⛽ Uhlovodíky – alkany

Ze života

O čem to je

Když doma zapálíš plynový sporák, hoří zemní plyn. Na chatě vaříš na kartuši s propan-butanem. Do auta se tankuje benzín nebo nafta.

Všechny tyhle látky jsou postavené jen ze dvou druhů atomů: uhlíku a vodíku. Jsou to naše nejdůležitější paliva – a umí být i nebezpečné.

Nové pojmy

UhlovodíkLátka, jejíž molekuly jsou složené jen z uhlíku (C) a vodíku (H).methan CH₄ – jeden uhlík a čtyři vodíky
VazbaPevné spojení mezi dvěma atomy. Kreslí se jako čárka: C–H.Představ si ji jako dvě ruce, které se drží.
Čtyřvazný uhlíkUhlík tvoří vždy 4 vazby – má „čtyři ruce“. Vodík tvoří jen 1 vazbu.V methanu drží uhlík čtyřmi rukama čtyři vodíky.
AlkanUhlovodík, ve kterém jsou mezi atomy jen jednoduché vazby (jedna čárka). Jména alkanů končí na -an.methan, ethan, propan, butan

Stavíme molekuly

Uhlíky se dají řetězit za sebe jako vagonky. Každý uhlík má 4 ruce. Ty, které nedrží jiný uhlík, drží vodík.

Kolik vodíků má propan (3 uhlíky v řadě)?
Krajní uhlíky drží jednou rukou souseda, zbudou jim 3 ruce → 3 vodíky každý. Prostřední drží dva sousedy, zbudou mu 2 ruce → 2 vodíky. Celkem 3 + 2 + 3 = 8. Propan je C₃H₈.

Klepni na kartu: na přední straně je vzorec, na zadní jméno. Všimni si, že s každým uhlíkem navíc přibudou vždy dva vodíky.

  • CH₄ – methan
  • C₂H₆ – ethan
  • C₃H₈ – propan
  • C₄H₁₀ – butan
  • C₅H₁₂ – pentan
  • C₆H₁₄ – hexan

K čemu jsou

  • methan – hlavní složka zemního plynu (vaření, topení)
  • propan a butan – plyn v kartuších a lahvích
  • benzín, nafta – směsi delších alkanů, vyrábějí se z ropy (černé kapaliny z hlubin země)

Hoření

HořeníRychlá reakce látky s kyslíkem, při které se uvolňuje teplo a světlo.
Exotermní reakceReakce, při které se teplo uvolňuje do okolí.Hoření plynu ohřeje hrnec.
Co vznikne, když methan hoří a má dost vzduchu?
Uhlík se spojí s kyslíkem na oxid uhličitý, vodík s kyslíkem na vodu: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Kontrola: vlevo 1 C, 4 H, 4 O; vpravo 1 C, 4 H, 2 + 2 = 4 O.
Nedokonalé hořeníHoření, když je málo kyslíku. Místo oxidu uhličitého vzniká oxid uhelnatý CO – jedovatý plyn bez barvy a zápachu.Kamna nebo karma, které špatně táhnou. Proto se doma dávají hlásiče CO.
✗Propan je C₃H₆.
✓Propan je C₃H₈.

Každý uhlík musí mít 4 vazby. Spočítej je: krajní uhlíky mají po 3 vodících, prostřední 2 → 8 vodíků.

Alkany jsou uhlovodíky jen s jednoduchými vazbami, jména končí na -an. Uhlík je čtyřvazný. Při dokonalém hoření vzniká CO₂ a voda, při nedokonalém jedovatý CO.

Řada alkanů

O čem to je

Alkany tvoří řadu jako schody: každý další má o jeden uhlík víc. Díky tomu stačí znát jeden vzorec a spočítáš složení kteréhokoli z nich.

To se hodí, když chceš vědět, co hoří ve sporáku, v kartuši nebo v motoru – a co při tom vzniká.

Nové pojmy

UhlovodíkSloučenina jen z uhlíku a vodíku.CH₄, C₃H₈
VaznostKolik vazeb (spojení) atom vytváří. Uhlík je čtyřvazný, vodík jednovazný.H–C: vodík má jednu čárku, uhlík jich má celkem čtyři.
Jednoduchá vazbaSpojení dvou atomů jedním párem elektronů. Kreslí se jednou čárkou C–C.
AlkanUhlovodík jen s jednoduchými vazbami. Říká se mu také nasycený uhlovodík – víc vodíků už se na něj nevejde.ethan CH₃–CH₃

Obecný vzorec

Má-li alkan n uhlíků, má 2n + 2 vodíků. Zapisuje se to CₙH₂ₙ₊₂.

Zjisti počet uhlíků n.
Vynásob ho dvěma.
Přičti 2. To je počet vodíků.
Kolik vodíků má oktan (8 uhlíků)?
n = 8. 2 · 8 = 16. 16 + 2 = 18. Oktan je C₈H₁₈.

Jména

Prvním čtyřem se říká starými jmény, od pěti uhlíků se používají řecké číslovky.

nNázevVzorecZa běžné teploty
1methanCH₄plyn
2ethanC₂H₆plyn
3propanC₃H₈plyn
4butanC₄H₁₀plyn
5pentanC₅H₁₂kapalina
6hexanC₆H₁₄kapalina
8oktanC₈H₁₈kapalina (v benzínu)

Čím delší řetězec, tím výš je teplota varu: krátké alkany jsou plyny, delší kapaliny, nejdelší pevné (parafín ve svíčkách).

Ověř si to na kartách: zkus si vždy nejdřív spočítat jméno z počtu uhlíků a pak teprve kartu otoč.

  • CH₄ – methan – zemní plyn
  • C₂H₆ – ethan
  • C₃H₈ – propan – kartuše
  • C₄H₁₀ – butan – kartuše, zapalovač
  • C₈H₁₈ – oktan – benzín

Hoření alkanů

Alkany hoří a uvolňují přitom teplo – reakce je exotermní (teplo jde ven). Při dostatku kyslíku vzniká oxid uhličitý a voda. Při nedostatku kyslíku vzniká jedovatý oxid uhelnatý CO.

Napiš hoření propanu.
C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O. Kontrola: uhlíky 3 = 3, vodíky 8 = 4 · 2, kyslíky 5 · 2 = 10 a vpravo 3 · 2 + 4 = 10.
✗Obecný vzorec alkanů je CₙH₂ₙ.
✓Alkany mají vzorec CₙH₂ₙ₊₂.

Dva krajní uhlíky mají každý o jeden vodík navíc. CₙH₂ₙ mají uhlovodíky s jednou dvojnou vazbou (alkeny).

Alkan = jen jednoduché vazby, koncovka -an, vzorec CₙH₂ₙ₊₂. Methan, ethan, propan, butan, pentan, hexan… Hoří na CO₂ a vodu.
⚙️Kovy, výroba železa a koroze🛢️Alkeny, alkyny, areny a ropa