ไฮโดรคาร์บอนคืออะไร?

ไฮโดรคาร์บอนเป็นสารประกอบทางเคมีอินทรีย์ที่ประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจนทั้งหมดและมีตั้งแต่โมเลกุลที่เรียบง่ายเช่นมีเธนไปจนถึงโพลีเมอร์เช่นโพลีสไตรีนซึ่งประกอบด้วยอะตอมหลายพันอะตอมความสามารถของอะตอมคาร์บอนที่จะผูกมัดซึ่งกันและกันช่วยให้พวกเขาสามารถสร้างโซ่วงแหวนและโครงสร้างอื่น ๆ ที่ไม่ จำกัด ได้ไม่ จำกัด ซึ่งเป็นกระดูกสันหลังของโมเลกุลอินทรีย์เนื่องจากแต่ละอะตอมสามารถสร้างพันธะได้สี่ตัว backbones เหล่านี้จึงมีองค์ประกอบอื่น ๆ เช่นไฮโดรเจนสารประกอบนั้นไวไฟเนื่องจากองค์ประกอบทั้งสองที่มีอยู่จะรวมเข้ากับออกซิเจนในอากาศได้อย่างง่ายดายปล่อยพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลเช่นน้ำมันและก๊าซธรรมชาติเป็นส่วนผสมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของไฮโดรคาร์บอนถ่านหินยังมีบางอย่างแม้ว่าส่วนใหญ่จะเป็นเพียงคาร์บอน

โครงสร้างและการตั้งชื่อการประชุม

การตั้งชื่อของไฮโดรคาร์บอนเป็นไปตามการประชุมบางอย่างแม้ว่าในหลายกรณีสารประกอบอาจเป็นที่รู้จักกันดีกว่าภายใต้ชื่อเก่าในระบบที่ทันสมัยส่วนแรกของชื่อแสดงจำนวนอะตอมคาร์บอนในโมเลกุล: ในลำดับจากน้อยไปมากแปดตัวแรกจะถูกนำหน้า meth-, eth-, prop-, แต่-, pent-, hex-, hept- และ Oct- สารประกอบที่คาร์บอนทั้งหมดเข้าร่วมโดยพันธบัตรเดียวเป็นที่รู้จักกันโดยรวมกันว่า alkanes และมีชื่อที่ลงท้ายด้วย –Aneดังนั้นอัลเคนแปดตัวแรกคือมีเธน, อีเทน, โพรเพน, บิวเทน, เพนเทน, เฮกเซน, เฮปเทนและออกเทน

อะตอมคาร์บอนจึงสามารถสร้างพันธะคู่หรือสามโมเลกุลที่มีพันธะคู่เรียกว่าอัลเคนและมีชื่อที่ลงท้ายด้วย

–ene ในขณะที่ผู้ที่มีพันธะสามตัวเรียกว่าอัลคินส์และมีชื่อที่ลงท้ายด้วย -yne โมเลกุลที่มีพันธะเดี่ยวเท่านั้นที่มีจำนวนอะตอมไฮโดรเจนสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ดังนั้นจึงอธิบายว่าอิ่มตัวในกรณีที่มีพันธะคู่หรือสามตัวมีสถานที่ที่มีอยู่น้อยกว่าสำหรับไฮโดรเจนดังนั้นสารประกอบเหล่านี้จึงอธิบายว่าไม่อิ่มตัว

เพื่อให้ตัวอย่างง่ายๆอีเทนมีคาร์บอนสองตัวที่เข้าร่วมด้วยพันธะเดียวอะตอมดังนั้นสูตรทางเคมีของมันคือ C

2 _H 6 _{และเป็นอัลเคนใน Ethene มีพันธะคู่คาร์บอนคาร์บอนดังนั้นจึงสามารถมีไฮโดรเจนสี่ตัวเท่านั้นทำให้เป็นอัลคีนที่มีสูตร C} 2 _H 4 _{Ethyne มีพันธะสามประการให้สูตร C} 2 _H 2 _{และทำให้เป็นอัลคินสารประกอบนี้เป็นที่รู้จักกันดีว่าอะเซทิลีน}

อะตอมคาร์บอนสามารถก่อตัวเป็นวงแหวนได้อัลเคนที่มีวงแหวนมีชื่อเริ่มต้นด้วย

cyclo- ดังนั้นไซโคลเฮกเซนจึงเป็นอัลเคนที่มีอะตอมคาร์บอนหกอะตอมที่เข้าร่วมโดยพันธบัตรเดี่ยวในลักษณะที่จะก่อตัวเป็นวงแหวนวงแหวนที่มีพันธะเดี่ยวและคู่สลับกันก็เป็นไปได้เช่นกันและเป็นที่รู้จักกันในชื่อแหวนเบนซีนไฮโดรคาร์บอนที่มีวงแหวนเบนซีนเป็นที่รู้จักกันว่ามีกลิ่นหอมเพราะหลาย ๆ นั้นมีกลิ่นหอมที่น่าพอใจ

โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนบางตัวมีโซ่ที่สาขานั้นButane ซึ่งโดยปกติจะประกอบด้วยโซ่เดียวสามารถมีอยู่ในรูปแบบที่อะตอมคาร์บอนหนึ่งตัวถูกผูกมัดกับอีกสองตัวสร้างกิ่งรูปแบบทางเลือกเหล่านี้ของโมเลกุลเรียกว่าไอโซเมอร์ไอโซเมอร์ที่แตกแขนงของบิวเทนเป็นที่รู้จักกันในชื่อ isobutane

การผลิต

การผลิตไฮโดรคาร์บอนส่วนใหญ่มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล: ถ่านหินน้ำมันและก๊าซธรรมชาติซึ่งสกัดจากพื้นดินในปริมาณหลายล้านตันต่อวันน้ำมันดิบส่วนใหญ่เป็นส่วนผสมของ alkanes และ cycloalkanes ที่แตกต่างกันมากมายกับสารประกอบอะโรมาติกสิ่งเหล่านี้สามารถแยกออกจากกันที่โรงกลั่นน้ำมันโดยการกลั่นเนื่องจากจุดเดือดที่แตกต่างกันกระบวนการอื่นที่ใช้เรียกว่า "การแคร็ก": ตัวเร่งปฏิกิริยาถูกใช้เพื่อทำลายโมเลกุลขนาดใหญ่บางส่วนออกเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่มีประโยชน์มากกว่าเชื้อเพลิง

คุณสมบัติ

โดยทั่วไปการพูดจุดหลอมเหลวและเดือดตัวอย่างเช่นประเภทที่ง่ายกว่าเช่นเช่นเดียวกับมีเธนอีเทนและโพรเพนที่มีคาร์บอนหนึ่ง, สองและสามคาร์บอนตามลำดับเป็นก๊าซหลายรูปแบบเป็นของเหลว: ตัวอย่างคือเฮกเซนและออกเทนรูปแบบที่เป็นของแข็งรวมถึงขี้ผึ้งพาราฟิน mdash;ส่วนผสมของโมเลกุลกับอะตอมคาร์บอนระหว่าง 20 ถึงสี่สิบและ mdash;และโพลีเมอร์ต่าง ๆ ที่ประกอบด้วยโซ่ของอะตอมหลายพันอะตอมเช่นโพลีเอทิลีน

คุณสมบัติทางเคมีที่โดดเด่นที่สุดของไฮโดรคาร์บอนคือการติดไฟและความสามารถในการสร้างพอลิเมอร์ผู้ที่เป็นก๊าซหรือของเหลวจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ (CO ₂ ) และน้ำและปล่อยพลังงานในรูปแบบของแสงและความร้อนพลังงานบางอย่างจะต้องได้รับการจัดหาเพื่อเริ่มปฏิกิริยา แต่เมื่อเริ่มต้นมันจะยั่งยืนด้วยตนเอง: สารประกอบเหล่านี้จะเผาไหม้ดังที่แสดงโดยการจุดเตาแก๊สด้วยการจับคู่หรือประกายไฟรูปแบบที่เป็นของแข็งก็จะเผาไหม้ได้เช่นกันในบางกรณีคาร์บอนทั้งหมดจะไม่ก่อให้เกิด Co ₂ ;เขม่าและควันสามารถผลิตได้บางประเภทเมื่อพวกเขาเผาไหม้ในอากาศและในปริมาณที่ไม่เพียงพอของออกซิเจนไฮโดรคาร์บอนใด ๆ สามารถผลิตก๊าซพิษไม่มีกลิ่นคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO)

ใช้

ความไวของไฮโดรคาร์บอนทำให้พวกเขามีประโยชน์มากเป็นเชื้อเพลิงและเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับอารยธรรมในปัจจุบันทั่วโลกไฟฟ้าส่วนใหญ่เกิดจากการเผาไหม้ของสารเหล่านี้และใช้เพื่อขับเคลื่อนเครื่องจักรเคลื่อนที่ทุกเครื่อง: รถยนต์รถบรรทุกรถไฟเครื่องบินและเรือพวกเขายังใช้ในการผลิตสารเคมีและวัสดุอื่น ๆ อีกมากมายตัวอย่างเช่นพลาสติกส่วนใหญ่คือโพลีเมอร์ไฮโดรคาร์บอนการใช้งานอื่น ๆ ได้แก่ ตัวทำละลายน้ำมันหล่อลื่นและขับเคลื่อนสำหรับกระป๋องสเปรย์

ปัญหาเกี่ยวกับเชื้อเพลิงฟอสซิล

ไฮโดรคาร์บอนเป็นแหล่งเชื้อเพลิงที่ประสบความสำเร็จอย่างมากในช่วงสองร้อยปีที่ผ่านมาการเผาไหม้ของพวกเขาก่อให้เกิดควันและเขม่าทำให้เกิดปัญหามลพิษร้ายแรงในบางพื้นที่นอกจากนี้ยังผลิต Co ₂ จำนวนมากมีข้อตกลงอย่างกว้างขวางในหมู่นักวิทยาศาสตร์ว่าการเพิ่มระดับของก๊าซนี้ในชั้นบรรยากาศกำลังช่วยดักจับความร้อนเพิ่มอุณหภูมิโลกและเปลี่ยนสภาพภูมิอากาศของโลก

นอกจากนี้เชื้อเพลิงฟอสซิลจะไม่คงอยู่ตลอดไปการเผาเชื้อเพลิงในอัตราปัจจุบันน้ำมันอาจหมดลงในเวลาไม่ถึงศตวรรษและถ่านหินในหลายศตวรรษทั้งหมดนี้นำไปสู่การเรียกร้องให้พัฒนาแหล่งพลังงานหมุนเวียนเช่นพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมและการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มากขึ้นซึ่งผลิตการปล่อย CO

2 _{ในปี 2550 รางวัลโนเบลสาขาสันติภาพได้รับรางวัลจากอดีตรองประธานาธิบดีสหรัฐอัลกอร์และคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลของสหประชาชาติว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศสำหรับการทำงานของพวกเขาในการยืนยันและกระจายข้อความว่าการเผาไหม้ของไฮโดรคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่}