Definition und Klassifizierung Aliphatische Kohlenwasserstoffe sind Kohlenwasserstoffe, die die grundlegenden Eigenschaften aliphatischer Verbindungen besitzen. Ihre Moleküle enthalten nur Kohlenstoff- und Wasserstoffelemente, und die Kohlenstoffatome können in geraden Ketten, verzweigten Ketten oder Ringen (alicyclische Kohlenwasserstoffe) verbunden sein. Ihren Namen verdanken sie der Tatsache, dass sie erstmals aus Fetten gewonnen wurden.
Basierend auf der Art der chemischen Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen können Alkane in drei Kategorien eingeteilt werden:
Alkane (einschließlich Cycloalkane): Gesättigte Kohlenwasserstoffe, die vollständig aus Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindungen bestehen. Die allgemeine Formel für Kettenalkane lautet:
CnH2n+2 (n größer oder gleich 1)CXnHX2n+2(n größer oder gleich 1);
Alkene: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen. Die allgemeine Formel für Monoalkene lautet:
CnH2n(n größer oder gleich 2)CXnHX2nHX(n größer oder gleich 2);
Alkine: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit Kohlenstoff--Kohlenstoff-Dreifachbindungen. Die allgemeine Formel für Monoalkine lautet:
CnH2n−2(n größer oder gleich 2)CXnHX2n−2(n Größer oder gleich 2).
Kerneigenschaften und Regeln
Physikalische Eigenschaften: Wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome in einem Molekül zunimmt, steigen der Siedepunkt und der Schmelzpunkt allmählich an und die Dichte nimmt allmählich zu, aber die Dichte aller aliphatischen Kohlenwasserstoffe ist geringer als die von Wasser; Bei Raumtemperatur sind Kohlenwasserstoffe mit 1–4 Kohlenstoffatomen gasförmig (mit Ausnahme von Neopentan, das ebenfalls gasförmig ist), solche mit 5–16 Kohlenstoffatomen sind flüssig und solche mit 17 Kohlenstoffatomen oder mehr sind fest.
Chemische Eigenschaften: Alkane sind stabil und reagieren nicht mit starken Säuren, starken Basen oder starken Oxidationsmitteln. Sie können unter Licht Substitutionsreaktionen eingehen (wodurch ein Produktgemisch entsteht), sind brennbar und können bei hohen Temperaturen gecrackt werden. Alkene und Alkine (ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe) sind reaktiv. Zusätzlich zur Verbrennung können sie durch saures Kaliumpermanganat oxidiert werden. Ihre charakteristische Reaktion ist eine Additionsreaktion (mit Brom, Chlorwasserstoff, Wasser usw.), und sie können auch eine Additionspolymerisation eingehen, um Verbindungen mit hohem Molekulargewicht zu bilden.