يُعرف الألكان بالكيمياء العضوية بأنه عبارة عن هيدروكربون متشبع يتشكل من سلسلة مفتوحة غير حلقية والتي تتضمن جزئ به الحد الأقصى من ذرات الهيدروجين وبالتالي فإنها لا تشتمل على روابط ثنائية .
تسمية الالكانات
لا يوجد نظام للتسمية من الممكن استعماله من أجل أكثر المركبات تعقيدًا ، لذلك فقد تم إجراء مقابلات مختلفة واجتماعات عديدة بشكل دوري منذ عام 1892 ، وقد شارك بها كيميائيو العالم ، وهذا النظام معروف في صيغته الراهنة باسم نظام IUPAC، (الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقات) ، وطالما أنه نظام يتم تطبيقه على كافة أصناف المركبات العضويه ، فسيطبق على الألكانات .
قواعد التسمية وفق IUPAC
– يتم اختيار السلسلة المستمرة الأطوال ، أساسيًا لبنية المركب ثم يتم النظر للمركب على أنه مشتق من تلك البنية بإبدال رمز الألكيل المختلفة بذرات الهيدروجين ، ومن الممكن أن ننظر إلى الإيزويوتات (I) على أنه مشتق من البروبان بفعل إحلال زمرة متيل مكان ذرة هيدروجين ، وبذلك يمكن تسميته (متيل البروبان) .
– يمكن إذا دعت الضرورة كما في حالة مماكبات البنتان (II وIII) فإنه يتم الاشارة برقم إلى الكربون الذي تتصل به زمرة الألكيل .
– يتم ترقيم السلسلة الرئيسية بحيث تكون الأرقام أصغر ما يمكن ، وهكذا يسمى (II) 2- متيل البنتان بدلاً من 4- متيل البنتان .
– في حالة تكرار وجود زمرة الألكيل نفسها أكثر من مرة ، بوصفها سلاسل جانبية فإنه يتم الاشارة إليها بالسوابق ثنائي وثلاثي ورباعي، … الخ وذلك لكي يتم إظهار عدد زمر الألكيل المرتبطة ويتم الاشارة بأرقام متنوعة لمواقع هذا الزمر ، كما في تسمية المركب 4،2،2- ثلاثي متيل البنتان (IV) .
– إذا كان هناك زمر ألكيلية مختلفة ومتعددة متصلة بالسلسلة الوالدة ، فيتم ترتيبها في التسمية طبقًا للتسلسل الهجائي ، كما هو الحال في 3،3- ثنائي إتيل -5- إيزو بروبيل -4- متيل الأوكتان (V) ( نشير إلى أن إيزوبروبيل تكون قبل متيل ، ولكن تأتي ثنائي متيل بعد إتيل أو ثنائي إتيل ، فالترتيب الابجدي يتم تطبيقه على الوسمات ثنائي وثلاثي .. الخ ) .
– هناك قواعد أخرى واستعمالات مقنعة بتسمية الألكانات شديدة التعقيد ، ولكن تلك القواعد السابقة كافية لتسمية المركبات التي من الممكن أن نصادفها ، وتسمى هاليدات الألكيل التي تصادف غالبا بكيمياء الألكانات بوصفها هالوجينات الألكيل ، مما يعني أن الهالوجين يتم معاملته ببساطة على أنه سلسلة جانبية ، يتم تسمية الألكان اولاً كما لو كان الهالوجين غير موجود ، ثم يأتي قبله سوابق فلورو أو كلورو أو برومو أو يودو مع أي أرقام أو سوابق مهمة .
أسماء الألكانات العشرة الأولى
من الضرور معرفة أسماء الألكانات العشرة الأولى بالانجليزية ، وذلك حتى تعرف الأولوية عند تسمية الهيدروكربونات (الترتيب الأبجدي) وهي كالتالي :
1- CH4 Methane
2- C2H6 Ethane
3- C3H8 Propane
4- C4H10 Butane
5- C5H12 Pentane
6- C6H14 Hexane
7- C7H16 Heptane
8- C8H18 Octane
9- C9H20 Nonane
10- C10H22 Decane
الخواص الكيميائية للألكانات
تتسم الألكانات بنشاطيتها المنخفضة وذلك نظرًا لأن الروابط الأحادية بين C-C, و C-H تكون ثابتة بشكل نسبي ، وصعبة التكسير وغير قطبية ، ولذلك فإن التفاعلات الخاصة بها مع الأجسام الأخرى تتم من خلال التبادل وليس الانضمام ، ولا تتفاعل الألكانات مع الأحماض ، والألكيلات ، والفلزات ، والعوامل المؤكسدة .
ومن الجدير بالذكر فإن النفط (أوكتان) لا يتفاعل مع حمض الكبريتيك المركز ، وفلز الصوديوم ، ومنجنيز البوتاسيوم ، وهذا الخمول التي تتسم به الالكانات هو السبب في تسميتها بكلمة البرافينات ، والتي تعني باللاتينية هنا لا يوجد انجذاب .
ونظرًا لأنها مشبعة وإذا تم تسخينها لدرجة حرارة 500 – 770 س في وجود مواد حافزة فإنها تتحول لفحوم هدروجينية إيتيلينية ، أو قد تتحول إلى فحوم هدروجينية أسيتيلينية ، كذلك من الممكن أن تتحول الألكانات في حالة نزع الهيروجين وتوافر مواد حافزة خاصة وبالحرارة إلى فحوم هيدروجينية حلقية .
وتستطيع الألكانات أن تحترق بكل سهولة في حالة وجود حرارة مرتفعية مع توافر الأكسجين ، وهي تتحول لغاز الفحم (الكربون) وماء ، ويصاحبها انتشار الكثير من الحرارة ، مما يجعل الألكانات من أهم مصادر الطاقة الحرارية .
وجود الالكانات بالطبيعة
توجد الالكانات بكثرة على شكل مكامن من الغاز الطبيعي والنفط ، حيث أن الميثان يشكل الجزء الأكبر من الغاز الطبيعي ، أما النفط فهو يشتمل على مزيج معقد من الفحوم الهدروجينية ، ويصعب عمليا استحصال فحم هدروجيني نقي من النفط الخام فيما عدا الحدود الستة الأولى وذلك بسبب تقارب درجة غليان حدين متتاليين .
استخدامات الألكانات
تدخل الألكانات في استخدامات صناعية مختلفة ومتنوعة ، فعلى سبيل المثال يمكن استخدامها في الإنارة والتدفئة ، كذلك فهي تعد من المصادر المهمة للقوة المحركة ( محركات الاحتراق الداخلي والمحركات النفاثة ) ، كذلك من الممكن استعمال الألكانات في إذابة الزيوت والمواد الدسمة بالإضافة إلى تشحيم الآلات المختلفة .