Ιδιότητες Υδρογονανθράκων

Η Χημεία έχει πολλούς κλάδους και η οργανική χημεία είναι ένας από τους κλάδους της χημείας που γενικά ασχολείται με τις δομές, τις ιδιότητες και τις αντιδράσεις των οργανικών ενώσεων με ομοιοπολικούς δεσμούς και άτομα άνθρακα. Οι υδρογονάνθρακες μπορούν να περιγραφούν ως οργανικές ενώσεις που αποτελούνται από δύο κύρια είδη ατόμων. Αυτά περιλαμβάνουν άνθρακες και υδρογόνο. Γενικά, αυτά είναι άχρωμα αέρια με σχεδόν καθόλου οσμή. Με βάση τους τύπους τους, οι υδρογονάνθρακες μπορεί να έχουν απλές ή πολύπλοκες δομές. Κυρίως, αυτά ταξινομούνται σε τέσσερα κύρια μέρη:αλκένια, αλκάνια, αλκίνια και αρωματικά.

Σήμερα, θα διαβάσουμε αναλυτικά για τις ιδιότητες των υδρογονανθράκων, μαζί με μια σύντομη εισαγωγή στους υδρογονάνθρακες. Επομένως, αν είστε έτοιμοι, ας ξεκινήσουμε!

Τι είναι οι υδρογονάνθρακες;

Οι υδρογονάνθρακες ανήκουν σε οργανικές ενώσεις που αποτελούνται από βασικά άτομα που ονομάζονται υδρογόνο και άνθρακες. Στην καθημερινή ζωή, οι υδρογονάνθρακες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο και η μελέτη τους παρέχει μια βαθιά εικόνα των ιδιοτήτων και της προετοιμασίας των λειτουργικών τους ομάδων. Οι υδρογονάνθρακες χωρίζονται κυρίως σε έξι κατηγορίες. Αυτά περιλαμβάνουν κορεσμένους υδρογονάνθρακες, κυκλοαλκάνια, ακόρεστους υδρογονάνθρακες, αλειφατικούς υδρογονάνθρακες, αρωματικούς υδρογονάνθρακες και αλικυκλικούς υδρογονάνθρακες.

Πολλοί υδρογονάνθρακες, όπως το προπάνιο και το βουτάνιο, χρησιμοποιούνται για εμπορικούς σκοπούς καυσίμων όπως το υγραέριο ή το υγραέριο πετρελαίου. Το βενζόλιο είναι ένας άλλος σημαντικός αρωματικός υδρογονάνθρακας που παράγει πρώτη ύλη για συνθετικά φάρμακα. Ένας άλλος υδρογονάνθρακας που ονομάζεται καροτίνη είναι μια οργανική χρωστική ουσία που βρίσκεται συνήθως στα καρότα.

Ιδιότητες των υδρογονανθράκων 

Δεδομένου ότι υπάρχουν διαφορετικές μοριακές δομές, ο εμπειρικός τύπος του υδρογονάνθρακα είναι εντελώς διαφορετικός.

Για παράδειγμα, στα αλκάνια, τα αλκένια ή τα αλκίνια, η ποσότητα του δεσμού υδρογόνου μειώνεται στα αλκένια και τα αλκίνια, κυρίως λόγω της αυτοσύνδεσης. Η ικανότητα των υδρογονανθράκων να δημιουργούν δεσμό με τον εαυτό τους ονομάζεται κατένωση. Διαθέτουν πολλαπλές ικανότητες να σχηματίζουν πολύπλοκα μόρια όπως το κυκλοεξάνιο και, μερικές φορές, αρωματικούς υδρογονάνθρακες, συμπεριλαμβανομένου του βενζολίου.

Το μέγεθος των υδρογονανθράκων επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τις ιδιότητές τους, όπως τα σημεία βρασμού και τήξης. Ως αποτέλεσμα, ορισμένοι υδρογονάνθρακες υπάρχουν σε αέρια μορφή σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ άλλοι σε στερεά ή υγρή μορφή. Αυτά είναι γενικά μη πολικά, πράγμα που σημαίνει ότι τα μόρια των υδρογονανθράκων δεν έχουν αντίθετα φορτισμένες πλευρές και γι' αυτό δεν διαλύονται στο νερό. Αντίθετα, οι υδρογονάνθρακες τείνουν να απωθούνται όταν βρίσκονται στο νερό. Αυτός είναι ένας σημαντικός λόγος για τον οποίο οι υδρογονάνθρακες χρησιμοποιούνται κυρίως σε κερί δαπέδου και παρόμοια προϊόντα.

Διάσπαση υδρογονανθράκων

Η διάσπαση των υδρογονανθράκων μπορεί να περιγραφεί ως τα βαριά και ογκώδη οργανικά μόρια που διασπώνται σε ελαφρύτερα μόρια. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με την παροχή επαρκούς ποσότητας πίεσης και θερμότητας. Για να επιταχυνθεί λίγο η διαδικασία, συνιστώνται ιδιαίτερα οι καταλύτες. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται κυρίως στην παραγωγή βενζίνης και καυσίμου ντίζελ.

Φυσικές ιδιότητες των υδρογονανθράκων 

Τα αλκάνια είτε με 10 άτομα C είτε με λιγότερα από 10 άτομα C βρίσκονται κυρίως σε αέρια μορφή σε θερμοκρασία δωματίου. Ενώ, τα αλκάνια με περισσότερα από 10 άτομα C, τα μόρια είναι υγρά ή αέρια. Δεδομένου ότι τα αλκάνια έχουν ασθενή αλληλεπίδραση Vanderwal, έχουν χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού. Το σημείο βρασμού εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες – 

• Μοριακή μάζα

• Διακλάδωση

Τα αλκάνια έχουν ως επί το πλείστον υψηλά σημεία βρασμού και υψηλή μοριακή μάζα. Για παράδειγμα – το C2H6 έχει υψηλό σημείο βρασμού σε σύγκριση με το CH4.

Τύποι και οι ιδιότητες υδρογονανθράκων τους 

Κάθε τύπος υδρογονανθράκων έχει ποικίλες φυσικές και χημικές ιδιότητες ανάλογα με τη φύση του.

• Κορεσμένοι υδρογονάνθρακες 

Στους κορεσμένους υδρογονάνθρακες, τα άτομα άνθρακα-άνθρακα και τα άτομα άνθρακα-υδρογόνου συγκρατούνται στενά μεταξύ τους από έναν μόνο δεσμό που είναι ο ευκολότερος υδρογονάνθρακας. Τέτοιοι υδρογονάνθρακες δεν έχουν ούτε διπλούς ούτε τριπλούς δεσμούς.

Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες είναι αδιάλυτοι στο νερό και έχουν μικρότερη πυκνότητα σε σύγκριση με το νερό. Καθώς το μέγεθος του δακτυλίου αυξάνεται, το σημείο βρασμού και το σημείο τήξης επίσης αυξάνονται.

• Ακόρεστοι υδρογονάνθρακες 

Οι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες αποτελούνται από απλούς, διπλούς, ακόμη και τριπλούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων άνθρακα-άνθρακα.

Οι ενώσεις με τριπλούς δεσμούς αναφέρονται ως αλκίνια, ενώ οι ενώσεις με διπλούς δεσμούς αναφέρονται ως αλκένια. Το CnH2n-2 είναι ο γενικός τύπος για τα αλκίνια και το CnH2n είναι ο τύπος για τα αλκένια.

• Κυκλοαλκάνια 

Τα κυκλοαλκάνια είναι υδρογονάνθρακες που διαθέτουν είτε έναν ή περισσότερους δακτυλίους άνθρακα. Τα άτομα υδρογόνου είναι στενά συνδεδεμένα με αυτούς τους δακτυλίους άνθρακα. Οι φυσικές ιδιότητες των Κυκλοαλκανίων είναι οι ίδιες με τα αλκάνια. Ωστόσο, έχουν υψηλότερα σημεία τήξης και βρασμού.

• Αρωματικοί υδρογονάνθρακες 

Γνωστοί και ως αρένες, οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες είναι ενώσεις με τουλάχιστον έναν δακτύλιο άνθρακα. Οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες είναι εξαιρετικά μη αντιδραστικοί. Αυτές οι ενώσεις έχουν αιθάλη κίτρινη φλόγα όταν είναι τα κύρια χαρακτηριστικά των αρένων.

• Αλιφατικοί υδρογονάνθρακες 

Οι αλειφατικοί υδρογονάνθρακες έχουν εντελώς ευθείες δομές αλυσίδας χωρίς δακτυλίους άνθρακα μέσα τους.

• Αλικυκλικοί υδρογονάνθρακες 

Οι αλικυκλικοί υδρογονάνθρακες είναι ένας άλλος τύπος υδρογονανθράκων με δομή δακτυλίου. Τα Sp, Sp2 ή Sp3 μπορεί να είναι τα άτομα άνθρακα. Αυτοί μπορεί να είναι τόσο κορεσμένοι όσο και ακόρεστοι υδρογονάνθρακες. Επίσης, δεν έχουν αρωματικό χαρακτήρα.

Συμπέρασμα 

Με αυτό, φτάνουμε στο τέλος των ιδιοτήτων των Υδρογονανθράκων. Οι υδρογονάνθρακες είναι οργανικές ενώσεις που σχηματίζονται από άτομα που ονομάζονται υδρογόνο και άνθρακες. Υπάρχουν αρκετές χημικές και φυσικές ιδιότητες των υδρογονανθράκων που τους διαφοροποιούν. Το μέγεθος των υδρογονανθράκων επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τις ιδιότητές τους, όπως τα σημεία βρασμού και τήξης.

Ως αποτέλεσμα, ορισμένοι υδρογονάνθρακες υπάρχουν σε αέρια μορφή σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ άλλοι σε στερεή ή υγρή μορφή. Οι υδρογονάνθρακες χωρίζονται περαιτέρω σε έξι κύρια μέρη, τα οποία διαθέτουν διαφορετικές χημικές και φυσικές ιδιότητες.