Chemia2
7

1‘odc/ns zbliżania się do siebie cząsteczek następuje i hw iłowa deloi maeja elimui elektronowych powodująca pojawienie się lak zwanych dipoli indukowanych, czyli dipoli istniejących tylko w momencie, gdy cząsteczki bardzo się do siebie zbliżają. Może się wtedy zdarzyć, że po jednej stronie cząsteczki przypadkowo pojawi się niewielki nadmiar elektronów - cząsteczka zaczyna wtedy przypominać dipol. Taki chwilowy moment dipolowy jednej cząsteczki sprawia, że sąsiednie cząsteczki leż ulegają niewielkiej polaryzacji. Dipole indukowane nie są trwałe i często ulegają przemianom. Jednakże w dużych cząsteczkach, mających dodatkowo dużą masę, efekt ten jest wystarczający, aby substancja była cieczą lub ciałem stałym.

I)il(l/iiilyw;mia v.m (Im Waalsa ■„i najsłabszymi oddziaływaniami mlyd/yczćj-•.loczkowymi.

Słabe oddziaływania międzycząsteczkowe powodują dużą lotność alkanów o niewielkich rozmiarach cząsteczek. Metan, etan, propan i butan są gazami, pentan - zależnie od izomeru - w temperaturze pokojowej jest gazem lub lotną cieczą. Dopiero heksan występuje w stanie ciekłym bez względu na strukturę cząsteczki. Alkany zawierające od 6 do 16 atomów węgla są cieczami o rosnącej gęstości, alkany zaś mające powyżej 17 atomów węgla w cząsteczce są ciałami stałymi (tab. 2.3).

Nazwa i wzór alkanu	Temperatura topnienia w °C	Temperatura wrzenia w °C
metan CH4	-182,6	-161,7
etan C2H6	-172,0	-88,6
propan C3H8	-187,0	-42,2
butan C4H10	-135,0	-0,5
pentan C5H12	-129,0	36,1
heksan C6H14	-94,0	68,7
dekan C10H22	-29,7	174,0
tetradekan C14H30	5,5	251,0
heptadekan C17H36	22,0	303,0
oktadekan C18H38	28,0	308,0

Tab. 2.3. Temperatury topnienia i wrzenia wybranych n-alkanów

Analiza wykresu na rycinie 2.10 pozwala stwierdzić, że temperatury wrzenia alkanów wzrastają wraz ze wzrostem długości łańcucha. Temperatura wrzenia alkanów o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce zależy od stopnia rozgałęzienia cząsteczki: bardzo rozgałęzione, o strukturze przypominającej kulę, mają niższe temperatury wrzenia niż ich odpowiedniki liniowe. W tabeli 2.4 przedstawiono temperatury wrzenia izomerów pentanu.

■    li'inpt'i,ilUM I • • 11111 • ■ 111. <

■    tcin)><m,itur.i wi/■iMiirt

liczba atomów węgla

nyc. 2.10. Zależność temperatur topnienia i wrzenia n-alkanów od liczby atomów węgla w <ząsteczce

Nazwa systematyczna	Wzór strukturalny	Temperatura wrzenia	Cząsteczki nlo rozgałęzione, czyli //-alkany, mają najwyższe temperatury wrzenia wśród izomerów dane go związku
pentan	ch3ch2ch2ch2ch3	36°C
2-metylobutan	ch3chch2ch3 ch3	28°C
2,2-dimetylopropan	ch3 CH3CCH3 I ch3	10°C

>h 2.4. Temperatury wrzenia izomerów pentanu

Ryc. 2.11. Schemat obrazujący mo/ll woś< i przyleganiu do siebie cząstei /et a) pentanu i h) ?,) dirnetylopropnnu

2,2-dimetylopropan i pentan mają taką samą masę asteczkową, ale nierozgałęzione cząsteczki pentanu mogą ściślej do siebie przylegać, co powoduje ich lep-r wzajemne przyciąganie - silniejsze oddziaływania an der Waalsa (ryc. 2.1 la). Z tego powodu pentan |i .1 najmniej lotnym z izomerów' tego alkanu. Czą-leczki 2,2-dimetylopropanu przypominają kształtem l idę, dlatego mają dużo mniejszą powierzchnię łykania się z sąsiednimi cząsteczkami (ryc. 2.1 Ib). Przejawia się to największą lotnością tego izomeru rzeczywiście, temperatura wrzenia 2,2-dimetylopro-panu jest najniższa i wynosi tylko 10°C.

Alkany są nierozpuszczalne w wodzie, co jest spowodowane brakiem polarności ich cząsteczek. Doilatkowo w cząsteczkach alkanów na atomach wodoru są zgromadzone zbyt małe ładunki, aby mogły one odzialywac z cząsteczkami wody

:i/