ALKANLARIN ÖZELLİKLERİ VE KULLANIM ALANLARI

12. sınflar ve YKS kimya dersi. Organik bileşikler konusu. Alkanların fiziksel ve kimyasal özellikleri. Alkanların yanma ve yer değiştirme tepkimeleri. Kullanım alanları.

Alkanların Fiziksel Özellikleri

1- Tüm organik bileşikler gibi alkanlar da kovalent bağ yapısına sahip bileşiklerdir. Alkan bileşikleri apolar kovalent bağlıdır, molekülleri birbirlerine london bağlarıyla bağlanmıştır.

2- Alkan molekülleri birbirlerine zayıf london bağları ile bağlandığından erime ve kaynama noktaları genel olarak düşüktür.

3- Alkan bileşiklerinin molekül yapısı büyüdükçe erime ve kaynama noktaları yükselir. Alkanların erime ve kaynama noktası üzerinde molekül ağırlıkları belirleyicidir.

4- Oda sıcaklığında; CH₄ – C₄H₁₀ arası alkanlar gaz formunda, C₅H₁₂ – C₁₇H₃₆ arası alkanlar sıvı formunda, C₁₈H₃₈ ve daha fazla C içeren alkanlar katı formundadır.

5- Aynı karbon sayısına sahip alkan bileşiklerinde düz zincir yapılı alkanların erime ve kaynama noktaları, dallanmış zincir yapısındaki alkanların erime ve kaynama noktasından düşüktür. Dallanma sayısı arttıkça kaynama noktası düşer.

6- Alkanlar elektriği iletmezler, aynı zamanda bir elektrik alanı tarafından kutuplaştırılamazlar. Bu nedenle hidrojen bağı oluşturamaz ve su gibi polar çözücülerde çözünmezler.

7- Alkanlar suda çözünmezler, organik çözücülerde çözünebilirler.

7- Alkanların yoğunluğu, genel olarak C sayısı ile doğru orantılı olarak artar.

8- Tüm alkan bileşikleri renksizdir.

9- Karbon oranları azdır. Bu nedenle mavi alevle maksimum enerjiyi vererek tamamen yanabilirler.

Alkanların Kimyasal Özellikleri

1- Tüm karbon atomları SP³ hibritleşmesi yapmıştır. C atomları kararlı yapıda bulunduğundan tepkimeye girme eğilimleri düşüktür.

2- Alkanlar asitlerle, bazlarla ve iyonik bileşiklerle tepkimeye girmezler.

3- Alkanlar sadece yanma ve yer değiştirme tepkimesi verirler.

Alkanların Yanma Tepkimeleri

Alkanlar O₂ gazı ile tepkimeye girerek CO₂ ve H₂O oluştururlar. Alkanların yakılmaları sonucu açığa çıkan enerji yüksektir. Bu nedenle alkanların çoğu yakıt olarak kullanılır. Alkanlar mavi alevle yanarlar.

Doğalgaz dediğimiz yanıcı gaz maddesi; %95 metan, %5 oranında ise etan, bütan, propan ve CO₂ gazından meydana gelir.

Metan gazının yanma tepkimesi aşağıdaki gibidir.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Bütan gazının yanma tepkimesi,

2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O

Propan gazının yanma tepkimesi,

C₃H₈ +5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Hekzan gazının yanma tepkimesi,

2C₆H₁₄ + 19O₂ →12CO₂ + 14H₂O

Alkanların Yer Değiştirme Tepkimeleri

Alkanlar halojenlerle yer değiştirme tepkimesine girerler.

CH₄ + F₂ → CH₃F + HF

Alkanlar flor dışındaki bileşiklerle güneş ışığı veya ısı altında tepkime verirler.

CH₄ + I₂ → CH₃I + HI

CH₄ + Br₂ → CH₃Br + HBr

Alkanların Kullanım Alanları

Aşağıda 10 adet alkanın kullanım alanına ilişkin örnek yer almaktadır.

1- Metan - CH₄

Petrolde, taş kömürü yataklarında, doğalgazda ve bataklıklarda doğal olarak bulunmaktadır.

Metanın büyük kısmı, ısıtma amaçlı kullanılır. Doğalgazın %95’i metan gazından oluşmaktadır.

Bundan başka metan gazı; etanol, metil klorit, amonyak ve asetilen üretiminde kullanılır. Elektronik elemanlarda kullanılan yüksek kaliteli karbon siyahı elde etmek için de kullanılır.

2- Etan - C₂H₆

Yakıt olarak kullanılmaktadır. Ayrıca etilen, asetaldehit ve asetik asit hazırlamakta kullanılır.

3- Propan - C₃H₈

Propan, önemli bir petrokimya hammaddesidir. Propan gazı da etilen elde etmek amacıyla kullanılmaktadır. Propan, sıcakta bozunarak etilen ve propilene dönüşür. Aseton ve propilen glikol eldesinde kullanılır.

İtici bir gaz olarak spreylerde kullanımı vardır. Ayrıca sınai soğutucu ve termostat dolumlarında kullanılır.

Propan gazı düşük basınç altında sıvılaşabilen bir gazdır. Bu özelliğinden dolayı bütan gazı ile karıştırılarak evlerde ve kırsal alanlarda yakıt olarak kullanılmaktadır.

4- Bütan - C₄H₁₀

Bütan gazı, tüpgaz dediğimiz gaz çeşididir. Bu gaza LPG adı da verilir. Sıvı halde çakmaklarda ve tüplerde yakıcı gaz olarak kullanılır. Spreylerde itici gaz olarak kullanılır.

5- Pentan - C₅H₁₂

Çözücü olarak kullanılmaktadır, bununla birlikte fenolik reçinelerin ve polistren köpüklerin hazırlanmasında kullanılır. 

Polistren köpük üretiminde pentan gazı şişirici olarak kullanılır. Pentan gazı köpük üretiminde tanecikler içinde çok sayıda gözenek oluşturur, daha sonra sonra hava ile yer değiştirir. 

Aerosol spreylerinde itici bir gaz olarak kullanılır. 

Düşük ısılı termometrelerin doldurulmasında da kullanılmaktadır.

6- Hekzan - C₆H₁₄

Laboratuarda yağ çözücü olarak ve sanayide organik çözücü olarak kullanılmaktadır.

7- Heptan - C₇H₁₆

Laboratuvarlarda çözücü olarak ve hızlı kuruyan yapıştırıcılarda kullanılmaktadır.

8- Oktan C₈H₁₈

Dimetilbenzen ve etilbenzenin aromatizasyonunda kullanılır.

Çözücü olarak kullanılır.

9- Nonan - C₉H₂₀

Tensitlerin hazırlanması ve damıtma işlemlerinde taşıyıcı olarak kullanılır.

10- Dekan C₁₀H₂₂

Gaz kromatografisinde referans olarak kullanılır.

Aşağıda alkil halojenürlerin kullanım alanlarına örnekler verilmiştir.

1- Diklorometan (CH₂Cl₂)

Diklorometanın formülü CH₂Cl₂’dir. Diklorometanın birçok kullanım alanı olmakla beraber sağlığa zararlı etkileri nedeniyle birçok ülkede kullanımı yasaklanmıştır. Ülkemizde de gıda endüstrisinde kullanımı yasaklanmıştır.

CH₂Cl₂ maddesi boyacılık alanında boya sökücü olarak kullanılmaktadır.

Kimya sektöründe çözücülerin geri kazanılmasında kullanılmaktadır. Ayrıca selüloz ve asetatlarda çözücü olarak kullanılır. 

İlaç endüstrisinde, çözücü özelliğinden dolayı şişeleri temizleme amacıyla kullanılır.

Diklorometan köpük üretiminde de kullanılmaktadır.

Aerosollarda itici gaz olarak kullanılır.

2- Karbon tetraklorür (CCl₄)

Sanayide çözücü ve yağ sökücü olarak kullanılmaktadır. CCl₄ iyi bir yağ temizleyicisidir.

CCl₄ zehirli bir gazdır, deri ile teması zararlıdır. Uzun süre teneffüs edilmesi doku harabiyetine sebep olur. 

CCl₄, ziraat alanında böcek öldürücü olarak kullanılmaktadır.

Yanıcı bir madde olmadığından ve buhar yoğunluğu havanın yoğunluğundan büyük olduğundan yangın söndürücülerde kullanılmıştır. Ancak zehirli etkisinden dolayı daha sonra yangın söndürücülerde kullanılması yasaklanmıştır.

3- Kloroform (CHCl₃)

Kloroform da diğer birçok alkan türevli madde gibi iyi bir çözücü özelliğine sahiptir.

Boya, yapıştırıcı, eczacılık gibi birçok alanda endüstriyel üretimin ana maddesi veya yardımcı maddesi olarak kullanılmaktadır.

Tarım alanında böcek ve diğer zararlılara karşı ilaç üretiminde çözücü ve taşıyıcı ajan olarak kullanılır.

Alkanların Yapısı ve Özellikleri

SANATSAL BİLGİ

24/01/2018