Węglowodory – 

charakterystyka alkanów

 

 

Węglowodory są najprostszą pod względem 
budowy grupą związków organicznych, których 
cząsteczki zawierają wyłącznie atomy węgla i 
wodoru.
Są to związki z którymi mamy praktycznie do 
czynienia codziennie. Weglowodorami są:

•paliwa (benzyna, olej napędowy) 
•gaz spalany w kuchenkach gazowych 
•gaz w butlach gazowych 
•parafina z której zrobione są świece 
•acetylen wykorzystywany do spawania i cięcia 
metali 

•itp.

 

 

Węglowodory ze względu na budowę szkieletu 
węglowego dzielimy na;

•węglowodory łańcuchowe 
•węglowodory cykliczne

Węglowodory łańcuchowe mogą mieć łańcuchy proste 
lub rozgałęzione o czym wspomniano wcześniej. 
Łańcuchy węglowe mogą być:

•nasycone tzn. atomy węgla połączone są tylko za 
pomocą wiązań pojedynczych (-C-C-) 

•nienasycone tzn. atomy węgla połączone są za 
pomocą wiązań podwójnych (-C=C-) lub potrójnych. 
Wiązania wielokrotne (podwójne i potrójne) mogą 
występować w różnych ilościach.

 

 

                             Budowa cząsteczek alkanów.

Węglowodory nasycone są to związki, w których 
między atomami węgla występują wyłącznie 
wiązania pojedyncze. Węglowodory nasycone 
nazwano alkanami.

Najprostszym alkanem jest metan CH

4

. Cząsteczka 

metanu składa się z jednego atomu węgla i czterech 
atomów wodoru. W cząsteczce każdy z czterech 
atomów wodoru połączony jest z atomem węgla 
wiązaniem kowalencyjnym, to znaczy poprzez 
wspólną parę elektronową.

Model cząsteczki 
metanu

 

 

Metan występuje wszędzie tam, gdzie następuje 
rozkład substancji organicznych bez dostępu tlenu, 
a więc w błocie, bagnach jeziorach.

Kolejnym węglowodorem zawierającym dwa atomy 
węgla jest etan C

2

H

6

. Podobnie jak w metanie 

również w cząsteczce etanu wszystkie wiązania są 
wiązaniami kowalencyjnymi, tj. wiązanie węgiel-
węgiel i wiązanie węgiel-wodór.

Model cząsteczki etanu

 

 

Szereg 
homologiczny

Związki chemiczne należące do tej samej grupy 
klasyfikacyjnej, różniące się między sobą o stałą 
grupę atomów (dla alkanów jest nią grupa -CH

2

-) lub 

jej wielokrotność, tworzą szereg homologiczny. 
Poszczególne człony tego szeregu nazywamy 
homologami.

Etan, propan, butan i wyższe węglowodory nasycone 
są homologami metanu i należą do jednego szeregu 
homologicznego.

Poszczególne związki szeregu homologicznego 
wykazują podobne właściwości chemiczne, a różnią 
się właściwościami fizycznymi, np. stanem skupienia.

Alkany to węglowodory nasycone o ogólnym wzorze 

C

n

H

2n+2

 

 

Szereg homologiczny alkanów.

Wzór alkanu 

Nazwa alkanu 

Stan skupienia

      CH

4

       metan

       gaz

     C

2

H

6

        etan

       gaz

     C

3

H

8

      propan

       gaz

    C

4

H

10

       butan

       gaz

    C

5

H

12

       pentan

       ciecz

    C

6

H

14

       heksan

       ciecz

    C

7

H

16

       heptan 

       ciecz

    C

8

H

18

       oktan

       ciecz

    C

9

H

20

       nonan

       ciecz

   C

10

H

22

       dekan

       ciecz

   C

16

HH

34

     heksadekan

   ciało 

stałe

 

 

Otrzymywanie alkanów

Dla celów przemysłowych alkany uzyskuje się z 
ropy naftowej lecz istnieje również wiele metod ich 
syntezy.

Metodą syntezy możemy otrzymać różne alkany, 
dobierając odpowiednie warunki i stosują 
odpowiedni katalizator:

nC + (n+1) H

2

 

C

n

H

2n+2

Inna metodą jest otrzymywanie tych związków z 
gazu wodnego

nCO + (2n+1) H

2

 

     C

n

H

2n+2 

+ nH

2

O

 

 

Właściwości fizyczne alkanów

Właściwości fizyczne alkanów są różne. 

Właściwości fizyczne alkanów są zależne od liczby 
atomów węgla w cząsteczce. Alkany posiadające:

•od 1 do 4 atomów węgla - są gazami (gaz ziemny) 
•od 5 do 17 atomów węgla - są cieczami (benzyny) 
•więcej jak 18 atomów węgla - są ciałami stałymi 
(parafina)

Niektóre właściwości alkanów zmieniają się 
stopniowo, np. stopniowo rośnie temperatura 
wrzenia i gęstość.

Wszystkie alkany są nierozpuszczalne w wodzie, 
natomiast dobrze w rozpuszczalnikach 
organicznych. Dobrze się palą, dlatego 
wykorzystywane są jako paliwa.

 

 

Spalanie 
alkanów

Wszystkie alkany są substancjami palnymi dlatego 
maja one znaczenie jako surowce energetyczne. W 
zależności od warunków mogą one ulegać 
całkowitemu lub częściowemu spalaniu.

Przykład: spalanie metanu (reakcja z tlenem z 
powietrza)

CH

4

 + 2O

2

 --> CO

2

 + 2H

2

O

Przy niedostatecznym dostępie powietrza produktem 
reakcji jest tlenek węgla (czad) - CO - sina trucizna. 

2CH

4

 + 3O

2

 --> 2CO + 4H

2

O

lub

CH

4

 + O

2

 --> C + 2H

2

O

 

Podobnie spalają się pozostałe alkany.

 

 

Chemiczne właściwości 
alkanów.

Alkany mają trwałe wiązania przez co mają one małą 
aktywność. Tej właściwości chemicznej zawdzięczają 
używaną nazwę parafiny. Pochodzi ona od słów 
parum affinis, co oznacza mało aktywny. Są one 
odporne na działanie kwasów, zasad czy utleniaczy i 
reduktorów. Reagują jedynie  z fluorowcami a proces 
ten zachodzi dopiero po naświetleniu mieszaniny 
światłem o dużej energii.

CH

4

 + Cl

2

 --> CH

3

Cl + HCl

CH

3

Cl + Cl

2

 --> CH

2

Cl

2

 + HCl

Reakcję chemiczną, w której atom wodoru w 

cząsteczce jest zastąpiony innym atomem lub grupą 

atomów nazywamy reakcją 

podstawienia 

(substytucji). 

 

 

Reakcja ta prowadzi do powstania nowych 
produktów zwanych fluorowcoalkanami 
(halogenoalkanami).

Halogenoalkany to pochodne alkanów, w których 
atom (atomy) wodoru został podstawiony atomem 
fluorowca (halogenem).

Podobnie jak alkany są nierozpuszczalne w wodzie, 
same zaś są doskonałymi rozpuszczalnikami farb , 
tłuszczów i lakierów. W przeciwieństwie do 
alkanów są aktywne chemicznie