1. Алканы

Если удалить из молекулы метана один атом водорода, остаток называется метальным радикалом. Радикал содержит неспаренный, не участвующий в связи электрон.

В этом смысле и атом водорода можно считать радикалом, хотя атомы обычно радикалами не называют.

При встрече два метальных радикала рекомбинируют, образуя связь углерод-углерод и новую молекулу, называемую этаном

Энергия углерод-углеродной связи в этане составляет 83 ккал/моль. Это также прочная связь.

Если бы процесс рекомбинации радикалов, рассмотренный выше, повторился и с этаном, образовалась бы молекула, состоящая из четырех атомов углерода, называемая бутаном

Непрерывное повторение этого процесса привело бы в конце концов к образованию чрезвычайно длинной цепи, состоящей из групп СН₂, с метальными группами на каждом конце.

Изображенная выше макромолекула представляет широко известное в наши дни вещество - полиэтилен. Когда число углеродных атомов в цепи становится более четырех, вещество представляет собой уже не газ, а летучую жидкость. При дальнейшем увеличении числа атомов углерода в цепи получаются маслообразные соединения, а затем при числе атомов углерода в цепи, равном 18, мы имеем твердый парафин. Тысячи атомов углерода, входящие в состав полиэтилена, дают широко используемый полимер. Столь длинная последовательность ковалентных связей придает этой молекуле особую прочность, которой не обладают молекулы с короткими цепями. Из всех элементов периодической системы только углерод образует такие прочные связи с углеродом и другими элементами. Именно поэтому число органических молекул практически неограниченно и число соединений углерода превышает число соединений всех других элементов. В табл. 3 приведены некоторые неразветвленные алканы. Их общая молекулярная формула C_nH_2n+2. Для первых четырех алканов приняты названия метан, этан, пропан и бутан. Далее названия образуются от латинской нумерации, указывающей число атомов углерода в цепи. Буква н указывает, что цепь является неразветвленной (нормальной).

Таблица 3. Неразветвленные алканы

Существует множество алканов с разветвленными цепями. Для образования таких изомеров необходимо по крайней мере четыре атома углерода. (Химические изомеры имеют одинаковые эмпирические формулы, но разные структуры.) В табл. 4 приведены примеры разветвленных алканов, которые являются изомерами приведенных в табл. 3 линейных алканов с таким же числом атомов углерода. Для каждого алкана число возможных изомеров зависит от числа атомов углерода в молекуле. Существуют 2 бутана, 3 пентана, 5 гексанов, 9 гептанов, 18 октанов, 35 нонанов и 75 деканов.

Таблица 4. некоторые Представители разветвленных алканов

Для алканов с 26 атомами углерода возможны 366319 изомеров. Циклические алканы также играют существенную роль. Эти соединения отвечают общей формуле C_nH_2n. Ниже изображены структуры некоторых циклоалканов: