پرسش

1. با وجودی كه آلكانها بی رنگ هستند پس چرا قیر و بعضی از برش های دیگر نفت تیره رنگ هستند؟
2. چرا با افزایش جرم مولی آلكانها نقطه جوش آنها زیاد می شود؟
3. چرا بر خلاف هواپیما در مورد سوخت كشتی از برش های سنگین نفت استفاده می كنند؟
4. آیا به جز كربن عناصر دیگری هم می توانند از راه تشكیل پیوند با خودشان زنجیرهای كوتاه و بلند مولكولی به وجود آورند؟

پاسخ

همانطور كه می‌دانید آلكانها موادی بیرنگ هستند، اعضای كوچك این خانواده بزرگ، گازهایی بیرنگ هستند درحالیكه اعضای بزرگ آن جامداتی مومی شكل هستند. اما قیر و كلاْْ برش گازوئیل، تیره هستند و این هم به علت وجود ناخالصی‌هایی هست كه به همراه مواد نفتی وجود دارد. از جمله این ناخالصی‌ها، تركیبات گوگردداراست. بنزین و سایر برشهای سبك‌تر را تصفیه كرده و ناخالصی‌های آنرا از بین می‌برند، اما عموماْْ مقرون به صرفه نیست كه بعضی از برشهای سنگین‌تر مانند قیر را تصفیه نمایند.
با افزایش جرم مولكولی آلكانها، نقطه‌‌‌‌‌‌’ جوش آنها نیز افزایش می‌یابد. همانطور كه می‌دانید نیروی جاذبه‌ی بین مولكولی در مواد غیرقطبی نیروی جاذبه‌ای موسوم به نیروهای لاندن است. قدرت این نیروها با افزایش بزرگی مولكولها ارتباط دارد و هر چه مولكول بزرگتر شود، این نیروها قوی‌تر شده و درنتیجه مولكولها با جاذبه‌ی بیشتری به هم متصل می‌شوند. آلكانها نیز دارای مولكولهایی غیرقطبی هستند و نیروی جاذبه‌ی بین مولكولی در آنها با افزایش اندازه‌ی مولكول قوی‌تر شده و بنابراین نقطه‌ی ذوب و جوش در آنها افزایش می‌یابد.
برای پاسخ سؤال بعد، توضیح خود را با موتورهای دیزلی مانند كامیونها شروع می‌كنیم. این موتورها برای كار كردن به قدرت زیاد و درنتیجه سوخت فراوان نیاز دارند. از طرفی اگر به جدول 4 بخش 4 كتاب شیمی برای زندگی سال اول دبیرستان نگاهی بیاندازید، می‌بینید كه گرمای سوختن مولی متان به عنوان سبك‌ترین آلكان 890 كیلو ژول بر مول است، درصورتیكه گرمای سوختن اوكتان 5450 كیلوژول بر مول می‌باشد. پس با افزایش اندازه‌ی آلكان گرمای سوختن به ازای یك مول آن نیز افزایش می‌یابد. درنتیجه برای تامین نیروی زیاد مورد نیاز برای ماشینهای سنگین از جمله كشتی از برش‌های سنگین نفت استفاده می‌شود، درضمن استفاده از برشهای سبك مانند بنزین برای این موتورها مقرون به صرفه نیست، چون در این صورت به مقدار بسیار زیادی بنزین كه سوخت گرانی است، نیاز داشتند. مطلب دیگر این است كه برش سبك نفت تنها 18% از كل نفت را تشكیل می‌دهد و این مقدار مورد نیاز موتورهای سبك و هواپیما است. در مورد اینكه چرا در هواپیما از برش‌های سبك نفت استفاده می‌شود، برش‌های سنگین نفت دارای نقطه‌ی انجماد پایینی هستند و سریعاْْ منجمد می‌شوند، درحالیكه برشهای سبك‌تر دیرتر منجمد می‌شوند، هواپیما هم كه در بالای جو حركت می‌كند و در آنجا سریعاْْ افت دما داریم، درنتیجه به ناچار برای جلوگیری از انجماد سوخت، باید از برشهای سبك برای سوخت هواپیما استفاده كرد. این دلیل بیشتر به ذهن من می‌رسد، شاید دلایل دیگری از نظر قدرت و توانایی موتور هواپیما نیز وجود داشته باشد كه مربوط به مهندسان مكانیك می‌شود.
این مشخصه‌ی منحصر به فرد كربن است كه تمایل دارد با خودش به صورت زنجیر یا حلقه، پیوند تشكیل دهد. گوگرد و سیلیسیم بعد از كربن دو عنصر دیگری هستند كه تمایل به تشكیل پیوند با خود، كه كاتناسیون نامیده می‌شود، دارند. البته این تمایل در این عناصر به مراتب ضعیف‌تر از كربن می‌باشد.