Αυτή η ομάδα ουσιών περιλαμβάνει το πετρέλαιο και το μεθάνιο, το φυσικό αέριο. Η διαφορετικότητά τους είναι μεγάλη. Μιλάω φυσικά για τους υδρογονάνθρακες. Είναι ταυτόχρονα μια από τις πιο διαδεδομένες και πιο απαιτητικές ουσίες από την ανθρωπότητα. Τι είναι? Αξίζει να θυμηθούμε τι ήταν η χημεία στην 9η τάξη.
Υδρογονάνθρακες
Αυτή η κατηγορία ουσιών συνδυάζει μια ποικιλία ενώσεων, οι περισσότερες από τις οποίες έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία από τον άνθρωπο για τους δικούς τους σκοπούς για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο άνθρακας σχηματίζει χημικούς δεσμούς πολύ εύκολα, ειδικά με το υδρογόνο, γι' αυτό και υπάρχει τέτοια ποικιλία. Χωρίς αυτό, η ζωή όπως ξέρουμε θα ήταν αδύνατη.
Οι υδρογονάνθρακες είναι ουσίες που αποτελούνται από δύο στοιχεία: άνθρακα και υδρογόνο. Τα μόριά τους μπορεί να είναι όχι μόνο γραμμικά, αλλά και διακλαδισμένα και επίσης να σχηματίζουν κλειστούς κύκλους.
Ταξινόμηση
Ο άνθρακας σχηματίζει τέσσερις δεσμούς και το υδρογόνο έναν. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι η αναλογία τους είναι πάντα 1 προς 4. Το γεγονός είναι ότι μεταξύ των ατόμων άνθρακα μπορεί να υπάρχουν όχι μόνο απλοί, αλλά και διπλοί, καθώς και τριπλοί δεσμοί. Σύμφωνα με αυτό το κριτήριο διακρίνονται οι τάξειςυδρογονάνθρακες. Στην πρώτη περίπτωση, αυτές οι ουσίες ονομάζονται κορεσμένα (ή αλκάνια) και στη δεύτερη - ακόρεστα ή ακόρεστα (αλκένια και αλκίνια για δύο και τρεις δεσμούς, αντίστοιχα).
Μια άλλη ταξινόμηση περιλαμβάνει την εξέταση του μορίου. Στην περίπτωση αυτή, διακρίνονται οι αλειφατικοί υδρογονάνθρακες, η δομή των οποίων είναι γραμμική και καρβοκυκλική, με τη μορφή κλειστής αλυσίδας. Τα τελευταία, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε αλεικυκλικά και αρωματικά.
Εκτός αυτού, οι υδρογονάνθρακες συχνά υφίστανται πολυμερισμό - τη διαδικασία σύνδεσης πανομοιότυπων μορίων μεταξύ τους. Το αποτέλεσμα είναι ένα εντελώς νέο υλικό, που δεν μοιάζει με τη βάση. Ένα παράδειγμα είναι το πολυαιθυλένιο, το οποίο κατασκευάζεται μόνο από αιθυλένιο. Αυτό είναι δυνατό μόνο όταν πρόκειται για ακόρεστους υδρογονάνθρακες.
Οι δομές, που ανήκουν επίσης στην κατηγορία των ακόρεστων, μπορούν επίσης να προσθέσουν νέα άτομα εκτός του υδρογόνου με τη βοήθεια των ελεύθερων ριζών τους. Σε αυτήν την περίπτωση, λαμβάνονται άλλες οργανικές ουσίες: αλκοόλες, αμίνες, κετόνες, αιθέρες, πρωτεΐνες κ.λπ. Αυτά όμως είναι εντελώς ξεχωριστά θέματα στη χημεία.
Παραδείγματα
Οι υδρογονάνθρακες είναι μια τεράστια ποικιλία ουσιών, ακόμη και αν ληφθεί υπόψη η ταξινόμηση. Ωστόσο, αξίζει να αναφέρουμε εν συντομία τα ονόματα των ενώσεων που περιλαμβάνονται σε αυτήν την πολυάριθμη κατηγορία.
- Οι απόλυτοι υδρογονάνθρακες είναι το μεθάνιο, το αιθάνιο, το προπάνιο, το βουτάνιο, το πεντάνιο, το εξάνιο, το επτάνιο κ.λπ. Το πρώτο και το τρίτο όνομα είναι πιθανότατα γνωστά ακόμη και σε όσους δεν είναι ιδιαίτερα φιλικοί με τη χημεία. Έτσιονομάζονται αρκετά συνηθισμένοι τύποι αερίων.
- Η κατηγορία των αλκενίων (ολεφίνες) περιλαμβάνει αιθένιο (αιθυλένιο), προπένιο (προπυλένιο), βουτένιο, πεντένιο, εξένιο κ.λπ.
- Τα αλκίνια περιλαμβάνουν αιθύλιο (ακετυλένιο), προπύλιο, βουτίνη, πεντίνη, εξίνη, κ.λπ.
- Με την ευκαιρία, οι διπλοί και τριπλοί δεσμοί μπορεί να μην είναι απλοί. Στην περίπτωση αυτή, τέτοιες δομές ανήκουν σε αλκαδιένια και αλκαδιίνες. Αλλά μην πάτε πολύ βαθιά.
- Όσον αφορά τους υδρογονάνθρακες, η δομή των οποίων είναι κλειστή, έχουν τα δικά τους ονόματα: κυκλοαλκάνια, κυκλοαλκένια και κυκλοαλκίνια.
- Ονόματα του πρώτου: κυκλοπροπάνιο, κυκλοβουτάνιο, κυκλοπεντάνιο, κυκλοεξάνιο κ.λπ.
- Η δεύτερη κατηγορία περιλαμβάνει κυκλοπροπένιο, κυκλοβουτένιο, κυκλοπεντένιο, κυκλοεξένιο κ.λπ.
- Τέλος, κυκλοαλκύνες που δεν υπάρχουν στη φύση. Προσπάθησαν να τα συνθέσουν για πολύ καιρό και για πολύ καιρό, και αυτό ήταν δυνατό μόνο στις αρχές του 20ου αιώνα. Τα μόρια κυκλοαλκυνίου αποτελούνται από τουλάχιστον 8 άτομα άνθρακα. Με λιγότερα, η σύνδεση είναι απλά ασταθής λόγω υπερβολικής τάσης.
- Υπάρχουν επίσης αρένες (αρωματικοί υδρογονάνθρακες), ο απλούστερος και πιο κοινός εκπρόσωπος των οποίων είναι το βενζόλιο. Επίσης σε αυτή την κατηγορία ανήκουν η ναφθαλίνη, το φουράνιο, το θειοφαίνιο, η ινδόλη κ.λπ.
Ιδιότητες
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, οι υδρογονάνθρακες είναι μια τεράστια ποσότητα από μια μεγάλη ποικιλία ουσιών. Επομένως, είναι κάπως περίεργο να μιλάμε για τις κοινές τους ιδιότητες, γιατί απλά δεν υπάρχουν.
Το μόνο πράγμα που μπορεί να θεωρηθεί το ίδιο χαρακτηριστικό για όλους τους υδρογονάνθρακες είναι η σύνθεση. Και επίσης το γεγονός ότι στην αρχή κάθε σειράς,καθώς ο αριθμός των ατόμων άνθρακα αυξάνεται, υπάρχει μια μετάβαση από αέρια και υγρή μορφή σε στερεό.
Υπάρχει μια άλλη ομοιότητα: όλοι οι υδρογονάνθρακες έχουν καλή ευφλεκτότητα. Σε αυτή την περίπτωση, απελευθερώνεται πολλή θερμότητα, σχηματίζεται διοξείδιο του άνθρακα και νερό.
Φυσικές Πηγές
Όπως και άλλα ορυκτά, ορισμένοι υδρογονάνθρακες βρίσκονται με τη μορφή κοιτασμάτων και αποθεμάτων στον φλοιό της γης. Συγκεκριμένα, αποτελούν την πλειοψηφία του φυσικού αερίου και του πετρελαίου. Αυτό φαίνεται ξεκάθαρα κατά την επεξεργασία του τελευταίου: μια τεράστια ποσότητα ουσιών απελευθερώνεται στη διαδικασία, οι περισσότερες από τις οποίες σχετίζονται ειδικά με υδρογονάνθρακες. Το αέριο και καθόλου κατά 80-97% συνήθως αποτελείται από μεθάνιο. Επιπλέον, το μεθάνιο παράγεται από την αποσύνθεση των οργανικών αποβλήτων και παραμένει, επομένως η παραγωγή του δεν αποτελεί σοβαρό πρόβλημα.
Άλλες πηγές υδρογονανθράκων - εργαστήρια. Οι ουσίες που δεν υπάρχουν στη φύση μπορούν να συντεθούν από άλλες ενώσεις χρησιμοποιώντας χημικές αντιδράσεις.
Χρήση
Οι υδρογονάνθρακες διαδραματίζουν τεράστιο ρόλο στη σύγχρονη ζωή της ανθρωπότητας. Το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο έχουν γίνει πολύτιμοι πόροι επειδή χρησιμεύουν ως καύσιμα και μεταφορείς ενέργειας. Αλλά αυτοί δεν είναι οι μόνοι τρόποι χρήσης ενώσεων από αυτήν την κατηγορία. Οι υδρογονάνθρακες είναι κυριολεκτικά ό,τι περιβάλλει τους ανθρώπους στην καθημερινή ζωή. Με τη βοήθεια του πολυμερισμού κατέστη δυνατή η λήψη νέων υλικών από τα οποία κατασκευάζονται διάφορα είδη πλαστικών, υφασμάτων κ.λπ. Κηροζίνη, διαλύτες, χρώματα και βερνίκια, παραφίνες, άσφαλτος, πίσσα, πίσσα, και αυτό δεν υπολογίζει το κύριο προϊόνταδιύλιση λαδιού - βενζίνη και καύσιμο ντίζελ.
Η σημασία αυτών των ουσιών είναι τεράστια. Τόσο οι ακόρεστοι όσο και οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες είναι εκατοντάδες και χιλιάδες πράγματα που κάθε άνθρωπος έχει συνηθίσει και δεν μπορεί να κάνει χωρίς αυτούς στις πιο απλές καταστάσεις. Είναι εξαιρετικά δύσκολο να αρνηθεί κανείς τη χρήση τους ακόμη και αν ληφθεί υπόψη το γεγονός ότι τα αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου θα εξαντληθούν, όπως προβλέπουν οι αναλυτές. Η ανθρωπότητα ήδη αναζητά ενεργά εναλλακτικές πηγές ενέργειας, αλλά καμία από τις επιλογές δεν έχει δείξει ακόμη την ίδια αποτελεσματικότητα και ευελιξία με τους υδρογονάνθρακες.
