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3.14 : 燃焼エネルギー: アルカンおよびシクロアルカンの安定性の尺度

アルカンの反応性が低いのは、C-C および C-H σ 結合の非極性の性質に起因すると考えられます。 これにより、アルカンは当初、ラテン語の「少なすぎる」を意味する「パルム (parum)」と「親和性」を意味するアフィニスに由来する「パラフィン」と呼ばれていました。

アルカンは、過剰酸素の存在下および高温条件下で燃焼し、二酸化炭素と水が生成されます。 燃焼反応は、天然ガス、液化石油ガス (LPG)、重油、ガソリン、ディーゼル燃料、航空燃料のエネルギー源です。 燃焼熱 (-ΔH°) と呼ばれる、燃焼中に放出されるエネルギーは、アルカンとシクロアルカンの相対的な安定性を予測するのに役立ちます。

直鎖アルカンの場合、燃焼熱は CH2 基が順次追加されることで徐々に増加します。 ただし、高分子量アルカンでは分岐が増加すると燃焼熱が減少するため、分岐異性体は直鎖 アルカンに比べてポテンシャルエネルギーが低く、安定性が高いことが示唆されます。

シクロアルカンでは、相対的な安定性はひずみエネルギーに依存します。ひずみエネルギーは、角ひずみ、ねじれひずみ、および立体ひずみを組み合わせた結果です。 ひずみエネルギーは、実際の燃焼熱と予測された燃焼熱の差として求められます。 環サイズの関数としてのひずみエネルギーの研究により、最小のシクロアルカン (C3) は結合角の過剰な圧縮により最大のひずみを示すことが明らかになりました。 環のサイズが大きくなるにつれて、シクロヘキサン (C6) に歪みがなくなり、結合角は理想値の結合角109° に近づきます。 高級シクロアルカン (C7 ~ C9) のさらなるひずみは、結合角が理想的ではないことに起因します。

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Combustion EnergyStabilityAlkanesCycloalkanesReactivityNon polar NatureC C BondsC H BondsParaffinsAffinityCombustion ReactionCarbon DioxideWaterHeat Of CombustionRelative StabilitiesStraight chain AlkanesBranchingBranched IsomersPotential EnergiesCycloalkane StabilityStrain EnergyAngular StrainTorsional StrainSteric Strain

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