نسخة الفيديو النصية
أي حالات المادة الآتية يمكن أن توجد فيها الألكانات في درجة حرارة الغرفة؟ أ: الصلبة والسائلة، ب: الصلبة والسائلة والغازية، ج: الصلبة والغازية، د: الغازية، هـ: السائلة والغازية.
في هذا السؤال، علينا تحديد جميع الحالات الفيزيائية الممكنة للألكانات في درجة حرارة الغرفة. بداية، الألكانات عبارة عن هيدروكربونات مشبعة لها روابط أحادية فقط بين ذرات الكربون. الميثان هو أصغر ألكان وله الصيغة الكيميائية CH4. والديكان هو ألكان أكبر بكثير، وله الصيغة الكيميائية C10H22. وكلا الجزيئين ألكانات لأنهما يحتويان على روابط أحادية فقط بين ذرات الكربون.
ثمة علاقة مهمة يمكن أن تساعدنا في حل هذه المسألة، وهي أن الألكانات ذات السلاسل الكربونية الأطول لها درجات انصهار وغليان أعلى من الألكانات ذات السلاسل الكربونية الأقصر. درجة انصهار وغليان الميثان أقل بكثير من درجة حرارة الغرفة. لذلك، يصبح الميثان غازًا في درجة حرارة الغرفة. يمكننا ملاحظة أن الديكان له درجة انصهار وغليان أعلى بكثير من الميثان. ولأن درجة انصهاره أقل من درجة حرارة الغرفة، ودرجة غليانه أعلى من درجة حرارة الغرفة، يصبح الديكان سائلًا في درجة حرارة الغرفة.
تميل جزيئات الألكانات ذات السلاسل الكربونية الأطول إلى أن يكون لها درجات انصهار وغليان أعلى؛ نظرًا لوجود قوى تشتت أكبر بين الجزيئات. وهذا لأنه كلما طالت سلسلة الكربون، زادت مساحة السطح المعرض للتلامس بين الجزيئات.
لنكمل الجدول الآتي للألكانات ذات السلسلة المستقيمة. إذا كان الألكان ذو السلسلة المستقيمة يحتوي على ذرة واحدة إلى أربع ذرات كربون، فسيكون غازًا في درجة حرارة الغرفة. وذلك لأن هذه الألكانات لها أضعف قوى تشتت بين الجزيئات، ويلزم القليل من الطاقة الحرارية للتغلب على هذه القوى وتغيير حالتها الفيزيائية. أما الألكانات ذات السلسلة المستقيمة التي تحتوي على خمس إلى 16 ذرة كربون، فتصبح سائلة عند درجة حرارة الغرفة؛ لأن لها قوى تشتت أكبر بين الجزيئات. وأخيرًا، إذا كان الألكان ذو السلسلة المستقيمة يحتوي على 17 ذرة كربون أو أكثر، فسيصبح صلبًا في درجة حرارة الغرفة. هذه الألكانات لها أشد قوى تشتت، وتتطلب كمية كبيرة من الطاقة الحرارية للتغلب على قوى التشتت وتغيير حالتها.
إذن، أي حالات المادة الآتية يمكن أن توجد فيها الألكانات في درجة حرارة الغرفة؟ الإجابة هي الصلبة والسائلة والغازية، أو خيار الإجابة ب.
