炭化水素たんかすいその基本きほん

date2026-07-14document_iddoc_112e16cba7bcf2bc2614ef17dcf34d56description炭化水素を、有機化合物の骨格として定義し、アルカン・アルケン・アルキンの一般式を結合数から証明する。prerequisites有機化学の基本 / 化学結合の基本type講義statusactive

chemistryorganichighschoollecture

1導入どうにゅう

この講義こうぎでは、炭化水素たんかすいそhydrocarbonを炭素骨格たんそこっかくそのものとして読よみ、単結合たんけつごうだけか、二重結合にじゅうけつごうや三重結合さんじゅうけつごうを含ふくむかで分類ぶんるいすることについて説明せつめいする。

炭化水素たんかすいそは炭素たんそと水素すいそだけからなる。官能基かんのうきが付つく前まえの土台どだいなので、ここで骨格こっかくと結合数けつごうすうの数かぞえ方かたを確定かくていする。

2用語ようごと定義ていぎ

炭化水素たんかすいそhydrocarbonとは、炭素たんそと水素すいそだけからなる化合物かごうぶつである。

飽和炭化水素ほうわたんかすいそsaturated hydrocarbonとは、炭素原子たんそげんしどうしが単結合たんけつごうだけでつながる炭化水素たんかすいそである。

不飽和炭化水素ふほうわたんかすいそunsaturated hydrocarbonとは、炭素原子たんそげんしどうしに二重結合にじゅうけつごうまたは三重結合さんじゅうけつごうを含ふくむ炭化水素たんかすいそである。

アルカンalkaneとは、鎖状さじょうで単結合たんけつごうだけをもつ炭化水素たんかすいそである。

アルケンalkeneとは、二重結合にじゅうけつごうを含ふくむ炭化水素たんかすいそである。

アルキンalkyneとは、三重結合さんじゅうけつごうを含ふくむ炭化水素たんかすいそである。

3方針ほうしん

炭化水素たんかすいそでは、先さきに炭素骨格たんそこっかくの形かたちを見みる。そのあと多重結合たじゅうけつごうがあるかを確認かくにんし、水素数すいそすうを炭素たんその四価性しかせいから数かぞえる。

4厳密げんみつな説明せつめい

4.1関係式かんけいしき 1：鎖状さじょうアルカンの一般式いっぱんしきは $C_{n} H_{2 n + 2}$ である

仮定かていとして、炭素数たんそすう $n$ の鎖状さじょうアルカンを考かんがえる。結論けつろんは、水素数すいそすうが $2 n + 2$ である。

証明しょうめいする。鎖状さじょうで枝えだがあっても環かんをもたない炭素骨格たんそこっかくは、炭素たんそを頂点ちょうてん、炭素たんそ-炭素たんそ単結合たんけつごうを辺へんと見みると木きである。頂点ちょうてんが $n$ 個この木きの辺へんは $n - 1$ 本ほんである。炭素たんそ 1 個こは 4 本ほんの結合けつごうを作つくるので、結合手けつごうしゅは合計ごうけい $4 n$ 本ほんである。炭素たんそ-炭素たんそ結合けつごう $n - 1$ 本ほんは両端りょうたんの結合手けつごうしゅを 2 本ほん使つかうので、使つかわれる結合手けつごうしゅは $2 (n - 1)$ 本ほんである。残のこりは水素すいそとの結合けつごうであり、 $4 n - 2 (n - 1) = 2 n + 2$ である。したがって一般式いっぱんしきは $C_{n} H_{2 n + 2}$ である。□

4.2整理せいり 2：二重結合にじゅうけつごう 1 個こは水素数すいそすうを 2 個こ減へらす

仮定かていとして、鎖状さじょうアルカンの炭素たんそ-炭素たんそ単結合たんけつごう 1 本ほんを二重結合にじゅうけつごうに変かえる。結論けつろんは、水素数すいそすうが 2 個こ減へることである。

証明しょうめいする。二重結合にじゅうけつごうは炭素たんそ-炭素たんそ間かんに結合手けつごうしゅを 2 本ほんずつ使つかう。単結合たんけつごうと比くらべると、両方りょうほうの炭素たんそで合計ごうけい 2 本ほんの結合手けつごうしゅが追加ついかで使つかわれる。その分ぶんだけ水素すいそと結合けつごうできる手てが 2 本ほん減へる。したがって水素数すいそすうは 2 個こ減へる。□

4.3整理せいり 3：三重結合さんじゅうけつごう 1 個こは水素数すいそすうを 4 個こ減へらす

仮定かていとして、鎖状さじょうアルカンの炭素たんそ-炭素たんそ単結合たんけつごう 1 本ほんを三重結合さんじゅうけつごうに変かえる。結論けつろんは、水素数すいそすうが 4 個こ減へることである。

証明しょうめいする。三重結合さんじゅうけつごうは単結合たんけつごうより 2 本ほん多おおく炭素たんそ-炭素たんそ間かんの結合手けつごうしゅを使つかう。両方りょうほうの炭素たんそで合計ごうけい 4 本ほんの水素すいそとの結合手けつごうしゅが失うしなわれる。したがって水素数すいそすうは 4 個こ減へる。□

5分類ぶんるい

種類しゅるい	特徴とくちょう	鎖状さじょうで多重結合たじゅうけつごう 1 個この一般式いっぱんしき
アルカン	単結合たんけつごうだけ	$C_{n} H_{2 n + 2}$
アルケン	二重結合にじゅうけつごうを含ふくむ	$C_{n} H_{2 n}$
アルキン	三重結合さんじゅうけつごうを含ふくむ	$C_{n} H_{2 n - 2}$

6どこまで成立せいりつするか

この一般式いっぱんしきは鎖状さじょうで多重結合たじゅうけつごうの個数こすうを限定げんていした場合ばあいの式しきである。環かんを 1 個こもつと水素数すいそすうはさらに 2 個こ減へる。ベンゼンのような芳香族ほうこうぞくは別べつの安定性あんていせいをもつので、単純たんじゅんなアルケンとして扱あつかわない。

7最終形さいしゅうけい

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")] 炭化水素は炭素骨格と多重結合で分類する

[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"boxed\")")] 鎖状アルカン C_{n} H_{2 n + 2}

8一言ひとことでいうと

炭化水素たんかすいそは有機化学ゆうきかがくの骨格こっかくであり、結合手けつごうしゅを数かぞえると一般式いっぱんしきが出でる。