Co jsou uhlovodíky?

Uhlovodíky jsou organické chemické sloučeniny, které se skládají výhradně z uhlíku a vodíku a pohybují se od jednoduchých molekul, jako je metan, po polymery, jako je polystyren, který se skládá z tisíců atomů.Schopnost atomů uhlíku se navzájem silně spojit s tím umožňuje tvořit téměř neomezenou rozmanitost řetězců, kroužků a dalších struktur, které tvoří páteře organických molekul.Protože každý atom může tvořit čtyři vazby, tyto páteře zahrnují další prvky, jako je vodík.Sloučeniny jsou hořlavé, protože dva prvky, které obsahují, se snadno kombinují s kyslíkem ve vzduchu a uvolňují energii.Fosilní paliva, jako je olej a zemní plyn, se přirozeně vyskytují směsi uhlovodíků;Uhlí také obsahuje některé, ačkoli je to většinou jen uhlík.

Struktura a pojmenování konvence

Pojmenování uhlovodíků se řídí určitými konvencemi, i když v mnoha případech mohou být sloučeniny lépe známé pod staršími jmény.V moderním systému představuje první část názvu počet atomů uhlíku v molekule: ve vzestupné sekvenci je prvních osm přednostních meth-, eth-, prop-, but-, pent-, hex-, hept- a říjen.Sloučeniny, kde jsou uhlíky spojeny všechny vazby, jsou známé kolektivně jako alkany a mají jména končící - ANE.Prvních osm alkanů je proto metan, etan, propan, butan, pentan, hexan, heptan a oktan.Molekuly, které mají dvojí vazby, jsou známé jako alkeny a mají jména končící v

enu

, zatímco ty, které mají trojité vazby, se nazývají alkyny a mají jména končící -yne .Molekuly, které mají pouze jednotlivé vazby, obsahují maximální možný počet atomů vodíku, a proto jsou popisovány jako nasycené.Tam, kde jsou dvojité nebo trojité vazby, je k dispozici méně míst pro vodík, takže tyto sloučeniny jsou popsány jako nenasycené.Atomy, takže jeho chemický vzorec je C 2 H

6

a je to alkan.V etenu existuje dvojitá vazba uhlíkového uhlíku, takže může mít pouze čtyři hydrogeny, což z něj činí alken s vzorcem C 2 H 4 .Ethyne má trojnásobnou vazbu, což mu dává vzorec C 2 H 2 a je z něj alkyn.Tato sloučenina je lépe známá jako acetylen. Atomy uhlíku mohou také tvořit kroužky.Alkany s prsteny mají jména počínaje cyklo- .Proto je cyklohexan alkan se šesti atomy uhlíku spojených jednotlivými vazbami tak, aby vytvořil prsten.Je také možný prsten se střídavým jednotlivými a dvojitými vazbami a je známý jako benzenový kroužek.Uhlovodíky obsahující benzenový kroužek jsou známé jako aromatické, protože mnoho z nich jsou příjemně vonící.

Některé uhlovodíkové molekuly mají řetězy této větve.Butan, který se obvykle skládá z jediného řetězce, může existovat ve formě, kde je jeden atom uhlíku spojen se dvěma dalšími a vytváří větev.Tyto alternativní formy molekuly jsou známé jako izomery.Rozvětvený izomer butanu je známý jako isobutan.SUP olej je většinou směsí mnoha různých alkanů a cykloalkanů s některými aromatickými sloučeninami.Ty mohou být od sebe odděleny od olejových rafinérií destilací kvůli jejich různým bodům varu.Další použitý proces je známý jako „praskání“: Katalyzátory se používají k rozdělení některých větších molekul na menší, které jsou užitečnější jako paliva.Body tání a varu.Například jednodušší typy, jako jeJako metan, etan a propan s jedním, dvěma a třemi uhlíky jsou plyny.Mnoho forem jsou kapaliny: příklady jsou hexan a oktan.Mezi pevné formy patří parafínový vosk mdash;směs molekul s 20 a čtyřiceti atomy uhlíku mdash;a různé polymery sestávající z řetězců tisíců atomů, jako je polyethylen.Ty, které jsou plyny nebo kapaliny, budou reagovat s kyslíkem ve vzduchu, produkovat oxid uhličitý (CO

2

) a vodu a uvolnit energii ve formě světla a tepla.K zahájení reakce musí být dodána určitá energie, ale jakmile je zahájena, je soběstačná: tyto sloučeniny budou hořet, jak je znázorněno osvětlením plynové desky zápasem nebo jiskrou.Pevné formy budou také hořet, ale méně snadno.V některých případech ne celý uhlík vytvoří CO 2 ;Saze a kouř mohou být produkovány některými typy, když hoří ve vzduchu, a v nedostatečné zásobování kyslíku může jakýkoli uhlovodík produkovat toxický, bez zápachu, oxid uhelnatého (CO).Velmi užitečné jako paliva a jsou primárním zdrojem energie pro dnešní civilizaci.Na celém světě je většina elektřiny vyráběna spalováním těchto sloučenin a používá se k pohánění prakticky každého mobilního stroje: automobily, nákladních vozidel, vlaků, letadel a lodí.Používají se také při výrobě mnoha dalších chemikálií a materiálů.Například většina plastů jsou uhlovodíkové polymery.Mezi další použití patří rozpouštědla, maziva a hnací prostředky pro aerosolové plechovky.Jejich spalování vytváří kouř a saze, což v některých oblastech způsobuje vážné problémy s znečištěním.Vytváří také velké množství CO 2 .Mezi vědci existuje rozšířená shoda, že zvyšující se úroveň tohoto plynu v atmosféře pomáhá zachytit teplo, zvyšuje globální teploty a změnu zemského klimatu.Spalovací palivo v současné době by ropa mohla dojít za méně než století a uhlí několik století.To vše vedlo k výzvám k vývoji obnovitelných zdrojů energie, jako je sluneční a větrná energie, a konstrukci více jaderných elektráren, které produkují emise s nulovou společností 2

.V roce 2007 byla Nobelova cena za mír udělena bývalému viceprezidentovi Al Goreovi a mezivládnímu panelu OSN pro změnu klimatu za jejich práci při potvrzování a šíření poselství, že spalování uhlovodíků je z velké části odpovědné za globální oteplování.