اول آغاز شده و به يک کربن نوع اول ختم
گردد.
2- ساختار کاملاً گسترده ماده را رسم مي کنيم به گونه اي که هيچ کربني در آن انديس بيش از يک نداشته باشد.
3- کربنهايي که در اين زنجير اصلي قرار نداند و بلکه با کربنهاي آن اتصال دارند را به عنوان شاخه هاي در نظر مي گيريم.
4- زنجير
اصلي را از سمت نزديکتر به تراکم بيشتر شماره گذاري مي کنيم. توجه کنيد
اين شماره گذاري بايستي به صورتي باشد که مجموع شماره هاي شاخه ها کمترين
رقم را داشته باشد.
5- نا م آلکان را به شکل زير بدست مي آوريم:
" شماره کربن محل اتصال شاخه + نام آلکيلي شاخه + نام زنجير اصلي بصورت آلکاني"
مثال:
http://sgbd.ac-poitiers.fr/bde/exos/98DUB115/Image2.gif 2- متيل بوتان
تذکر 1 : اگر
بر روي زنجير اصلي دو يا چند شاخه يکسان مشاهده شود، بعد از ذکر
شماره محل هاي اتصال شاخه ها، تعداد آنها را با لفظ هاي " دي، تري،
تترا و ..." معين کرده و قبل از نام شاخه ذکر مي کنيم.
مثال:
http://sgbd.ac-poitiers.fr/bde/exos/98DUB115/Image4.gif2و3 - دي متيل پنتان
http://sgbd.ac-poitiers.fr/bde/exos/98DUB115/Image3.gif2و2 - دي متيل پروپان
تذکر 2: اگر بر روي شاخه اصلي چند گونه متفاوت آلکيل داشته باشيم، نام شاخه ها را به ترتيب حروف الفباي يوناني ذکر مي کنيم:
اتيل( Ethyl)، ايزو پروپيل (Iso propyle )، متيل ((Methyl ، پروپيل (Propyle)
مثال:
http://www.netbiologen.dk/images/3-ethyk-4-methyk-hexan.jpg 3- اتيل - 4- متيل هگزان
تذکر 3: دقت نماييد که پيشوندهاي "-s"، "-n"، "-t" و ... يا تعداد شاخه ها با الفاظ " دي، تري، تترا و ..." در تقدم الفبايي منظور نمي شوند.
تذکر 4: اگر بعد از انتخاب زنجير اصلي فاصله شاخه ها تا دو سر زنجير يکسان و مجموع اعداد نيز برابر باشد، از سمت نزديکتر به شاخه داراي تقدم الفبايي شماره گذاري را انجام مي دهيم.
مثال:
http://www.netbiologen.dk/images/3-ethyk-4-methyk-hexan.jpg 3- اتيل - 4- متيل هگزان
تذکر 5: اگر تغيير محل شاخه در نامگذاري تأثيري نداشت، از ذکر شماره محل شاخه خودداري مي کنيم.
مثال:
http://members.jcom.home.ne.jp/ararapon/beanchem1boc/picoc/2-methylpropane.gif متيل پروپان
تذکر 6: اگر
آلکاني داراي کربني باشد که به جاي هيدروژن عنصر يا گروه ديگري با آن
پيوند داشته باشد، آنرا مشتق آلکان ناميده و در نامگذاري ترکيب با عنصر
مربوطه مانند يک شاخه رفتار مي کنيم. فقط در انتهاي نام عنصر مربوطه لفظ
" و " اضافه مي کنيم.
مانند: نيترو NO2- کلرو - فلوئورو - برمو - يدو و....
مقدمات نامگذاري آلکانها (http://topshimi.parsiblog.com/657835.htm)
مفاهيم مقدماتي:
?- تقسيم بندي ترکيبات آلي:
به ترکيباتي که عناصر اصلي ساختمان آنها را کربن و هيدروژن تشکيل مي
دهند، ترکيبات آلي مي گويند. در ساختمان ترکيبات آلي گاهي علاوه بر کربن و
هيدروژن، عناصري مانند اکسيژن، نيتروژن، گوگرد، فسفر و ... نيز يافت مي
شوند. ترکيبات آلي را از يک نگاه مي توان به دو گروه حلقوي ها (آروماتيک
ها) که خانواده بنزن هستند و غير حلقوي ها (آليفاتيک ها) که شامل آلکانها،
آلکن ها، آلکين ها و سيکلو آلکانها هستند، تقسيم بندي نمود. از نگاه ديگر
اين ترکيبات را به چهار گروه هيدروکربنهاي ساده، اکسيژن دار، نيتروژن دار
و اکسيژن و نيتروژن دار تقسيم مي کنند.
2- انواع کربن :
اگر کربني با يک کربن در اطراف خود پيوند داشته باشد، آنرا کربن نوع اول،
اگر به دو کربن متصل باشد، نوع دوم و اگر به سه کربن متصل باشد آنرا نوع
سوم و درنهايت اگر يک کربن هر چهار پيوند خود را با چهار کربن تشکيل داده
باشد، آنرا کربن نوع چهارم مي نامند.
3- هيدروکربن بدون شاخه: هيدروکربني
است که در آن هيچ اتم کربني يافت نمي شود که به بيش از دو کربن متصل باشد.
يعني در ساختمان اين هيدروکربن ها، کربن نوع دوم به بالا نداريم.
مثال:CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-
4- هيدرو کربن شاخه دار:
هيدروکربني است که در آن حداقل يک اتم کربن به بيش از دو اتم کربن ديگر
متصل است. يعني در ساختمان اين نوع هيدروکربن حداقل يک اتم کربن نوع سوم
يا چهارم وجود دارد.
5- همولوگ: ترکيباتي که اختلاف ساختار آنها فقط در تعداد - CH2 - آنهاست.
آلکانها (http://topshimi.parsiblog.com/656218.htm)
آلکانها، هيدروکربن‌هايي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%87%DB%8C%D8%AF%D8%B1%D9%88%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D 9%86) هستند که در آنها هر اتم (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D8%AA%D9%85) کربن (http://fa.wikipedia.org/wiki/%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D9%86) با ? پيوند به ? اتم هيدروژن (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%87%DB%8C%D8%AF%D8%B1%D9%88%DA%98%D9%86) يا کربن مي‌چسبند. در واقع پيوند دو يا سه گانه بين اتمها وجود ندارد. فرمول کلي آلکانها CnH2n+2 است. ساده‌ترين آلکان، متان (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D8%AA%D8%A7%D9%86) (CH4) است که بخش عمده گاز طبيعي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%DA%AF%D8%A7%D8%B2_%D8%B7%D8%A8%DB%8C%D8%B9%DB%8C) را تشکيل مي‌دهد. اتان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A7%D8%AA%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) (C2H6، پروپان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%BE%D8%A7%D9% 86&action=edit&redlink=1) (C3H8) و بوتان (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D9%88%D8%AA%D8%A7%D9%86) (C4H10) ديگر آلکانهاي گازي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%DA%AF%D8%A7%D8%B2) هستند. پنتان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%BE%D9%86%D8%AA%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) (C5H12)، هگزان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%87%DA%AF%D8%B2%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) (C6H14)، هپتان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%87%D9%BE%D8%AA%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) (C7H16) و اکتان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A7%DA%A9%D8%AA%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) (C8H18) مهمترين آلکانهاي مايع هستند.
نامگذاري آلکانها را موسسه آيوپاک (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A2%DB%8C%D9%88%D9%BE%D8%A7%DA% A9&action=edit&redlink=1) انجام مي‌دهد.
ويژگي‌هاي آلکانها
آلکانها مي‌توانند راست زنجير يا شاخه دار باشند . مولکول‌هايي که فرم مولکولي يکسان دارند ، اما آرايش اتمها در آنها متفاوت است . هم پارياايزوم مي‌نامند . آلکان‌هايي که چهار يا تعداد بيش تري اتم کربن داشته باشند داراي ايزوم هستند . همه? آلکانها ، گازها ، مايع‌ها يا جامدهايي بي رنگ هستند که با افزايش اعداد کربن به نقطه جوش و گرانوري آنها افزايش مي‌يابد . همه? آلکانها در هوا با شعله زرد – آبي تميزي مي‌سوزند .
خواص فيزيکي آلکانها
خواص فيزيکي آلکانها از همان الگوي خواص فيزيکي متان پيروي مي‌کند و با ساختار آلکانها سازگار است. يک مولکول آلکان فقط به‌وسيله پيوندهاي کووالانسي برپا نگه داشته شده‌است. اين پيوندها يا دو اتم از يک نوع را بهم متصل مي‌کنند و در نتيجه ، غير قطبي‌اند، يا دو اتم را که تفاوت الکترونگاتيوي آنها بسيار کم است، به يکديگر ربط مي‌دهند و در نتيجه قطبيت آنها کم است. به علاوه ، اين پيوندها به طريقي بسيار متقارن جهت گرفته‌اند، بطوري که اين قطبيهاي پيوندي نيز يکديگر را خنثي مي‌کنند.
در نتيجه يک مولکول آلکان يا غير قطبي است يا قطبيت بسيار ضعيفي دارد. نيروهايي که مولکولهاي غير قطبي را گرد هم نگه مي‌دارند (نيروهاي واندروالسي) ضعيف هستند و گستره بسيار محدودي دارند. اين نيروها فقط بين بخش‌هايي از مولکولهاي مختلف که با يکديگر در تماس نزديک باشند، يعني بين سطوح مولکولها ، عمل مي‌کنند. بنابراين در يک خانوداه معين ، انتظار داريم که هر اندازه مولکول بزرگ‌تر و شود در نتيجه سطح تماس آنها بيشتر شود ، نيروهاي بين مولکولي نيز قوي‌تر مي شوند.
دماي جوش و ذوب با افزايش شمار اتمهاي کربن ، زياد ميشود. فرايند جوشيدن و ذوب شدن ، مستلزم فايق آمدن بر نيروهاي بين مولکولي در يک مايع و يک جامد است. دماي جوش و دماي ذوب بالا مي‌رود، زيرا اين نيروهاي بين مولکولي با بزرگ شدن مولکولها افزايش مي‌يابند.
منبع صنعتي آلکانها
منبع صنعتي آلکانها ، نفت (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%86%D9%81%D8%AA+%D8%AE%D8%A7%D9% 85) و گاز طبيعي (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%DA%AF%D8%A7%D8%B2+%D8%B7%D8%A8%DB% 8C%D8%B9%DB%8C) همراه آن است. ترکيبهاي آلي پيچيده که روزگاري سيستمهاي زنده گياهان و جانوران را تشکيل مي‌دادند، در اثر فضارهاي زمين شناختي ، طي ميليونها سال ، به مخلوطي از آلکانها که از نظر اندازه ، شامل يک کربن تا 30 تا 40 کربن هستند، تبديل شده‌اند. سيکلوآلکانها نيز که در صنعت نفت به نفتنها شهرت دارند و به ويژه در نفت کاليفرنيا فراوان يافت مي‌شوند، همراه با آلکانها بوجود آمده‌اند.
سوخت فسيلي ديگر ، يعني زغال سنگ ، منبع بالقوه ديگر آلکانهاست. روشهايي براي تبديل زغال سنگ از راه هيدروژن دار کردن به بنزين و سوخت کوره و همچنين تبديل به گاز سنتز به منظور جبران کمبود گاز طبيعي ابداع شده است.
اين گاز در طبيعت از تجزيه و پوسيده شدن بقاياي موجودات زنده خصوصاً فساد گياهان در مردابها حاصل ميشود و بهمين جهت آن را بنام گاز مردابها نيز مي نامند. در اکثر تشکيلات نفتي جزء گازهاي بالاي چاههاي نفت وجود دارد و در معادن زغال سنگ گاز مذکور فراوان است . از اين گاز در اکثر کشورها جهت تامين سوخت اماکن و مصارف شيميائي و تهيه ئيدرژن استفاده مي کنند. در آزمايشگاه براي تهيه آن معمولاً جوهر سرکه را از لوله سفالي سرخ عبور مي دهند، اين اسيد بصورت زير تجزيه مي شود:
CH3COOH ===> CO2 +CH4
چون متان در برابر هوا بخوبي مي سوزداز اين رو براي جلوگيري از انفجار معادن زغال سنگ، اولاً معادن را بايد مرتباً تهويه کرد و ثانياً چراغهاي معادن را از حصير فلزي پوشانيد زيرا شعله از حصير نمي گذرد.
متان با وزن مخصوص 554/5 و در هوا با شعله رنگ پريده اي مي سوزد و از فساد و پوسيدگي مواد آلي بوجود مي آيد و گاز قابل اشتعال معادن زغال سنگ از آنگونه است .سر دسته ئيدروکربورهاي سير شده است . گازي است بي رنگ و بي بو، نقطه جوش آن 164 و نقطه گداز آن 186 درجه صدبخشي (سانتي گراد)است و به آساني مشتعل ميشود. با هوا ايجاد گاز قابل انفجار مي کند. از فساد مواد آلي بوجود مي آيد و در کانهاي زغال سنگ نيز وجود دارد.
متانيک گاز گلخانه‌اي است. همين طور به عنوان سوخت از آن استفاده ميشود.متان گازيست بي رنگ و بي بو.ماده اصلي گاز طبيعي همراه با نفت است از تجزيه مواد گياهي در نواحي مردابي تشکيل مي شود.
گاز طبيعي که در منازل وجود دارد و مورد استفاده قرار مي‌گيرد، مخلوطي از هيدروکربنهاي زنجيري سير شده است که %95 از آن ، گاز متان است و در اثر ترکيب با گاز اکسيژن (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A7%DA%A9%D8%B3%DB%8C%DA%98%D9%8 6) ، توليد گاز دي‌اکسيد کربن (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%AF%DB%8C%E2%80%8C%D8%A7%DA%A9%D 8%B3%DB%8C%D8%AF+%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D9%86) و بخار آب و حرارت مي‌کند.
مخلوطي از يک حجم از گاز متان و ده حجم از هوا در اثر جرقه ، توليد انفجار بسيار شديد مي‌نمايد که انفجار معادن زغال سنگ (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%B2%D8%BA%D8%A7%D9%84+%D8%B3%D9% 86%DA%AF) از آن ناشي ميشود.
از مخلوط آهک (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D8%A2%D9%87%DA%A9) با سديم هيدروکسيد ، توليد آهک سُده (آهک سود دار) ميشود که جاذب گازهايي نظير CO2 ، SO2 است و به جاي سديم هيدروکسيد در تهيه بسياري از واکنش‌ها مثلا تهيه متان بکار مي‌رود. گاز متان امروزه در زندگي بشر جايگاه بسيار مهمي دارد و در زندگي روزمره با اين ماده (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%85%D8%A7%D8%AF%D9%87) حياتي استفاده نمايد.
اين گاز از گازهاي مهم گلخانه اي است.البته اثر آن از مولکولهاي دي اکسيد کربن کمتر است.اين گاز به مقدار زياد در تيتان قمر زحل يافت شده است .تريتون وسياره کوتوله پلوتون نيز داراي مقادير قابل توجه متان هستند.
در تيتان اين گاز بعد از نيتروژن فراوان ترين گاز جوي مي باشد.اين گاز مي تواند با توجه به سرد محيط به شکل مايع يا جامد نيز ديده شود.با توجه به سردي بسيار زياد ?در تريتون وپلوتون اين گاز بهمراه بعضي گازهاي ديگر به شکل لايه اي جامد ونازک سطح را پوشانده است.
در زمين . متان ، محصول متلاشي شدن ناهوازي (بدون هوا) گياهان يعني شکستن بعضي از مولکولهاي خيلي پيچيده مي باشد. اين گاز همچنين تشکيل دهنده قسمت اعظم (حدود 79%) گاز طبيعي است. متان ، گاز آتشگير خطرناک معادن زغال سنگ و به صورت جبابهاي گاز از سطح مردابها خارج ميشود
دانشمندان آلماني به تازگي دريافته‌اندکه گياهان معمولي، مقادير قابل توجهي گاز متان توليد مي‌کنند.
به گزارش سرويس علمي پژوهشي ايسکانيوز، به نقل از مجله Nature، اين نتايج محققان را بر اين داشت که بررسي مجدد نقش جنگل‌ها در کنترل گرماي بيش از حد کره زمين بپردازند.
تحقيقات همچنين حاکي از آن است که گياهان معمولي حتي در حضور اکسيژن نيز قادر به توليد اين گاز گلخانه‌اي که به مهار کردن انرژي خورشيد در داخل جو زمين کمک مي‌کند، هستند.
اين درحالي است که تاکنون تصور برآن بود که گاز متان، به طور کلي در محيط‌هايي توليد ميشود که باکتري‌ها در شرايط کم اکسيژن، روي گياهان به فعاليت مي‌پردازند. اهميت اين کشف، نه تنها تاثير شگرف بر روي تحقيقات گياهي دارد، بلکه در درک رابط ميان افزايش گرماي زمين و ميزان گازهاي گلخانه‌اي نيز موثر خواهد بود. هنوز از علت بروز اين پديده ـ توليد گاز متان توسط گياهان عادي ـ نتايجي در دست نيست.
+ (http://topshimi.parsiblog.com/657839.htm) آلکانهاي ساده (http://topshimi.parsiblog.com/657839.htm)
رديف
فرمول آلکان
نام آلکان
فرمول آلکيل
نام آلکيل
1
CH4
متان
CH3.
متيل
2
C2H6
اتان
C2H5.
اتيل
3
C3H8
پروپان
CH3-CH2-CH2.
پروپيل
4
C3H8
پروپان
CH3-CH.-CH3
ايزو پروپيل
5
C4H10
بوتان
CH3-CH2-CH2-CH2.
بوتيل
6
C4H10
بوتان
CH3-CH2-CH.-CH3
بوتيل -S
7
C4H10
بوتان
CH3-CH(CH3)-CH2.
ايزو بوتيل
8
C4H10
بوتان
CH3-C.(CH3)-CH3
بوتيل -t
- نامگذاري آلکانها:
آلکانها، هيدروکربنهاي سير شده اي هستند که تمايلي به واکنش هاي افزايشي ندارند. هيبريداسيون اتمهاي کربن در ساختار الکانها sp3 مي باشد. نام ديگر اين ترکيبات پارافين ها مي باشد. فرمول عمومي اين ترکيبات عبارتست از CnH2n+2
، يعني اگر آلکان ما يک کربنه باشد، 4 عدد هيدروژن و اگر 2 کربنه باشد، 6
عدد هيدروژن در ساختمان آن وجود دارد. و به همين ترتيب الي آخر. بنابر اين
اختلاف آلکانها در تعداد - CH2 - هاي آنها مي باشد و مي توان نتيجه گرفت که آلکانها همولوگ همديگر هستند.
1- روش آيوپاک:
روش
آيوپاک روش جهاني نامگذاري ترکيبات الي مي باشد که جايگزين نامگذاري هاي
قديمي گرديده است. در اين نامگذاري تعداد اتم کربن در زنجير اصلي مهمترين
قسمت نام را تشکيل مي دهد. تعداد اتم هاي کربن را با لفظ هاي ويژه زير
تعيين مي کنيم:
1 : مِت 2: اِت 3 : پروپ 4 : بُوت 5: پّنت 6: هِگز 7: هِپت 8: اُکت 9: نون 10: دِک
در
نامگذاري آلکانها تعداد کربن هاي زنجير اصلي تعيين کننده نام آلکان است به
اين ترتيب که تعداد کربن ها را شمرده لفظ ويژه آنرا بدست آورده و به
انتهاي لفظ ويژه آن يک لفظ " ان" اضافه مي کنيم. به عنوان مثال:
CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-
هيدروکربن فوق داراي هشت کربن است و لفظ ويژه مربوط به مي شود "اکت" که با افزودن يک "ان" تبديل مي شود به اکتان.
- راديکال: اگر
از ساختمان يک هيدروکربن، اتم هيدروژن را بطور متقارن جدا کنيم، بطوريکه
کربن مورد نظر داراي يک اربيتال نيمه پر گردد، به ترکيب بدست آمده راديکال
مي گوييم. به راديکال آلکانها، آلکيل مي گويند و در نامگذاري آنها لفظ
"ان" انتهاي نام آلکان مورد نظر را به "ايل" تبديل مي نمايند.
CH4 à CH3. + H.
چنانچه
آلکان ما بدون شاخه باشد. از نامگذاري ذکر شده در بالا يعني لفظ ويژه + ان
استفاده مي کنيم. اگر آلکان ما شاخه دار بود روش زير را براي نامگذاري
آلکان مورد نظر بکار مي بريم:
1- بلند
ترين زنجير ممکن را به عنوان زنجير اصلي انتخاب مي کنيم. دقت نماييد که
اين زنجير بايد با يک کربن نوع اول آغاز شده و به يک کربن نوع اول ختم
گردد.
2- ساختار کاملاً گسترده ماده را رسم مي کنيم به گونه اي که هيچ کربني در آن انديس بيش از يک نداشته باشد.
3- کربنهايي که در اين زنجير اصلي قرار نداند و بلکه با کربنهاي آن اتصال دارند را به عنوان شاخه هاي در نظر مي گيريم.
4- زنجير
اصلي را از سمت نزديکتر به تراکم بيشتر شماره گذاري مي کنيم. توجه کنيد
اين شماره گذاري بايستي به صورتي باشد که مجموع شماره هاي شاخه ها کمترين
رقم را داشته باشد.
5- نا م آلکان را به شکل زير بدست مي آوريم:
" شماره کربن محل اتصال شاخه + نام آلکيلي شاخه + نام زنجير اصلي بصورت آلکاني"
مثال:
http://sgbd.ac-poitiers.fr/bde/exos/98DUB115/Image2.gif 2- متيل بوتان
تذکر 1 : اگر
بر روي زنجير اصلي دو يا چند شاخه يکسان مشاهده شود، بعد از ذکر
شماره محل هاي اتصال شاخه ها، تعداد آنها را با لفظ هاي " دي، تري،
تترا و ..." معين کرده و قبل از نام شاخه ذکر مي کنيم.
مثال:
http://sgbd.ac-poitiers.fr/bde/exos/98DUB115/Image4.gif2و3 - دي متيل پنتان
http://sgbd.ac-poitiers.fr/bde/exos/98DUB115/Image3.gif2و2 - دي متيل پروپان
تذکر 2: اگر بر روي شاخه اصلي چند گونه متفاوت آلکيل داشته باشيم، نام شاخه ها را به ترتيب حروف الفباي يوناني ذکر مي کنيم:
اتيل( Ethyl)، ايزو پروپيل (Iso propyle )، متيل ((Methyl ، پروپيل (Propyle)
مثال:
http://www.netbiologen.dk/images/3-ethyk-4-methyk-hexan.jpg 3- اتيل - 4- متيل هگزان
تذکر 3: دقت نماييد که پيشوندهاي "-s"، "-n"، "-t" و ... يا تعداد شاخه ها با الفاظ " دي، تري، تترا و ..." در تقدم الفبايي منظور نمي شوند.
تذکر 4: اگر بعد از انتخاب زنجير اصلي فاصله شاخه ها تا دو سر زنجير يکسان و مجموع اعداد نيز برابر باشد، از سمت نزديکتر به شاخه داراي تقدم الفبايي شماره گذاري را انجام مي دهيم.
مثال:
http://www.netbiologen.dk/images/3-ethyk-4-methyk-hexan.jpg 3- اتيل - 4- متيل هگزان
تذکر 5: اگر تغيير محل شاخه در نامگذاري تأثيري نداشت، از ذکر شماره محل شاخه خودداري مي کنيم.
مثال:
http://members.jcom.home.ne.jp/ararapon/beanchem1boc/picoc/2-methylpropane.gif متيل پروپان
تذکر 6: اگر
آلکاني داراي کربني باشد که به جاي هيدروژن عنصر يا گروه ديگري با آن
پيوند داشته باشد، آنرا مشتق آلکان ناميده و در نامگذاري ترکيب با عنصر
مربوطه مانند يک شاخه رفتار مي کنيم. فقط در انتهاي نام عنصر مربوطه لفظ
" و " اضافه مي کنيم.
مانند: نيترو NO2- کلرو - فلوئورو - برمو - يدو و....
مقدمات نامگذاري آلکانها (http://topshimi.parsiblog.com/657835.htm)
مفاهيم مقدماتي:
?- تقسيم بندي ترکيبات آلي:
به ترکيباتي که عناصر اصلي ساختمان آنها را کربن و هيدروژن تشکيل مي
دهند، ترکيبات آلي مي گويند. در ساختمان ترکيبات آلي گاهي علاوه بر کربن و
هيدروژن، عناصري مانند اکسيژن، نيتروژن، گوگرد، فسفر و ... نيز يافت مي
شوند. ترکيبات آلي را از يک نگاه مي توان به دو گروه حلقوي ها (آروماتيک
ها) که خانواده بنزن هستند و غير حلقوي ها (آليفاتيک ها) که شامل آلکانها،
آلکن ها، آلکين ها و سيکلو آلکانها هستند، تقسيم بندي نمود. از نگاه ديگر
اين ترکيبات را به چهار گروه هيدروکربنهاي ساده، اکسيژن دار، نيتروژن دار
و اکسيژن و نيتروژن دار تقسيم مي کنند.
2- انواع کربن :
اگر کربني با يک کربن در اطراف خود پيوند داشته باشد، آنرا کربن نوع اول،
اگر به دو کربن متصل باشد، نوع دوم و اگر به سه کربن متصل باشد آنرا نوع
سوم و درنهايت اگر يک کربن هر چهار پيوند خود را با چهار کربن تشکيل داده
باشد، آنرا کربن نوع چهارم مي نامند.
3- هيدروکربن بدون شاخه: هيدروکربني
است که در آن هيچ اتم کربني يافت نمي شود که به بيش از دو کربن متصل باشد.
يعني در ساختمان اين هيدروکربن ها، کربن نوع دوم به بالا نداريم.
مثال:CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-
4- هيدرو کربن شاخه دار:
هيدروکربني است که در آن حداقل يک اتم کربن به بيش از دو اتم کربن ديگر
متصل است. يعني در ساختمان اين نوع هيدروکربن حداقل يک اتم کربن نوع سوم
يا چهارم وجود دارد.
5- همولوگ: ترکيباتي که اختلاف ساختار آنها فقط در تعداد - CH2 - آنهاست.
آلکانها (http://topshimi.parsiblog.com/656218.htm)
آلکانها، هيدروکربن‌هايي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%87%DB%8C%D8%AF%D8%B1%D9%88%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D 9%86) هستند که در آنها هر اتم (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D8%AA%D9%85) کربن (http://fa.wikipedia.org/wiki/%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D9%86) با ? پيوند به ? اتم هيدروژن (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%87%DB%8C%D8%AF%D8%B1%D9%88%DA%98%D9%86) يا کربن مي‌چسبند. در واقع پيوند دو يا سه گانه بين اتمها وجود ندارد. فرمول کلي آلکانها CnH2n+2 است. ساده‌ترين آلکان، متان (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D8%AA%D8%A7%D9%86) (CH4) است که بخش عمده گاز طبيعي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%DA%AF%D8%A7%D8%B2_%D8%B7%D8%A8%DB%8C%D8%B9%DB%8C) را تشکيل مي‌دهد. اتان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A7%D8%AA%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) (C2H6، پروپان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%BE%D8%A7%D9% 86&action=edit&redlink=1) (C3H8) و بوتان (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D9%88%D8%AA%D8%A7%D9%86) (C4H10) ديگر آلکانهاي گازي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%DA%AF%D8%A7%D8%B2) هستند. پنتان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%BE%D9%86%D8%AA%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) (C5H12)، هگزان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%87%DA%AF%D8%B2%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) (C6H14)، هپتان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%87%D9%BE%D8%AA%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) (C7H16) و اکتان (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A7%DA%A9%D8%AA%D8%A7%D9%86&action=edit&redlink=1) (C8H18) مهمترين آلکانهاي مايع هستند.
نامگذاري آلکانها را موسسه آيوپاک (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D8%A2%DB%8C%D9%88%D9%BE%D8%A7%DA% A9&action=edit&redlink=1) انجام مي‌دهد.
ويژگي‌هاي آلکانها
آلکانها مي‌توانند راست زنجير يا شاخه دار باشند . مولکول‌هايي که فرم مولکولي يکسان دارند ، اما آرايش اتمها در آنها متفاوت است . هم پارياايزوم مي‌نامند . آلکان‌هايي که چهار يا تعداد بيش تري اتم کربن داشته باشند داراي ايزوم هستند . همه? آلکانها ، گازها ، مايع‌ها يا جامدهايي بي رنگ هستند که با افزايش اعداد کربن به نقطه جوش و گرانوري آنها افزايش مي‌يابد . همه? آلکانها در هوا با شعله زرد – آبي تميزي مي‌سوزند .
خواص فيزيکي آلکانها
خواص فيزيکي آلکانها از همان الگوي خواص فيزيکي متان پيروي مي‌کند و با ساختار آلکانها سازگار است. يک مولکول آلکان فقط به‌وسيله پيوندهاي کووالانسي برپا نگه داشته شده‌است. اين پيوندها يا دو اتم از يک نوع را بهم متصل مي‌کنند و در نتيجه ، غير قطبي‌اند، يا دو اتم را که تفاوت الکترونگاتيوي آنها بسيار کم است، به يکديگر ربط مي‌دهند و در نتيجه قطبيت آنها کم است. به علاوه ، اين پيوندها به طريقي بسيار متقارن جهت گرفته‌اند، بطوري که اين قطبيهاي پيوندي نيز يکديگر را خنثي مي‌کنند.
در نتيجه يک مولکول آلکان يا غير قطبي است يا قطبيت بسيار ضعيفي دارد. نيروهايي که مولکولهاي غير قطبي را گرد هم نگه مي‌دارند (نيروهاي واندروالسي) ضعيف هستند و گستره بسيار محدودي دارند. اين نيروها فقط بين بخش‌هايي از مولکولهاي مختلف که با يکديگر در تماس نزديک باشند، يعني بين سطوح مولکولها ، عمل مي‌کنند. بنابراين در يک خانوداه معين ، انتظار داريم که هر اندازه مولکول بزرگ‌تر و شود در نتيجه سطح تماس آنها بيشتر شود ، نيروهاي بين مولکولي نيز قوي‌تر مي شوند.
دماي جوش و ذوب با افزايش شمار اتمهاي کربن ، زياد ميشود. فرايند جوشيدن و ذوب شدن ، مستلزم فايق آمدن بر نيروهاي بين مولکولي در يک مايع و يک جامد است. دماي جوش و دماي ذوب بالا مي‌رود، زيرا اين نيروهاي بين مولکولي با بزرگ شدن مولکولها افزايش مي‌يابند.
منبع صنعتي آلکانها
منبع صنعتي آلکانها ، نفت (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%86%D9%81%D8%AA+%D8%AE%D8%A7%D9% 85) و گاز طبيعي (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%DA%AF%D8%A7%D8%B2+%D8%B7%D8%A8%DB% 8C%D8%B9%DB%8C) همراه آن است. ترکيبهاي آلي پيچيده که روزگاري سيستمهاي زنده گياهان و جانوران را تشکيل مي‌دادند، در اثر فضارهاي زمين شناختي ، طي ميليونها سال ، به مخلوطي از آلکانها که از نظر اندازه ، شامل يک کربن تا 30 تا 40 کربن هستند، تبديل شده‌اند. سيکلوآلکانها نيز که در صنعت نفت به نفتنها شهرت دارند و به ويژه در نفت کاليفرنيا فراوان يافت مي‌شوند، همراه با آلکانها بوجود آمده‌اند.
سوخت فسيلي ديگر ، يعني زغال سنگ ، منبع بالقوه ديگر آلکانهاست. روشهايي براي تبديل زغال سنگ از راه هيدروژن دار کردن به بنزين و سوخت کوره و همچنين تبديل به گاز سنتز به منظور جبران کمبود گاز طبيعي ابداع شده است.