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)
Файл:Truncatedtetrahedron.gif.gif Пресечен октаедър	Пресечен икосаедър
	Ромбикосидодекаедър	Пресечен кубоктаедър	Пресечен икосидодекаедър

Правила

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

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