دربالألكانات بالعربي: التقطير التجزيئي، الخواص، التحضير والتفاعلات
الألكانات أبسط المركبات العضوية: كربون وهيدروجين وروابط أحادية فقط. ومع بساطتها هي أساس صناعة النفط والغاز اللي يشتغل فيها أغلب مهندسي الكيمياء في عُمان والخليج. المحاضرة تربط الكيمياء بالصناعة: من برج التقطير إلى خطوط الغاز المسال.
وش راح تتعلم في المحاضرة 2؟
1ما هي الألكانات؟
- الألكانات هيدروكربونات مشبعة، كل روابطها أحادية، وصيغتها العامة CₙH₂ₙ₊₂.
- مجموعة الألكيل R هي ألكان ناقص ذرة هيدروجين، مثل methyl و ethyl.
- مقدمة للمجموعات الوظيفية اللي تحدد سلوك المركب.
2المصادر والتقطير
- المصدر الرئيسي: النفط الخام والغاز الطبيعي.
- التقطير التجزيئي يفصل النفط حسب درجة الغليان: الغازات C1–C4 فوق البرج، والجازولين والكيروسين في المنتصف، وزيوت التشحيم والأسفلت تحت.
- كل جزء له استخدام: وقود، مذيبات، ومواد خام للبتروكيماويات.
3الخواص الفيزيائية
- الحالة الفيزيائية: C1–C4 غاز، C5–C17 سائل، C18 وأكثر صلب.
- درجة الغليان تزيد مع طول السلسلة، والتفرع يخفضها: n-pentane 36°C، isopentane 28°C، neopentane 9.5°C.
- الألكانات غير قطبية، ما تذوب في الماء، وأخف منه.
4طرق التحضير
- هدرجة الألكينات والألكاينات بعامل حفاز: Ni عند 200–300°C، أو Pt و Pd عند حرارة الغرفة.
- تفاعل Wurtz: هاليد ألكيل مع الصوديوم يعطي ألكان متماثل R–R.
- تحليل Kolbe الكهربائي لأملاح الأحماض الكربوكسيلية يعطي كذلك R–R.
5التفاعلات
- الهلجنة بالأشعة فوق البنفسجية: تفاعل استبدال بآلية الجذور الحرة (بدء، انتشار، إنهاء).
- الاحتراق الكامل يعطي CO₂ و H₂O وطاقة: حرارة احتراق الميثان تقريبًا 890 kJ/mol.
- الألكانات قليلة النشاط في الظروف العادية، ولهذا تحتاج ضوء أو حرارة عالية.
6الاستخدامات و LNG
- الاستخدامات: وقود، تدفئة، توليد كهرباء، ومواد خام للصناعة.
- الغاز الطبيعي المسال LNG: تبريد الغاز (أغلبه ميثان) لحوالي −162°C فيقل حجمه تقريبًا 600 مرة ويسهل نقله بالسفن.
- مثال محلي: مجمع الغاز المسال في صور بسلطنة عُمان.
جرّب 5 أسئلة من بنك المدرب
أمثلة من أسئلة المحاضرة. اضغط على السؤال عشان تشوف الإجابة والتفسير.
1. اسم الألكان C₅H₁₂ هو:
- Propane
- Butane
- Pentane ✓
- Hexane
خمس ذرات كربون = Pent-، والصيغة تحقق CₙH₂ₙ₊₂.
2. التقطير التجزيئي يفصل مكونات النفط الخام حسب:
- الكثافة
- درجة الغليان ✓
- اللون
- الذوبان في الماء
كل جزء يتكثف عند ارتفاع في البرج يناسب درجة غليانه.
3. ليش تزيد درجة غليان الألكانات مع زيادة عدد ذرات الكربون؟
- تتكون روابط هيدروجينية
- تزيد قوى لندن (فان دير فالز) ✓
- تصير الجزيئات قطبية
- تتكون روابط أيونية
الجزيء الأكبر له سطح وإلكترونات أكثر، فتقوى قوى لندن بين الجزيئات.
4. تفاعل فورتز لـ CH₃Br مع Na في إيثر جاف يعطي:
- الميثان
- الإيثان ✓
- البروبان
- البيوتان
2CH₃Br + 2Na ← CH₃–CH₃ + 2NaBr.
5. عدد مولات O₂ اللازمة لحرق مول من البيوتان C₄H₁₀ احتراقًا كاملًا:
- 5
- 6.5 ✓
- 8
- 13
(3n+1)/2 = (12+1)/2 = 6.5.
في المدرب أكثر من 35 سؤال لهذي المحاضرة، وكل محاولة تطلع لك 20 سؤال جديد مع تقرير بمستواك. ابدأ الاختبار
أسئلة شائعة
ليش التفرع يقلل درجة غليان الألكانات؟
التفرع يخلّي الجزيء أقرب للشكل الكروي فتقل مساحة سطح التلامس بين الجزيئات، وتضعف قوى لندن بينها، فيحتاج طاقة أقل للغليان. لهذا neopentane يغلي عند 9.5°C بينما n-pentane عند 36°C مع إن صيغتهم نفسها C₅H₁₂.
وش الفرق بين تفاعل Wurtz وتحليل Kolbe؟
الاثنين يعطون ألكان متماثل R–R. في Wurtz نتفاعل هاليد الألكيل مع الصوديوم الفلزي، وفي Kolbe نحلّل محلول ملح حمض كربوكسيلي كهربائيًا.
كيف يفصل التقطير التجزيئي النفط الخام؟
يُسخّن النفط ويدخل أسفل برج حرارته تقل كلما ارتفعنا. كل مكوّن يتكثف عند الارتفاع اللي حرارته قريبة من درجة غليانه، فتطلع الغازات الخفيفة من الأعلى والمكونات الثقيلة من الأسفل.
هل هذي المحاضرة مجانية؟
المحاضرة الثانية متاحة للمشتركين في درب، والمحاضرة الأولى (التسمية) مجانية بالكامل عشان تجرّب المنصة.
جاهز تبدأ؟
شرح تفاعلي، أدوات تطبيقية، كويز في النهاية، وشهادة إتمام إذا جبت 80% أو أكثر.