Soru : Alkanların özellikleri ve kullanım alanları nedir
Ödev cevabı kısaca : Alkanlar apolar yapıdadır. Apolar yapılı moleküller arasında London kuvvetleri etkindir. Molekülün büyüklüğü ve temas yüzeyi arttıkça London kuvvetleri artar. Karbon sayısı arttıkça alkanların kaynama noktası (KN) yükselir. Alkanlarda dallanmanın artması temas yüzeyini azaltacağından kaynama noktasını düşürür. Alkanların ilk 4 üyesi standart şartlarda gaz, karbon sayısı 5’ten 17’ye kadar olan alkanlar standart şartlarda sıvı, karbon sayısı 17’den fazla olan alkanlar ise standart şartlarda katı hâldedir. Alkanlar apolar yapıda oldukları için suda çözünmez. Ancak karbontetraklorür ve benzen gibi apolar çözücülerde çözünür. İki molekül arasında CH2 kadar fark olması durumuna homolog sıra denir. Alkanlarda karbon sayısı ardışık iki molekül arasında CH2 kadar fark olduğundan alkanlar homolog sıra oluşturur. Örneğin CH4 (metan) ile C2H6 (etan) molekülleri arasında CH2 kadar fark vardır. Bu nedenle metan ile etan molekülleri birbirinin homologudur.
Alkanların kullanım alanları
Günümüzde daha çok yakıt olarak kullanılan alkanların ana kaynağı;
petrol, kömür ve doğal gaz gibi fosil yakıtlardır.
Alkanlar genellikle ham petrolün rafinerilerde damıtılmasıyla elde edilir.
Petrolün rafinerilerde damıtılmasıyla elde edilen ürünler aşağıda gösterilmiştir.
Alkanların Özellikleri:
- Doymuş Yapı: Alkanlar, karbon atomları arasında sadece tek bağlar içerir, bu nedenle doymuş hidrokarbonlardır. Bu, karbon atomları arasında en fazla hidrojen atomu içeren basit yapıyı oluşturur.
- Moleküler Formül: Genel formül CnH2n+2'dir. Bu formül, alkanlardaki karbon ve hidrojen atomlarının oranını ifade eder.
- Yapısının Isomerizasyonu: Alkanlar genellikle yapısal izomerlere sahiptir, yani aynı moleküler formülü paylaşan ancak farklı bağlanma düzenlemelerine sahip olan bileşikler.
- Kararlılık: Alkanlar, genellikle kararlı moleküler yapıları nedeniyle reaktif değildirler. Bu, yanmaları için oksijenle etkileşime girmeleri haricinde diğer reaksiyonlara girmelerini zorlaştırır.
Alkanların Kullanım Alanları:
- Yakıt Olarak Kullanım: Alkanlar, özellikle doğalgaz ve sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) gibi doğal gazlarda bulunan metan (CH4), etan (C2H6), propan (C3H8) gibi alkanlar, enerji üretimi için yaygın olarak kullanılır.
- Petrokimya Endüstrisi: Alkanlar, petrokimya endüstrisinde çeşitli ürünlerin hammaddesi olarak kullanılır. Örneğin, etilen (C2H4) ve propilen (C3H6), plastik ve polimer üretiminde kullanılan önemli alkan türevleridir.
- Isı Transfer Akışkanları: Bazı alkanlar, ısı transfer akışkanları olarak kullanılır. Örneğin, pentan ve hekzan gibi alkanlar, termal enerji transferi için kullanılabilirler.
- Çözücüler: Alkanlar, organik çözücüler olarak kullanılabilir. Özellikle, hekzan ve heptan gibi düşük moleküler ağırlıklı alkanlar, kimyasal süreçlerde çözücü olarak tercih edilebilir.
- Sentetik Yağlar ve Mumlar: Bazı alkanlar, sentetik yağlar, mumlar ve diğer endüstriyel ürünlerin üretiminde kullanılabilir.
Alkanların kararlı yapısı ve geniş kullanım alanları, endüstri ve enerji sektörleri için önemli birer kaynak haline gelmelerini sağlamaktadır.