Alkany

Poznámka k videu

Alkany (dříve označovány jako parafíny) jsou v rámci organické chemie sloučeniny zcela nejjednodušší. Obsahují pouze atomy uhlíku a vodíku, proto je lze označit za uhlovodíky. V následné tabulce je uvedeno zařazení těchto látek do organického systému:

Obrázek 1: Zařazení alkanů do systému organických sloučenin.

Slovo alifatické popisuje skutečnost, že daný systém neobsahuje střídavě dvojné a jednoduché vazby, což způsobuje specifické vlastnosti těchto látek pomocí delokalizace π elektronů. Více informací o aromacitě naleznete v kurzu o aromatických látkách, viz "pravidla aromacity". Cyklické alkany jsou uhlovodíky, které nemají konec a vytvářejí kruhy. Názvy jsou tvořeny pomocí prefixu (předpony) cyklo-. U acyklických (lineárních) se naopak konec nachází, připomínají linie. Struktury můžete vidět zde:

Obrázek 2: Ukázka aromatických a alifatických uhlovodíků.

Struktury alkanů v organické chemie jsou vyznačována různými způsoby. Buď jsou psány sumárními vzorci, nebo strukturními. Převažuje značení pomocí strukturního zápisu, jelikož čtenář má lepší představu o struktuře a vlastnostech dané sloučeniny. U sumárních vzorců často dochází k tomu, že dvě zcela odlišné látky se zapisují stejným sumárním vzorcem!

Obrázek 3: Sumární a strukturní vzorce. Pro všechny 3 struktury stejný sumární vzorec.

Jelikož alkany jsou nejjednodušší uhlovodíky, slouží jejich názvosloví jako základ pro organickou chemii. Následující tabulka zobrazuje alkany do 10 uhlíků. Strukturní vzorce se často zjednodušují za použití pouze čar. Uhlíky a vodíky se nezapisují, avšak jiné heteroatomy (O u alkoholů, N u amidů…) se musí označit i s příslušným počtem vodíků. U alkanů nás heteroatomy nemusejí trápit, jelikož žádné u uhlovodíků nejsou. Situace je jiná např. u alkoholů, kde se kyslík vyskytuje jako součást OH skupiny na skeletu uhlovodíku.

Obrázek 4: Základní uhlovodíky do 10 uhlíků.

Samozřejmě lze použít i jiné druhy znázornění, které ulehčují z časových důvodů zápis struktury molekuly. Jak je uvedeno ve videu:

Obrázek 5: Zařazení alkanů do systému organických sloučenin.

Je důležité si uvědomit, že alkany, jak už naznačuje název, končí na koncovku -an. Obecný vzorec těchto sloučenin je aritmetická řada: \(alkan=C_xH_{2x+2}\). Odůvodnění tohoto zápisu můžete naleznout ve videu. Zkráceně řečeno: např. butan obsahuje 4 uhlíky, tudíž každý uhlík obsahuje 2 vodíky a postranní uhlíky mají ještě o jeden více.

Obrázek 6: Zařazení alkanů do systému organických sloučenin.

Alkany mohou být dále rozvětvené či nerozvětvené. Pro tuto problematiku již potřebujeme umět znalost názvosloví tzv. "zbytků". U alkanů se zbytek tvoří odtržením 1 vodíku a názvoslovně je to vyjádřeno příponou -yl. [obecně: alk+yl].

Při hledání základní struktury u rozvětvených alkanů rozhoduje délka uhlovodíkového řetězce. Delší řetězec = základ názvu. Po určení základního skeletu se zbytkům přiřazují menší čísla (= lokanty), což nám dává odpověď na to, z jaké strany základní řetězec začínáme číslovat. Viz příklad:

(číslování, zelená šipka, přiřazuje methylu [prvnímu zbytku] na základním řetězci číslo 5 – nesplňuje to podmínku nejnižšího čísla, jelikož číslo 4 u ethylu [prvního zbytku] je menší při směru číslování znázorněné oranžovou šipkou)

Obrázek 7: Příklad určení názvu rozvětveného alkanu.