Alkany, alkeny, alkiny oraz polimery: charakterystyka i zastosowania

ALKANY (parafiny)

- Nasycone węglowodory acykliczne, o wzorze ogólnym CₙH₂ₙ₊₂.
- Stanowią szereg homologiczny najprostszego alkanu – metanu (CH₄).
- Alkany, których cząsteczki zawierają co najmniej 4 atomy węgla, mogą mieć łańcuch prosty lub rozgałęziony (izomery konstrukcyjne).
- Pierwsze 4 proste alkany mają nazwy zwyczajowe (metan, etan, propan, butan); systematyczne nazwy pozostałych tworzy się od liczebników greckich lub łacińskich określających liczbę atomów węgla w cząsteczce z dodatkiem końcówki -an.
- Nierozpuszczalne w wodzie i chemicznie obojętne.
- Alkany zawierające 1-4 atomy węgla w cząsteczce są gazami, 5-6 atomów węgla w łańcuchu prostym – cieczami, a pozostałe – ciałami stałymi.
- Występują w gazie ziemnym, ropie naftowej oraz wosku ziemnym.
- Tworzą się w wyniku przeróbki węgla.
- Otrzymuje się je głównie w wyniku krakingu ropy naftowej.
- Są stosowane jako składniki paliw oraz surowce w wielu syntezach organicznych.

ALKENY (olefiny)

- Nienasycone węglowodory acykliczne z jednym wiązaniem podwójnym w łańcuchu węglowym, o wzorze ogólnym CₙH₂ₙ.
- Stanowią szereg homologiczny najprostszego alkenu – eten (etylen) C₂H₄.
- Nazwy alkenów tworzy się, zmieniając przedrostek -an odpowiedniego węglowodoru nasyconego (alkanu) na -en, np. eten (etylen) od etanu.
- Alkeny, których cząsteczki zawierają 2-4 atomy węgla, są gazami; 5-18 atomów węgla – cieczami; a pozostałe – ciałami stałymi.
- Są związkami nierozpuszczalnymi w wodzie.
- Łatwo ulegają reakcjom przyłączania w miejscu podwójnego wiązania.
- W obecności katalizatorów ulegają polimeryzacji (np. eten polimeryzuje na polietylen).
- Dzięki występowaniu izomerii związanej z położeniem podwójnego wiązania oraz izomerii konstytucyjnej i geometrycznej, alkeny tworzą wiele odmian izomerycznych.
- Alkeny w niewielkich ilościach występują w niektórych ropach naftowych.
- W przemyśle otrzymuje się je z wodoru i tlenku węgla, przez katalityczne odwodnienie alkanów, kraking frakcji ropy naftowej oraz odwodnienie alkoholi.
- Alkeny są stosowane w syntezach organicznych.

ALKINY (acetyleny)

- Nienasycone węglowodory acykliczne z jednym wiązaniem potrójnym, o wzorze ogólnym CₙH₂ₙ⁻₂.
- Tworzą szereg homologiczny najprostszego alkinu – acetylenu C₂H₂.
- Nazwy systematyczne alkinów tworzy się od nazwy odpowiednich węglowodorów nasyconych z użyciem końcówki -in (lub -yn).
- Łatwo ulegają reakcjom przyłączania i polimeryzacji.

POLIMERY

- Przeważnie organiczne związki wielocząsteczkowe zbudowane z regularnie lub nieregularnie powtarzających się ugrupowań atomów o jednakowej budowie, zwanych merami, połączonych kowalencyjnymi wiązaniami chemicznymi.
- Wiele polimerów występuje w organizmach żywych; odgrywają one ważną rolę w procesach przemiany materii (np. białka, polisacharydy, kwasy nukleinowe).
- Niektóre z nich mogą być wykorzystywane do celów technicznych, np. cis-1,4-poliizopren (kauczuk naturalny).
- Obecnie produkuje się na dużą skalę polimery syntetyczne, które przetwarza się głównie na tworzywa sztuczne, włókna syntetyczne, gumę, kleje, lakiery.
- Stanowią ważny surowiec współczesnego przemysłu; wiele z nich odznacza się m.in. dużą wytrzymałością mechaniczną (dorównującą wytrzymałości stali), lekkością (kilkakrotnie lżejsze od metali), odpornością chemiczną, dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi i elektroizolacyjnymi.
- Mają duże znaczenie w medycynie.
- Zastosowanie w ochronie środowiska (oczyszczanie wód i powietrza).
- Najczęściej stosowanymi syntetycznymi polimerami organicznymi są m.in. polichlorek winylu, polietylen, polipropylen, poliamidy, poliestry, fenoplasty, silikony oraz żywice epoksydowe.
- Znane są również polimery nieorganiczne, np. polikrzemiany, polifosforany.