కెమిస్ట్రీ ఆల్కేన్లు

ఆల్కేన్లు అంటే ఏమిటి?#

ఆల్కేన్లు ఒక తరగతి సంతృప్త హైడ్రోకార్బన్లు మరియు అనేక ఇతర కర్బన సమ్మేళనాలకు ఆధారంగా ఉంటాయి. ఆల్కేన్లు పెట్రోలియం, సహజ వాయువు మరియు బొగ్గు వంటి వివిధ వనరులలో కనిపిస్తాయి.

ఆల్కేన్ల లక్షణాలు#

ఆల్కేన్లు క్రింది లక్షణాల ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి:

• అవి సంతృప్త హైడ్రోకార్బన్లు, ప్రతి కార్బన్ పరమాణువు నాలుగు ఇతర పరమాణువులకు బంధితమై ఉంటుంది.
• అవి ధ్రువేతర అణువులు, అంటే వాటికి నికర విద్యుత్ ఆవేశం ఉండదు.
• అవి సాధారణంగా చర్యారహితంగా ఉంటాయి, కొన్ని నిర్దిష్ట పరిస్థితుల్లో మినహా.
• వాటికి తక్కువ మరిగే స్థానాలు మరియు ద్రవీభవన స్థానాలు ఉంటాయి, ఇవి పరమాణు బరువు పెరిగేకొద్దీ పెరుగుతాయి.
• అవి నీటిలో కరగవు, కానీ కర్బన ద్రావకాలలో కరుగుతాయి.

ఆల్కేన్ల నామకరణం#

ఆల్కేన్ల పేర్లు అణువులోని కార్బన్ పరమాణువుల సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటాయి. సరళమైన ఆల్కేన్ మీథేన్, ఇది ఒక కార్బన్ పరమాణువును కలిగి ఉంటుంది. తర్వాతి ఆల్కేన్ ఈథేన్, ఇది రెండు కార్బన్ పరమాణువులను కలిగి ఉంటుంది. మూడవ ఆల్కేన్ ప్రొపేన్, ఇది మూడు కార్బన్ పరమాణువులను కలిగి ఉంటుంది. మరియు ఇలా కొనసాగుతుంది.

ఆల్కేన్ కోసం సాధారణ సూత్రం $C_nH_{(2n+2)}$, ఇక్కడ n అనేది అణువులోని కార్బన్ పరమాణువుల సంఖ్య.

ఆల్కేన్ల పర్యావరణ ప్రభావం#

సహజ వాయువు ఉత్పత్తి, పెట్రోలియం శుద్ధీకరణ మరియు శిలాజ ఇంధనాల దహనం వంటి వివిధ వనరుల నుండి ఆల్కేన్లు పర్యావరణంలోకి విడుదలవుతాయి. ఆల్కేన్లు వాయు కాలుష్యం మరియు వాతావరణ మార్పుకు దోహదపడతాయి.

ఆల్కేన్లు వివిధ వనరులలో కనిపించే కర్బన సమ్మేళనాల తరగతి. అవి వాటి సరళ నిర్మాణం, ధ్రువేతరత్వం మరియు తక్కువ చర్యాశీలత ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. ఆల్కేన్లు వివిధ అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడతాయి, కానీ అవి పర్యావరణ కాలుష్యానికి కూడా దోహదపడతాయి.

ఆల్కేన్ల నిర్మాణ సూత్రం#

ఆల్కేన్లు కార్బన్ మరియు హైడ్రోజన్ పరమాణువులు గొలుసు వంటి నిర్మాణంలో అమర్చబడిన కర్బన సమ్మేళనాల తరగతి. అవి సరళమైన హైడ్రోకార్బన్లు మరియు అనేక ఇతర కర్బన సమ్మేళనాలకు ఆధారంగా పనిచేస్తాయి. ఆల్కేన్ యొక్క నిర్మాణ సూత్రం అణువులోని కార్బన్ మరియు హైడ్రోజన్ పరమాణువుల అమరికను చూపుతుంది.

కార్బన్ గొలుసు#

ఆల్కేన్లోని కార్బన్ గొలుసు అణువు యొక్క మెడ. ఇది నేరుగా లేదా కొమ్మలుగా ఉండవచ్చు. నేరుగా గొలుసు ఆల్కేన్లను సాధారణ ఆల్కేన్లు అని కూడా అంటారు. కొమ్మలుగా ఉన్న గొలుసు ఆల్కేన్లు ప్రధాన కార్బన్ గొలుసుకు జోడించబడిన ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ కార్బన్ పరమాణువులను కలిగి ఉంటాయి.

కార్బన్-కార్బన్ బంధాలు#

కార్బన్ పరమాణువులు ఏక బంధాల ద్వారా ఒకదానితో ఒకటి బంధితమై ఉంటాయి. ఈ బంధాలు బలంగా మరియు స్థిరంగా ఉంటాయి, ఇది ఆల్కేన్లకు వాటి లక్షణ లక్షణాలను ఇస్తుంది, ఉదాహరణకు తక్కువ చర్యాశీలత మరియు ఎక్కువ మరిగే స్థానాలు.

హైడ్రోజన్ పరమాణువులు#

ఆల్కేన్లోని హైడ్రోజన్ పరమాణువులు ఏక సమయోజనీయ బంధాల ద్వారా కార్బన్ పరమాణువులకు బంధితమై ఉంటాయి. ఈ బంధాలు కూడా బలంగా మరియు స్థిరంగా ఉంటాయి, ఇది ఆల్కేన్ల స్థిరత్వానికి దోహదపడుతుంది.

సాధారణ సూత్రం#

ఆల్కేన్ కోసం సాధారణ సూత్రం $C_nH_{(2n+2)}$, ఇక్కడ n అనేది అణువులోని కార్బన్ పరమాణువుల సంఖ్య. ఈ సూత్రాన్ని ఆల్కేన్లోని హైడ్రోజన్ పరమాణువుల సంఖ్యను లెక్కించడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

ఉదాహరణలు#

ఆల్కేన్ల నిర్మాణ సూత్రాల కొన్ని ఉదాహరణలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

• మీథేన్ $\ce{(CH4)}$: సరళమైన ఆల్కేన్, ఒక కార్బన్ పరమాణువు మరియు నాలుగు హైడ్రోజన్ పరమాణువులను కలిగి ఉంటుంది.
• ఈథేన్ $\ce{(C2H6)}$: ఒకదానికొకటి బంధితమైన రెండు కార్బన్ పరమాణువులు మరియు ఆరు హైడ్రోజన్ పరమాణువులను కలిగి ఉంటుంది.
• ప్రొపేన్ $\ce{(C3H8)}$: ఒకదానికొకటి బంధితమైన మూడు కార్బన్ పరమాణువులు మరియు ఎనిమిది హైడ్రోజన్ పరమాణువులను కలిగి ఉంటుంది.
• బ్యూటేన్ $\ce{(C4H10)}$: ఒకదానికొకటి బంధితమైన నాలుగు కార్బన్ పరమాణువులు మరియు పది హైడ్రోజన్ పరమాణువులను కలిగి ఉంటుంది.

ఆల్కేన్ యొక్క నిర్మాణ సూత్రం అణువులోని కార్బన్ మరియు హైడ్రోజన్ పరమాణువుల అమరిక యొక్క దృశ్య ప్రాతినిధ్యాన్ని అందిస్తుంది. ఈ సమాచారం ఆల్కేన్ల లక్షణాలు మరియు ప్రవర్తనను అర్థం చేసుకోవడానికి అవసరం.

ఆల్కేన్ల వర్గీకరణ#

ఆల్కేన్లు పూర్తిగా కార్బన్ మరియు హైడ్రోజన్ పరమాణువులను కలిగి ఉన్న కర్బన సమ్మేళనాల తరగతి. అవి కార్బన్ పరమాణువుల మధ్య ఏక బంధాలు మరియు క్రియాత్మక సమూహాల లేకపోవడం ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. ఆల్కేన్లు అవి కలిగి ఉన్న కార్బన్ పరమాణువుల సంఖ్య ప్రకారం వర్గీకరించబడతాయి.

నేరుగా గొలుసు ఆల్కేన్లు#

నేరుగా గొలుసు ఆల్కేన్లు కార్బన్ పరమాణువులు ఒకే, కొమ్మలు లేని గొలుసులో అమర్చబడిన ఆల్కేన్లు. నేరుగా గొలుసు ఆల్కేన్ కోసం సాధారణ సూత్రం $C_nH_{(2n+2)}$, ఇక్కడ n అనేది అణువులోని కార్బన్ పరమాణువుల సంఖ్య. మొదటి కొన్ని నేరుగా గొలుసు ఆల్కేన్లు:

• మీథేన్ $\ce{(CH4)}$
• ఈథేన్ $\ce{(C2H6)}$
• ప్రొపేన్ $\ce{(C3H8)}$
• బ్యూటేన్ $\ce{(C4H10)}$
• పెంటేన్ $\ce{(C5H12)}$
• హెక్సేన్ $\ce{(C6H14)}$
• హెప్టేన్ $\ce{(C7H16)}$
• ఆక్టేన్ $\ce{(C8H18)}$
• నోనేన్ $\ce{(C9H20)}$
• డెకేన్ $\ce{(C10H22)}$

కొమ్మలుగా ఉన్న గొలుసు ఆల్కేన్లు#

కొమ్మలుగా ఉన్న గొలుసు ఆల్కేన్లు కార్బన్ పరమాణువులు ఒకే, కొమ్మలు లేని గొలుసులో అమర్చబడని ఆల్కేన్లు. బదులుగా, వాటికి ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ కొమ్మలు ఉంటాయి, ఇవి ఏక బంధం ద్వారా ప్రధాన గొలుసుకు జోడించబడిన కార్బన్ పరమాణువులు. కొమ్మలుగా ఉన్న గొలుసు ఆల్కేన్ కోసం సాధారణ సూత్రం $C_nH_{(2n+2)}$, ఇక్కడ n అనేది అణువులోని కార్బన్ పరమాణువుల సంఖ్య. మొదటి కొన్ని కొమ్మలుగా ఉన్న గొలుసు ఆల్కేన్లు:

• ఐసోబ్యూటేన్ $\ce{(C4H10)}$
• నియోపెంటేన్ $\ce{(C5H12)}$
• ఐసోపెంటేన్ $\ce{(C5H12)}$
• 2-మిథైల్బ్యూటేన్ $\ce{(C5H12)}$
• 2,2-డైమిథైల్ప్రొపేన్ $\ce{(C5H12)}$
• 2,3-డైమిథైల్బ్యూటేన్ $\ce{(C6H14)}$
• 2-మిథైల్పెంటేన్ $\ce{(C6H14)}$
• 3-మిథైల్పెంటేన్ $\ce{(C6H14)}$
• 2,2-డైమిథైల్బ్యూటేన్ $\ce{(C6H14)}$
• 2,3-డైమిథైల్పెంటేన్ $\ce{(C7H16)}$

చక్రీయ ఆల్కేన్లు#

చక్రీయ ఆల్కేన్లు కార్బన్ పరమాణువులు వలయంలో అమర్చబడిన ఆల్కేన్లు. చక్రీయ ఆల్కేన్ కోసం సాధారణ సూత్రం $C_nH_{2n}$, ఇక్కడ n అనేది వలయంలోని కార్బన్ పరమాణువుల సంఖ్య. మొదటి కొన్ని చక్రీయ ఆల్కేన్లు:

• సైక్లోప్రొపేన్ $\ce{(C3H6)}$
• సైక్లోబ్యూటేన్ $\ce{(C4H8)}$
• సైక్లోపెంటేన్ $\ce{(C5H10)}$
• సైక్లోహెక్సేన్ $\ce{(C6H12)}$
• సైక్లోహెప్టేన్ $\ce{(C7H14)}$
• సైక్లోఆక్టేన్ $\ce{(C8H16)}$
• సైక్లోనోనేన్ $\ce{(C9H18)}$
• సైక్లోడెకేన్ $\ce{(C10H20)}$

ఆల్కేన్ల నామకరణం#

ఆల్కేన్లను పేరు పెట్టడానికి IUPAC నామకరణ వ్యవస్థ ఉపయోగించబడుతుంది. ఆల్కేన్లను పేరు పెట్టడానికి క్రింది నియమాలు ఉపయోగించబడతాయి:

• ఆల్కేన్ యొక్క మూల పేరు అణువులోని కార్బన్ పరమాణువుల సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
• సమ్మేళనం ఒక ఆల్కేన్ అని సూచించడానికి మూల పేరుకు “-ఏన్” ప్రత్యయం జోడించబడుతుంది.
• ఆల్కేన్ కొమ్మలుగా ఉంటే, కొమ్మలను ఆల్కైల్ సమూహాలుగా పేరు పెట్టబడతాయి.
• ఆల్కైల్ సమూహాలు అక్షర క్రమంలో జాబితా చేయబడతాయి.
• ప్రతి ఆల్కైల్ సమూహం యొక్క సంఖ్య ఆల్కైల్ సమూహ పేరుకు ముందు ఉన్న సంఖ్య ద్వారా సూచించబడుతుంది.
• సంఖ్యలు కామాలతో వేరు చేయబడతాయి.
• ప్రధాన గొలుసులోని కార్బన్ పరమాణువులు ఆల్కైల్ సమూహాలకు అతి తక్కువ సంఖ్యలను ఇచ్చే చివరి నుండి నంబరింగ్ చేయబడతాయి.

ఉదాహరణకు, క్రింది సమ్మేళనాన్ని 2-మిథైల్బ్యూటేన్ అని పేరు పెట్టారు:

$\ce{ CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 }$

ఈ సమ్మేళనం యొక్క మూల పేరు “బ్యూటేన్” ఎందుకంటే ఇది నాలుగు కార్బన్ పరమాణువులను కలిగి ఉంటుంది. సమ్మేళనం ఒక ఆల్కేన్ అని సూచించడానికి మూల పేరుకు “-ఏన్” ప్రత్యయం జోడించబడుతుంది. రెండవ కార్బన్ పరమాణువుకు జోడించబడిన మిథైల్ సమూహం ఉన్నందున సమ్మేళనం కొమ్మలుగా ఉంటుంది. మిథైల్ సమూహం ఆల్కైల్ సమూహంగా పేరు పెట్టబడుతుంది. మిథైల్ సమూహం యొక్క సంఖ్య సంఖ్య 2 ద్వారా సూచించబడుతుంది. ప్రధాన గొలుసులోని కార్బన్ పరమాణువులు మిథైల్ సమూహానికి అతి తక్కువ సంఖ్యను ఇచ్చే చివరి నుండి నంబరింగ్ చేయబడతాయి. ఈ సందర్భంలో, కార్బన్ పరమాణువులు ఎడమ నుండి కుడికి నంబరింగ్ చేయబడతాయి. కాబట్టి సమ్మేళనం పేరు 2-మిథైల్బ్యూటేన్.

ఆల్కేన్లలో కార్బన్ పరమాణువుల రకాలు#

ఆల్కేన్లు పూర్తిగా కార్బన్ మరియు హైడ్రోజన్ పరమాణువులను కలిగి ఉన్న కర్బన సమ్మేళనాల తరగతి. ఆల్కేన్లలోని కార్బన్ పరమాణువులను మూడు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు:

1. ప్రాథమిక కార్బన్ పరమాణువులు#

• ప్రాథమిక కార్బన్ పరమాణువులు ఒకే ఒక ఇతర కార్బన్ పరమాణువుకు బంధితమై ఉండే కార్బన్ పరమాణువులు.
• అవి CH3- గుర్తు ద్వారా సూచించబడతాయి.
• ప్రాథమిక కార్బన్ పరమాణువులు ఆల్కేన్లలో అత్యంత సాధారణ రకం కార్బన్ పరమాణువులు.

2. ద్వితీయ కార్బన్ పరమాణువులు#

• ద్వితీయ కార్బన్ పరమాణువులు రెండు ఇతర కార్బన్ పరమాణువులకు బంధితమై ఉండే కార్బన్ పరమాణువులు.
• అవి $\ce{CH2-}$ గుర్తు ద్వారా సూచించబడతాయి.
• ద్వితీయ కార్బన్ పరమాణువులు ఆల్కేన్లలో ప్రాథమిక కార్బన్ పరమాణువుల కంటే తక్కువ సాధారణం.

3. తృతీయ కార్బన్ పరమాణువులు#

• తృతీయ కార్బన్ పరమాణువులు మూడు ఇతర కార్బన్ పరమాణువులకు బంధితమై ఉండే కార్బన్ పరమాణువులు.
• అవి $\ce{CH-}$ గుర్తు ద్వారా సూచించబడతాయి.
• తృతీయ కార్బన్ పరమాణువులు ఆల్కేన్లలో అత్యంత తక్కువ సాధారణ రకం కార్బన్ పరమాణువులు.

ఆల్కేన్లోని కార్బన్ పరమాణువు రకం దాని చర్యాశీలతను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, ప్రాథమిక కార్బన్ పరమాణువులు ద్వితీయ కార్బన్ పరమాణువుల కంటే ఎక్కువ చర్యాశీలతను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి తృతీయ కార్బన్ పరమాణువుల కంటే ఎక్కువ చర్యాశీలతను కలిగి ఉంటాయి.

సారాంశం#

ఆల్కేన్లలోని మూడు రకాల కార్బన్ పరమాణువులు:

• ప్రాథమిక కార్బన్ పరమాణువులు $\ce{(CH3-)}$
• ద్వితీయ కార్బన్ పరమాణువులు $\ce{(CH2-)}$
• తృతీయ కార్బన్ పరమాణువులు $\ce{(CH-)}$

ఆల్కేన్లోని కార్బన్ పరమాణువు రకం దాని చర్యాశీలతను ప్రభావితం చేస్తుంది.

ఐసోమెరిజం#

ఐసోమెరిజం అనేది ఒక దృగ్విషయం, దీనిలో ఒకే అణుసూత్రం కలిగిన సమ్మేళనాలు వేర్వేరు నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఐసోమర్లు ప్రతి మూలకం యొక్క ఒకే సంఖ్యలో పరమాణువులను కలిగి ఉంటాయి, కానీ ఆ పరమాణువుల అమరికలో అవి భిన్నంగా ఉంటాయి. ఇది వేర్వేరు భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలకు దారి తీస్తుంది.

ఐసోమెరిజం రకాలు#

ఐసోమెరిజం యొక్క రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి: నిర్మాణాత్మక ఐసోమెరిజం మరియు స్టీరియోఐసోమెరిజం.

నిర్మాణాత్మక ఐసోమెరిజం#

నిర్మాణాత్మక ఐసోమర్లు ఒకే అణుసూత్రం కానీ వేర్వేరు నిర్మాణ సూత్రాలను కలిగి ఉంటాయి. దీని అర్థం పరమాణువులు వేర్వేరు క్రమంలో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. నిర్మాణాత్మక ఐసోమెరిజం మూడు రకాలు ఉన్నాయి:

• గొలుసు ఐసోమెరిజం: హైడ్రోకార్బన్ గొలుసులోని కార్బన్ పరమాణువులు వేర్వేరు క్రమంలో అమర్చబడినప్పుడు ఇది సంభవిస్తుంది. ఉదాహరణకు, బ్యూటేన్ మరియు ఐసోబ్యూటేన్ గొలుసు ఐసోమర్లు.
• క్రియాత్మక సమూహ ఐసోమెరిజం: అణువులో వేర్వేరు క్రియాత్మక సమూహాలు ఉన్నప్పుడు ఇది సంభవిస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఇథనాల్ మరియు డైమిథైల్ ఈథర్ క్రియాత్మక సమూహ ఐసోమర్లు.
• స్థాన ఐసోమెరిజం: అణువులో ఒకే క్రియాత్మక సమూహం వేర్వేరు స్థానాల్లో ఉన్నప్పుడు ఇది సంభవిస్తుంది. ఉదాహరణకు, 1-ప్రొపనాల్ మరియు 2-ప్రొపనాల్ స్థాన ఐసోమర్లు.

స్టీరియోఐసోమెరిజం#

స్టీరియోఐసోమర్లు ఒకే అణుసూత్రం మరియు ఒకే నిర్మాణ సూత్రాన్ని కలిగి ఉంటాయి, కానీ వాటి పరమాణువుల ప్రాదేశిక అమరికలో అవి భిన్నంగా ఉంటాయి. స్టీరియోఐసోమెరిజం యొక్క రెండు రకాలు ఉన్నాయి:

• జ్యామితీయ ఐసోమెరిజం: డబుల్ బాండ్ చుట్టూ అణువులోని పరమాణువులు వేర్వేరు క్రమంలో అమర్చబడినప్పుడు ఇది సంభవిస్తుంది. ఉదాహరణకు, సిస్-2-బ్యూటీన్ మరియు ట్రాన్స్-2-బ్యూటీన్ జ్యామితీయ ఐసోమర్లు.
• దృక్ ఐసోమెరిజం: అణువులు ఒకదానికొకటి అద్దం చిత్రాలుగా ఉన్నప్పుడు ఇది సంభవిస్తుంది. ఉదాహరణకు, L-అలనిన్ మరియు D-అలనిన్ దృక్ ఐసోమర్లు.

ఐసోమెరిజం యొక్క ప్రాముఖ్యత#

ఐసోమెరిజం ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే ఇది వేర్వేరు భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలకు దారి తీస్తుంది. ఉదాహరణకు, కొన్ని ఐసోమర్లు ఇతరుల కంటే నీటిలో ఎక్కువ కరుగుతాయి, లేదా వాటికి వేర్వేరు ద్రవీభవన స్థానాలు లేదా మరిగే స్థానాలు ఉండవచ్చు. ఇది ఫార్మాస్యూటికల్ పరిశ్రమలో ముఖ్యమైనది, ఇక్కడ ఒక మందు యొక్క వేర్వేరు ఐసోమర్లు శరీరంపై వేర్వేరు ప్రభావాలను కలిగి ఉండవచ్చు.

ఐసోమెరిజం ఆహార పరిశ్రమలో కూడా ముఖ్యమైనది. ఉదాహరణకు, గ్లూకోజ్ యొక్క వేర్వేరు ఐసోమర్లు వేర్వేరు తీపి స్థాయిలను కలిగి ఉంటాయి. ఇది క్యాండీ మరియు సోడా వంటి ఆహార ఉత్పత్తుల ఉత్పత్తిలో ముఖ్యమైనది.

ఐసోమెరిజం ఒక సంక్లిష్టమైన అంశం, కానీ అర్థం చేసుకోవడానికి ముఖ్యమైనది. ఐసోమెరిజం యొక్క వివిధ రకాలను అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా, మనం సమ్మేళనాల లక్షణాలు మరియు వాటిని ఎలా ఉపయోగించవచ్చో బాగా అర్థం చేసుకోవచ్చు.

ఆల్కైల్ సమూహాలు#

ఆల్కైల్ సమూహాలు చక్రరహిత సంతృప్త హైడ్రోకార్బన్ సమూహాలు. అవి కార్బన్ పరమాణువు నుండి ఒక హైడ్రోజన్ పరమాణువును తీసివేయడం ద్వారా ఆల్కేన్ల నుండి ఉద్భవించాయి. ఆల్కైల్ సమూహం కోసం