9.1 : Alkinlerin Yapısı ve Fiziksel Özellikleri

Giriş:

Doğada hem karbon hem de hidrojen içeren bileşikler "hidrokarbonlar" olarak bilinir. Alifatik hidrokarbonlar, molekülleri doymuş tekli bağlar (yani alkanlar) veya doymamış çift veya üçlü bağlar içeren bileşiklerdir. Alkenler karbon-karbon çift bağları içerir ve C_nH_2n yapısal formülüne sahiptir. Karbon-karbon üçlü bağları içeren doymamış hidrokarbonlara "alkinler" adı verilir ve yapısal olarak C_nH_2n-2 formülüyle temsil edilirler.

En basit alkin, yüksek sıcaklıklarda yanmaya uğrayan ve kaynak için yakıt olarak kullanılan renksiz bir gaz olan etilen veya asetilendir. Alkinler hem doğal hem de sentetik kökenli çeşitli maddelerde bulunur. Örneğin Güney Amerika ağaç kurbağalarından elde edilen zehirde doğal alkinler bulunabilir. Öte yandan sentetik alkin içeren bileşikler, etinilestradiol gibi oral kontraseptifler gibi ilaçlarda önemli bir rol oynamaktadır. Selegilin gibi diğer alkin bazlı ilaçlar, Parkinson hastalığını tedavi etmek için sentetik dopamin veya L-dopa ile kombinasyon halinde kullanılır.

Alkinlerin Hibridizasyonu:

Alkinlerdeki üçlü bağ, karbon-karbon (C-C) bağının sp yörüngelerinin bir sigma (σ) bağı oluşturan örtüşmesi ve iki pi (π) bağını oluşturan 2p_y ve 2p_z yörüngelerinin yanal örtüşmesi nedeniyle oluşur, sırasıyla. Karbon sp yörüngesinin hidrojen atomunun 1s yörüngesi ile örtüşmesi, alkinin karbon-hidrojen (C–H) sp–1s sigma bağıyla sonuçlanır. Alkinler %50 karakterli bir sp hibridizasyonu gösterir. S orbitaldeki elektronlar, p orbitallere göre daha düşük enerjiler gösterdiğinden, atomun karakterindeki bir artış onun elektronegatifliğini artırır.

Moleküler Geometri: Bağ uzunluğu, Bağ açıları ve Bağ Güçleri

Orbitallerin yanal örtüşmesini içeren sp hibritleşmesi nedeniyle alkinler, bağ açısı 180° olan doğrusal bir geometriye sahiptir. Asetilendeki C-C üçlü bağının uzunluğu 121 pm veya 1,21 Å olarak ölçülür; bu, iki karbonu birlikte tutan bağ sayısındaki artış sayısı nedeniyle alkenlerin (134 pm veya 1,34 Å) ve alkanların (153 pm veya 1,53 Å) uzunluğundan daha azdır.

Alkinlerdeki C-H bağı (asetilende 1,06 Å), hidrojenle sp-1s σ bağını oluşturan sp hibritleşmiş karbon yörüngesinin artan s karakterinden dolayı alkenler ve alkanlarla karşılaştırıldığında daha kısadır. Daha düşük enerjilere sahip olmalarına ek olarak, s-orbitalindeki elektronlar atom çekirdeğine daha yakındır ve p-orbitallerindekilere göre daha sıkı bağlanırlar. Sonuç olarak, daha büyük bir s karakteri bağın gücünü arttırır. Bu nedenle, alkinlerdeki C-C üçlü bağları ve C-H bağları, esas olarak artan s karakterlerinden dolayı alkenlere ve alkanlara göre daha kısa ve daha güçlüdür. Alkinlerin bağ ayrışma enerjisi 966 kJ veya 231 kcal/mol'dür; bu, bu daha kısa ve daha güçlü bağların varlığı nedeniyle alkanlar ve alkenlerinkinden daha yüksektir.

Alkinlerin Fiziksel Özellikleri:

Alkinler ana alkanları veya alkenleri ile benzer fiziksel özellikler gösterirler. Yoğunluğu sudan daha düşük olan, suda ve polar çözücülerde çözünmeyen polar olmayan bileşiklerdir. Ancak polar olmayan organik çözücülerde iyi çözünürlük gösterirler. Etin ve propin gibi düşük molekül ağırlıklı alkinler oda sıcaklığında gaz halinde bulunurken, 1-oktin ve 1-desin gibi yüksek molekül ağırlıklı alkinler sıvıdır.