süsivesinikud

Keemia

2022

Selgitame, mis on süsivesinikud, nende omadused ja kuidas neid klassifitseeritakse. Lisaks selle tuletised, rakendused ja keskkonnamõju.

Nafta, maagaas ja kivisüsi on peamised süsivesinike allikad.

Mis on süsivesinikud?

Süsivesinikke on erinevat tüüpi ühendid orgaaniline. Need võivad olla suurema või väiksema keerukusega, kuid koosnevad alati luustikust aatomid süsinik (C) ja vesinik (H), samuti muud võimalikud elemendid.

Igal süsivesinikul on oma struktuursed mustrid, kuna selle spetsiifiline konfiguratsioon määrab selle füüsikalised ja keemilised omadused, samuti süsivesiniku nimetuse. aine millest see räägib. The Nafta, maagaas ja kivisüsi on peamised süsivesinike allikad.

Enamik süsivesinikke asub selle sisemuses Maa, mattunud kihtide ja kivimikihtide alla ning ma tavaliselt. Need on suurte koguste anaeroobse lagunemise produkt väga spetsiifilistes tingimustes orgaaniline materjal, mis iidsetel aegadel moodustas keha erinevate elusolendid.

Süsivesinikke leidub ka erinevate elusolendite kehas kindlate vormide kujul, nagu kummipuud, mida toodavad kummipuud, või pigmentide komplekti, mida nimetatakse karoteenideks, mida mõned taimed sisaldavad. Lisaks saab neid laboris sünteesida, võttes arvesse toormaterjal piisav.

Arvestades nende tohutut keemilist ja energeetilist potentsiaali, on süsivesinikud mitmesuguste toodete asendamatu osa tööstusharud, nende hulgas saamisel elektrienergia.

Süsivesinike omadused

Mõned süsivesinike omadused on järgmised:

  • Need koosnevad peamiselt süsinikust ja vesinikust ning muude elementide või muude radikaalirühmade võimalikest lisanditest. Kuigi nende süsinikuaatomid moodustavad ühendi struktuuri, toimivad vesiniku aatomid mõnel juhul sillana, mis hoiab neid konfiguratsioonis (vormis, struktuur, orientatsioon) määratud.
  • Neil võib olla raam molekulid lineaarne või hargnenud, avatud või suletud. Oleneb selle järjestusest ja komponentide kogusest, kas tegemist on ühe või teise süsivesinikuga.
  • Need on väga tuleohtlikud ja neil on tohutu energiamaht, mis teeb neist ideaalse tooraine tööstuslikuks ümberkujundamiseks ja energia saamiseks.
  • Need on enamasti mürgised ja võivad eralduda aurud jaoks ohtlik Tervis.

Süsivesinike klassifikatsioon

Igal süsivesinikul on spetsiifiline molekulaarstruktuur.

Alates nende avastamisest 19. sajandil on süsivesinikke klassifitseeritud kahe võimaliku kriteeriumi järgi: nende struktuuri tüüp ja nende aatomite vaheliste sidemete tüübid. Esimese klassifikatsiooni järgi eristatakse kahte kategooriat:

  • Atsüklilised või avatud ahelaga süsivesinikud. Need on need, kelle molekulide ahel ei sulgu ise. Neid saab omakorda jagada lineaarseteks (joonekujulisteks) või hargnenud (erinevate harudega). Näiteks:
  • Tsüklilised või suletud ahelaga süsivesinikud. Need on need, kelle molekulide ahel sulgub ise. Need võib omakorda jagada monotsüklilisteks (ühetsüklilisteks) ja polütsüklilisteks (mitu tsüklit). Näiteks:

Selle asemel, järgides teist klassifikatsiooni, on meil:

  • Aromaatsed süsivesinikud. Neil on aromaatne tsükkel, st tsükliline struktuur, mis järgib niinimetatud Hückeli reeglit, mis ütleb, et delokaliseeritud elektronide arv aromaatses ühendis vastab järgmisele:

Kus:

    • n. Esindab a täisarv.
    • Ne. Esindab arvu elektronid delokaliseeritud aromaatsesse ühendisse.

Näiteks benseeni (C6H6) struktuuris on 6 delokaliseeritud elektroni (mida nimetatakse pi (𝛑) elektronideks), mis tähendab, et n peab olema võrdne 1-ga.

Peaaegu kõik aromaatsed süsivesinikud on tavaliselt saadud benseenist (kuigi mitte alati) ja seetõttu on benseeni kuusnurkne struktuur osa paljudest nendest aromaatsetest ühenditest. Nimetus "aromaatne" tuleneb sellest, et need ühendid saadi algselt lagunemise teel keemilised ained meeldiv lõhn. Mõned näited aromaatsetest ühenditest on:

  • Alifaatsed süsivesinikud. Neil puudub aromaatne ring. Selle nimi pärineb kreeka keelest aleiphar, see tähendab "rasv", kuna need saadi õlide lagunemisel ja rasvad. Need liigitatakse küllastunud (üheaatomiliste sidemetega) ja küllastumata (millel on vähemalt üks mitmik-, topelt- või kolmikside) rühmadeks. Mõned näited alifaatsetest süsivesinikest on:

Süsivesinike tähtsus

Süsivesinikud on äärmiselt mitmekülgsed ained, kuna need toimivad toormaterjal saada väga erinevaid tooteid. Lisaks on neil suur energiapotentsiaal, see tähendab nende põlemine on lihtne ja intensiivne, nii et need säilitavad energeetiliselt mitmekesise komplekti tööstusharud, alates materjalidest, lahustid, fossiilkütused, elektrienergia tootmiseks.

Sellele lisandub tõsiasi, et nende moodustamine kestis miljoneid aastaid aeglaseid keemilisi protsesse maa all, nii et need on oluline ressurss, kuid taastumatuks, mis ühel päeval on igaveseks (või vähemalt heaks ajaks) kurnatud. Selle kasutamine peaks toimuma äärmiselt vastutustundlikes tingimustes.

Süsivesinike derivaadid ja rakendused

Süsivesinikke kasutatakse mitme plastmaterjali valmistamiseks.

Süsivesinikel on tohutul hulgal kasutusalasid inimene, mille hulgast paistavad silma:

  • Elektri tootmine. Tänu oma tohutule võimekusele põlemine, süsivesinikke kasutatakse kui energiaallikas Et genereerida elektrit. Seda tehakse teatud tüüpi elektrijaamades ja see varustab energiaga nii kodusid kui ka muid tööstusi ning võimaldab toetada meie eluviisi.
  • Kütuste tootmine. Nende energiavõimsus võimaldab neil toota erinevat tüüpi kütuseid (bensiin, diislikütus, maagaas veeldatud), et toita erinevat tüüpi sõidukeid või toita erinevaid kodumasinaid, nagu ruumisoojendid, ahjud ja kütteseadmed, mis töötavad gaasidega, nagu butaan või propaan.
  • Saamine plastid. Süsivesinike käitlemisest saab laborites saada erinevat tüüpi plastikut ja mitmekülgseid materjale. Need materjalid on nii odavad, tõhusad ja kergesti valmistatavad, et nende ümber on tohutu tööstus.
  • Lahustite ja muude tootmine tooted. Paljud süsivesinikud on lahustite ja lahustite, puhastusvahendite, väetiste või bituumeni olulised komponendid.

Süsivesinike mõju keskkonnale

Süsivesinike kasutamisel on oma hind ja esimene mõju ta võtab selle keskkond. Üldiselt on see umbes mürgised ained, mis on suutelised tekitama suurt ökoloogilist kahju juhul, kui need sinna visatakse loodus, nagu õlireostuse või õlilekke korral. Nende keskkonnakahjude parandamine on sageli kulukas ja aeganõudev.

Lisaks eraldab selle eraldumine või põlemine sõltuvalt süsivesinikust gaase kasvuhooneefekt juurde õhkkondst süsinikurikkad gaasid nagu metaan (CH4) või süsinikdioksiid (CO2).

Need gaasid võivad hävitada osoonikiht planeedile ja blokeerivad ka energia väljapääsu atmosfääri, aidates sellega oluliselt kaasa Globaalne soojenemine ja selleks kliimamuutus. Fossiilkütuste põletamine on tegelikult selle ülemaailmse probleemi üks peamisi tegureid.

!-- GDPR -->