ALKANLAR

Alkanlar, karbon atomları arasında yalnızca tekli kovalent bağlar bulunan doymuş hidrokarbonlardır. Bu bileşiklerde karbon–karbon bağı, karbon atomlarının sp³ hibrit orbitallerinin σ (sigma) örtüşmesi sonucu oluşur. Alkanlar yalnızca karbon ve hidrojen atomlarından meydana gelir ve genel formülleri CₙH₂ₙ₊₂ şeklindedir. Organik kimyada alifatik bileşikler olarak da adlandırılırlar.

En basit alkandır ve formülü CH₄ olan metan bileşiğidir. İki karbonlu etan (CH₃CH₃) ve üç karbonlu propan (CH₃CH₂CH₃) için yalnızca birer yapı mümkündür. Karbon atomu sayısının artmasıyla birlikte aynı molekül formülüne sahip farklı yapılar oluşabilir. Örneğin C₄H₁₀ formülüne sahip bütan ve izobütan olmak üzere iki farklı yapı bulunmaktadır.

Karbon atomlarının doğrusal biçimde bağlandığı alkanlar düz zincirli alkanlar veya normal alkanlar olarak adlandırılır. Karbon zincirinde dallanma bulunan yapılar ise dallanmış zincirli alkanlar olarak tanımlanır. Aynı molekül formülüne sahip olup atomların bağlanma düzenleri farklı olan bileşikler izomer olarak adlandırılır. Atomların birbirine farklı biçimde bağlandığı izomerler yapısal (konstitüsyonel) izomerlerdir.

Bir alkandan bir hidrojen atomunun uzaklaştırılmasıyla oluşan yapı alkil grubu olarak adlandırılır. Alkil grupları, bağlı oldukları ana alkanın adındaki “-an” ekinin “-il” ekiyle değiştirilmesiyle isimlendirilir. Metandan metil (-CH₃), etandan etil (-CH₂CH₃) grubu elde edilir. Düz zincirli ve dallanmış alkil grupları organik bileşiklerin adlandırılmasında kullanılır.

Organik kimyada bir karbon atomuna bağlı diğer karbon sayısına göre birincil (1°), ikincil (2°), üçüncül (3°) ve dördüncül (4°) sınıflandırması yapılır. Aynı sınıflandırma hidrojen atomları için de kullanılmaktadır.

Alkanların adlandırılması, Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC) kurallarına göre yapılır. Adlandırmada en uzun karbon zinciri ana zincir olarak seçilir ve zincirdeki karbon atomları dallanmanın en yakın olduğu uçtan başlanarak numaralandırılır. Yan grupların konumları numaralarla belirtilir ve aynı türden birden fazla yan grup bulunması durumunda di-, tri- ve tetra- gibi çoğaltma ekleri kullanılır.

Alkanlar apolar bileşiklerdir. Bu nedenle apolar veya zayıf polar organik çözücülerde çözünürler, suda ise çözünmezler. Hidrofobik özellik gösterirler. Yoğunlukları yaklaşık 0,7 g/mL olup sudan daha düşüktür. Su ile karıştırıldıklarında iki faz oluştururlar ve üst fazda bulunurlar.

Alkanların kaynama ve erime noktaları molekül kütlesi arttıkça düzenli olarak yükselir. Zincirdeki dallanmanın artması ise kaynama noktasını düşürür. Dallanmış alkanlar daha küresel yapıda olduklarından moleküller arası çekim kuvvetleri daha zayıftır.

Alkanlar kimyasal olarak görece düşük tepkime eğilimi gösterir. Bununla birlikte oksijen ve halojenlerle uygun koşullarda tepkime verebilirler. Yanma tepkimelerinde karbondioksit ve su oluşurken yüksek miktarda ısı açığa çıkar. Katalitik parçalanma (kraking) süreçlerinde büyük hidrokarbonlar daha küçük hidrokarbonlara dönüştürülür. Halojenleme tepkimelerinde ise alkanlar halojenlerle tepkimeye girerek alkil halojenürleri oluşturur. Metanın klor ile tepkimesi sonucunda klorometan, diklorometan, kloroform ve tetraklorometan gibi bileşikler meydana gelebilir.