الصيغة العامة للألكانات

الصيغة العامة للألكانات

الصيغة العامة للألكانات الخطية والمتفرعة هي (‪C(𝑛)H(2𝑛+2‬‏ حيث n هو عدد ذرات الكربون. 

يتم تمثيل المُركبات الكميائية بعدد من الأشكال الكميائية المُتعارف عليه في الأوساط العلمية مثل تمثيلها بـ:

• الصيغة الجزيئة.
• الصيغة التوضيحية

أولًا، الصيغة الجزيئية: تُعرف الصيغة العامة للمركبات العضوية باسم الصيغة الجزيئية وهي عبارة عن الصيغة الكيميائية التي تعبر عن عدد ذرات كل عنصر ونوعها بدقة.

تُتضمن الصيغة العامة للمركبات العضوية:

• العناصر الداخلة في تركيب المركب الواحد.
• العدد الفعلي للعناصر الكميائية الداخلة في تركيب المركب.

تُستخدم الصيغة الجزيئية كميائيًا لإعطاء صورة مُختصرة عن المركب الكميائي وما يتضمنه من عناصر تركيبية دون التفرع إلى الشكل الحقيقي له أو مجموعته الوظيفية أو طريقة ارتباط العناصر مع بعضها البعض.

وتتضح أهمية الصيغة الجزيئية مع المركبات الهيدروكربونية (المركبات العضوية المكونة من عنصري الهيدروجين والكربون)  حيث وضع الكميائيون قوانين عامة للحصول على الصيغ الجزيئية لها اعتمادًا على تشبع روابطها الكميائية وطبيعتها التركيبية كما يلي:

• أولًا، الألكانات الخطية والمتفرعة، وصيغتها الجزيئية هي (‪C(𝑛)H(2𝑛+2‬‏ حيث n هو عدد ذرات الكربون.
• ثانيًا، الألكينات الخطية والمتفرعة، وصيغتها الجزيئية هي (‪C(𝑛)H(2𝑛‬‏ حيث n هو عدد ذرات الكربون.
• ثالثًا، الألكاينات الخطية والمتفرعة، وصيغتها الجزيئية هي (‪C(𝑛)H(2𝑛-2‬‏  حيث n هو عدد ذرات الكربون.

ثانيًا، الصيغة التوضيحية: تُعتبر الصيغ التوضيحية تمثيل رسمي يوضح جميع العناصر الداخلة في تركيب المُركب وطريقة ارتباط العناصر مع بعضها البعض على هيئة خطوط:

• مفردة، تُمثل روابط تساهمية أحادية مثل ارتباط ذرتي الكربون والهيدروجين معًا C — H
• ثنائية، تُمثل روابط تساهمية ثنائية مثل ارتباط ذرتي الكربون والأكسجين معًا C=O
• ثلاثية، تُمثل روابط تساهمية ثلاثية مثل ارتباط ذرتي الكربون والنيتروجين.

وتُستخدم الصيغ التوضيحية لـ:

• إعطاء صورة مُختصرة عن المركب الكميائي وما يتضمنه من عناصر تركيبية.
• طريقة ارتباط العناصر مع بعضها البعض.

وعلى الرغم من شمول الصيغ التوضيحية الكميائية من الناحية التركيبة إلا أنها لاتُعطي صورة واضحة عن التكريب الهندسي الصحيح للمركب. [1]

أمثلة تطبيقية على طرق التمثيل الممكنة بالصيغ الكميائية المُختلفة

ولتبسيط الأمر دعنا ننظر إلى الصيغة الكميائية للمركبات التابسة:

• البروبان.
• فورمالدهيد.

أولًا، البروبان: البروبان مركب عضوي يحتوي على ثلاث ذرات من الكربون وثماني ذرات من الهيدروجين ويتم تمثيله كميائيًا بالصيغة التوضيحية على النحو التالي CH3 — CH2 —CH3

بالنظر إلى التركيب الكميائي للبروبان يُمكننا استنتاج الصيغة الجزيئية له كما يأتي:

• عدد ذرات الكربون = 3
• عدد ذرات الهيدروجين = 8
• الصيغة الجزيئية للبروبان =C₃H₈

ثانيًا، الفورمالدهيد: يُعتبر الفورمالدهيد فردًا من عائلة الألدهيدات العضوية ويحتوي على ذرة كربون واحدة و ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين ويتم بواسطة الصيغة التوضيحية على النحو التالي H₂C=O

بالنظر إلى التركيب الكميائي للفورمالدهيد يُمكننا يُمكننا استنتاج الصيغة الجزيئية له كما يأتي: [1][2][3]

• عدد ذرات الكربون =1
• عدد ذرات الهيدروجين = 2
•  ذرات الأكسجين= 1
• الصيغة الجزيئية للبروبان =CH₂O

ما هي الألكانات

الألكانات مُركبات عضوية مكونة من عنصري الهيدروجين والكربون المرتبطان معًا بروابط أحادية تساهمية، لتُعرف باسم الهيدروكربونات المشبعة وتتميز بـالمقطع (ــان) بالعربية أو (ane) بالانجليزية.

تتميز الألكانات بارتباط جميع عناصرها مع بعضها البعض بروابط تساهمية أحادية مُشبعة ويُستدل عليها بالمقطع (ــان) بالعربية أو (ane) بالانجليزية.

تنقسم الألكانات العضوية إلى ثلاث مجموعات اعتمادًا على تركيبها الكميائي:

• أولًا، ألكانات متفرعة.
• ثانيًا، ألكانات حلقية.
• ثالثًا، ألكانات متسلسلة.

الصيغة الجزيئية العامة للألكانات المتفرعة والمتسلسة= (‪C(𝑛)H(2𝑛+2‬‏ حيث n هو عدد ذرات الكربون. 

الصيغة الجزيئية العامة للألكانات الحلقية= CnH2n حيث n هو عدد ذرات الكربون.

أمثلة على الألكانات البسيطة :

• الميثان.
• البروبان

الميثان (Methane): يُعتبر الميثان أبسط مركب عضوي مُشبع من فئة الألكان، ويتكون من ذرة كربون واحدة  يُستدل عليها بالمقطع ميث ويعني واحد مُرتبطة بأربع ذرات من الهيدروجين عن طريق أربع روابط تساهمية أحادية مُشبعة.

يُظهر الميثان خضوعًا طبيعيًا للصيغة الجزيئية للألكانات المتفرعة فنلاحظ أن:

• عدد الكربونات = 1
• قيمة n تساوي 1
• عدد ذرات الهيدروجين المتوقعة= (2𝑛+2) = ((2×1) + 2 ) = 4

إذن الصيغة الجزيئية للميثان : CH4

البروبان : يدل المقطع بروب في بداية المركب على وجود 3 ذرات من الكربون بينما يدل المقطع ـان على تشبع جميع الروابط التساهمية بالمركب.

وبتطبيق الصيغة العامة للألكانات على البروبان يُمكننا استنتاج الصيغة الجزيئية له: [2][3]

• عدد الكربونات = 3
• قيمة n تساوي 3
• عدد ذرات الهيدروجين المتوقعة= (2𝑛+2) = ((2×3) + 3 ) = 8

إذن الصيغة الجزيئية لعنصر للبروبان : C₃H₈

المحتويات المرئية المُتاحة إلكترونيًا لدراسة المركبات العضوية الهيدروكربونية

نقدم لكم فيما يأتي مجموعة مختارة من الفيديوهات والمواقع التعليمية المُبسطة لدراسة المركبات العضوية الهيدروكربونية بشكل تعمقي أكثر باللغة العربية

• أولًا، الدروس التعليمية المُقدمة من موقع نجوى البريطاني لدراسة المركبات العضوية الهيدروكربونية والصيغ الجزيئية والتوضيحية مع التمرين التطبيقي عليها من خلال هذا الرابط.
• ثانيًا، الدروس التعليمية المُقدمة من موقع نجوى البريطاني لدراسة الصيغة الجزيئية للألكانات مع التمرين التطبيقي عليها من خلال هذا الرابط.
• ثالثًا، حلقة مثيل المركبات العضوية بالصيغ التوضيحية من سلسلة الدروس الكميائية  المُقدمة على منصة مدرسة كجزء من مبادرة محمد بن راشد ال مكتوم العالمية لإثراء المحتوى المعرفي العربي للأطفال حول العالم كله.