Hidrokarbonlar: Alkanlar

Karbon atomları arasında tekli bağ bulunduran doymuş hidrokarbonlara ‘Alkan’ denilmektedir. Genel formülleri C€€_n€€H€€_{2n+2}€€ dir.

Alkanların en küçük üyesi olan metan hayatımızın birçok alanında karşımıza çıkar. Evlerimizde kullandığımız tüplerde, petrol türevlerinin içerisinde veya bataklık,  lağım, kömür yataklarında bulunabilmektedir. Genellikle biyolojik etmenlerin sonucunda doğada bulunabilir. Örneğin bitkisel maddelerin bozunması sonucunda doğada kömür yüksek basınç ve sıcaklık altında kaldığında ise elmas gibi maddeler olarak rastlanabilmektedirler.

I) Alkanların Özellikleri

A) Alkanların Fiziksel Özellikleri

• Alkanlar apolar bileşiklerdir. Bunun sonucu olarak moleküller arası çekim kuvvetleri (london kuvveti) görülmektedir.
• Alkan molekülleri arasında en etkili kuvvet “Wan der Walls” kuvvetleridir.
• Alkanlar apolar oldukları için suda yani polar çözücülerde çözünmezler. Buna karşın apolar olan çözücülerde (eter, benzen, CCl€€_4€€ gibi) çözücülerde çözünürler.
• Alkanlarda molekül büyüklüğü arttıkça genellikle; yoğunluk, kaynama ve erime noktası artar, molekülde dallanma arttıkça kaynama ve erime noktası düşer.
• Tüm alkanların yoğunlukları 1 (g/ml) den küçük olduğu için su üzerinde yüzerler. Örneğin alkan yapıda olan petrol türevi benzinin yoğunluğu 0,750-0,850 (g/ml) dir.

B) Alkanların Kimyasal Özellikleri

• Alkanlar ve sikloalkanlar (halkalı alkanlar) diğer organik bileşiklere göre tepkimeye girmeye oldukça isteksizdir. Örneğin birçok organik bileşik kuvvetli asitlerle, bazlarla, yükseltgen ve indirgen maddelerle tepkime vermekteyken alkanlar bu maddelerle tepkime vermemektedirler.
• Alkanlara tepkimeye yatkın olmamaları nedeniyle Latince’de reaktivitesi az anlamına gelen “parafinler” adı verilmektedir.

II) Başlıca Alkan Kaynakları

Başlıca alkan kaynakları; petrol doğal gaz ve kömür yataklarıdır. Doğal gazın %60-90’ı kaynağına bağlı olarak metandan oluşmaktadır. CO€€_2€€(karbondioksit) ve N (azot) , etan(C€€_2€€H€€_6€€) ve propan (C€€_3€€H€€_8€€) da içermektedir. Petrol “S” (Kükürt) ve “N” (Azot)’lu bileşikleri içeren alifatik ve aromatik bileşiklerin de bir kaynağıdır.

III) Alkanların Adlandırılması

Organik bileşiklerde sayısız molekül bulunmaktadır. Bu moleküllerin sistematik bir biçimde adlandırılması gerekmektedir. Sistematik olarak yapılan adlandırmaya bilimsel adlanlandırma denilir. Organik kimyada genellikle bilimsel adlandırma kullanılır (bazı molekülleri çok uzun zamandır tanıdığımız ve kullandığımız için eski adları kullanılabiliyor, bu tarz isimlendirmeye yaygın adlandırma denilmektedir).

A) Alkanların Bilimsel Adlandırılması

Hidrokarbonları bilimsel olarak adlandırırken öncelikli olarak aşağıdaki tablo bilinmelidir.

Alkanlar bilimsel olarak adlandırılırken aşağıdaki adımlar sırasıyla uygulanır.

1. Kesintisiz en uzun karbon zinciri seçilir. Bu zincirdeki karbon sayısına denk gelen alkanın adı esas alınır (tabloya bakabilirsiniz). Örneğin 7 karbonlu bir zincirde adlandırma yapılırken heptan olarak sonuna ekleriz.
2. En uzun karbon zinciri, dallanmaya yakın uçtan numaralandırılmaya başlanır. Aşağıdaki örnekte görüldüğü gibi birden fazla dallanma olduğunda dallanmanın en yakın olduğu yerden numaralandırılmaya başlanmaktadır.
3. Dallanmanın bağlı olduğu karbona verilen numara yazılır ve araya tire (-) konulur daha sonra dallanmanın adı belirtilir. Dallanmaların sırası alfabetik şekilde olmalıdır.
   

   3 – brom – 4 – etil – 2 metil

4. Aynı cinsten birden fazla dallanma varsa yunanca sayısı di(2) , tri(3) ,tetra(4) , penta (5) vb. şeklinde belirtilir.
   

   2,2,4 – trimetil

5. En uzun karbon zincirine karşılık gelen alkanın adı adlandırmanın sonuna eklenir.
   

   4 – etil – 2,6 – dimetil heptan

B) İzo ve Neo Adlandırmaları

İzo ve Neo ön ekleri ile adlandırma yapılırken dikkat edilecek hususlar şöyledir;

Alkan molekülünde ana zincirde 2.karbon atomuna bir metil(CH€€_3€€) bağlı ise “izo” ön eki alır, eğer iki tane metil (CH€€_3€€) grubu bağlı ise “neo” ön eki alır. Örneğin 2-metil propan molekülünün yaygın adı “İzobütan”dır.

**-izo ve -neo adlandırmalarında moleküldeki  tüm karbon atomlarının sayılarak alkanın adının belirlendiğine dikkat etmeliyiz.

C) Halkalı Alkanların Adlandırılması

Organik kimyada çizgi halinde olmayan ve geometrik olarak başlangıcıyla sonu birbirine bağlanmış yapılara halkalı yapılar diyoruz ve bu yapıları isimlendirirken “siklo-” eki kullanıyoruz.

Sikloalkanların genel formülleri C€€_n€€H€€_{2n}€€dir. En küçük üyesi halkalı yapının oluşabilmesi için gerekli olan minimum değer olan 3 karbonludur. 3 karbonlu sikloalkanın adı ise “siklopropan“dır.

Adlandırmalarında halkalı olmayan alkanlara göre bir fark yoktur sadece karbon sayısına göre “-siklo” ön eki alır.  Aşağıdaki tabloyu inceleyiniz.