هیدروکربن چیست؟ (۵ نوع Hydrocarbon مشتق شده از نفت خام)

حتما شما هم از دوران مدرسه بارها اسم یا واژه هیدروکربن را شنیده اید.

این واژه یکی از پرکاربردترین کلمات در حوزه شیمی، پتروشیمی و صنعت نفت می باشد که
هر مهندس در این حوزه باید با مفهوم آن به خوبی آشنا باشد.

با مطالعه این مقاله، اطلاعات بیشتری در رابطه با هیدروکربن و انواع آن به دست خواهید آورد.

1# هیدروکربن چیست؟

به ترکیبات کربن و هیدروژن، هیدروکربن می گویند که از مواد نفت خام و گاز طبیعی تشکیل می شود.

این نوع از ترکیبات در طبیعت وجود دارند.

سوخت های فسیلی و درختان، حاوی هیدروکربن می باشند که
به رنگ هایی تحت نام کاروتن در برگ های سبز می تواند آن ها را مشاهده نمود.

شکل ساختاری اغلب هیدروکربن ها به ساختار پیوندهای اتمی سازنده شان بستگی دارد.

بر اساس آزمایشات و تحقیقات صورت گرفته و مطابق با مشخصاتی که هیدروکربن ها دارند، آن ها را به دو دسته بندی اصلی تقسیم نموده اند که
شامل آلیفاتیک و آروماتیک می باشد.

2# هیدروکربن آروماتیک

هیدروکربن های آروماتیک را ترکیباتی معطر می دانند که خود دارای دو بخش می باشند.

1. آروماتیک های بنزنی
2. آروماتیک های بدون حلقه بنزن

بنزن دارا فرمول شیمیایی C₆H₆ بوده و علی رغم بوی نامطلوب در اکثر ترکیبات این ماده، به علت ساخته شدن آن از مواد معطر به آن ها هیدروکربن معطر نیز گفته می شود.

از جمله مواد شناخته شده در این دسته بندی می توان به موارد زیر اشاره داشت:

• بنزن
• تولوئن
• زایلن
• نفتالن

از جمله ویژگی های مهم این دسته از هیدروکربن ها می توان موارد زیر را نام برد:

• جامد یا مایع بودن این مواد در دمای اتاق
• عدم انحلال در آب
• شرکت در واکنش های کاتالیزوری هیدروژنه

و از منابع اصلی این مواد می توان ذغال سنگ و نفت خام را نام برد.

برای آشنایی بیشتر با این مواد به شما مقاله زیر را پیشنهاد می کنیم.

3# هیدروکربن های آلیفاتیک

آلیفاتیک ها دارای سه دسته بندی هستند که
شامل آلکان ها، آلکن و آلکین ها می شوند که در این جا به بررسی هر یک به صورت مجزا، خواهیم پرداخت.

1-3# آلکان ها

این دسته از هیدروکربن ها از ساده ترین آن ها بوده و
پیوند اتم کربن با یک اتم کربن و سه اتم هیدروژن می باشد که دارای پیوند کووالانسی هستند.

می توان ویژگی آلکان ها را چنین اشاره نمود که آلکان دارای فرمول CnH2n+2 می باشد و
از دسته هیدروکربن های اشباع نشده است که در ساختار آن ها پیوندهای چندگانه وجود ندارد.

هم چنین ساختاری همولوگ دارند، این بدان معناست که یک عضو نسبت به عضو دیگر در میزان مشخصی مغایرت دارد.

در این نوع از هیدروکربن می توان آن ها را به شکل های متفاوت مایع، جامد و گاز به صورت بی رنگ مشاهده نمود و
در صورتی که طول زنجیره آن ها در نقاط جوش و ذوب بالا رود، گراونروی آن ها نیز افزایش می یابد.

این نوع از مواد غیر قطبی هستند و در حلال هایی مانند بنزن و اتر به سادگی حل خواهند شد.

در میان آلکان های موجود، می توان به مهم ترین آن ها اشاره نمود. آلکان هایی مانند:

متان (CH4)، پروپان (C3H8)، پنتان (C5H12)، اتان (C2H6)، هگزان (C6H14)، اوکتان (C8H18)، بوتان (C4H10)، نونان (C9H20)، دکان (C10H22)، هپتان (C7H16)

2-3# آلکن ها

این نوع، از دسته اشباع نشده است که
دارای ساختار پیوندی دوگانه از کربن – کربن هستند؛ در حالی که یکی از کربن ها دارای اتصال OH ـ می باشد.

همچنین این نوع از هیدروکربن می تواند اتم هیدروژن دریافت کرده و به آلکان اشباع شده تبدیل گردد.

در خصوص مشخصات آلکن ها نیز باید گفت دارای فرمول به صورت CnH2n است.

این دسته از هیدروکربن ها در مقایسه با آلکان ها دارای قطبیت پایین تری بوده و در حلال هایی مانند کلروفرم و اتر و یا آب غیرمحلول است.

هم چنین هنگام افزایش طول زنجیره دارای نقاط جوش بالا بوده و زمانی که شاخه دار است پایین می آید.

در بسیاری از خاصیت های فیزیکی مانند آلکان می باشد.

کاربرد آن برای جلوگیری از خرابی میوه ها می باشد.

در میان آلکن ها می توان به مهم ترین آن ها از قبیل اتیلن (C2H4)، بوتن (C4H8)، پروپن (C3H6) اشاره می شود.

3-3# آلکین ها

این دسته از هیدروکربن ها به صورت اشباع نشده می باشند که پیوندی سه گانه از کربن – کربن دارند.

آلکین ها در میان هیدروکربن ها دارای فرمول CnH2n-2 می باشد.

این نوع از هیدروکربن دارای قطبیت کمی در مقایسه با آلکن ها و آلکان ها هستند.

در این شرایط در حلال هایی مانند بنزن، اتر و تتراکلرید کربن حل می شوند، اما در آب محلول نمی شوند؛
زیرا قطبیت آن ها در مقایسه با آب پایین است.

نقاط جوش و ذوب آلکین نیز همانند آلکن ها می باشد و قدرت اسیدی آن ها نسبت به آلکن و آلکان ها زیادتر است.

این نوع از هیدروکربن های آلیفاتیک را به دلیل الکترونگاتیوی زیادتری که دارند، سودمند دانسته و
می توانند بازهای قوی مانند سدیم آمید را پروتون زایی نموده و به آنیون های آلکینیل تبدیل نمایند.

4# سوختن هیدروکربن آروماتیک

موادی که مانند پارافین، متان و یا بنزن از دسته مواد هیدروکربنی هستند که
در مجاورت با اکسیژن سوخته و کربن دی اکسید و بخار آب را تولید می نمایند.

نوع آروماتیک هیدروکربن ها که دارای چند حلقه هستند، دارای ترکیبات آلی از دو تا هفت حلقه بنزنی می باشند.

این نوع از ترکیبات از دسته مواد آلوده کننده محیط زیست هستند که
هنگام احتراق ناقص مواد آلی حاصل می شوند.

1-4# ویژگی های ترکیبات آروماتیک

این نوع از ترکیبات دارای بوی خوش و معطر می باشند و
از اصول هوکل 4n+2 پیروی کرده و دارای ترکیباتی سرطان زا هستند.

قطبیت این نوع از مواد است که نقطه جوش آن ها را تعیین می کند و
هر چه این ترکیبات دارای الکترون های بیشتری باشند، انرژی که از آن ها آزاد می شود بالاتر بوده و
در نهایت پایداری نسبی مناسب تری خواهند داشت.

5# کاربرد هیدروکربن چیست؟

همانطور که در بالاتر به صورت موردی اشاره شد، تقریبا همه هیدروکربن ها را می توان در نفت و گاز طبیعی پیدا کرد.

کاربرد دسته آروماتیک ها به صورت کلی به عنوان حلال شیمیایی است.

گاهی از آروماتیک ها در ساختار بنزین و نفت استفاده می شود.

برخی از ترکیبات این دسته در گیاهان و درختان به عنوان رنگدانه طبیعی به اسم کاروتن پیدا می شوند.

از دیگر کاربردهای هیدروکربن می توان به لاستیک خام طبیعی اشاره کرد که %98 آن پلیمر هیدروکربنی است.

هیدروکربن ها سازنده اصلی سوخت های فسیلی هستند و
هنگام احتراق انرژی آزاد می کنند.

در بسیاری از مواد و وسایلی که به صورت روزمره برای بشر قابل استفاده هست نیز از ترکیبات هیدروکربنی استفاده می شود؛ مانند:

• روغن های روان کننده
• گریس ها
• حلال ها
• سوخت ها
• موم
• آسفالت
• مواد آرایشی
• مواد پلاستیکی
• ضد عفونی کننده ها
• ایجاد گرمای کافی برای جوش دادن قطعات
• فیبرهای مصنوعی
• مواد منفجره و مواد شیمیایی