До цієї групи речовин належать нафта і метан, природний газ. Їх різноманітність велика. Мова, звичайно, про вуглеводні. Це одночасно одні з найпоширеніших і найбільш затребуваних людством речовин. Що ж вони собою представляють? Варто згадати, про що в 9 класі розповідала хімія.
Вуглеводні
Цей клас речовин об'єднує різні 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 таке розмаїття. Без цього було б неможливе життя в тому вигляді, в якому ми його знаємо.
Вуглеводні - це речовини, що складаються з двох елементів: вуглецю і водню. Їхні молекули можуть бути не тільки лінійними, а й розгалуженими, а також утворювати замкнуті цикли.
Класифікація
Вуглець утворює чотири зв'язки, а водень - один. Але це не означає, що їхнє співвідношення завжди дорівнює 1 до 4. Справа в тому, що між атомами вуглецю можуть бути не тільки одинарні, а й 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 неподільними (алкенами і алкінами для двох і трьох зв'язків відповідно).
Ще одна класифікація передбачає розгляд молекули. У цьому випадку розрізняють аліфатичні вуглеводні, структура яких лінейна, і карбоциклічні, у вигляді замкнутого ланцюга. Останні в свою чергу діляться на аліциклічні та 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 виходить з просто етилену. Це можливо тільки коли мова йде про ненасичені вуглеводні.
Структури, які також належать до класу неподільних, можуть за допомогою своїх вільних радикалів приєднувати і нові атоми, відмінні від водню. У цьому випадку отримуються інші органічні речовини: спирти, аміни, кетони, ефіри, білки тощо. Але це вже абсолютно окремі теми в хімії.
Приклади
Вуглеводні - це величезна різноманітність речовин навіть з урахуванням класифікації. Але все ж варто коротко перерахувати найменування з'єднань, що входять до цього численного класу.
- Граничні вуглеводні - це метан, етан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан тощо. Перша і третя назви напевно знайомі навіть тим, хто не особливо дружить з хімією. Так називаються досить поширені види газів.
- До класу алкенів (олефінів) входять етен (етилен), пропен (пропілен), бутен, пентен, гексен тощо.
- До алкін належать етин (ацетилен), пропин, бутин, пентин, гексин тощо.
- До речі, подвійні і потрійні зв'язки можуть бути не одиночними. У такому випадку такі структури належать до алкадієн і алкадієн. Але надто вже поглиблюватися не варто.
- Що стосується вуглеводнів, структура яких замкнута, для них є свої назви: циклоалкани, циклоалкени і циклоалкіни.
- Назви перших: циклопропан, циклобутан, циклопентан, циклогексан тощо.
- У другий клас входять циклопропен, циклобутен, циклопентен, циклогексен тощо.
- Нарешті циклоалкіни, які не зустрічаються в природі. Синтезувати їх намагалися дуже давно і довго, і це вдалося лише на початку XX століття. Молекули циклоалкінів складаються не менш ніж з 8 атомів вуглецю. При меншій кількості з'єднання просто нестабільне через занадто велику напругу.
- Є ще арени (ароматичні вуглеводні), найпростішим і найпоширенішим представником яких є бензол. Також до цього класу належать нафталін, фуран, тіофен, індол тощо.
Властивості
Як вже було згадано вище, вуглеводні - це величезна кількість різних речовин. Тому говорити про їхні 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 та 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 становлять більшу частину газу і нафти. Це добре видно при переробці останньої: у процесі виділяється величезна кількість речовин, більша 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 останків, так що його отримання не представляє серйозної проблеми.
Інші джерела вуглеводнів - лабораторії. Ті речовини, які не зустрічаються в природі, можуть бути синтезовані з інших сполук за допомогою хімічних реакцій.
Використання
Вуглеводні відіграють величезну роль у сучасному житті людства. Нафта і газ стали дуже цінними ресурсами, адже вони служать як паливо та енергоносії. Але це не єдині способи застосування з'єднань з цього класу. Вуглеводні - це буквально все, що оточує людей у побуті. За допомогою полімеризації вдалося отримати нові матеріали, з яких виготовляються різні види пластмас, тканин тощо. Гасс, розчинники, лакофарбові вироби, парафіни, асфальт, гудрон, бітум, і це не рахуючи основних продуктів нафтопереробки - бензину і дизельного палива.
Значення цих речовин величезне. Як непредельні, так і граничні вуглеводні - це сотні і тисячі речей, до яких кожна людина звикла 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 передрікають аналітики. Вже зараз людство веде активний пошук альтернативних джерел енергії, але жоден з варіантів поки не показав такої ж ефективності та універсальності, як вуглеводні.
