קבוצת חומרים זו כוללת נפט ומתאן,גז טבעי. הגיוון שלהם גדול. אני מדבר, כמובן, על פחמימנים. זה בו בזמן אחד החומרים הנפוצים והמבוקשים ביותר על ידי האנושות. מה הם? כדאי לזכור על מה הייתה הכימיה בכיתה ט'.
פחמימנים
סוג זה של חומרים משלב מגוון שלתרכובות, שרובם כבר זמן רב בשימוש מוצלח למטרותיהם על ידי האדם. זה נובע מהעובדה שפחמן יוצר קשרים כימיים בקלות רבה, במיוחד עם מימן, וזו הסיבה שיש מגוון כזה. בלעדיה, החיים כפי שאנו מכירים אותם יהיו בלתי אפשריים.
פחמימנים הם חומרים המורכבים משני יסודות: פחמן ומימן. המולקולות שלהם יכולות להיות לא רק ליניאריות, אלא גם מסועפות, וגם ליצור מחזורים סגורים.
קפה
פחמן יוצר ארבעה קשרים ומימן יוצר אחד.אבל זה לא אומר שהיחס שלהם הוא תמיד 1 עד 4. העובדה היא שבין אטומי פחמן יכולים להיות לא רק קשרים בודדים, אלא גם כפולים, כמו גם קשרים משולשים. על פי קריטריון זה, קבוצות של פחמימנים מובחנים. במקרה הראשון, חומרים אלו נקראים רוויים (או אלקנים), ובשני - בלתי רוויים או בלתי רוויים (אלקנים ואלקנים לשניים ושלושה קשרים, בהתאמה).
סיווג נוסף הואהתחשבות במולקולה. במקרה זה, נבדלים פחמימנים אליפטיים, שמבנהם ליניארי וקרבוציקלי, בצורה של שרשרת סגורה. האחרונים, בתורם, מחולקים לאליציקליים וארומטיים.
בנוסף, פחמימנים נתונים לעתים קרובותפילמור - תהליך הצמדת מולקולות זהות זו לזו. התוצאה היא חומר חדש לחלוטין, לא דומה לבסיס. דוגמה לכך היא פוליאתילן, שעשוי מאתילן בלבד. זה אפשרי רק כשמדובר בפחמימנים בלתי רוויים.
מבנים ששייכים גם לכיתהבלתי רוויים, הם יכולים, בעזרת הרדיקלים החופשיים שלהם, להוסיף אטומים חדשים מלבד מימן. במקרה זה מתקבלים חומרים אורגניים אחרים: אלכוהול, אמינים, קטונים, אתרים, חלבונים וכו'. אבל אלו נושאים נפרדים לחלוטין בכימיה.
דוגמאות
פחמימנים הם מגוון עצום של חומרים, גם אם לוקחים בחשבון את הסיווג. אבל עדיין כדאי לפרט בקצרה את שמות התרכובות הכלולים במעמד הרב הזה.
- הגבול הפחמימנים הם מתאן, אתאן,פרופאן, בוטאן, פנטן, הקסאן, הפטאן וכו'. השמות הפרטיים והשלישיים מוכרים כנראה גם למי שאינם ידידותיים במיוחד לכימיה. זהו שמו של סוג גז נפוץ למדי.
- קבוצת האלקנים (אולפינים) כוללת אתן (אתילן), פרופן (פרופילן), בוטן, פנטן, הקסן וכו'.
- אלקינים כוללים אתין (אצטילן), פרופן, בוטין, פנטין, הקסין וכו'.
- אגב, קשרים כפולים ומשולשים עשויים שלא להיות בודדים. במקרה זה, מבנים כאלה שייכים לאלקדיינים ואלקאדיינים. אבל אתה לא צריך ללכת עמוק מדי.
- באשר לפחמימנים, שמבנהם סגור, יש להם שמות משלהם: ציקלואלקנים, ציקלואלקנים וציקלואלקנים.
- שמות הראשונים: cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane וכו'.
- המחלקה השנייה כוללת cyclopropene, cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene וכו'.
- לבסוף, ציקלואלקינים שאינם נמצאים בטבע.הם ניסו לסנתז אותם במשך זמן רב מאוד ולאורך זמן, וזה היה אפשרי רק בתחילת המאה ה-20. מולקולות ציקלואלקין מורכבות מ-8 אטומי פחמן לפחות. עם פחות, החיבור פשוט לא יציב בגלל מתח רב מדי.
- יש גם ארנות (פחמימנים ארומטיים), שהנציג הפשוט והנפוץ שבהם הוא בנזן. מחלקה זו כוללת גם נפתלין, פוראן, תיאופן, אינדול וכו'.
מאפיינים
כפי שהוזכר לעיל, פחמימנים הם כמות עצומה של מגוון רחב של חומרים. לכן, זה קצת מוזר לדבר על המאפיינים המשותפים שלהם, כי פשוט אין כאלה.
אותה תכונה עבור כל פחמימנים יכוללהיחשב מלבד ההרכב. וגם העובדה שבתחילת כל שורה, ככל שמספר אטומי הפחמן עולה, יש מעבר מצורה גזי ונוזל למוצק.
יש דמיון נוסף: לכל הפחמימנים יש דליקות טובה. במקרה זה משתחרר חום רב, נוצרים פחמן דו חמצני ומים.
מקורות טבעיים
כמו מינרלים אחרים, חלקםפחמימנים ממוקמים בצורה של פיקדונות ועתודות בקרום כדור הארץ. בפרט, הם מהווים את רוב הגז והנפט. זה נראה בבירור במהלך העיבוד של האחרון: כמות עצומה של חומרים משתחררים בתהליך, רובם מתייחסים ספציפית לפחמימנים. גז ובכלל עבור 80-97% מורכב בדרך כלל מתאן. בנוסף, מתאן נוצר במהלך פירוק פסולת אורגנית ונשאר, כך שייצורו אינו מהווה בעיה רצינית.
מקורות נוספים של פחמימנים הם מעבדות. אותם חומרים שאינם נמצאים בטבע יכולים להיות מסונתזים מתרכובות אחרות באמצעות תגובות כימיות.
השתמש
פחמימנים ממלאים תפקיד עצום במודרניחיי האנושות. נפט וגז הפכו למשאבים בעלי ערך רב מכיוון שהם משמשים כמובילי דלק ואנרגיה. אבל אלה לא הדרכים היחידות להשתמש בתרכובות מהמעמד הזה. פחמימנים הם ממש כל מה שמקיף אנשים בחיי היומיום. בעזרת פילמור ניתן היה להשיג חומרים חדשים מהם עשויים סוגים שונים של פלסטיק, בדים וכדומה, נפט, ממיסים, צבעים ולכות, פרפינים, אספלט, זפת, ביטומן, וזה לא סופר את העיקר. מוצרים של זיקוק נפט - בנזין וסולר.
הערך של החומרים הללו הוא עצום.גם פחמימנים בלתי רוויים וגם פחמימנים רוויים הם מאות ואלפי דברים שכל אדם רגיל אליהם ואינו יכול בלעדיהם במצבים הפשוטים ביותר. קשה מאוד לסרב לשימוש בהם גם אם לוקחים בחשבון את העובדה שמאגרי הנפט והגז ייגמרו, כפי שצופים אנליסטים. האנושות כבר מחפשת באופן פעיל אחר מקורות אנרגיה חלופיים, אבל אף אחת מהאפשרויות עדיין לא הראתה את אותה יעילות ורב-גוניות כמו פחמימנים.
