อัลเคนหรือที่รู้จักกันในชื่อพาราฟินเป็นไฮโดรคาร์บอนประเภทหลักในเคมีอินทรีย์ ประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนและคาร์บอนทั้งหมด และเป็นที่รู้จักในเรื่องพันธะโควาเลนต์เดี่ยวระหว่างอะตอมของคาร์บอน อัลเคนเป็นไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีจำนวนอะตอมไฮโดรเจนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในสายโซ่คาร์บอน ทำให้พวกมันค่อนข้างเสถียรและไม่เกิดปฏิกิริยาเมื่อเปรียบเทียบกับไฮโดรคาร์บอนประเภทอื่น
สูตรทั่วไปสำหรับอัลเคนคือ \(C_nH_{2n+2}\) โดยที่ \(n\) แทนจำนวนอะตอมของคาร์บอน สูตรนี้ช่วยในการระบุหรือสร้างอัลเคนตามจำนวนอะตอมของคาร์บอนที่มีอยู่
อัลเคนสามารถแบ่งได้เป็นสามประเภทหลักตามโครงสร้างของอัลเคน: เชิงเส้น (สายโซ่ตรง), กิ่งก้านและอัลเคนแบบไซคลิก อัลเคนเชิงเส้นมีอะตอมของคาร์บอนเชื่อมต่อกันเป็นเส้นตรง อัลเคนที่มีกิ่งก้านมีกิ่งก้านออกจากสายโซ่หลักอย่างน้อยหนึ่งกิ่ง และอัลเคนแบบไซคลิกก่อตัวเป็นวงปิด
อัลเคนที่ง่ายที่สุดคือมีเธน (CH 4 ) ตามด้วยอีเทน (C 2 H 6 ) โพรเพน (C 3 H 8 ) และอื่นๆ การตั้งชื่ออัลเคนเป็นไปตามกฎของสหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ระหว่างประเทศ (IUPAC) โดยเริ่มต้นด้วยคำนำหน้าที่ระบุจำนวนอะตอมของคาร์บอนและลงท้ายด้วยคำต่อท้าย '-ane' เพื่อแสดงถึงคลาสอัลเคน
คุณสมบัติทางกายภาพของอัลเคนแตกต่างกันไปตามขนาดและโครงสร้างโมเลกุล เมื่อน้ำหนักโมเลกุลเพิ่มขึ้น จุดเดือดและจุดหลอมเหลวก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน อัลเคนเป็นโมเลกุลที่ไม่มีขั้วและไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายได้ในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ จึงสามารถลอยอยู่บนผิวน้ำได้
อัลเคนมีลักษณะเฉพาะคือความเฉื่อยทางเคมี ส่วนใหญ่เนื่องมาจากความแข็งแกร่งของพันธะ CC และ CH อย่างไรก็ตาม พวกมันจะเกิดปฏิกิริยาบางอย่าง เช่น การเผาไหม้ ฮาโลเจน และการแตกร้าว
การเผาไหม้ เป็นกระบวนการที่อัลเคนทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และความร้อน ตัวอย่างคือการเผาไหม้ของมีเทน: \(CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + \textrm{ความร้อน}\)
การเติมฮาโลเจน เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของอัลเคนกับฮาโลเจนภายใต้สภาวะเฉพาะ ซึ่งนำไปสู่การแทนที่อะตอมของไฮโดรเจนด้วยอะตอมของฮาโลเจน ตัวอย่างเช่น คลอรีนของมีเทนสามารถแสดงเป็น: \(CH_4 + Cl_2 \rightarrow CH_3Cl + HCl\)
การแคร็ก เป็นกระบวนการที่ใช้ในการสลายโมเลกุลอัลเคนขนาดใหญ่ให้เป็นโมเลกุลที่มีขนาดเล็กลงและมีประโยชน์มากขึ้น รวมถึงอัลคีนและอัลเคนที่มีขนาดเล็กลง กระบวนการนี้มีความสำคัญในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมเพื่อเพิ่มผลผลิตเชื้อเพลิงอันมีค่าจากน้ำมันดิบให้เกิดประโยชน์สูงสุด
ไอโซเมอริซึมเป็นปรากฏการณ์ที่สารประกอบมีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน แต่มีโครงสร้างหรือการจัดเรียงอะตอมต่างกัน ในอัลเคน ไอโซเมอร์จะเกิดขึ้นได้เมื่อมีอะตอมของคาร์บอนตั้งแต่ 4 อะตอมขึ้นไป จำนวนของไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามจำนวนอะตอมของคาร์บอน ตัวอย่างเช่น บิวเทน (C 4 H 10 ) มีไอโซเมอร์สองตัว: เอ็น-บิวเทนสายตรงและไอโซบิวเทนสายโซ่กิ่ง (หรือเมทิลโพรเพน)
อัลเคนเกิดขึ้นตามธรรมชาติจากแหล่งต่างๆ พบได้ในก๊าซธรรมชาติและปิโตรเลียม ซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงและวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับอุตสาหกรรมเคมี ในบริบททางชีววิทยา อัลเคนปรากฏอยู่ในสารเคลือบขี้ผึ้งของใบและผลไม้ ซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันการสูญเสียน้ำและแมลงศัตรูพืช
การเผาไหม้ของอัลเคนเป็นแหล่งพลังงานหลักทั่วโลก อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ยังก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมและปรากฏการณ์เรือนกระจก โดยปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่นๆ ออกสู่ชั้นบรรยากาศ ดังนั้นการทำความเข้าใจและการจัดการการใช้อัลเคนจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาที่ยั่งยืน
อัลเคนเป็นส่วนสำคัญของชีวิตสมัยใหม่ โดยเป็นพื้นฐานของผลิตภัณฑ์ในชีวิตประจำวันมากมาย ใช้เป็นเชื้อเพลิง (มีเทน โพรเพน บิวเทน) ในการทำความร้อน การปรุงอาหาร และการใช้งานด้านยานยนต์ อัลเคนยังทำหน้าที่เป็นตัวทำละลาย สารหล่อลื่น และวัตถุดิบในการสังเคราะห์พลาสติก ผงซักฟอก และยา
เพื่อสาธิตพฤติกรรมทางเคมีของอัลเคน สามารถทำการทดลองง่ายๆ ภายใต้สภาวะที่มีการควบคุมได้ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาการเผาไหม้ของมีเทนสามารถสังเกตได้โดยการจุดไฟตัวอย่างเล็กๆ ของมีเทนต่อหน้าออกซิเจน ซึ่งแสดงให้เห็นการปลดปล่อยพลังงานในรูปของความร้อนและแสง ในทำนองเดียวกัน ปฏิกิริยาฮาโลเจนสามารถแสดงให้เห็นได้โดยการเปิดเผยอัลเคนไปยังแหล่งกำเนิดฮาโลเจนภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต ส่งผลให้เกิดการแทนที่อะตอมไฮโดรเจนด้วยอะตอมของฮาโลเจน
โดยสรุป อัลเคนมีบทบาทสำคัญในเคมีอินทรีย์และในชีวิตประจำวันของเรา คุณสมบัติและการประยุกต์ที่หลากหลายทำให้เป็นวิชาสำคัญในการศึกษาในสาขาเคมี แม้ว่าอัลเคนจะค่อนข้างเฉื่อยและง่ายในการทำปฏิกิริยาทางเคมี แต่ก็สร้างแกนหลักสำหรับโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนมากขึ้นและทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญสำหรับการใช้งานต่างๆ ความเข้าใจเกี่ยวกับอัลเคน โครงสร้าง คุณสมบัติ และปฏิกิริยา ให้ความรู้พื้นฐานด้านเคมีอินทรีย์ และนำเสนอข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับผลกระทบที่แพร่หลายต่อเทคโนโลยี อุตสาหกรรม และสิ่งแวดล้อม
