Czy trzeba wykuć wszystkie dziesięć nazw na pamięć?

Tak, tych dziesięć nazw to alfabet całej chemii organicznej — wrócą przy alkenach, alkinach, alkoholach i kwasach. Ale wzorów kuć nie trzeba: od C_5H_12 w górę wszystko wychodzi ze wzoru ogólnego C_nH_2n+2. Warto pokazać, że pierwsze cztery nazwy są „historyczne”, a od pięciu w górę to po prostu greckie liczebniki: penta, heksa, hepta, okta.

Jak poćwiczyć w domu bez podręcznika?

Najlepiej działa gra w dwie strony, po dwie minuty dziennie. Rodzic mówi nazwę („oktan”), dziecko podaje wzór (C_8H_18, bo 2 · 8 + 2 = 18). Potem zamiana: rodzic podaje wzór, dziecko nazwę. Nazwy warto łapać w domu — oktan z liczby oktanowej na stacji, butan i propan z butli i zapalniczki, parafina ze świeczki.

Dziecko myli liczbę wodorów. Co powtórzyć?

Najczęściej gubi się kolejność działań albo końcowe +2. Pomaga wypowiadanie wzoru na głos jako przepisu: „dwa razy liczba węgli, plus dwa”. Dobrze też raz narysować butan ze wszystkimi kreskami i policzyć wodory palcem — widać wtedy, że dwa węgle na końcach mają po trzy wodory, a te w środku po dwa. Po jednym takim rysunku +2 przestaje być magiczną liczbą.

Szereg homologiczny alkanów

około 12 minut

W tej lekcji1/11

W zapalniczce masz butan, w baku benzynę, a w świeczce parafinę — i to wszystko jest ta sama rodzina cząsteczek, tylko o różnej długości łańcucha. Dziś poznasz wzór, który pozwala napisać dowolnego jej członka bez zaglądania do tablic.

Alkany — węglowodory nasycone

Alkany to węglowodory, w których atomy węgla łączą się wyłącznie wiązaniami pojedynczymi. Każde wolne miejsce przy węglu zajmuje wodór, więc cząsteczka jest „nasycona” wodorem — więcej się już nie zmieści.

Propan — trzy węgle, przy każdym cztery kreski

Przy każdym węglu cztery kreski, przy każdym wodorze jedna — jak w propanie. Ten sam propan zapisany krócej, wzorem półstrukturalnym, to $\mathrm{CH_3-CH_2-CH_3}$ .

Wzór ogólny $\mathrm{C}_n\mathrm{H}_{2n+2}$

Liczby wodorów w alkanie się nie zgaduje — liczy się ją ze wzoru ogólnego $\mathrm{C}_n\mathrm{H}_{2n+2}$ , gdzie $n$ to liczba atomów węgla.

$n = 1$ : $\mathrm{CH_4}$ , $n = 2$ : $\mathrm{C_2H_6}$ , $n = 3$ : $\mathrm{C_3H_8}$ , $n = 4$ : $\mathrm{C_4H_{10}}$ .

Skąd to $+2$ ? Każdy węgiel w środku łańcucha trzyma 2 wodory, ale dwa węgle na końcach mają po jednym więcej.

Ułóż wzór alkanu o 5 atomach węgla

1
Liczba atomów węgla to nasze $n$ , więc podstawiamy 5 do wzoru ogólnego.
$\mathrm{C}_n\mathrm{H}_{2n+2},\quad n = 5$
2
Liczymy wodory: dwa razy liczba węgli, dopiero potem plus dwa.
$2 \cdot 5 + 2 = 12$
3
Pięć węgli i dwanaście wodorów — to pentan.
$\mathrm{C_5H_{12}}$
Wskazówka
Kolejność działań: najpierw mnożenie, potem dodawanie. Odwrotnie wyjdzie bzdura.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Ile atomów wodoru ma alkan o 6 atomach węgla?

Szereg homologiczny — schodki po $\mathrm{CH_2}$

Szereg homologiczny to rodzina związków ustawiona według rosnącej długości łańcucha. Każdy kolejny alkan różni się od poprzedniego o jedną grupę $\mathrm{CH_2}$ : jeden węgiel i dwa wodory więcej.

$n$	nazwa	wzór
1	metan	$\mathrm{CH_4}$
2	etan	$\mathrm{C_2H_6}$
3	propan	$\mathrm{C_3H_8}$
4	butan	$\mathrm{C_4H_{10}}$
5	pentan	$\mathrm{C_5H_{12}}$
6	heksan	$\mathrm{C_6H_{14}}$
7	heptan	$\mathrm{C_7H_{16}}$
8	oktan	$\mathrm{C_8H_{18}}$
9	nonan	$\mathrm{C_9H_{20}}$
10	dekan	$\mathrm{C_{10}H_{22}}$

Wszystkie nazwy kończą się na -an — to znak rozpoznawczy całego szeregu.

Odwrotnie: nazwij alkan $\mathrm{C_7H_{16}}$

1
Sprawdzamy, czy to na pewno alkan — liczba wodorów musi zgadzać się ze wzorem ogólnym dla siedmiu węgli.
$2 \cdot 7 + 2 = 16$
2
Nazwę wybiera liczba atomów węgla: siódmy wiersz szeregu to hept-.
$n = 7 \rightarrow \text{hept-}$
3
Doklejamy końcówkę wspólną dla wszystkich alkanów.
$\text{hept-} + \text{-an} = \text{heptan}$
Wskazówka
Wzór ogólny działa w obie strony: z nazwy robi wzór, ze wzoru nazwę.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Jak nazywa się alkan o wzorze $\mathrm{C_4H_{10}}$ — ten, który skroplony siedzi w zapalniczce?

Dłuższy łańcuch — wyższa temperatura wrzenia

Im dłuższy łańcuch, tym mocniej cząsteczki przyciągają się nawzajem i tym wyżej trzeba je podgrzać, żeby zawrzały. Dlatego w temperaturze pokojowej alkany są w trzech różnych stanach:

Temperatura pokojowa tnie szereg na gazy i ciecze

liczba węgli	stan skupienia	przykład
1–4	gaz	butan w zapalniczce
5–16	ciecz	benzyna
17 i więcej	ciało stałe	parafina, wosk

Pułapka! Wodorów nie liczy się „na oko”

Źle: butan ma 4 węgle, przy każdym po dwa wodory, czyli $\mathrm{C_4H_8}$ .

Dobrze: $2 \cdot 4 + 2 = 10$ , czyli $\mathrm{C_4H_{10}}$ .

Skąd bierze się $\mathrm{C_4H_8}$ ? Z założenia, że każdy węgiel trzyma dokładnie dwa wodory. Węgle na obu końcach łańcucha mają ich po trzy — stąd $+2$ we wzorze ogólnym. $\mathrm{C}_n\mathrm{H}_{2n+2}$ jest po to, żeby nie zgadywać: podstaw $n$ i policz.

Ściąga do zapamiętania

Co to alkany, jaki mają wzór ogólny i jak nazwać $\mathrm{C_7H_{16}}$ ?

Alkany to węglowodory nasycone — same wiązania pojedyncze, reszta miejsc przy węglu zajęta przez wodór. Wzór ogólny: CₙH₂ₙ₊₂, więc dla 5 węgli 2·5+2 = 12, czyli C₅H₁₂ (pentan). W szeregu homologicznym każdy kolejny wyraz jest o grupę CH₂ dłuższy, a nazwy 1–10 to metan, etan, propan, butan, pentan, heksan, heptan, oktan, nonan, dekan — zawsze z końcówką -an, więc C₇H₁₆ to heptan. Stan skupienia zależy od długości łańcucha: 1–4 gazy, 5–16 ciecze, dłuższe ciała stałe.

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

Czy trzeba wykuć wszystkie dziesięć nazw na pamięć?: Tak, tych dziesięć nazw to alfabet całej chemii organicznej — wrócą przy alkenach, alkinach, alkoholach i kwasach. Ale wzorów kuć nie trzeba: od $\mathrm{C_5H_{12}}$ w górę wszystko wychodzi ze wzoru ogólnego $\mathrm{C}_n\mathrm{H}_{2n+2}$ . Warto pokazać, że pierwsze cztery nazwy są „historyczne”, a od pięciu w górę to po prostu greckie liczebniki: penta, heksa, hepta, okta.
Jak poćwiczyć w domu bez podręcznika?: Najlepiej działa gra w dwie strony, po dwie minuty dziennie. Rodzic mówi nazwę („oktan”), dziecko podaje wzór ( $\mathrm{C_8H_{18}}$ , bo $2 \cdot 8 + 2 = 18$ ). Potem zamiana: rodzic podaje wzór, dziecko nazwę. Nazwy warto łapać w domu — oktan z liczby oktanowej na stacji, butan i propan z butli i zapalniczki, parafina ze świeczki.
Dziecko myli liczbę wodorów. Co powtórzyć?: Najczęściej gubi się kolejność działań albo końcowe $+2$ . Pomaga wypowiadanie wzoru na głos jako przepisu: „dwa razy liczba węgli, plus dwa”. Dobrze też raz narysować butan ze wszystkimi kreskami i policzyć wodory palcem — widać wtedy, że dwa węgle na końcach mają po trzy wodory, a te w środku po dwa. Po jednym takim rysunku $+2$ przestaje być magiczną liczbą.

Sprawdź się!

Co znaczy, że alkany są węglowodorami nasyconymi?

Ile atomów wodoru ma alkan o 5 atomach węgla?

Czym różni się każdy kolejny alkan w szeregu homologicznym od poprzedniego?

Jak nazywa się alkan o wzorze $\mathrm{C_7H_{16}}$ ?

Który z tych alkanów jest w temperaturze pokojowej cieczą?

Następny temat

Metan i etan — właściwości i spalanie