Въглеводород

Въглеводородите се рафинират в рафинериите за петрол и се обработват в химически заводи

Въглеводородите са основен клас органични съединения. Почти всички други органични вещества могат да се разглеждат като производни на въглеводородите. По химичен състав те са най-простите органични съединения, тъй като молекулите им са изградени само от въглеродни и водородни атоми.

Видове въглеводороди

Химична структура на най-простия алкен, етилен (етен)

Класификацията на въглеводородите се извършва върху основата на различието в строежа на молекулите им и по конкретно във вида на въглеродната верига и в природата на химичните връзки между въглеродните атоми във веригата.

• Ациклични (мастни)
  • Висящи (падащи) (изключение)
    • Алкюни - най-падащ мастен въглеводород (изключение)
    • Алкяни (изключение)
    • Алкъни (изключение)
    • Алкуни (изключение)
    • Алкони (изключение)
  • Наситени
    • Алкани
  • Ненаситени
    • Алкени
    • Алкини
    • Алкадиени
• Циклични
  • Циклоалкани
  • Ароматни - Арени

Броят на въглеродните атоми във въглеродните вериги на въглеводородите от един и същ вид може да бъде различен. Това е причина за явлението хомология. Въглеводородите от един и същ хомоложен ред имат еднакъв качествен, но различен количествен състав. Също така притежават сходен молекулен строеж и сходни свойства.

Молекулен строеж

Въглеродните атоми в молекулите на въглеводородите се намират в различно хибридно състояние - sp³, sp² и sp, с характерните различия в електроотрицателността.

В молекулите на алканите въглеводните атоми са само в sp³-хибридно състояние. При алкените и алкадиените въглеродните атоми са в sp³ и в sp²-хибридно състояние, алкините в sp³ и sp-хибридно състояние, а в бензеновото ядро на арените - само в sp²-хибридно състояние.

Хибридното състояние на въглеродните атоми определя вида на ковалентните връзки във веригите. Връзките C—H във всички въглеводороди са прости (σ-) връзки независимо от хибридното състояние на въглеродния атом. Връзката C—C при алканите е също проста (σ-) връзка. При алкените между въглеродните атоми в sp²-хибридно състояние се образува двойна (σ-сигма и π-пи) връзка. В молекулите на алкините между въглеродните атоми в sp-хибридно състояние съществува тройна (σ- и 2π-) връзка. В бензеновото ядро на арените връзката между въглеродните атоми е също сложна. Образувана е от σ- и делокализирана π-връзка.

Химични свойства

Реакционната способност на въглеводородите на отделните хомоложни редове намалява с увеличаване на молекулната маса. Ако при обикновени условия се съпостави реакционната способност на отделните видове въглеводороди се установява следното: Алканите се отличават с много малка реакциона способност (парафини - от parum affinis - без сродство). Останалите въглеводороди проявяват по-голяма реакционна способност от алканите.

За въглеводородите са характерни няколко основни типа химични реакции.

• Заместителни реакции: при тях участват алканите, алкините и арените.
• Присъединителни реакции: характерни са предимно за алкените, алкадиените и алкините.
• Умерено окисляване: характерно за алканите, алкените, алкините и алкиларените.
• Горене: Запалени на въздуха, всички въглеводороди горят. Реакцията е силно екзотермична.

Употреба

Многообразието в свойствата на въглеводородите обуславя разностранното им приложение в практиката. Освен висококалорични горива в енергетиката те са ценна суровина в органичния синтез. От тях се получават халогенопроизводни, алкохоли и феноли, алдехиди, кетони, карбоксилни киселини и техни производни, полимери, лекарствени вещества, препарати за селското стопанство и други.

Полихедрани

Правилни полихедрани

Платонови въглеводороди

Платонови тела

Тетраедър

Куб

Октаедър

Додекаедър

Икосаедър (изключение)

Въглеведороди на Кеплер-Поансо

Тела на Кеплер-Поансо

Голям икосаедър (изключение)

Голям додекаедър

Голям звездовиден додекаедър

Малък звездовиден додекаедър

Решение

Решението е трудно, защото тези полихедрани са вдлъбнати. Не може да брои атоми. Използва се броя на върховете.

Правилни съединителни въглеводороди

• съединение от два октаедра (стела октангула или осмоъгълна звезда)
• съединение от пет тетраедра (хироикосаедър)
• съединение от десет тетраедра (икосиикосаедър)
• съединение от пет куба (ромбиедър)
• съединение от пет октаедра (малък икосиикосаедър)

Полуправилни полихедрани

Архимедови въглеводороди

Кубоктаедър	Ромбикубоктаедър	Скосен куб (изключение)	Икосидодекаедър	Скосен додекаедър (изключение)
Пресечен тетраедър	Пресечен додекаедър	Пресечен куб	Пресечен октаедър	Пресечен икосаедър
	Ромбикосидодекаедър	Пресечен кубоктаедър	Пресечен икосидодекаедър

Правила

• 0 - 4
• 1 - 3
• 2 - 2
• 3 - 1
• 4 - 0
• 5 - -1
• 6 - -2
• 7 - -3
• 8 - -4
• 9 - -5
• 10 - -6
• 11 - -7
• 12 - -8
• 13 - -9
• 14 - -10
• 15 - -11
• 16 - -12
• 17 - -13
• 18 - -14
• 19 - -15
• 20 - -16 ...

Разпространение и получаване

Въглеводородите се получават главно от природните източници - нефт, нефтен газ и земен газ. Нефтът е смес главно от алкани, циклоалкани и ароматни въглеводороди. В коксовия газ се съдържат газообразни алкани и предимно метан.

Външни препратки

• The Methane Molecule
• Poten & Partners: Glossary of Hydrocarbon Terms