主な違い – アルカンとアルケンの違い

炭化水素は、C原子とH原子からなる化合物です。

この炭化水素分子は、CとH原子の組み合わせが異なり、分子の空間配置によって異なる幾何学的形状を持っています。

これまでに数千種類の炭化水素が発見されているため、これらの化合物にはさまざまな分類があります。

アルカンとアルケンは、そのような2つのカテゴリーです。

どちらも分岐、非分岐、環状の炭化水素で構成されています。

アルカンとアルケンの大きな違いは、アルカンが飽和炭化水素であるのに対して、アルケンは不飽和炭化水素であることである。

アルカンとは

アルカンは、化学式CnH2n+2（nは整数）で表される飽和炭化水素です。

アルカンは、CとHの原子で構成されているため、炭化水素と呼ばれています。

これらの原子はすべて単結合でつながっている。

二重結合や三重結合がないため、アルカンは飽和炭化水素と呼ばれています。

アルカンは、有機分子の広いグループです。

炭素原子の数と構成する側鎖の数によって名前が付けられている。

最も小さいアルカンはメタンです。

メタンでは、中心の炭素原子が4個の水素原子と結合している。

アルカンのIUPAC命名法は、ギリシャ語の接頭辞に基づいている。

下表にいくつかの例を示す。

アルカンの構造から、アルカンには大きく分けて3つのタイプがあります。

• 直鎖アルカン
• 分岐アルカン
• 環状アルカン

直鎖アルカンとは、アルカン分子に側鎖を持たない直鎖のアルカンのことである。

分岐アルカンはアルキル基を側鎖に持つ分子であるが、飽和分子です。

アルキル基は水素原子が1つもないアルカンで、炭素原子に結合するための空隙を持つ。

環状アルカンは環状構造です。

図1: アルカンの形状の違い

アルカンの主な供給源は、原油と天然ガスです。

これらの燃料は、主にアルカン分子で構成されている。

そのため、石油の精製によってアルカンを得ることができる。

分留と呼ばれる工程で、このアルカンを分離する。

アルカンはすべて無色・無臭です。

炭素原子の数が多いほど融点、沸点が高くなる。

標準的な温度と圧力の条件下では、アルカンの中には液体となるものと、気体状の化合物となるものがあります。

この違いは、沸点が異なるためです。

アルカンは異性体を示す。

アルカン分子は、その構造や分子の空間配置によって、構造異性体や立体異性体を持つことがあります。

アルカンが受ける主な反応の1つに燃焼反応があります。

アルカンの燃焼には、アルカンと酸素分子との反応が含まれる。

この反応により、二酸化炭素、水、熱が発生する。

さらに、アルカンはハロゲン化反応を起こすこともあります。

そこでは、十分なエネルギーが供給されると、Cl2などの分子がアルカンと反応する。

この反応により、ハロゲン化アルキルが生成される。

アルケンとは

アルケンは、化学式CnH2nで表される不飽和炭化水素です。

アルケンはCとHの原子だけで構成されているため、炭化水素と呼ばれています。

また、少なくとも1つのC=C二重結合で構成されているため、不飽和と呼ばれている。

したがって、炭素原子が1つしかないアルケンは存在し得ない。

最も単純なアルケンはC2H4です。

小さなアルケンは室温で気体です。

その他のアルケンは液体です。

しかし、非常に多くの炭素原子を持つアルケンは、ワックス状の固体状態です。

上図において、R1、R2、R3、R4はアルキル基であり、互いに同一でも異なっていても良い。

アルケンは、1つまたは複数の二重結合を持つことができる。

ほとんどの場合、これらの二重結合は互い違いに配置されている。

アルケンは無色で無極性です。

アルケンは二重結合を持つため、反応性分子とみなされます。

この二重結合は、シグマ結合とπ結合で構成されている。

このπ結合を分解することができる。

これを二重結合の開放と呼ぶ。

そして、この二重結合を持つ炭素原子に求電子剤を結合させることができる。

これをアルケンの付加反応という。

また、重合もアルケンの主要な反応です。

二重結合が開くことで、アルケンは重合を起こすことができる。

ここで、1つのアルケン分子をモノマーと呼ぶ。

これが、非常に重要なポリマーの生成につながる。

アルケンは、幾何学的異性体を示す。

これはシス-トランス異性体とも呼ばれる。

アルケンを命名する際には、これらの分子のシス-トランス幾何学的な性質も考慮する必要がある。

アルカンとアルケンの類似性

• アルカンとアルケンは炭化水素です。
• 小さなアルカン分子と小さなアルケン分子は、室温で気体です。
• アルカンとアルケンの原子は、共有結合で互いに結合している。
• どちらも無極性分子です。
• 従って、水や他の極性溶媒に溶けません。
• アルカンとアルケンは、二酸化炭素や水蒸気と一緒に燃やして熱を発生させることができる。

アルカンとアルケンの違い

定義

アルカン。

アルカンは化学式 CnH2n+2 で表される飽和炭化水素。

アルケン類。

アルケンは化学式CnH2nを持つ不飽和炭化水素です。

化学結合

アルカン アルカンは単結合のみからなる。

アルケン類。

アルケンは単結合だけでなく、二重結合でも構成されている。

化学式

アルカン  アルカンの化学式は CnH2n+2 です。

アルケン類。

アルケンの化学式はCnH2nです。

重合

アルカン類。

アルカンは重合しない。

アルケンの場合 アルケンは重合できる。

円周率ボンド

アルカン アルカンはπ結合を持たない。

アルケン類。

アルケンはπ結合で構成されている。

結論

アルカンとアルケンは重要な炭化水素です。

アルカンとアルケンは、非極性であることや水に溶けないといった類似点があるが、多くの異なる特徴を持っています。

アルカンとアルケンの主な違いは、アルカンが飽和炭化水素であるのに対して、アルケンは不飽和炭化水素であることである。