Главная > Химия > Органическая химия (Моррисон Р.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

4.14. Физические свойства

Физические свойства алканов аналогичны физическим свойствам метана и находятся в соответствии со строением алкана. В молекуле алкана атомы удерживаются вместе ковалентными связями, которые соединяют либо два

атома одного типа и, следовательно, неполярны, либо два атома, очень мало различающиеся по своей электроотрицательности, и, следовательно, только малополярны. Кроме того, эти связи симметричны, так что полярность их взаимно компенсируется. В результате молекула алкана неполярна.

Как уже говорилось в разд. 1.16, силы, удерживающие неполярные молекулы вместе (вандерваальсовы силы), слабы и действуют на очень небольшом расстоянии; они действуют только между сближенными частями различных молекул, т. е. между поверхностями молекул. Следовательно, внутри класса можно ожидать, что, чем больше молекула и, следовательно, чем больше ее поверхность, тем сильнее межмолекулярные силы.

Таблица 4.3 (см. скан) Физические свойства алканов

В табл. 4.3 приведены некоторые физические константы н-алканов. Из данных таблицы очевидно, что температуры кипения и плавления повышаются с увеличением числа атомов углерода. Процесс кипений и плавления требует преодоления межмолекулярных сил в жидкости и твердом теле; температуры кипения и плавления повышаются, потому что межмолекулярные силы возрастают с увеличением размеров молекул.

За исключением низших алканов, температуры кипения повышаются на 20-30 °С с увеличением длины цепи на один атом углерода-, инкремент 20—

30 °С на один атом углерода сохраняется не только для алканов, но также и для других гомологических рядов, рассматриваемых в этой книге.

Для температуры плавления такая закономерность отсутствует, поскольку межмолекулярные силы в кристалле зависят не только от размера молекул, но также и от того, как они упакованы в кристаллической решетке.

Первые четыре н-алкана представляют собой газы, следующие жидкости, а алканы с 18 и более атомами углерода — твердые вещества.

Разница в температурах кипения алканов, содержащих одинаковое число атомов углерода, но имеющих различное строение, несколько меньше. На стр. 97 и 103 приведены температуры кипения изомерных бутанов, пентанов и гексанов. В каждом случае изомер с разветвленной цепью имеет более низкую температуру кипения, чем изомер с прямой цепью, и, кроме того, чем больше разветвлений, тем ниже температура кипения. Таким образом, -бутан кипит при 0 °С, а изобутан — при -12 °С. н-Пентан кипит при изопентан (одно разветвление) — при а неопентан (два разветвления) — при 9,5 °С. Подобное влияние разветвления на температуру кипения наблюдается для всех классов органических соединений. Понижение температуры кипения с увеличением разветвлений вполне понятно: форма разветвленных молекул стремится к сферической; при этом площадь поверхности уменьшается и в результате уменьшаются межмолекулярные силы, которые теперь преодолеваются при более низкой температуре.

В соответствии с эмпирическим правилом «подобное растворяется в подобном» алканы растворимы в неполярных растворителях, таких, как бензол, эфир и хлороформ, и нерастворимы в воде и других сильно полярных растворителях. При использовании алканов в качестве растворителей следует помнить, что они растворяют малополярные соединения и не растворяют сильнополярные.

Плотность возрастает с увеличением размеров алканов, но имеет тенденцию к пределу около 0,8; таким образом, все алканы легче воды. Не удивительно, что почти все органические соединения имеют плотность, меньшую плотности воды, поскольку, как и алканы, они состоят в основном из углерода и водорода. В общем случае, чтобы соединение было тяжелее воды, оно должно содержать тяжелый атом, например бром или иод, или несколько таких атомов, как хлор.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление