До цієї групи речовин належать нафта і метан, природний газ. Їх велика різноманітність. Мова, звичайно, про вуглеводні. Це одночасно одні з найпоширеніших і затребуваних людством речовин. Що ж вони собою являють? Варто згадати, про що в 9 класі розповідала хімія.
Вуглеводні
Цей клас речовин об’єднує найрізноманітніші сполуки, більшість з яких давно і успішно використовуються для своїх цілей людиною. Це пояснюється тим, що вуглець дуже легко утворює хімічні зв’язки, особливо з воднем, тому і спостерігається така різноманітність. Без цього було б неможливе життя в тому вигляді, в якому ми її знаємо.
Вуглеводні – це речовини, що складаються з двох елементів: вуглецю і водню. Їх молекули можуть бути не тільки лінійними, але і розгалуженими, а також утворювати замкнені цикли.
Класифікація
Вуглець утворює чотири зв’язку, а водень – одну. Але це не означає, що їх співвідношення завжди дорівнює 1 до 4. Справа в тому, що між атомами вуглецю можуть бути не тільки одинарні, але і подвійні, а також потрійні зв’язки. За цим критерієм розрізняють класи вуглеводнів. У першому випадку ці речовини називаються граничними (або алканами), а в другому – ненасиченими або неграничними (алкенами і алкинами для двох і трьох зв’язків відповідно).
Ще одна класифікація передбачає розгляд молекули. В цьому випадку розрізняють аліфатичні вуглеводні, структура яких лінійна, і карбоциклические, у вигляді замкнутої ланцюга. Останні в свою чергу поділяються на алициклические і ароматичні.
Крім цього, вуглеводні часто піддаються полімеризації – процесу приєднання однакових молекул одна до іншої. В результаті виходить абсолютно новий матеріал, не схожий на базовий. Прикладом може служити поліетилен, що отримується з просто етилену. Це можливо тільки коли мова йде про ненасичених вуглеводнів.
Структури, які також відносяться до класу ненасичених, можуть за допомогою своїх вільних радикалів приєднувати і нові атоми, відмінні від водню. В цьому випадку виходять інші органічні речовини: спирти, аміни, кетони, ефіри, білки і т. д. Але це вже зовсім окремі теми в хімії.
Приклади
Вуглеводні – це величезна різноманітність речовин навіть з урахуванням класифікації. Але все ж варто коротко перелічити найменування з’єднань, що входять в цей численний клас.
- Граничні вуглеводні – метан, етан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан і т. д. Перше і третє назви напевно знайомі навіть тим, хто не особливо дружить з хімією. Так називаються досить поширені види газів.
- В клас алкенів (олефінові) входять этен (етилен), пропен (пропілен), бутен, пентен, гекса і т. д.
- До алкинам відносяться етін (ацетилен), пропин, бутини, пентин, гексин і т. д.
- До речі, подвійні і потрійні зв’язки можуть бути не поодинокими. В такому випадку такі структури відносяться до алкадиенам і алкадиинам. Але надто заглиблюватися не варто.
- Що стосується вуглеводнів, структура яких замкнута, для них є свої назви: циклоалканы, циклоалкены і циклоалкины.
- Назви перших: циклопропан, циклобутан, циклопентан, циклогексан і т. д.
- У другий клас входять циклопропен, циклобутен, циклопентен, циклогексен і т. д.
- Нарешті циклоалкины, що не зустрічаються в природі. Синтезувати їх намагалися дуже давно і довго, і це вдалося лише на початку XX століття. Молекули циклоалкинов складаються не менше ніж з 8 атомів вуглецю. При меншій кількості з’єднання просто нестабільно через занадто великої напруги.
- Є ще арени (ароматичні вуглеводні), найпростішим і найпоширенішим представником яких є бензол. Також до цього класу відносяться нафталін, фуран, тиофен, індол і т. д.
Властивості
Як вже було згадано вище, вуглеводні – це величезна кількість самих різних речовин. Тому говорити про їх загальні властивості дещо дивно, адже таких просто немає.
Однаковою рисою у всіх вуглеводнів може вважатися хіба що склад. А також той факт, що на початку кожного ряду, у міру збільшення кількості атомів вуглецю, відбувається перехід від газоподібної і рідкої форми до твердої.
Є і ще одна схожість: всі вуглеводні володіють хорошою горючістю. При цьому виділяється багато тепла, утворюються вуглекислий газ і вода.
Природні джерела
Як і інші корисні копалини, деякі вуглеводні розташовуються у вигляді покладів і запасів у земній корі. Зокрема, вони складають більшу частину газу і нафти. Це добре видно при переробці останньої: у процесі виділяється величезна кількість речовин, велика частина з яких відноситься саме до вуглеводнів. Газ і зовсім на 80-97% зазвичай складається з метану. Крім того, метан утворюється при розкладанні органічних відходів і залишків, тому його отримання не становить серйозної проблеми.
Інші джерела вуглеводнів – лабораторії. Ті речовини, які не зустрічаються в природі, можуть бути синтезовані з інших з’єднань з допомогою хімічних реакцій.
Використання
Вуглеводні відіграють величезну роль у сучасному житті людства. Нафта і газ стали дуже цінними ресурсами, адже вони служать в якості палива та енергоносіїв. Але це не єдині способи застосування сполук з даного класу. Вуглеводні – це буквально все, що оточує людей у побуті. З допомогою полімеризації вдалося отримати нові матеріали, з яких виготовляються різні види пластмас, тканин і т. д. Гас, розчинники, лакофарбові вироби, парафіни, асфальт, гудрон, бітум, і це не рахуючи основних продуктів нафтопереробки – бензину і дизельного палива.
Значення цих речовин величезна. Як ненасичені, так і граничні вуглеводні – це сотні і тисячі речей, до яких кожна людина звик і не може без них обходитися в найпростіших ситуаціях. Відмовитися від їх використання вкрай складно навіть з урахуванням того, що запаси нафти і газу вичерпаються, як пророкують аналітики. Вже зараз людство веде активний пошук альтернативних джерел енергії, але жоден з варіантів поки не показав такої ж ефективності та універсальності, як вуглеводні.
