الهيدروكربونات : التصنيف والخصائص

نفسر ما هي الهيدروكربونات وكيف يتم تصنيفها. بالإضافة إلى ما هي خصائصه وخواصه الكيميائية والفيزيائية.

معظم أنواع الوقود مشتق من الهيدروكربونات.

ما هي الهيدروكربونات؟

الهيدروكربونات مجموعة من المركبات العضوية. تتكون جزيئاته من ذرات الكربون والهيدروجين ، منظمة في هياكل مختلفة حسب نوع الهيدروكربون.

بالنسبة للجزء الأكبر ، الهيدروكربونات يأتي من النفط. وذلك لأن الزيت هو نتيجة تحلل المواد العضوية وبالتالي يوفر كمية كبيرة وتركيزًا من الكربون والهيدروجين.

المشتقات البترولية ، أي الهيدروكربونات ، تشارك في صناعات متعددة، من علم الطيران إلى صناعة الألعاب. تُشتق جميع أنواع الوقود المستخدمة في النقل تقريبًا من الهيدروكربونات ، وهو الاستخدام الذي ينتج عنه نفايات ملوثة (ثاني أكسيد الكربون (CO2) وأول أكسيد الكربون (CO)). لهذا السبب ، تجري حاليًا محاولات لاستبدالها بأنواع أخرى من الوقود ومصادر الطاقة.

الهيدروكربونات هي مورد غير متجدد ، حيث لا يمكن تصنيعها من قبل البشر.

أنظر أيضا: البوليمرات

التركيب الجزيئي العضوي للهيدروكربونات

تشترك جميع الهيدروكربونات في سلسلة من ذرات الكربون.

الجميع المواد التي تحتوي جزيئاتها على ذرات الكربون في هيكلها الرئيسي التي تشكل روابط مع ذرات كربون أخرى (رابطة كربون – كربون) ومع ذرات هيدروجين (رابطة كربون – هيدروجين). ومع ذلك ، يمكن أيضًا أن يكون الأكسجين والكبريت والفوسفور والنيتروجين جزءًا من هيكلها. الهيدروكربونات هي جزء من الجزيئات العضوية ، والتي تتكون فقط من الكربون والهيدروجين.

بالرغم ان كل هيدروكربون له جزيء مميزتشترك جميعها في هيكلها الجزيئي في سلسلة من ذرات الكربون ، يمكن أيضًا ربط كل منها بواحدة أو أكثر من ذرات الهيدروجين.

أنواع الهيدروكربونات

الهيدروكربونات العطرية

تحتوي الهيدروكربونات العطرية على جزيئات حلقية ، تشكل ذرات الكربون دائرة. بين ذرات الكربون توجد روابط مزدوجة بالتناوب مع روابط مفردة. ومن الهيدروكربونات العطرية البنزين وجميع مشتقاته.

الهيدروكربونات الأليفاتية

الألكانات لها روابط مفردة بين ذرات الكربون.

الهيدروكربونات الأليفاتية هي تلك التي لا تشكل حلقات ذات روابط مزدوجة متناوبة مع روابط مفردة ، أي أنها ليست عطرية. يمكن أن تكون سلاسل الأليفاتية مفتوحة أو مغلقة.

• الهيدروكربونات الأليفاتية ذات السلسلة المفتوحة.
  • الألكانات. الروابط بين جميع ذرات الكربون بسيطة. الصيغة العامة هي CnH2n + 2 (ن هو عدد الكربون).
  • الألكينات. واحدة على الأقل من الروابط بين ذرات الكربون تكون مزدوجة. الصيغة العامة هي CnH2n.
  • ألكينز. واحدة على الأقل من الروابط بين ذرات الكربون ثلاثية. الصيغة العامة هي CnH2n-2.
• الهيدروكربونات الأليفاتية ذات السلسلة المغلقة. يطلق عليهم اسم دوري وتشكل سلاسل ذرات الكربون حلقات ، كما هو الحال في العطريات. ومع ذلك ، لا تحتوي الأليفاتية على روابط مزدوجة مفردة بديلة. ويطلق على العديد من الألكانات الحلقية.

تشبع الهيدروكربون

يقال أن المادة مشبعة عندما يتم ربط جميع ذرات الكربون في جزيءها بذرات أخرى بواسطة روابط مفردة. يقال إن الجزيء مشبع لأنه لا يمكن كسر الروابط المفردة ، وبالتالي لا يمكن إضافة المزيد من ذرات الهيدروجين.

الهيدروكربونات المشبعة هي الألكانات والألكانات الحلقية. الهيدروكربونات غير المشبعة هي مواد عطرية وألكينات وألكينات.

الخصائص الفيزيائية للهيدروكربونات

تزداد الكثافة عندما تكون جزيئات الهيدروكربون أكبر.

• نقطة الغليان يزداد مع زيادة حجم الهيدروكربون (عدد ذرات الكربون) ، على الرغم من أن الهندسة الجزيئية لهذه الجزيئات تؤثر أيضًا. هذا لأن القوى بين الجزيئات تكون أكبر عندما يكون الجزيء أكبر. على سبيل المثال ، تبلغ درجة غليان البيوتان (C4H10) 0 درجة مئوية بينما تبلغ درجة غليان النونان (C9H20) 150.8 درجة مئوية.
• كثافته كما أنه يزداد عندما يكون الجزيء أكبر.
• فهي غير قابلة للذوبان في الماء. هذا لأنها مواد قطبية ، أي أن كثافات الشحنات الكهربائية في المناطق المختلفة لكل جزيء تلغي. من ناحية أخرى ، الماء هو جزيء قطبي ، وغالبًا ما تستخدم العبارة في الكيمياء: نفس الشيء يذوب متشابهًا.

الخواص الكيميائية للهيدروكربونات

استخدامات الهيدروكربونات

يتم استخدام العديد من الهيدروكربونات المعالجة في صناعة التغليف.

الهيدروكربونات يتم استخدامها بشكل أساسي كوقود للنقل والصناعة، ولكن أيضًا في المولدات الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك ، فهي المادة الخام لزيوت التشحيم وشحوم المركبات ، وكذلك الأسفلت.

تتم معالجة الهيدروكربونات لتصنيع جميع أنواع البلاستيك ، والأكريليك ، والنايلون ، والقفازات ، والدهانات ، والألياف الصناعية ، والحاويات ، والمواد اللاصقة ، والمبيدات الحشرية ، والمنظفات ، والمبردات ، والأسمدة.

تحلل الهيدروكربون

النفط هو مزيج ملوث للغاية من الهيدروكربونات للمياه.

الهيدروكربونات هي ملوثات ليس فقط بسبب البقايا الناتجة عند الاشتعال ، ولكن أيضًا عند انسكاب الزيت (خليط من الهيدروكربونات) على الأرض أو في الماء. على الرغم من كونها مواد عضوية ، الهيدروكربونات ليست عادة قابلة للتحلل.

مع ذلك، تم تطوير البحث لحل هذه المشكلة. لهذا ، يتم استخدام مزيج من البكتيريا التي تعمل على تحلل جزيئات الهيدروكربون في سلسلة ، أي أن البكتيريا قادرة على تكسير الجزيء لجعله “صالحًا للأكل” لبكتيريا أخرى.

تسمية الهيدروكربونات

تتم إضافة البادئات بناءً على عدد ذرات الكربون.

لتسمية الهيدروكربونات يتم استخدام سلسلة من البادئات (في بداية الاسم) واللواحق (في نهاية الاسم) التي تشير إلى عدد الروابط والذرات.

أمثلة على البادئات وفقًا لعدد ذرات الكربون: Met (ذرة كربون واحدة) ، Et (اثنان) ، Prop (ثلاثة) ، لكن (أربعة) ، Pent (خمسة) ، Hex (ستة) ، Hept (سبعة) ، Oct ( ثمانية) غير (تسعة).

لواحق حسب نوع الهيدروكربونات

• الألكانات: -عام. على سبيل المثال: البيوتان (ألكان بأربع ذرات كربون).
• الألكينات: -لا. على سبيل المثال: بنتين (ألكين مع خمس ذرات كربون).
• ألكينز: انا لا. على سبيل المثال: ethyne (ألكين مع ذرتين من الكربون).

إذا كانت دورية ، يتم استخدام البادئة cyclo- متبوعة باسم الهيدروكربون. على سبيل المثال: سيكلوبوتان أو سيكلوبنتان.

في حالة الهيدروكربونات التي لها روابط مزدوجة أو ثلاثية ، يجب إدخال الرقم الذي يتوافق مع موضع الكربون الأول الذي يشارك في مثل هذه الروابط المتعددة كبادئة للاحقة -eno (إذا كانت ألكين) ولاحقة -ino (إذا كان ألكين). ألكين).

أمثلة على الهيدروكربونات

• الميثان. CH4 (ألكان)
• الإيثان. CH3 – CH3 (ألكان)
• البروبان. CH3 – CH2 – CH3 (ألكان)
• البيوتان. CH3 – CH2 – CH2 – CH3 (ألكان)
• لكن 1-ino أو 1-butyne. CH ≡ C – CH2 – CH3 (ألكين)
• Hep-3-ino أو 3-heptino. CH3 – CH2 – C ≡ C – CH2 – CH3 (ألكين)