Tähän aineryhmään kuuluvat öljy ja metaani sekä maakaasu. Niiden monimuotoisuus on suuri. Puhun tietysti hiilivedyistä. Se on samalla yksi yleisimmistä ja ihmiskunnan vaatimimmista aineista. Mitä ne ovat? Kannattaa muistaa mistä kemiassa oli kysymys 9. luokalla.
Hiilivedyt
Tässä aineluokissa yhdistyy erilaisia yhdisteitä, joista useimpia ihmiset ovat menestyksekkäästi käyttäneet omiin tarkoituksiinsa pitkään. Tämä johtuu siitä, että hiili muodostaa erittäin helposti kemiallisia sidoksia, erityisesti vedyn kanssa, minkä vuoksi niitä on niin monenlaisia. Ilman sitä elämä sellaisena kuin me sen tunnemme, olisi mahdotonta.
Hiilivedyt ovat aineita, jotka koostuvat kahdesta alkuaineesta: hiilestä ja vedystä. Niiden molekyylit voivat olla paitsi lineaarisia, myös haarautuneita, ja ne voivat myös muodostaa suljettuja syklejä.
Luokittelu
Hiili muodostaa neljä sidosta ja vety yhden. Mutta tämä ei tarkoita, että niiden suhde on aina 1:4. Tosiasia on, että hiiliatomien välillä voi olla paitsi yksittäisiä, myös kaksois- ja kolmoissidoksia. Tämän kriteerin mukaan luokat erotetaan toisistaanhiilivedyt. Ensimmäisessä tapauksessa näitä aineita kutsutaan tyydyttyneiksi (tai alkaaneiksi) ja toisessa - tyydyttymättömiksi tai tyydyttymättömiksi (alkeeneiksi ja alkyyneiksi kahdelle ja kolmelle sidokselle, vastaavasti).
Toisessa luokittelussa otetaan huomioon molekyyli. Tässä tapauksessa erotetaan alifaattiset hiilivedyt, joiden rakenne on lineaarinen ja karbosyklinen, suljetun ketjun muodossa. Jälkimmäiset puolestaan jaetaan alisyklisiin ja aromaattisiin.
Tämän lisäksi hiilivedyt käyvät läpi usein polymeroitumisen – prosessin, jossa identtiset molekyylit kiinnittyvät toisiinsa. Tuloksena on täysin uusi materiaali, joka ei ole samanlainen kuin pohja. Esimerkki on polyeteeni, joka on valmistettu pelkästä eteenistä. Tämä on mahdollista vain, kun on kyse tyydyttymättömistä hiilivedyistä.
Rakenteet, jotka myös kuuluvat tyydyttymättömien luokkaan, voivat myös lisätä uusia atomeja kuin vetyä vapaiden radikaalien avulla. Tässä tapauksessa saadaan muita orgaanisia aineita: alkoholeja, amiineja, ketoneja, eettereitä, proteiineja jne. Mutta nämä ovat täysin erillisiä aiheita kemiassa.
Esimerkkejä
Hiilivedyt ovat v altava valikoima aineita, vaikka luokitus otetaan huomioon. Mutta silti on syytä luetella lyhyesti tähän lukuiseen luokkaan kuuluvien yhdisteiden nimet.
- Perimmäisiä hiilivetyjä ovat metaani, etaani, propaani, butaani, pentaani, heksaani, heptaani jne. Ensimmäinen ja kolmas nimi ovat luultavasti tuttuja myös niille, jotka eivät ole erityisen ystävällisiä kemian kanssa. Niinmelko yleisiä kaasutyyppejä kutsutaan.
- Alkeenien (olefiinien) luokkaan kuuluvat eteeni (eteeni), propeeni (propeeni), buteeni, penteeni, hekseeni jne.
- Alkyeneihin kuuluvat eteeni (asetyleeni), propyyni, butyyni, pentyyni, heksiini jne.
- Muuten, kaksois- ja kolmoissidokset eivät välttämättä ole yksittäisiä. Tässä tapauksessa tällaiset rakenteet kuuluvat alkadieeneihin ja alkadiiineihin. Mutta älä mene liian syvälle.
- Mitä tulee hiilivedyille, joiden rakenne on suljettu, niillä on omat nimensä: sykloalkaanit, sykloalkeenit ja sykloalkyynit.
- Ensimmäisten nimet: syklopropaani, syklobutaani, syklopentaani, sykloheksaani jne.
- Toiseen luokkaan kuuluvat syklopropeeni, syklobuteeni, syklopenteeni, syklohekseeni jne.
- Lopuksi sykloalkyynit, joita ei esiinny luonnossa. He yrittivät syntetisoida niitä hyvin pitkään ja pitkään, ja tämä oli mahdollista vasta 1900-luvun alussa. Sykloalkyenimolekyylit koostuvat vähintään 8 hiiliatomista. Vähemmällä yhteys on yksinkertaisesti epävakaa liian suuren jännitteen vuoksi.
- On myös areeneja (aromaattisia hiilivetyjä), joista yksinkertaisin ja yleisin edustaja on bentseeni. Tähän luokkaan kuuluvat myös naftaleeni, furaani, tiofeeni, indoli jne.
Ominaisuudet
Kuten edellä mainittiin, hiilivedyt ovat v altava määrä monenlaisia aineita. Siksi on hieman outoa puhua niiden yhteisistä ominaisuuksista, koska niitä ei yksinkertaisesti ole.
Ainoa asia, jota voidaan pitää samana ominaisuutena kaikille hiilivedyille, on koostumus. Ja myös se, että jokaisen rivin alussakun hiiliatomien lukumäärä kasvaa, tapahtuu siirtymä kaasumaisesta ja nestemäisestä muodosta kiinteään muotoon.
On toinenkin yhtäläisyys: kaikilla hiilivedyillä on hyvä syttyvyys. Tällöin vapautuu paljon lämpöä, muodostuu hiilidioksidia ja vettä.
Luonnonlähteet
Kuten muutkin mineraalit, jotkin hiilivedyt sijaitsevat maankuoressa esiintymien ja varastojen muodossa. Erityisesti ne muodostavat suurimman osan kaasusta ja öljystä. Tämä näkyy selvästi jälkimmäisen käsittelyn aikana: prosessissa vapautuu v altava määrä aineita, joista suurin osa liittyy nimenomaan hiilivetyihin. Kaasusta ja ylipäänsä 80-97 % koostuu yleensä metaanista. Lisäksi metaania syntyy orgaanisen jätteen hajoamisesta ja jää jäljelle, joten sen tuotanto ei ole vakava ongelma.
Muut hiilivetyjen lähteet - laboratoriot. Ne aineet, joita ei esiinny luonnossa, voidaan syntetisoida muista yhdisteistä kemiallisten reaktioiden avulla.
Käytä
Hiilivedyillä on v altava rooli ihmiskunnan nykyelämässä. Öljystä ja kaasusta on tullut erittäin arvokkaita luonnonvaroja, koska ne toimivat polttoaineena ja energian kantajina. Mutta nämä eivät ole ainoita tapoja käyttää tämän luokan yhdisteitä. Hiilivedyt ovat kirjaimellisesti kaikkea, mikä ympäröi ihmisiä jokapäiväisessä elämässä. Polymeroinnin avulla oli mahdollista saada uusia materiaaleja, joista valmistetaan erilaisia muoveja, kankaita jne. Kerosiinia, liuottimia, maaleja ja lakkoja, parafiinia, asf alttia, tervaa, bitumia, ja tätä ei lasketa pääasiallisesti Tuotteetöljynjalostus - bensiini ja dieselpolttoaine.
Näiden aineiden merkitys on v altava. Sekä tyydyttymättömät että tyydyttyneet hiilivedyt ovat satoja ja tuhansia asioita, joihin jokainen on tottunut, eikä voi tulla toimeen ilman niitä yksinkertaisimmissa tilanteissa. Niiden käytöstä on äärimmäisen vaikeaa kieltäytyä, vaikka otetaan huomioon öljy- ja kaasuvarantojen loppuminen, kuten analyytikot ennustavat. Ihmiskunta etsii jo aktiivisesti vaihtoehtoisia energialähteitä, mutta mikään vaihtoehdoista ei ole vielä osoittanut yhtä tehokasta ja monipuolisuutta kuin hiilivedyt.
