Fizične lastnosti aldehidov

Aldehidi vključujejo organske spojine, za katere je značilna dvojna vez med atomi ogljika in kisika ter dve enojni vezi istega ogljikovega atoma z ogljikovodikovim radikalom, označenim s črko R in vodikovim atomom. Skupina atomov> C = O se imenuje karbonilna skupina, je značilna za vse aldehide. Veliko aldehidov ima prijeten vonj. Lahko jih dobimo iz alkoholov z dehidrogenacijo (odstranitev vodika), zaradi česar so dobili skupno ime - aldehidi. Lastnosti aldehidov so določene s prisotnostjo karbonilne skupine, njeno lokacijo v molekuli in dolžino ter prostorsko razvejanjem ogljikovodikovega radikala. To pomeni, da ob poznavanju imena snovi, ki odraža njegovo strukturno formulo, lahko pričakujemo določene kemične in fizikalne lastnosti aldehidov.

Obstajajo dva glavna načina imenovanja aldehidov. Prva metoda temelji na sistemu, ki ga uporablja Mednarodna unija (IUPAC), zato se pogosto imenuje sistemska nomenklatura. Temelji na dejstvu, da je najdaljša veriga, v kateri je karbonilna skupina pritrjena na atom ogljika, podlaga za ime aldehida, kar pomeni, da njegovo ime izhaja iz imena povezanega alkana zaradi zamenjave priponke -an za pripono -al (metan-mananal, etan-etanal , Propan-propanal, butan-butanal ipd.). Druga metoda oblikovanja imena aldehidov uporablja ime ustrezne karboksilne kisline, na katero se bo oksidacija spremenila (metanaldehidna mravlja, etanal-aldehidna ocetna kislina , propanal-aldehid propionsko, butanalno-aldehidno olje itd.).

Glavne strukturne razlike med alkani in aldehidi, ki določajo fizikalne lastnosti aldehidov, je prisotnost v zadnji karbonilni skupini (> C = O). Ta skupina je odgovorna za razlike v fizikalnih in kemijskih lastnostih snovi z enakim številom atomov ogljika ali enake molekulske mase. Te razlike so razložene s polarizacijo karbonilne skupine> Cδ + = Oδ-. To pomeni, da se gostota elektronov iz ogljikovega atoma premakne proti atomu kisika, zaradi česar je kisik delno elektronegativ, ogljik pa je delno elektropozitiven. Če želimo označiti polarnost karbonilne skupine, se pogosto uporablja grška delta (δ), kar pomeni delno polnjenje. Negativni konec ene polarne molekule privlači pozitivni konec druge polarne molekule. Lahko so molekule iste ali druge snovi. Aldehidi se razlikujejo od ketonov v tem, da je v zadnjem ogljiku karbonilne skupine povezana z enojnimi vezmi na dva ogljikovodična radikala. V zvezi s tem je zanimivo tudi primerjati fizikalne lastnosti aldehidov in ketonov.

To je polariteta skupine> C = O, ki vpliva na fizikalne lastnosti aldehidov: tališče, vrelišče , topnost, dipolni moment. Ogljikovodikove spojine, ki so sestavljene samo iz atomov vodika in ogljika, se talijo in zavirajo pri nizkih temperaturah. V snovi s karbonilno skupino so veliko višje. Na primer, butan (CH3CH2CH2CH3), propanal (CH3CH2CHO) in aceton (CH3COCH3) imajo enako molekulsko maso, ki je enaka 58, in je vrelišče butana 0 ° C, medtem ko je za propan 49 ° C in aceton je 56 ° C. Razlog za veliko razliko je v tem, da se polarne molekule bolj privlačijo drug od drugega kot nepolarne molekule, zato je potrebna njihova večja energija, zato je potrebna višja temperatura, da se te spojine talijo ali zavrejo.

Ker se molekulska masa povečuje, se fizične lastnosti aldehidov spremenijo. Formaldehid (HCHO) je plinasta snov pod normalnimi pogoji, acetaldehid (CH3CHO) izloča pri sobni temperaturi. Drugi aldehidi (z izjemo predstavnikov z visoko molekulsko maso) so tekočine v normalnih pogojih. Polarne molekule se ne zlahka mešajo z nepolarnimi molekulami, ker se polarne molekule pritegujejo med seboj, nepolarne molekule pa se ne morejo stisniti med njimi. Zato se ogljikovodiki ne raztopijo v vodi, saj so molekule vode polarne. Aldehidi, pri katerih je število atomov ogljika manj kot 5, se raztopijo v vodi, vendar če je število atomov ogljika večje od 5, se ne zgodi raztapljanje. Dobra topnost aldehidov z nizko molekulsko maso je posledica nastanka vodikovih vezi med atomom vodika molekule vode in kisikovim atomom karbonilne skupine.

Polarnost molekul, ki jih tvorijo različni atomi, se lahko kvantitativno izrazi s številom, ki se imenuje dipolni moment. Molekule, ki jih tvorijo identični atomi, niso polarne in nimajo dipolnega momenta. Vektor dipolnega momenta je usmerjen proti elementu v periodični tabeli Mendelejeva (za eno obdobje) v desno. Če molekule sestavljajo atomi ene podskupine, se bo elektronska gostota premaknila proti elementu z manjšim številom rednih števil. Večina ogljikovodikov nima dipolnega momenta ali pa je njena velikost zelo majhna, vendar je za aldehide veliko višja, kar prav tako pojasnjuje fizikalne lastnosti aldehidov.