υδρογονάνθρακες

Εξηγούμε τι είναι οι υδρογονάνθρακες, τα χαρακτηριστικά τους και πώς ταξινομούνται. Επιπλέον, τα παράγωγά του, οι εφαρμογές και οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις.

Το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και ο άνθρακας είναι οι κύριες πηγές υδρογονανθράκων.

Τι είναι οι υδρογονάνθρακες;

Οι υδρογονάνθρακες είναι διάφοροι τύποι ενώσεις οργανικός. Μπορεί να έχουν μεγαλύτερη ή μικρότερη πολυπλοκότητα, αλλά αποτελούνται πάντα από έναν σκελετό άτομα άνθρακα (C) και υδρογόνο (Η), καθώς και άλλα ενδεχόμενα στοιχεία.

Κάθε υδρογονάνθρακας παρουσιάζει τα δομικά του μοτίβα, αφού η συγκεκριμένη διαμόρφωση του καθορίζει τις φυσικές και χημικές του ιδιότητες, καθώς και το όνομα του ουσία περί τίνος πρόκειται. ο Πετρέλαιο, ο φυσικό αέριο και ο άνθρακας είναι οι κύριες πηγές υδρογονανθράκων.

Οι περισσότεροι υδρογονάνθρακες βρίσκονται στο εσωτερικό του Γη, θαμμένο κάτω από στρώματα και στρώματα βράχου και συνηθως. Είναι το προϊόν της αναερόβιας αποσύνθεσης, κάτω από πολύ συγκεκριμένες συνθήκες, μεγάλων ποσοτήτων του οργανικό υλικό, που στην αρχαιότητα αποτελούσαν το σώμα διαφορετικών ζωντανά πλάσματα.

Οι υδρογονάνθρακες υπάρχουν επίσης στο σώμα διαφορετικών έμβιων όντων, με συγκεκριμένες μορφές όπως το καουτσούκ που παράγουν τα δέντρα από καουτσούκ ή ένα σύνολο χρωστικών που ονομάζονται καροτίνες, που έχουν ορισμένα φυτά. Επιπλέον, μπορούν να συντεθούν σε εργαστήριο, με βάση το πρώτη ύλη επαρκής.

Δεδομένου του τεράστιου χημικού και ενεργειακού τους δυναμικού, οι υδρογονάνθρακες αποτελούν αναπόσπαστο μέρος διαφόρων βιομηχανίες, μεταξύ αυτών, στην απόκτηση ηλεκτρική ενέργεια.

Χαρακτηριστικά των υδρογονανθράκων

Μερικά χαρακτηριστικά των υδρογονανθράκων είναι:

  • Αποτελούνται κυρίως από άνθρακα και υδρογόνο, και ενδεχομένως πρόσθετα άλλων στοιχείων ή άλλων ριζικών ομάδων. Ενώ τα άτομα άνθρακα τους αποτελούν τη δομή της ένωσης, αυτά του υδρογόνου σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμεύουν ως γέφυρα για να τα συγκρατούν μαζί σε μια διαμόρφωση (μορφή, δομή, προσανατολισμός) καθορίζεται.
  • Μπορεί να έχουν ένα πλαίσιο από μόρια γραμμικό ή διακλαδισμένο, ανοιχτό ή κλειστό. Εξαρτάται από την παραγγελία και την ποσότητα των συστατικών του εάν είναι ένας υδρογονάνθρακας ή ο άλλος.
  • Είναι πολύ εύφλεκτα και έχουν τεράστια ενεργειακή ικανότητα, γεγονός που τα καθιστά ιδανική πρώτη ύλη για βιομηχανικό μετασχηματισμό και για την απόκτηση ενέργειας.
  • Είναι ως επί το πλείστον τοξικά και μπορούν να εκπέμπονται αναθυμιάσεις επικίνδυνο για Υγεία.

Ταξινόμηση υδρογονανθράκων

Κάθε υδρογονάνθρακας έχει μια συγκεκριμένη μοριακή δομή.

Από την ανακάλυψή τους τον 19ο αιώνα, οι υδρογονάνθρακες ταξινομήθηκαν σύμφωνα με δύο πιθανά κριτήρια: τον τύπο της δομής τους και τους τύπους δεσμών μεταξύ των ατόμων τους. Σύμφωνα με την πρώτη ταξινόμηση, διακρίνονται δύο κατηγορίες:

  • Ακυκλικοί ή ανοικτής αλυσίδας υδρογονάνθρακες. Είναι εκείνοι των οποίων η αλυσίδα μορίων δεν κλείνει στον εαυτό της. Με τη σειρά τους, μπορούν να χωριστούν σε γραμμικά (γραμμικά) ή διακλαδισμένα (με διάφορους κλάδους). Για παράδειγμα:
  • Υδρογονάνθρακες κυκλικής ή κλειστής αλυσίδας. Είναι εκείνοι των οποίων η αλυσίδα μορίων κλείνει στον εαυτό της. Με τη σειρά τους, μπορούν να χωριστούν σε μονοκυκλικά (μονός κύκλος) και πολυκυκλικά (πολλαπλοί κύκλοι). Για παράδειγμα:

Τηρώντας τη δεύτερη ταξινόμηση, αντίθετα, έχουμε:

  • Αρωματικοί υδρογονάνθρακες. Έχουν έναν αρωματικό δακτύλιο, δηλαδή μια κυκλική δομή που υπακούει στον λεγόμενο κανόνα Hückel, ο οποίος δηλώνει ότι ο αριθμός των μετατοπισμένων ηλεκτρονίων σε μια αρωματική ένωση συμμορφώνεται με:

Που:

Για παράδειγμα, το βενζόλιο (C6H6) έχει 6 μη εντοπισμένα ηλεκτρόνια (που ονομάζονται ηλεκτρόνια pi (𝛑)) στη δομή του, πράγμα που σημαίνει ότι n πρέπει να είναι ίσο με 1.

Σχεδόν όλοι οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες προέρχονται συνήθως από το βενζόλιο (αν και όχι πάντα) και επομένως η εξαγωνική δομή του βενζολίου είναι μέρος πολλών από αυτές τις αρωματικές ενώσεις. Το όνομα «αρωματικό» προέρχεται από το γεγονός ότι αυτές οι ενώσεις ελήφθησαν αρχικά με αποικοδόμηση ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ ευχάριστη μυρωδιά. Μερικά παραδείγματα αρωματικών ενώσεων είναι:

  • Αλειφατικοί υδρογονάνθρακες. Τους λείπει ένα αρωματικό δαχτυλίδι. Το όνομά του προέρχεται από τα ελληνικά αλειφάρ, δηλαδή «λίπος», αφού προέρχονται από την αποσύνθεση των ελαίων και λίπη. Ταξινομούνται ως κορεσμένα (προικισμένα με απλούς ατομικούς δεσμούς) και ακόρεστα (που διαθέτουν τουλάχιστον έναν πολλαπλό, διπλό ή τριπλό δεσμό). Μερικά παραδείγματα αλειφατικών υδρογονανθράκων είναι:

Σημασία των υδρογονανθράκων

Οι υδρογονάνθρακες είναι εξαιρετικά ευέλικτες ουσίες αφού χρησιμεύουν ως πρώτη ύλη να αποκτήσετε πολύ διαφορετικά προϊόντα. Επιπλέον, έχουν μεγάλο ενεργειακό δυναμικό, δηλαδή το δικό τους καύση είναι εύκολο και έντονο, έτσι ώστε να συντηρούν ενεργειακά ένα ποικίλο σύνολο βιομηχανίες, που κυμαίνονται από υλικά, διαλύτες, ο ορυκτά καύσιμα, στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Σε αυτό προστίθεται το γεγονός ότι ο σχηματισμός τους χρειάστηκε εκατομμύρια χρόνια αργών χημικών διεργασιών υπόγεια, έτσι ώστε να αποτελούν σημαντικό πόρο αλλά μη ανανεώσιμο, που μια μέρα θα εξαντληθεί για πάντα (ή τουλάχιστον για ένα καλό χρονικό διάστημα). Η χρήση του θα πρέπει να γίνεται υπό συνθήκες εξαιρετικής ευθύνης.

Παράγωγα και εφαρμογές υδρογονανθράκων

Οι υδρογονάνθρακες χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πολλαπλών πλαστικών υλικών.

Οι υδρογονάνθρακες έχουν ένα τεράστιο σύνολο χρήσεων για το ανθρώπινο ον, μεταξύ των οποίων ξεχωρίζουν:

  • Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Χάρη στην τεράστια χωρητικότητά του να καύση, υδρογονάνθρακες χρησιμοποιούνται ως πηγή ενέργειας Να δημιουργήσει ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό πραγματοποιείται σε ορισμένους τύπους σταθμών παραγωγής ενέργειας και παρέχει ενέργεια τόσο στα σπίτια όσο και σε άλλες βιομηχανίες και επιτρέπει την υποστήριξη του τρόπου ζωής μας.
  • Η παραγωγή καυσίμων. Η ενεργειακή τους ικανότητα τους επιτρέπει να παράγουν διάφορους τύπους καυσίμων (βενζίνη, ντίζελ, φυσικό αέριο υγροποιημένο), για την τροφοδοσία διαφόρων τύπων οχημάτων ή για την τροφοδοσία διαφόρων οικιακών συσκευών, όπως θερμαντήρες χώρου, σόμπες και θερμάστρες που λειτουργούν με αέρια όπως βουτάνιο ή προπάνιο.
  • Απόκτηση πλαστικά είδη. Διαφορετικοί τύποι πλαστικών και ευέλικτων υλικών μπορούν να ληφθούν στα εργαστήρια από το χειρισμό υδρογονανθράκων. Αυτά τα υλικά είναι τόσο φθηνά, αποτελεσματικά και απλά στην κατασκευή που υπάρχει μια τεράστια βιομηχανία γύρω τους.
  • Η κατασκευή διαλυτών και άλλα προϊόντα. Πολλοί υδρογονάνθρακες είναι απαραίτητα συστατικά διαλυτών και διαλυτών, προϊόντων καθαρισμού, λιπασμάτων ή ασφάλτου.

Περιβαλλοντικές επιπτώσεις των υδρογονανθράκων

Η χρήση υδρογονανθράκων έχει το κόστος της και το πρώτο επίπτωση το παίρνει περιβάλλον. Σε γενικές γραμμές, πρόκειται για τοξικες ουσιες, ικανά να προκαλέσουν μεγάλη οικολογική ζημιά σε περίπτωση απόρριψης στο φύση, όπως με πετρελαιοκηλίδες ή διαρροές λαδιού. Η αποκατάσταση αυτών των περιβαλλοντικών ζημιών είναι συχνά δαπανηρή και χρονοβόρα.

Επιπλέον, ανάλογα με τον υδρογονάνθρακα, η απελευθέρωση ή η καύση του εκπέμπουν αέρια από το φαινόμενο του θερμοκηπίου προς το ατμόσφαιρα, δηλαδή αέρια πλούσια σε άνθρακα όπως το μεθάνιο (CH4) ή διοξείδιο του άνθρακα (CO2).

Αυτά τα αέρια μπορούν να καταστρέψουν το στιβάδα του όζοντος τον πλανήτη, και επίσης εμποδίζουν τη διαφυγή ενέργειας μέσω της ατμόσφαιρας, συμβάλλοντας δραματικά στην παγκόσμια υπερθέρμανση και στο την αλλαγή του κλίματος. Η καύση ορυκτών καυσίμων είναι, στην πραγματικότητα, ένας από τους κύριους παράγοντες αυτού του παγκόσμιου προβλήματος.

!-- GDPR -->