مشتقات المركبات الهيدروكربونية وتفاعلاتها
مشتقات المركبات الهيدروكربونية وتفاعلاتها
يتم تصنيف مركبات الهيدروكربونات بحسب المجموعة الوظيفية لها ومن خلال الآتي نقدم لكم مشتقات المركبات الهيدروكربونية وتفاعلاتها من حيث المجموعات الوظيفية لها:
- الكحولات: ترتبط المجموعة الوظيفية للكحولات بذرة كربون مع مجموعة هيدروكسيل.
- الألدهيدات: ترتبط المجموعة الوظيفية لجميع الألدهيدات بذرة كربون مع رابطة مزدوجة من الأكسجين.
- الكيتونات: ترتبط المجموعة الوظيفية للكيتونات بالكربون المركزي مع ذرتي أكسجين مع الكربون.
- الأمينات: ترتبط مجموعتها الوظيفية بذرة كربون أمينية .
- استرات: ترتبط المجموعة الوظيفية للاسترات رابطان بذرة الكربون يرتبط جزء باثنين من الأكسجين برابطة مزدوجة أما الجزء الآخر فيرتبط برابطة واحدة.
- الإيثرات: مجموعتها الوظيفية هي واحدة من الأكسجين مرتبطة باثنين من الكربون.
- الأحماض الكربوكسيلية: كل من المجموعة الوظيفية ومجموعة أو في الأحماض الكربوكسيلية هي ذرة الأكسجين التي ترتبط مع ذرة الكربون بروابط مفردة الهيدروكسيل. [1]
المركبات الهيدروكربونية وخصائصها
- ما هي مشتقات الهيدروكربون.
- الخصائص العامة لمشتقات الهيدروكربونات.
تعرف المركبات التي تتكون من اتحاد ذرتي الهيدروجين والكربون بالإضافة إلى مجموعة أخرى من الذرات المختلفة باسم مشتقات الهيدروكربون وهو ما سنتحدث عنه بالتفصيل فيما يأتي بعد ذلك.
ما هي مشتقات الهيدروكربون: إذا توقعت المعيشة بدون ثلاجة فهو أمر صعب للغاية وبفضل مشتقات الهيدروكربون لن تحتاج إلى تخيل ذلك ففي أوائل القرن الواحد والعشرين تم تطوير تقنية التبريد لتعمل بالآلات والتبريد الكيميائي والخروج من التبريد بقطع الجليد.
على مر الخمسون عام استخدمت المواد الكيميائية المصنوعة من مركبات الكربون الكلورية الفلورية أو المركبات نفسها مضافة إلى قطع من الكلور أو الكربون أو الفلور.
الخصائص العامة لمشتقات الهيدروكربونات: جميع مشتقات الهيدروكربون تحتوي بشكل كبير على ذرة واحدة فقط ولا بد من أن تكون كهرسلبية فإن الكهربية هي الشيء الذي يمكنه جذب الالكترونات نحوه ويجب معرفة ذلك جيدًا لأن هناك احتواء بشكل الكتروني مما سيمنع مشاركة الالكترونات بشكل متساوي في الجزيء وعند فصل تلك الشحنات نجد أن الجزيء أصبح قطبي. [2]
الهيدروكربونات النفطية
تعرف عادة باسم الهيدروكربونات البترولية ويطلق هذا الاسم على جميع أنواع الخليط الهيدروكربوناتي الذي يأتي من النفط الخام وعددهم قد يبلغ الآلاف من المركبات ولكن يصعب جمع تلك المركبات من عينة واحدة.
يتم استخدام النفط الخام لصناعة المواد البترولية التي قد تتسبب في ضرر للبيئة وهذا نظرًا لكثرة المركبات الكيميائية داخل كل من النفط الخام والمواد البترولية ولذلك يصعب قياس كل مكون بترولي على حداه ولكن يمكن قياس جميع الهيدروكربونات النفطية التي تقع في موقع محدد والتي تشمل كل من بنزين، هكسان، تولوين، فلورين، زيلين، نفتالينو، الفورين، المنتجات الكيميائية، وقود الطائرات، مكونات البنزين الأخرى، المنتجات البترولية الأخرى، الزيوت المعدنية. [3]
الهيدروكربونات الأليفاتية
- مركب أليفاتي.
- بناء.
- ملكيات.
- أمثلة على المركبات الأليفاتية.
في مادة الكيمياء العضوية تنقسم جميع المركبات الهيدروكربونية إلى كل من مركبات عطرية ومركبات أليفاتية مثل الدهون أو الزيوت وتتطلب اكتمال الهيكل عندما تكون المركبات مشبعة ومفردة وإذا كانت غير مشبعة تعطي مركبات السلسلة المفتوحة.
مركب أليفاتي: تعطي المركبات الأليفاتية نتيجتين مختلفتين بحسب حالة إشباعها فإذا كانت مشبعة فيجب أن تعطي جميع الروابط بينما المركبات الغير مشبعة من حيث الهيدروجين وتعطي نتيجة مركبات السلسلة المفتوحة ولا يهم إن كانت مستقيمة بشكل جميع أو متفرعة لا تحتوي على أي نوع من الحلقات.
بناء: قد تتكون المركبات الأليفاتية المشبعة بشكل مفرد والتي تسمى الألكانات أما إذا تكونت بشكل مزدوج فيطلق عليها الألكينات أو ألكينات الروابط الثلاثية.
إذا ارتبطت العناصر الأخرى في المركب في سلسلة الكربون وأشهرها هو الكبريت والأكسجين والنيتروجين وأيضًا الكلور فهو بهذا الشكل لن يصبح هيدروكربونيًا وبهذا فهو غير المناسب ولا يصلح مركب أليفاتي.
أقل المركبات الأليفاتية تعقيدًا من بين جميع المركبات الهيدروكربونية هو غاز الميثان.
ملكيات: جميع المركبات الألفاتية تقبل الاشتعال وذلك يتيح استخدام الهيدروكربونات على هيئة وقود ومن أمثلة ذلك هو وجود غاز الميثان في كل من غازي الفرن والتدفئة وأيضًا البيوتان في الولاعات والمشاعل.
أما بالنسبة لمختلف الهيدروكربونات الأليفاتية فهي تأتي في أمثلة كثيرة منها وقود السيارة السائل مثل الديزل أو البنزين وأيضًا لوقود الطائرات وبعض الاستخدامات الأخرى مثل الإيثين.
أمثلة على المركبات الأليفاتية
هناك العديد من المركبات الأليفاتية التي يجب إعطاؤها حقها بالحديث عنها مطولًا ولكن هذا الوقت لا يسعني الا بذكر أهم الأمثلة بشكل موجز وبالفعل من أهم المركبات الهيدروكربونية الأليفاتية المشبعة وتليها الهيدروكربونات الغير مشبعة. [4]
أنواع الهيدروكربونات
- الهيدروكربونات المشبعة.
- الهيدروكربونات غير المشبعة.
- الألكانات الحلقية.
- الهيدروكربونات العطرية.
- الهيدروكربونات الأليفاتية.
تعد الهيدروكربونات بصورة عامة هي مركبات عضوية تتكون من ذرتين بشكل أساسي وهم الكربون والهيدروجين وفي الغالب تكون غازات الهيدروكربونات ليست لها رائحة كما أنها منعدمة اللون ولها رائحة بسيطة جدًا تكود تكون منعدمة كما أن تكوينها دائمًا يكون بصورة هياكل بسيطة أو بها تعقيد بشكل بسيط وتصنف بشكل عام إلى أربع فئات فرعية والتي تتمثل في كل من الألكانات والألكينات والألكينات والهيدروكربونات العطرية.
الهيدروكربونات المشبعة: في هذا النوع من المركبات الهيدروكربونية يتم خلالها توزيع ذرات عنصر الكربون وذات جزيء متحد بين كل من الهيدروجين والكربون وذلك عن طريق روابط منفردة وتصنف تلك المركبات بكونها أحادية الرابطة.
لا تتمكن من الحصول على أي روابط ثلاثية ولا روابط مزدوجة من ناحية التهجين مما يجعل النتيجة تكون ذرات الكربون مع ذرات الكربون المهجنة والتي تعرف في الكثير من الأوقات أنها الألكانات.
الهيدروكربونات غير المشبعة: تختلف هذه الأنواع من المركبات عن المركبات المشبعة بالكثير من الاختلافات ولا اتفاق بينهما سوى في أن كلاهما ينتج مركبات فردية والاختلاف يكمن في انتاج المركبات الهيدروكربونية الغير مشبعة روابط مفردة ومزدوجة وتنشأ تلك الروابط بين كل من الكربون والكربون وتلقب كل نوع من المركبات باسم مختلف فتعرف المركبات المزدوجة باسم الألكينات والمركبات للروابط الثلاثية تعرف باسم الألكينات أيضًا.
الألكانات الحلقية: يتميز هذا باختلافه التام عن باقي أنواع الهيدروكربونات فهو عبارة عن حلقة كربون واحدة فقط أو كما يمكن أن تنتج أكثر من حلقة واحدة بل تصل إلى العديد من الحلقات والتي تتصل بالهيدروجين المرتبطة مع حلقة الكلور أو الواحدة.
الهيدروكربونات العطرية: تتكون الهيدروكربونات العطرية من حلقة وحيدة من عطر أرينيس كما يطلق عليه أيضًا.
الهيدروكربونات الأليفاتية: هي مجموعة كبيرة من المتسلسلة المستقيمة والتي لا يتاح فيها الحلقات. [5]
استخدامات مشتقات الهيدروكربونات
- أكثر طرق الاستخدام السائدة لمشتقات الهيدروكربونات هي: مصادر الوقود التي تقبل الاشتعال والميثان هو أحد المكونات السائدة للغاز الطبيعي أما كل من الألكانات والألكانات الأيزوميرية وأيضًا الألكانات الأيزومرية هي أساس تكوين البنزين.
- الوقود الخاص بالطائرات.
- النفتا بالإضافة إلى مخلوط المذيب الصناعي المضاف إلى وحدات الكربون.
- تمتلك الهيدروكربونات البسيطة الهيكلية غير الحلقية لزوجة عالية ونقاط غليان مع درجات حرارة تصلب ومؤشرات تشحيم ولون عميق.
- في الجهة المقابلة نجد الميثان بالقطران الثقيلة والتي تعد أصغر أجزاء في المعوجة الخاصة بتكرير النفط الخام ويتم جمعها كلها وتستخدم بشكل كبير في النطاقات الواسعة كمركب للأسقف.
- تكوين الرصيف.
- كما تستخدم أيضًا في المواد الحافظة للأخشاب وسوائل ذات لزوجة عالية غير قابلة للقص.
- هناك بعض التطبيقات واسعة النطاق وغير الوقودية التي تبدأ بالميثان والبروبان فقط ويتم الحصول على هذين الغازين من الغاز الطبيعي والبترول ومن ثم يتم تحويلهما معًا إلى ايثيلين مع البروبيلين أو غاز تخليقي.
- تنتشر أيضًا الهيدروكربونات في الطبيعة عند المفصليات مثل النحل البرازيلي.
- كما يتم استخدام الروائح الفريدة من نوعها من مادة الهيدروكربون الجلدي والذي من خلاله يتم تحديد الأقارب وغير الأقارب وقد تختلف تلك التركيبة من مادة الهيدروكربون بحسب العمر أو الجنس أو الوضع الهرمي أو موقع العش.
- هناك قدرة وإمكانية كبيرة جدًا على إنتاج مادة الهيدروكربون من النباتات. [6]