به گزارش خبرنگار ایمنا، علم شیمی شامل گرایش‌های مختلفی است که یکی از شناخته‌شده‌ترین و مهم‌ترین آن‌ها شیمی آلی است. شیمی آلی که تحت عنوان Organic chemistry نیز شناخته می‌شود، معمولاً به ترکیبات آلی و طبیعی اشاره دارد که با زندگی و حیات انسان‌ها نیز بسیار در ارتباط است.
شیمی آلی از مباحث بسیاری تشکیل شده که یکی از مهم‌ترین آن‌ها گروه‌های عاملی است. گروه‌های عاملی شامل سه‌گانه‌ای مهم از هیدروکربن‌ها یعنی آلکان، آلکن و آلکین است که هر یک از آن‌ها ویژگی‌های بسیار حائز اهمیت و کاربردی دارند.
آلکان‌ها ترکیبات آلی شامل اتم‌های کربن با پیوند یگانه کربن-هیدروژن و بدون هیچ گروه عاملی هستند. فرمول آلکان‌ها به صورت C n H 2n+2 نوشته می‌شود و به سه گروه آلکان با زنجیره خطی، شاخه‌دار و سیکلوآلکان (آلکان حلقوی) تقسیم می‌شوند.
آلکان‌ها در صنایع مختلف کاربردهای بسیاری دارند و ازآنجاکه پایه و ماده اولیه الکل‌ها محسوب می‌شوند، حائز اهمیت هستند. برای شناخت بیشتر آلکان‌ها و بررسی کاربرد و ویژگی‌های این دسته از هیدروکربن‌ها با حمیدرضا یوسفی، دکترای شیمی آلی گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:
«آلکان» چیست؟
در شیمی آلی مبحثی تحت عنوان «آلکان‌ها» وجود دارد که زیرمجموعه گروه‌های عاملی است؛ درواقع گروه‌های عاملی سه گونه از هیدروکربن‌ها را در خود جای داده‌اند که تحت عنوان آلکان، آلکن و آلکیل شناخته می‌شود و عملاً این سه دسته جزو قسمت‌های مهم هیدروکربن به شمار می‌رود.
«آلکان‌ها» در کدام شاخه از شیمی مورد بررسی قرار می‌گیرند؟
به‌طورکلی علم شیمی از شاخه‌ها و گرایش‌های متعددی تشکیل شده که یکی از مهم‌ترین آن‌ها شیمی آلی است؛ این دانش جزو گرایش‌های اصلی علم شیمی محسوب می‌شود و از شاخه‌های بسیاری نیز تشکیل شده است. یکی از مباحث مهمی که در شیمی آلی مورد توجه قرار می‌گیرد، گروه‌های عاملی است و آلکان نیز جزو زیرمجموعه همین گروه‌ها محسوب می‌شود.
«آلکان‌ها» چه ویژگی‌هایی دارند؟
هنگامی که پیرامون آلکان‌ها صحبت می‌کنیم، درواقع به هیدروکربن‌هایی با پیوندهای یگانه اشاره کرده‌ایم. در این دسته از هیدروکربن‌ها پیوندهای کوالانسی بین هیدروژن و کربن وجود دارد و کوچک‌ترین و شناخته‌شده‌ترین آن‌ها متان است. پس از متان، اتان، پروپان، بوتان، پنتان و سایر آلکان‌ها به ترتیب قرار می‌گیرند.
موضوعی که از آلکان‌ها در جامعه بسیار مورد توجه قرار گرفته، متان است؛ این هیدروکربن گاز شهری را تشکیل می‌دهد و به همین دلیل برای مردم بسیار شناخته شده است. فرمول کلی که برای شناسایی و محاسبه زنجیره هیدروکربن آلکان‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد CnH2n+2 است.
«آلکان‌ها» در چه واکنش‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرند؟
به‌طورکلی آلکان‌ها ویژگی‌های بسیاری دارند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها واکنش با هالوژن‌ها است. این دسته از هیدروکربن‌ها واکنش‌های بسیار خوبی با هالوژن‌ها انجام می‌دهند و فرآیند «هالوژناسیون» مطلوبی را شکل می‌دهند. آلکان‌ها به خوبی با کلر و برم وارد واکنش می‌شوند که این مسئله بسیار حائز اهمیت است.
به‌طورکلی فرآیندهایی که آلکان‌ها در آن وارد می‌شوند، زیاد نیست؛ البته واکنش‌های این دسته از هیدروکربن‌ها بسیار حیاتی محسوب می‌شود، اما مقدار آن‌ها کم است. در بین آلکان‌ها علاوه بر اتان و متان که بسیار شناخته شده و کاربردی است پروپان و به‌خصوص سیکلوپروپان نیز بسیار حائز اهمیت است.
«سیکلوآلکان» چیست؟
آلکان‌ها دسته‌ای تحت عنوا «سیکلو» دارند، یعنی تمام هیدروکربن‌های این دسته به صورت حلقوی نیز یافت می‌شوند که ازجمله آن‌ها می‌توان به «سیکلو پروپان»، «سیکلوپنتان» و «سیکلوهگزان» اشاره کرد که خاصیت‌های بسیار حائز اهمیتی دارند، اما ویژگی مشترک تمام آلکان‌ها زنجیره کوچک پیوندهای آن‌ها است.
آلکان‌ها در چه صنایعی مورد استفاده قرار می‌گیرند؟
این نوع از هیدروکربن‌ها در صنایع بسیاری مورد توجه قرار می‌گیرند، زیرا آلکان زمینه تشکیل الکل محسوب می‌شود و به عنوان پیش ماده در فرآیند تولید الکل استفاده می‌شود؛ به‌طورمثال در فرآیندهایی می‌توان متان و اتان را به الکل‌هایی مانند اتانول و متانول تبدیل کرد؛ بنابراین آلکان‌ها در صنایع بسیار حائز اهمیت است و با توجه به اینکه امروزه مباحثی مانند فرآیندهای بازیافت زباله مورد توجه قرار گرفته، فرآیندهایی مانند تبدیل زغال به گاز سپس تبدیل گاز به الکل‌هایی مانند متانول در علم بیومس بسیار اهمیت دارد.
بررسی و شناخت آلکان‌ها چه اهمیتی دارد؟
درواقع آلکان در ابتدا ممکن است مبحث بسیار کم اهمیتی محسوب شود، اما هنگامی که این دسته از هیدروکربن‌ها مورد بررسی قرار گیرند، دیدگاه جامعه نسبت به آن تغییر می‌کند. به‌طورکلی دانش شیمی آلی تلاش دارد که مواد کم‌ارزش را با تغییراتی اندک به فرآورده‌هایی با ارزش تبدیل کند.
آلکان‌ها را می‌توان به نوعی هیدروکربن‌های پایه‌ای معرفی کرد، زیرا این دسته از هیدروکربن‌ها پیش از اینکه آلکن‌ها مورد بررسی قرار گیرند، وجود داشته و عملاً پیش‌زمینه آلکن‌ها و الکل‌ها محسوب می‌شود، به همین دلیل نخستین مبحثی که در آموزش نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد آلکان است.
با توجه به این مسئله اگر شخصی قصد داشته باشد که شیمی آلی را بشناسد ابتدا باید با گروه‌های عاملی آغاز کند که نخستین مبحث در گروه‌های عاملی نیز آلکان‌ها است.
نظر شما