וואָס זענען כיידראָקאַרבאָן קאַמפּאַונדז?
הידראָקאַרבאָנס זענען איינע פון די וויכטיקסטע גרופּעס פון כעמישע קאַמפּאַונדז אין מאָדערנעם לעבן. מיר ינטעראַקטירן מיט פּראָדוקטן דערייווד פון הידראָקאַרבאָנס כּמעט יעדן טאָג, פון פאָרמיטל ברענשטאָף און קאָכן גאַז צו מאָטאָר לובריקאַנץ און אפילו רוי מאַטעריאַלס פֿאַר פּלאַסטיקס. צוליב זייער באַטייטיק ראָלע, וועט פֿאַרשטיין הידראָקאַרבאָנס, זייער סטרוקטור, טייפּס און ניצט אונדז העלפֿן זען די פֿאַרבינדונג צווישן כעמיע און אונדזער טעגלעך באדערפענישן.
דעפֿיניציע פֿון כיידראָקאַרבאָן פֿאַרבינדונגען
פשוט געזאגט, א כיידראקארבאן איז א כעמישע פארבינדונג צוזאמענגעשטעלט פון נאר צוויי עלעמענטן: וואסערשטאף (H) און קוילן-שטאף (C). טראץ דעם וואס זיי באשטייען פון נאר צוויי טיפן אטאמען, קומען כיידראקארבאנן אין א ברייטע פארשיידנקייט פון פארמען און טיפן. דאס איז ווייל קוילן-שטאף אטאמען קענען שאפן לאנגע קייטן, צווייגן, רינגען, און איינצעלנע, דאפעלטע, אדער דרייפאכיגע בונדן. די מעגלעכקייט פון קוילן-שטאף איז באקאנט אלס טעטראוואלענט (האבן פיר וואלענץ עלעקטראנען וואס קענען שאפן פיר קאוואלענטע בונדן), וואס ערמעגליכט די שאפן פון קאמפליצירטע סטרוקטורן.
אין דער נאַטור, געפינען זיך כיידראָקאַרבאָנס אין גרויסע צאָל אין פּעטראָלעום, נאַטירלעכן גאַז, קוילן, און די פּראָדוקטן פון אוראלטע אָרגאַניזמען וואָס האָבן זיך צעלאָזט איבער מיליאָנען יאָרן. דערצו, קענען כיידראָקאַרבאָנס אויך סינטעטיש פּראָדוצירט ווערן דורך כעמישע רעאַקציעס אין לאַבאָראַטאָריעס און אינדוסטריע.
פארוואס קענען קוילן-שטאף און וואסערשטאף שאפן אסאך קאמפאונדס?
די אייגנארטיקייט פון כיידראָקאַרבאָנס שטאַמט פון דער פלעקסיבל נאַטור פון טשאַד אַטאָמען. טשאַד קען:
1. שאַפֿן פֿאַרבינדונגען מיט אַנדערע קאַרבאָן אַטאָמען (C–C), פּראָדוצירנדיק גלייכע אָדער צווייגיקע קייטן.
2. שאַפֿן איינציקע, טאָפּלטע און טריפּל בונדן, וואָס געבן אָנהייב צו אונטערשיידן אין רעאַקטיוויטעט און סטאַביליטעט.
3. שאַפֿן ציקלישע סטרוקטורן (רינגען), ביידע פּשוטע רינגען און רינגען מיט אַראָמאַטישן כאַראַקטער.
4. שאַפֿן איזאָמערן, וואָס זענען פֿאַרבינדונגען מיט דער זעלבער מאָלעקולאַרער פֿאָרמולע אָבער פֿאַרשידענע אַטאָמישע אָרדענונגען. איזאָמערן קענען דראַסטיש ענדערן די פֿיזישע און כעמישע אייגנשאַפֿטן פֿון אַ פֿאַרבינדונג.
צוליב די דאזיגע פאקטארן, זענען כיידראקארבאנן די באזע פאר ארגאנישער כעמיע און שפילן א הויפט ראלע אלס רוי מאטעריאלן פאר פארשידענע דעריוואטיוו פארבינדונגען ווי אלקאהאלן, אלדעכידן, קעטאנען, קארבאקסיליק זויערן און פאלימערן.
קלאַסיפיקאַציע פון כיידראָקאַרבאָן קאַמפּאַונדז
בכלל, ווערן כיידראָקאַרבאָנען צעטיילט אין צוויי גרויסע גרופּעס: אַליפֿאַטישע כיידראָקאַרבאָנען און אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנען. יעדע האט וויכטיקע אונטערקאַטעגאָריעס.
1. אַליפֿאַטישע הידראָקאַרבאָנס
אַליפֿאַטישע כיידראָקאַרבאָנען זענען כיידראָקאַרבאָנען וואָס פֿעלן אַראָמאַטישע רינגען. די גרופּע קען זיין אָפֿן-קייטיק (גלייך אָדער צווייַגיק) אָדער נישט-אַראָמאַטיש. אַליפֿאַטישע כיידראָקאַרבאָנען ווערן צעטיילט אין דריי הויפּט טיפּן:
א. אַלקאַנען (געזעטיקטע כיידראָקאַרבאָנס)
אַלקאַנען זענען כיידראָקאַרבאַנז וואָס האָבן בלויז איין-צייט בונדן צווישן קאַרבאָן אַטאָמען (C–C). ווײַל זיי האָבן נישט קיין טאָפּלטע בונדן, ווערן אַלקאַנען גערופן סאַטשערייטאַד, וואָס מיינט אַז זיי האָבן די מאַקסימום צאָל פון וואַסערשטאָף אַטאָמען געבונדן צו די קאַרבאָן אַטאָמען.
– אַלגעמיינע פֿאָרמולע פֿון אַלקאַנען: CₙH₂ₙ₊₂
– ביישפילן: מעטאַן (CH₄), עטאַן (C₂H₆), פּראָפּאַן (C₃H₈), בוטאַן (C₄H₁₀)
אַלקאַנעס זענען רעלאַטיוו ווייניקער רעאַקטיוו ווי אַלקאַנעס און אַלקינען. אָבער, זיי זענען זייער וויכטיק ווי ברענשטאָפֿן, ווי מעטאַן אין נאַטירלעכן גאַז און אָקטאַן אין בענזין.
ב. אַלקענעס (נישט-געזעטיגטע הידראָקאַרבאָנס)
אַלקענעס האָבן לפּחות איין טאָפּל בונד (C=C). צוליב דער טאָפּל בונד ווערן אַלקענעס גערופן אַנסאַטשערייטיד.
– אַלגעמיינע פֿאָרמולע פֿון אַלקענען (פֿאַר איין טאָפּלטע בונד): CₙH₂ₙ
– ביישפילן: עטען/עטאַלין (C₂H₄), פּראָפּען (C₃H₆)
אַלקענעס זענען מער רעאַקטיוו ווי אַלקאַנעס און ווערן ברייט גענוצט ווי אינדוסטריעלע רוי מאַטעריאַלן, למשל עטאַלין צו מאַכן פּאָליעטילען (פּלאַסטיק) און פֿאַרשידענע כעמישע פּראָדוקטן.
ג. אַלקינען (נישט-געזעטיגטע הידראָקאַרבאָנען)
אַלקינען האָבן לפּחות איין טריפּל בונד (C≡C). זיי זענען אויך אַנסאַטשערייטיד כיידראָוקאַרבאַנז און זענען בכלל מער רעאַקטיוו ווי אַלקינען.
– אַלגעמיינע פֿאָרמולע פֿון אַלקין (פֿאַר איין טריפּל בונד): CₙH₂ₙ₋₂
– ביישפּיל: עטין/אַצעטילען (C₂H₂)
אַצעטילען ווערט אָפט גענוצט אין דער שווייס אינדוסטריע ווייל עס פּראָדוצירט אַ הויך טעמפּעראַטור פלאַם ווען עס ווערט פארברענט מיט זויערשטאָף.
2. אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנס
אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנס זענען קאַמפּאַונדז וואָס אַנטהאַלטן אַראָמאַטישע רינגען, ספּעציעל בענזין רינגען. זייער כאַראַקטעריסטישע רינג סטרוקטור פֿאַרמאָגט אַ דעלאָקאַליזירט עלעקטראָן סיסטעם, וואָס מאַכט זיי סטאַביל.
– ביישפילן: בענזין (C₆H₆), טאָלוען (C₇H₈), קסילען (C₈H₁₀)
אַראָמאַטישע קאַמפּאַונדז ווערן ברייט גענוצט ווי סאָלווענטן און אינדוסטריעלע רוי מאַטעריאַלן. אָבער, עטלעכע אַראָמאַטישע קאַמפּאַונדז זענען אויך טאַקסיק און קאַרסינאָגענע, אַזוי זייער נוצן דאַרף מאָניטאָרינג.
פיזישע אייגנשאפטן פון כיידראָקאַרבאָנס
בכלל, כיידראָוקאַרבאַנז האָבן עטלעכע כאַראַקטעריסטישע פיזישע אייגנשאַפטן:
1. נישט-פּאָלאַר, אַזוי עס איז שווער צו צעלאָזן אין וואַסער אָבער צעלאָזט זיך אין נישט-פּאָלאַרע סאָלווענטן ווי בענזין אָדער עטער.
2. ברענענדיק, ווייל די פארברענונג רעאקציע פון כיידראָקאַרבאָנס פּראָדוצירט גרויסע מאָסן פון ענערגיע.
3. דער קאכפונקט וואקסט ווען די צאל קוילנשטאף אטאמען וואקסט, ווייל די אינטערמאלעקולארע כוחות (לאנדאן כוחות) זענען שטארקער אין גרעסערע מאלעקולן.
4. די פאָרעם דעפּענדס אויף דער לענג פון דער קוילנשטאָף קייט: קורץ-קייטיקע כיידראָקאַרבאָנס זענען געוויינטלעך גאַזן (למשל מעטאַן), מיטל-קייטן זענען פליסיקייטן (בענזין), און לאַנגע קייטן קענען זיין האַרטע שטאָפן (פּאַראַפין, אַספֿאַלט).
וויכטיקע כעמישע רעאַקציעס אין כיידראָקאַרבאָנס
הידראָקאַרבאָנס קענען דורכגיין פֿאַרשידענע כעמישע רעאַקציעס, אַרייַנגערעכנט:
– פארברענונג (אקסידאציע): פראדוצירט CO₂ און H₂O (פערפעקטע פארברענונג) אדער CO און רויך (נישט-פארענדיקטע פארברענונג). למשל: ברענשטאף פאר אן אויטא.
– סובסטיטוציע: געוויינטלעך אין אַלקאַנען, למשל רעאַקציעס מיט האַלאָגענס (כלאָרינאַציע).
– צוגאב: געוויינטלעך אין אַלקענען און אַלקינען, למשל צוגאב פון וואַסערשטאָף (הידראָגענאַציע) צו טוישן אַ טאָפּלטע בונד אין אַן איינציקע בונד.
– פּאָלימעריזאַציע: קליינע מאָלעקולן ווי עטאַלין פאַרבינדן זיך צו שאַפֿן גרויסע פּאָלימערן ווי פּאָליעטילען.
– קראַקן: די צעבראָכעניש פון גרויסע כיידראָקאַרבאָן מאָלעקולן אין קלענערע מאָלעקולן, וויכטיק אין דער נאַפט אינדוסטריע.
כיידראָקאַרבאָן קוועלער און זייער פּראַסעסינג
די וועלט'ס הויפּט קוועלער פון כיידראָקאַרבאָנס זענען פּעטראָלעום און נאַטירלעכער גאַז. פּעטראָלעום איז אַ קאָמפּלעקסע געמיש פון פֿאַרשידענע כיידראָקאַרבאָנס. צו זיי צעשיידן און נוצן, ווערט פֿראַקציאָנעלע דיסטילאַציע דורכגעפֿירט אין נאַפֿט ראַפֿינעריעס. די פּראָדוקטן פֿון דיסטילאַציע אַרייַננעמען:
– לפּג
– נאַפטאַ
- גאַז
– קעראָסין
– זונ -/דיזל
– שמיר-אויל
– פּאַראַפֿין
– אַספֿאַלט
יעדע פראקציע האט אן אנדערע קאך-פונקט קייט און ניצט. אין צוגאב צו דיסטילירן, ווערן ווייטערדיגע פראצעסן ווי רעפארמינג, איזאמעריזאציע, און קראַקינג גענוצט צו פארבעסערן ברענשטאף קוואליטעט.
בענעפיטן פון כיידראָקאַרבאָנס אין לעבן
הידראָקאַרבאָנס האָבן אַ וויכטיקע ראָלע, אַרייַנגערעכנט:
1. ענערגיע קוועלער: בענזין, דיזל, נאטירלעכער גאז, על-פי-דזשי.
2. רוי מאַטעריאַלן פֿאַר דער כעמישער אינדוסטריע: פּלאַסטיקס, סינטעטישע פֿײַבערס, וואַשפּולווער, סאָלווענטן, פֿאַרבן און מעדיצינען.
3. הויזגעזינד פּראָדוקטן: פּאַראַפין וואַקס, פּעטראָלעום זשעלע, לובריקאַנטן.
4. אינפראַסטרוקטור: אַספֿאַלט פֿאַר וועגן.
אבער, די נוצן פון כיידראָקאַרבאָנס שטעלט אויך פאר אומגעבונגס-פראָבלעמען ווי CO₂ אויסשטויסן, לופט-פארפּעסטיקונג, און דעם ריזיקע פון אויל-פארגיסונגען. דעריבער, הייבט די וועלט איצט אן צו אנטוויקלען באנייבארע ענערגיע און מער אומגעבונג-פריינדלעכע טעכנאָלאָגיעס.
קעסימפּולאַן
הידראָקאַרבאָנס זענען קאַמפּאַונדז צוזאַמענגעשטעלט פון טשאַד און וואַסערשטאָף, מיט אַ ברייט פאַרשיידנקייט פון סטרוקטורן. הידראָקאַרבאָנס קענען זיין אַלקאַנען, אַלקענען, אַלקינען, אָדער אַראָמאַטיקס, יעדער מיט באַזונדערע אייגנשאַפטן און פונקציעס. זיי שפּילן אַ באַטייטיק ראָלע אין צושטעלן ענערגיע און אינדוסטריעלע רוי מאַטעריאַלן, אָבער זיי דאַרפן אויך אָפּגעהיט פאַרוואַלטונג רעכט צו זייער ענווייראָנמענטאַל פּראַל. דורך פֿאַרשטיין די גרונט קאַנסעפּס פון הידראָקאַרבאָנס, קענען מיר בעסער פֿאַרשטיין וואָס ברענשטאָף, פּלאַסטיקס, און פילע אנדערע מאָדערן פּראָדוקטן פאַרלאָזן זיך אַזוי שטאַרק אויף דעם גרופּע פון קאַמפּאַונדז.
אויב איר ווילט, קען איך אויך מאַכן אַ ווערסיע פֿון דעם אַרטיקל פֿאַר שול־אַרבעט (פּשוטער) אָדער אַ מער וויסנשאַפֿטלעכע ווערסיע מיט בייַשפּיל־פֿראַגעס און דיסקוסיעס.
