مقالتنا اليوم عن الكيمياء، فهي من أهم العلوم المفيدة للبشرية، وسنتكلم عن الالكانات في الكيمياء العضوية بالتحديد، فدعونا نتحدث أولاً عن الكيمياء والكيمياء العضوية ثم سنتطرق لموضوعنا وهو الألكانات وأسهل الطرق التي يمكننا أن نحفظها بها.
تعريف علم الكيمياء
يقوم علم الكيمياء على دراسة العناصر والمواد الكيميائية والعلاقات المتبادلة بينها، كما يمكننا أن نعرفه أنه العلم الذي يهتم بدراسة تركيب المواد وتغيراتها التي تحدث لها، وكذلك الطاقة التي قد تنشأ من هذه التفاعلات والتغيرات التي تحدث للمواد أو التي ترافق هذه التفاعلات والتغيرات.
ويمكن أن نعرف الكيمياء بأنها العلم الذي يدرس المادة و خواصها وتركيبها وسلوكها وبنيتها الخاصة والتدخلات التي تحدث بها، وكما يطلق بعض العلماء عليها اسم العلم المركزي، لقدرة الكيمياء على الربط بين الفيزياء والعديد من العلوم الطبيعية المختلفة مثل الجيولوجيا والأحياء والفلك.
وللكيمياء العديد من الأنواع مثل : الكيمياء العضوية و الكيمياء الغير عضوية والكيمياء الحيوية والكيمياء التحليلية والكيمياء الفيزيائية والكيمياء الكمية والكيمياء الحركية والكيمياء الحرارية والكيمياء الاحصائية.
أهم المصطلحات في الكيمياء
–الذرة هي البنية الأساسية للمادة، و تتكون من: النيترونات و البروتونات والإلكترونات.
–العنصر هو مادّة مكوّنة من ذرات، ويمتلك العنصر عدد من البروتونات الموجود بداخل نواة الذرة.
–المركّب الكيميائي يتكون من مجموعة عناصر، وكل عنصر متواجد في المركب بنسبة محددة، فالماء مثلا يتكون من ذرة أكسجين واحدة و ذرتين هيدروجين.
–الجزيء يعتبر هو أصغر الأجزاء في المادة، و من خصائص الجزئ أنه غير قابل للانقسام.
الكيمياء العضوية
تهتم الكيمياء العضوية بدراسة المركبات والجزيئات التي تحتوي على عنصري الكربون والهيدروجين والروابط التي بينهم وكيف تتصرف مع عناصر أخري كالأكسجين والنيتروجين والسيليكون والفسفور والكبريت ، هذا حتى نتمكن من التحكم في هذه التفاعلات الكيميائية التي تنشأ من حيث اللون والتركيب و البنية للمركب الذي سوف ينتج من هذا التفاعل.
و\تستخدم أيضاً الكيمياء العضوية في مجال الصناعات الطبية، وفي إنتاج المواد الطبيعية الجديدة أو تحسين مواد موجودة في الأساس، وتستخدم الكيمياء العضوية في صناعة المعادن حيث يطلق عليها الكيمياء العضوية المعدنية ويتم دمجها مع صناعة المعادن، وكذلك تختص بدراسة مركبات المواد التي تحتوي على ذرات الكربون المرتبطة مع معادن أخرى.
تعريف الألكان
الالكانات في الكيمياء العضوية هي عبارة عن هيدروكربونات متشبعة ومؤلفه من سلسلة غير حلقية مفتوحة والذي يكون فيه الجزئ مملوء بالحد الأقصى من الهيدروجين مما يعني أنها لا توجد بها روابط ثنائية.
وتعرف أيضاً الالكانات باسم برافينات أو سلسلة البارافينات، وهذه المصطلحات، يمكن أن نستخدمها مع الألكينات وهي ذرات كربون ذات سلاسل أحادية وغير متفرعة، أما إذا وجد بها تفرعات في سلاسل الألكانات فيطلق عليها أيزو برافينات، كما أن الالكانات تنتمي إلي المركبات الاليفاتية.
خواص الالكاناتالخواص الفيزيائية للألكانات
-لا تذوب الألكانات في الماء.
-الألكانات كثافتها أقل من الماء.
-تزداد الالكانات في نقطة الانصهار والغليان بصفة عامة كلما زاد طول سلسلة الكربون و الوزن الجزيئي لها.
-تكون الالكانات في الظروف القاسية من CH4 إلي C4H10 في الحالة الغازية، أما من C5H12 إلي C17H36 تكون الالكانات في الحالة السائلة، ومن بعد C18H38 تكون الالكانات في الحالة الصلبة.
الخواص الكيميائية للالكانات
تفاعل الاحتراق
تتفاعل الالكانات مع كميات كبيرة من الأكسجين بحيث تنكسر كل من روابط التي بين الهيدروجين والكربون (C-H) والروابط التي بين ذرتي الكربون والكربون (C-C) وتحول الهيدروجين إلى ماء وتتحول ذرات الكربون إلى ثاني اكسد الكربون، وينتج عن هذا التفاعل كميات طاقة كبيرة جداً وهي طاقة حرارية يتم الاستفادة منها في مجالات كثيرة مثل التدفئة واحتراق أنواع شتى من الوقود المختلفة لتحريك الآلات ولتوليد الكهرباء ولتشغيل القطارات والسيارات والمصانع ، ويمكن أن نمثل تفاعل الالكانات بهذه المعادلة (CH4+2O2→CO2+2H2O+Energy) ويتم هذا التفاعل في وجود لهب.
تفاعل الهلجنة
ينتج كلوريد أو بروميد الالكيل عندما تتفاعل الالكانات مع الكلور والبروم في وجود حرارة أو ضوء كمصدر للطاقة،ويمكننا توضيح هذا من خلال المعادلة التالية(C2H6+Cl2→C2H5Cl+2H2O+HCl).
في وجود الضوء والحرارة نلاحظ في هذه المعادلة أن التفاعل قام بكسر الرابط بين ذرتي الكربون والهيدروجين في جزيء الايثان وقام كذلك بتكثير ذرات الكلور في غاز الكلور بسبب الطاقة الحرارية أو الطاقة الضوئية مثل ضوء الشمس مثلاً، ومن التفاعل تم ربط الكربون بالكلور من ناحية والكلور والهيدروجين من ناحية أخرى، أي ان هذا التفاعل سبب تبادل بين بين ذرة الكلور الموجودة في جزئ الكلور والهيدروجين الموجود في جزئ الالكان.
يمكن لهذا التفاعل أن يستمر إلى أن يتم استبدال جميع ذرات الهيدروجين الموجودة في الألكان لتتكون العديد من النواتج المختلفة التي يمكن أن نستعملها في العديد من الاستخدامات التي نراها عند دراسة الميثان وتفاعلاته.
أسماء الالكانات وأسهل طرق حفظها
فيما يلي سنذكر اسم الالكان وصيغته
-ميثان CH4
-إيثان C2H6
-بروبان C3H8
-بوتان C4H10
-بنتان C5H11
-هكسان C6H14
-هبتان C7H15
-اوكتان C8H18
-نونان C9H20
-ديكان C10H22
قصة تسهل عملية حفظ اسماء الالكانات
تقول القصة ان (ميثان) و(إيثان) بنات خاله تزوجهما رجل يسمى (بروبان) واسكنهم في هذا الرجل في (بيوتان) ورزقه الله منها (بنتان) وسماهم (هكسان) و(هبتان) وكبرا هاتين البنتين فتقدم رجلين للزواج منهما وهم (أوكتان) و(نونان) وقدما لهم مهراً عبارة عن (ديكان)
تعريف علم الكيمياء
يقوم علم الكيمياء على دراسة العناصر والمواد الكيميائية والعلاقات المتبادلة بينها، كما يمكننا أن نعرفه أنه العلم الذي يهتم بدراسة تركيب المواد وتغيراتها التي تحدث لها، وكذلك الطاقة التي قد تنشأ من هذه التفاعلات والتغيرات التي تحدث للمواد أو التي ترافق هذه التفاعلات والتغيرات.
ويمكن أن نعرف الكيمياء بأنها العلم الذي يدرس المادة و خواصها وتركيبها وسلوكها وبنيتها الخاصة والتدخلات التي تحدث بها، وكما يطلق بعض العلماء عليها اسم العلم المركزي، لقدرة الكيمياء على الربط بين الفيزياء والعديد من العلوم الطبيعية المختلفة مثل الجيولوجيا والأحياء والفلك.
وللكيمياء العديد من الأنواع مثل : الكيمياء العضوية و الكيمياء الغير عضوية والكيمياء الحيوية والكيمياء التحليلية والكيمياء الفيزيائية والكيمياء الكمية والكيمياء الحركية والكيمياء الحرارية والكيمياء الاحصائية.
أهم المصطلحات في الكيمياء
–الذرة هي البنية الأساسية للمادة، و تتكون من: النيترونات و البروتونات والإلكترونات.
–العنصر هو مادّة مكوّنة من ذرات، ويمتلك العنصر عدد من البروتونات الموجود بداخل نواة الذرة.
–المركّب الكيميائي يتكون من مجموعة عناصر، وكل عنصر متواجد في المركب بنسبة محددة، فالماء مثلا يتكون من ذرة أكسجين واحدة و ذرتين هيدروجين.
–الجزيء يعتبر هو أصغر الأجزاء في المادة، و من خصائص الجزئ أنه غير قابل للانقسام.
الكيمياء العضوية
تهتم الكيمياء العضوية بدراسة المركبات والجزيئات التي تحتوي على عنصري الكربون والهيدروجين والروابط التي بينهم وكيف تتصرف مع عناصر أخري كالأكسجين والنيتروجين والسيليكون والفسفور والكبريت ، هذا حتى نتمكن من التحكم في هذه التفاعلات الكيميائية التي تنشأ من حيث اللون والتركيب و البنية للمركب الذي سوف ينتج من هذا التفاعل.
و\تستخدم أيضاً الكيمياء العضوية في مجال الصناعات الطبية، وفي إنتاج المواد الطبيعية الجديدة أو تحسين مواد موجودة في الأساس، وتستخدم الكيمياء العضوية في صناعة المعادن حيث يطلق عليها الكيمياء العضوية المعدنية ويتم دمجها مع صناعة المعادن، وكذلك تختص بدراسة مركبات المواد التي تحتوي على ذرات الكربون المرتبطة مع معادن أخرى.
تعريف الألكان
الالكانات في الكيمياء العضوية هي عبارة عن هيدروكربونات متشبعة ومؤلفه من سلسلة غير حلقية مفتوحة والذي يكون فيه الجزئ مملوء بالحد الأقصى من الهيدروجين مما يعني أنها لا توجد بها روابط ثنائية.
وتعرف أيضاً الالكانات باسم برافينات أو سلسلة البارافينات، وهذه المصطلحات، يمكن أن نستخدمها مع الألكينات وهي ذرات كربون ذات سلاسل أحادية وغير متفرعة، أما إذا وجد بها تفرعات في سلاسل الألكانات فيطلق عليها أيزو برافينات، كما أن الالكانات تنتمي إلي المركبات الاليفاتية.
خواص الالكاناتالخواص الفيزيائية للألكانات
-لا تذوب الألكانات في الماء.
-الألكانات كثافتها أقل من الماء.
-تزداد الالكانات في نقطة الانصهار والغليان بصفة عامة كلما زاد طول سلسلة الكربون و الوزن الجزيئي لها.
-تكون الالكانات في الظروف القاسية من CH4 إلي C4H10 في الحالة الغازية، أما من C5H12 إلي C17H36 تكون الالكانات في الحالة السائلة، ومن بعد C18H38 تكون الالكانات في الحالة الصلبة.
الخواص الكيميائية للالكانات
تفاعل الاحتراق
تتفاعل الالكانات مع كميات كبيرة من الأكسجين بحيث تنكسر كل من روابط التي بين الهيدروجين والكربون (C-H) والروابط التي بين ذرتي الكربون والكربون (C-C) وتحول الهيدروجين إلى ماء وتتحول ذرات الكربون إلى ثاني اكسد الكربون، وينتج عن هذا التفاعل كميات طاقة كبيرة جداً وهي طاقة حرارية يتم الاستفادة منها في مجالات كثيرة مثل التدفئة واحتراق أنواع شتى من الوقود المختلفة لتحريك الآلات ولتوليد الكهرباء ولتشغيل القطارات والسيارات والمصانع ، ويمكن أن نمثل تفاعل الالكانات بهذه المعادلة (CH4+2O2→CO2+2H2O+Energy) ويتم هذا التفاعل في وجود لهب.
تفاعل الهلجنة
ينتج كلوريد أو بروميد الالكيل عندما تتفاعل الالكانات مع الكلور والبروم في وجود حرارة أو ضوء كمصدر للطاقة،ويمكننا توضيح هذا من خلال المعادلة التالية(C2H6+Cl2→C2H5Cl+2H2O+HCl).
في وجود الضوء والحرارة نلاحظ في هذه المعادلة أن التفاعل قام بكسر الرابط بين ذرتي الكربون والهيدروجين في جزيء الايثان وقام كذلك بتكثير ذرات الكلور في غاز الكلور بسبب الطاقة الحرارية أو الطاقة الضوئية مثل ضوء الشمس مثلاً، ومن التفاعل تم ربط الكربون بالكلور من ناحية والكلور والهيدروجين من ناحية أخرى، أي ان هذا التفاعل سبب تبادل بين بين ذرة الكلور الموجودة في جزئ الكلور والهيدروجين الموجود في جزئ الالكان.
يمكن لهذا التفاعل أن يستمر إلى أن يتم استبدال جميع ذرات الهيدروجين الموجودة في الألكان لتتكون العديد من النواتج المختلفة التي يمكن أن نستعملها في العديد من الاستخدامات التي نراها عند دراسة الميثان وتفاعلاته.
أسماء الالكانات وأسهل طرق حفظها
فيما يلي سنذكر اسم الالكان وصيغته
-ميثان CH4
-إيثان C2H6
-بروبان C3H8
-بوتان C4H10
-بنتان C5H11
-هكسان C6H14
-هبتان C7H15
-اوكتان C8H18
-نونان C9H20
-ديكان C10H22
قصة تسهل عملية حفظ اسماء الالكانات
تقول القصة ان (ميثان) و(إيثان) بنات خاله تزوجهما رجل يسمى (بروبان) واسكنهم في هذا الرجل في (بيوتان) ورزقه الله منها (بنتان) وسماهم (هكسان) و(هبتان) وكبرا هاتين البنتين فتقدم رجلين للزواج منهما وهم (أوكتان) و(نونان) وقدما لهم مهراً عبارة عن (ديكان)
