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)
  • Наситени
    • Алкани
  • Ненаситени
    • Алкени
    • Алкини
    • Алкадиени
• Циклични
  • Алифатни
    • Циклоалкани
    • Циклоалкени
    • Циклоалкини
  • 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 реакционна 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.
• Какво се получава при горенето на въглеводородите? а) вода                                       б) въглероден диоксид и вода в) въглероден диоксид              г) въглероден оксид и вода

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.

Разпространение и получаване

Въглеводородите се получават главно от природните източници – нефт, нефтен газ и природен газ. Нефтът е смес главно от алкани, циклоалкани и ароматни въглеводороди. В коксовия газ се съдържат газообразни алкани и предимно метан. Въглеводороди се получават и при някои изкуствени методи като пиролиза на органични материали (въглища, биомаса и др.) и при процеса на Фишер-Тропш.

Външни препратки

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