Физические свойства алканов
Физические свойства алканов закономерно меняются с увеличением числа атомов углерода и зависят от строения углеродной цепи. При обычных условиях низшие алканы — газы, средние — жидкости, а высшие — твёрдые вещества.
Алканы имеют общую формулу \(\mathrm{C_nH_{2n+2}}\); подробнее она рассматривается на странице общая формула алканов. В молекулах действуют слабые межмолекулярные силы притяжения. Чем больше молекула и площадь соприкосновения её частиц, тем сильнее эти силы и тем выше температура кипения.
| Алканы | Агрегатное состояние при комнатной температуре | Тенденция температуры кипения |
|---|---|---|
| \(\mathrm{C_1-C_4}\) | газы | низкая, повышается с ростом цепи |
| \(\mathrm{C_5-C_{16}}\) | жидкости | постепенно повышается |
| примерно \(\mathrm{C_{17}}\) и выше | твёрдые вещества | высокая |
С увеличением длины неразветвлённой цепи температура кипения обычно повышается: молекулы становятся массивнее, а их взаимодействие усиливается. При одинаковом составе изомеры имеют разные свойства: разветвление цепи уменьшает площадь соприкосновения молекул, поэтому температура кипения разветвлённого изомера обычно ниже, чем у неразветвлённого.
У пентана, изопентана и неопентана одна молекулярная формула \(\mathrm{C_5H_{12}}\), но разная форма молекул. Наиболее разветвлённый неопентан имеет наиболее низкую температуру кипения среди этих изомеров.
Алканы практически нерастворимы в воде, потому что их неполярные молекулы не образуют с водой достаточно сильных взаимодействий. Зато они растворяются в неполярных органических растворителях. Плотность большинства жидких алканов меньше плотности воды.
Переход от газа к жидкости и твёрдому веществу связан не с появлением новых химических веществ, а с изменением физических свойств в гомологическом ряду. Алканы сохраняют свой химический класс.
У какого вещества температура кипения обычно выше: у н-пентана или неопентана?
Главное
- С увеличением числа атомов углерода алканы переходят от газов к жидкостям и затем к твёрдым веществам.
- Температура кипения растёт с увеличением молекулярной массы и обычно ниже у более разветвлённых изомеров.
- Алканы неполярны: в воде практически не растворяются, но растворяются в неполярных органических растворителях.