Ogļūdeņraži

87 0

Ogļūdeņraži

Ogļūdeņraži ir organiski savienojumi, kas satur tikai oglekli un ūdeņradi Ogļūdeņraži parasti ir nepolāras, ūdenī nešķīstošas vielas. To agregātstāvoklis normālos apstākļos ir atkarīgs no molekulmasas. Ogļūdeņraži ar 4-5 oglekļa atomiem molekulā ir gāzes, 4-5 līdz ~20 oglekļa atomiem molekulā ir šķidrumi, un, ja ir vairāk oglekļa atomu, tad tie ir cietas vielas.

Ogļūdeņražus var iedalīt:

• piesātinātajos,

• nepiesātinātajos,

• aromātiskajos.

Piesātinātie ogļūdeņraži. ir ogļūdeņraži, kam visi oglekļa atomi ir SP3 hibridizācijā, tas ir, tajos nav nepiesātināto saišu, un tapēc tie neiesaistās pievienošanas reakcijās. Piesātinātie ogļūdeņraži iedalās alkānos un cikloalkānos. Cikloalkānu īp pašības (izņemot atsevišķus maz molekulārus savienojumus) būtiski neatšķiras no atbilstošo alkānu īpašībām, tāpēc bieži vien ar jēdzienu piesātinātie ogļūdeņraži saprot tieši alkanus. Piesātināti ogļūdeņraži ir relatīvi stabili un ķīmiski inerti. Alifātiskie (taisnas virknes) ogļūdeņraži ir ķīmiski visai stabili un reaģē visai smagos apstākļos (paaugstinātā temperatūrā (nitrēšana, oksidēšana (it īpaši))). Šos savienojumus var halogenēt apstarojot ar ultravioleto radiāciju. Cikloalkāni ar lieliem (un nesaspriegtiem) cikliem arī ir stabili. Cikloaklāni ar maziem un saspriegtiem cikliem (ciklopropāns, ciklobutāns) ir ķīmiski aktīvāki. Degviela, kas satur tikai piesātinātos ogļūdeņražus labāk glabājas (mazāk bojājas uzglabāšanas laikā).

Alkānu vispārīgā ķīmiskā formula ir CnH2n+2. Sākot ar n=4 alkāniem ir iespējami izomēri. Līdz n=4 alkāni ir gāzes, tālāk ir šķidrumi un cietas vielas. Cikloalkānu vispārīgā formula ir CnH2n.

Alkānu nosaukumi:

• Metāns – CH4 – Dabasgāzes galvenā sastāvdaļa;

• Etāns – C2H6;

• Propāns – C3H8;

• Butāns – C4H10;

• Pentāns – C5H12;

• Heksāns – C6H14 – nepolārs šķīdinātājs;

• Heptāns – C7H16;

• Oktāns – C8H18;

• Nonāns – C9H20;

• Dekāns – C10H22;

• Ciklopropāns – C3H6 – vispārējās anestēzijas līdzeklis.

Nepiesātinātie ogļūdeņraži var saturēt vienu vai vairākas nepiesātinātas saites.

Ir iespējami arī savienojumi ar vairāk nekā divām dubultsitēm un trīskāršajām saitēm molekulā, bet tos parasti īpaši neizdala. Ir iespējami arī cikliski savienojumi ar nepiesātinātām saitēm (cikloalkēni, cikloalkīni, cikloalkadiēni). Nepiesātinātie ogļūdeņraži ir ievērojami reaģēt spējīgāki nekā piesātinātie ogļūdeņraži.

Nepiesātinātos ogļūdeņražus iedala pēc nepiesātināto saišu skaita un veida:

• Alkēni – satur vienu divkāršo saiti;

• Alkīni – satur vienu trīskāršo saiti;

• Alkadiēni – satur divas divkāršās saites.

Pārējos parasti atsevišķi neizdala.

Nozīmīgākie nepiesātinātie ogļūdeņraži:

• Etilēns – vienkāršākais alkēns, lieto par dažādu vielu (polimēri, spirti, halogēnogļūdeņraži) izejvielu;

• Propilēns – polipropilēna un šķīdinātāju izejviela;

• Butadiēns un izoprēns – gumijas izejvielas;

• Acetilēns- dažādu vielu (tai skaitā etiķskābes) izejviela.

Aromātiskie ogļūdeņraži (arēni) ir ogļūdeņraži, kas satur benzola ciklu. Tos iedala monocikliskos (satur vienu benzola gredzenu) un policikliskos (satur vairākus benzola gredzenus). Šajos ciklos esošās saites ir stiprākas nekā ekvivalentas vienkāršo un dubultsišu kombinācijas, tāpēc šos ogļūdeņražus izdala atsevišķi.

Tikai oglekli saturošie aromātiskie cikli satur 6 atomus, jo 5 un 7 locekļu nepiesātinātie ogļūdeņraži neveido delokalizētu π orbitāli. Heterocikliskajiem savienojumiem ir sastopamas arī 5 un 7 (ļoti reti) locekļu aromātiskās sistēmas.

Cikloalkēnus un cikloalkīnus parasti īpaši neizdala un apskata attiecīgi pie alkēniem un alkīniem. Arēni būtībā arī ir nepiesātinātie ogļūdeņraži, taču tiem ir atšķirīgas ķīmiskās īpašības, tāpēc tos nodala atsevišķi.

Monocikliskie:

• Benzols(C6H6) ir bezkrāsains degošs šķidrums ar relatīvi lielu oktānskaitli, tāpēc agrāk to lietoja kā degvielas komponentu, taču benzols ir kancerogēns, tāpēc to degvielām vairs nelieto (legāli). Benzols ir vienkāršākais arēns. Benzolam ir mazāka reaģēt spēja kā aizvietotajiem arēniem. Aizvietojot benzola molekulā vienu vai vairākus ūdeņraža atomus ar funkcionālajām grupām var iegūt citus arēnus;

• Toluols (metilbenzols, fenilmetāns, C6H5CH3) ir bezkrāsains, degošs šķidrums. To lieto kā šķīdinātāju, jo tas nav tik toksisks kā benzols. Dažreiz toluolu lieto arī, lai palielinātu degvielu oktānskaitli. Oksidējot toluolu, iegūst benzoskābi, nitrējot toluolu, var iegūt dinitrometilbenzolu un TNT;

• Stirols (vinilbenzols)(C6H5CH=CH2) ir caurspīdīgs šķidrums. To galvenokārt lieto kā monomēru polimēru ieguvei. Polimerizējot tīru stirolu iegūst polistirolu, polimerizējot kopā ar butadiēnu, iegūst butadiēna-stirola kaučuku. Stirols ar laiku pats sapolimerizējas, tāpēc tīrā veidā to nav iespējams ilgi uzglabāt. Stirolu iegūst no etilbenzola, to dehidrogenējot;

• Ksilols (dimetilbenzols, C6H4(CH3)2) ir bezkrāsains, degošs šķidrums. Tam ir 3 izomēri: o-ksilols, jeb 1,2-dimetilbenzols, m-ksilols, jeb 1,3-dimetilbenzols un p-ksilols, jeb 1

. . .

Halogēnogļūdeņraži

Halogēnogļūdeņraži ir ogļūdeņraži, kuru molekulās viens vai vairāki ūdeņraža atomi ir aizvietoti ar halogēnu atomiem. Ja ar halogēna atomiem aizvieto pilnīgi visus ūdeņraža atomus, viela kļūst nedegoša. Halogēnogļūdeņraži parasti ir visai toksiskas vielas vai arī kaitīgas apkārtējai videi, ja pašas par sevi nav toksiskas (freoni).

Join the Conversation