Węglowodory to związki węgla z wodorem, które nie zawierają innych pierwiastków. Klasyfikacja węglowodorów

Czym są węglowodory? Jak są klasyfikowane? Jakie funkcje mają? Spróbujmy razem, aby znaleźć odpowiedzi na pytania.

Węglowodory są związki organiczne które zawierają wodór i węgiel. Są uważane za związki organiczne w chemii podstawowej.

Klasyfikacja

W zależności od stanu wiązania pomiędzy węglem łańcucha głównego, często dzieli się wszystkie C _x H na kilka typów. Pojedyncze związki węgla z wodorem są charakterystyczne dla nasyconych węglowodorów.

Alkany

_Graniczne węglowodory to związki o wzorze ogólnym _{CnH 2n + 2} . Wśród ich cech można wymienić brak struktury zamkniętej, a także pojedyncze (proste) wiązania. Nazywane są związkami acyklicznymi w chemii organicznej.

Typowym przedstawicielem tej klasy jest metan - CH ₄ . To on rozpoczyna homologiczną serię alkanów, posiada wszystkie właściwości związane z innymi przedstawicielami parafin.

Pierwsi przedstawiciele tej klasy węglowodorów są substancjami gazowymi o niskiej rozpuszczalności w wodzie, specyficznym zapachu.

Pośród podstawowych właściwości chemicznych posiadanych przez przedstawicieli homologicznej serii alkanów, wyróżniamy radykalną substytucję.

Halogenowanie zachodzi w podwyższonej temperaturze lub w obecności promieniowania ultrafioletowego. Reakcja przebiega w kilku etapach, charakteryzujących się stopniowym zastępowaniem atomów wodoru halogenem. Właściwości węglowodorów pewnej liczby metanu wyjaśniono nasyceniem wiązania między atomami węgla. Nie są one zdolne do wchodzenia w reakcje dodatkowe, podczas gdy dobrze spalają się w powietrzu z powietrza, tworząc dwutlenek węgla, parę wodną i uwalniają wystarczającą ilość energii cieplnej.

Wśród głównych gałęzi zastosowania przedstawicieli tej klasy węglowodorów, wyróżniamy zastosowanie jako paliwo, a także opcję surowców do produkcji wielu innych związków organicznych.

Alkenes

Nienasycone węglowodory to związki, które mają jedno lub więcej wielokrotnych (nienasyconych) wiązań pomiędzy atomami węgla. Alkeny mają ogólny wzór _{CnH 2n} . Typowym przedstawicielem tej klasy jest etylen.

Te naturalne węglowodory są częścią oleju. Biorąc pod uwagę, że cząsteczka zawiera podwójne wiązanie, reakcje addycji są charakterystyczne dla alkenów. Na przykład mogą wchodzić w chlorowcowanie, hydratację.

Jeśli podwójne wiązanie znajduje się w pierwszej pozycji, na przykład w butenie-1, dodanie halogenowodoru i hydratacja (reakcja z wodą) przebiegają zgodnie z regułą Markowa. Jego istota polega na tym, że podczas hydrohalogenacji i hydratacji wodór jest przyłączony do atomu węgla, który jest do niego maksymalnie nasycony.

Grupa hydroksylowa lub atom halogenu są przyłączone do atomu C, który nie jest nasycony wodorem. Jakościowa reakcja na nienasyconym (podwójnym) wiązaniu jest bielenie wody bromowej lub nadmanganian potasu.

Cykloalkany

Takie węglowodory są związkami cyklicznymi Izomery międzyklasowe dla alkenów. Mają ogólny wzór C _n H _2n , wiązania pojedyncze. Biorąc pod uwagę, że ta klasa charakteryzuje się zamkniętą strukturą, wchodzą one w reakcje addycyjne, którym towarzyszy zniszczenie zamkniętego cyklu, zamieniając się w nasycone alkany. Głównymi źródłami takich związków są naturalny i związany z tym gaz, olej. Pomimo cyklicznej struktury, w cząsteczkach hybrydyzacji sp3, kąt wartościowości wynosi 109 ° 28 '.

Alkadiens

Co jeszcze charakteryzuje chemia organiczna? Węglowodory tej klasy mają ogólny wzór C _p H _2n-2 . Wszyscy przedstawiciele węglowodorów dienowych mają dwa wiązania podwójne. Nienasycenie dienów decyduje o ich podstawowych właściwościach chemicznych. Analogicznie do alkenów związki dienowe wchodzą w reakcję addycji.

Jako ci reakcje chemiczne które są charakterystyczne dla tych związków, zauważamy polimeryzację. Początkowym monomerem w tym procesie jest przedstawiciel dienów, a produktem oddziaływania jest kauczuk syntetyczny. Po dodaniu siarki do uzyskanego polimeru następuje wulkanizacja, której towarzyszy tworzenie kauczuku.

Alkiny

Dla tych nienasyconych związków organicznych, o ogólnym wzorze _CnH2n-2 , można zauważyć obecność potrójnego wiązania między atomami węgla. Jeśli znajduje się po pierwszym atomie węgla, jakościową reakcją na jego obecność jest zastąpienie złożonym związkiem srebra.

Jak również alkenów, dienów, alkinów łatwo dołączyć do potrójnego wiązania. Charakteryzują się uwodornieniem, hydrohalogenacją, halogenowaniem, reakcjami hydratacji.

Związki aromatyczne

Benzen jest pierwszym przedstawicielem tej klasy. Ma ogólny wzór _{CnH 2n-6} . W przeciwieństwie do wszystkich innych węglowodorów, ten związek ma pierścień aromatyczny. W jego tworzeniu biorą udział wolne elektrony każdego atomu węgla. Trzy elektrony C tworzą chmury hybrydowe, a czwarty elektron nie ulega hybrydyzacji. Tworzy pierścień aromatyczny, który jest równomiernie rozłożony w cząsteczce. Jednolita dystrybucja pierścienia według struktury wyjaśnia jego stabilność chemiczną. Sama benzen wchodzi w podstawienie i dodatek tylko w trudnych warunkach.

Toluen, który jest jego homologiem, charakteryzuje się pewną zmianą gęstości elektronowej, dlatego ma większą zdolność do podstawienia. Rodnik węglowodorowy jest orientantem typu 1, wchodzące podstawniki (halogen, grupa nitrowa) zajmują pozycje orto, para.

Wniosek

Bez względu na to, które cechy struktury są różnymi przedstawicielami węglowodorów, mają one pewną liczbę atomów węgla i wodorów w ich składzie. Istnieje pewna tendencja do zmiany fizycznych właściwości przedstawicieli C _{x Hy} . Pierwsi przedstawiciele dowolnej klasy mają stan gazowy, ponieważ względna masa cząsteczkowa wzrasta, obserwuje się systematyczne przejście w cieczy, a następnie w postaci stałej.