هیدروکربن چیست و چه کاربردهایی دارد؟

اگر می خواهید بدانید هیدروکربن چیست و این ماده مهم در زندگی انسان به چه کاری می آید پس با اطلس پلاس همراه باشید. هیدروکربن ها (Hydrocarbon) یک گروه از مواد می باشند که در ساختمان مولکولی شان فقط اتم کربن (Carbon) و اتم هیدروژن (Hydrogen) حضور دارد.

هیدروکربن ها به دو گروه زنجیره ای و حلقه ای تقسیم می شوند. هر کدام از این گروه ها خود به دو گروه اشباع شده و اشباع نشده تقسیم می گردند. «آلکان ها»، «سیلیکو آلکان ها» از جمله هیدروکربن های زنجیره ای اشباع شده محسوب می شوند. آلکن ها و آلکین ها نیز جزو هیدروکربن ها ی زنجیره ای اشباع نشده هستند. همچنین هیدروکربن های حلقوی اشباع شده شامل سیلیکو آلکان ها و هیدروکربن های حلقوی اشباع نشده، شامل سیلیکو آلکن ها، هیدروکربن های آروماتیک و غیره می باشند.

اگر در مولکول های یک هیدروکربن به جای اتم هیدروژن اتم دیگری جایگزین گردد به آن «مشتق» گفته می شود. به طور کلی، هیدروکربن‌ های آلیفاتیک را می‌توان از نفت خام و گاز طبیعی و هیدروکربن ‌های آروماتیک را از زغال سنگ به ‌دست ‌آورد. در ادامه می خواهیم بدانیم هیدروکربن آلیفاتیک و آروماتیک چیست.

هیدروکربن‌ های آلیفاتیک

در شیمی آلی به تمامی ترکیبات هیدروکربنی غیرآروماتیک، ترکیبات آلیفاتیک (Aliphatic) گفته می شود. در واقع ترکیباتی که شامل اتم های کربن و هیدروژن باشند و در آن حلقه ای وجود نداشته باشد و اگر حلقه ای هم وجود دارد، آن حلقه آروماتیک نباشد، در این گروه جای دارند. هیدروکربن های آلیفاتیک به دسته های های بزرگ ‌تری همچون آلکان ها، آلکن ها، آلکین ها و ترکیبات حلقوی مشابه (سیکلوآلکان‌ها و غیره) تقسیم بندی می شوند.

آلکان ها

ساده ترین عضو گروه آلکان ها (Alkane) و در حقیقت یکی از ساده ترین ترکیبات آلی در شیمی، «متان CH4» می باشد. تمام آن چیزی که در باره متان CH4 وجود دارد را می شود با اختلافات اندکی در باره سایر آلکان ها نیز به کار بست.

آلکن ها

اما هیدروکربن آلکن چیست. آلکن ها (Alkene) گروه وسیعی از هیدروکربن ها را شامل می شوند که به هیدروکربن های غیراشباع (Unsaturated) مشهور هستند. شمار هیدروژن های این ترکیبات، کمتر از آلکان های هم کربن است. آلکن ها ممکن است یک یا چند پیوند دو گانه مجزا و دور از هم و یا مزدوج داشته باشند. نخستین عضو خانواده آلکن ها «اتن» یا همان «اتیلن» می باشد. این ماده پایه و اساس صنایع پتروشیمی محسوب می گردد. زیرا به وسیله آن انواع مختلفی از مواد شیمیایی در مقیاس صنعتی تولید می گردد. به عنوان مثال از واکنش «اتن» با «آب» در حضور «سولفوریک اسید» و با وجود شرایط مناسب «اتانول» تولید می گردد.

آلکین ها

اگر ترکیب آلی دارای پیوند سه ‌گانه کربن به کربن باشد آلکین (Alkyne) نام می گیرند. «استیلن» با فرمول C2H2 کوچک ترین عضو خانواده آلکین ها می باشد. و به همین سبب، آلکن ها را ترکیبات استیلنی یا استیلن‌ های استخلاف دار می‌ گویند. برای اینکه ۲ اتم کربن و ۲ اتم هیدروژن به یکدیگر متصل گردند و مولکول کاملی تولید کنند، می بایست که کربن ها با هیبرید SP و به وسیله پیوند ۳ گانه (یک پیوند سیگما و ۲ تا پیوند π) به هم متصل می شوند، (H−C≡C−H).

هیدروکربن های آروماتیک

آروماتیک (Aromatic) به معنای خوشبو و عطرآگین می باشد و به آن دسته ترکیبات آلی گفته می شود که در ساختار آن یک حلقه جفت از پیوندهای غیر اشباع، جفت های تکی یا اوربیتال های خالی یک استواری قوی از استواری جفت سازی تنها را از خود به نمایش می گذارد.

هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه (Ploycyclic Aromatic Hydrocarbons) دسته بزرگی از ترکیبات آلی هستند که در ساختارشان ۲ تا ۷ حلقه بنزنی دارند. آن ها دسته وسیعی از آلوده کننده های زیست محیطی می باشند که منتج از احتراق ناقص مواد آلی همانند سوخت های فسیلی می باشد.

بنزن، تولوئن، زایلن و نفتالن از این خانواده محسوب می شوند. خاصیت مشترک این ترکیب‌ ها در دارا بودن حلقه بنزن یا ساختاری مثل آن است که با توجه به داشتن پیوندهای غیر مستقر پای (∏) و ساختارهای رزونانسی، خاصیت آروماتیکی را به آن ساختار می‌ دهد.

خواص فیزیکی هیدروکربن ها چیست

هیدروکربن ها، مولکول هایی غیرقطبی هستند. در نتیجه آن ها به طور عام در حلال های قطبی همانند آب حل نمی شوند؛ اما در حلال های غیرقطبی مثل روغن (که خود نوعی هیدروکربن می باشد) حل می شوند. به عنوان مثال گریس یک هیدروکربن از خانواده آلکان ها می باشد که به وسیله آب از روی دست پاک نمی گردد زیرا که ناقطبی است؛ از همین روی برای تمیز کردن آن از نفت یا بنزین که ناقطبی می باشند استفاده می گردد.

خواص شیمیایی هیدروکربن ها چیست

میان ویژگی های شیمیایی هیدروکربن های آلیفاتیک و آروماتیک تفاوت های قابل توجهی وجود دارد. در میان آلفاتیک ها، رفتار شیمیایی هیدروکربن های اشباع شده و اشباع نشده هم متفاوت و خاص به خود می باشد. تمامی هیدروکربن ها در واکنش سوختن مشترک می باشند. در این واکنش، هیدروکربن به سرعت با اکسیژن وارد واکنش می گردد و در ضمن تولید مواد حاصل از سوختن (همانند آب و اکسیدهای کربن) انرژی زیادی هم به صورت نور و گرما (ایجاد شعله) آزاد می نمایند.

کاربرد هیدروکربن ها در زندگی چیست

مهمترین منبع هیدروکربن ها در روی زمین نفت است. نفت بعد از آب فراوان ترین مایع در قسمت های بالایی پوسته زمین می باشد. نفت یک منبع بسیار غنی از مواد شیمیایی و از جمله هیدروکربن ها محسوب می شود. چیزی در حدود ۸۷ درصد از هر بشکه نفت برای سوزاندن و سیزده درصد آن برای تولید کالا به کار گرفته می شود. در نتیجه اگر می خواهید بفهمید که مهمترین کاربرد هیدروکربن چیست باید بدانید که از آن ها به عنوان سوخت استفاده می شود.

جالب است بدانید که بی توجهی در مصرف نفت موجب ورود مقادیر بسیار زیادی از Co2 در هوا و آلودگی محیط زیست می گردد. زغال سنگ و گاز طبیعی نیز در کنار نفت از جمله منابع دارای هیدروکربن می باشند. به این منابع سوخت های فسیلی نیز گفته می شود. سوخت های فسیلی منابعی تجدید ناپذیر هستند، چون شکل گیری آن ها بسیار کند صورت می گیرد و سرانجام روزی به اتمام خواهد رسید.