Определение и строение молекул алканов.

Алканы – это органические соединения, углеводороды алифатического (ациклического) предельного характера, в молекулах которых между атомами углерода только одинарные связи (σ-связи), и которые соответствуют общей формуле C_nH_2n+2.

Простейшим представителем алканов является метан CH₄.

В молекуле алканов все атомы углерода находятся в состоянии sp³-гибридизации. Это означает, что все четыре гибридные орбитали атома углерода одинаковы по форме и энергии и направлены в углы равностороннего треугольной пирамиды – тетраэдра. Углы между орбиталями равны 109°28´.

Так как угол между связями составляет 109°28´, поэтому молекулы нормальных алканов с большим числом атомов углерода имеют зигзагообразное строение (зигзаг).

Хотя молекулы алканов могут приобретать самую разнообразную форму, потому что вокруг одинарной углерод−углеродной связи возможно практически свободное вращение. Расстояния между более удаленными атомами углерода могут изменяться (в некоторых пределах) в результате вращения вокруг s-связей. Такое вращение не нарушает перекрывания орбиталей, образующих s-связь, поскольку эта связь имеет осевую симметрию, например, в молекуле н-пентана.

Различные пространственные формы одной молекулы, переходящие друг в друга путем вращения групп атомов вокруг s-связей С–С, называют конформациями или поворотными изомерами (конформерами).

Конформации различают по энергии, но это различие невелико (12-15 кДж/моль). Их взаимопревращение происходит быстро и постоянно в результате теплового движения. Поэтому поворотные изомеры не удается выделить в индивидуальном виде, но их существование доказано физическими методами. Некоторые конформации более устойчивы (энергетически выгодны) и молекула пребывает в таких состояниях более длительное время. Это такие конформации алканов, в которых атомы расположены возможно дальше друг от друга (отталкивание электронных оболочек). Переход от одной конформации к другой осуществляется за счет энергии теплового движения. Для изображения конформации используют специальные пространственные формулы (формулы Ньюмена).

Не путать!