Οι υδρογονάνθρακες Στην ενότητα αυτή θα ασχοληθούμε με τις ενώσεις του άνθρακα, οι οποίες είναι το αντικείμενο μελέτης ενός κλάδου της Χημείας που ονομάζεται Οργανική Χημεία. Οργανική Χημεία ονομάζεται ο κλάδος της Χημείας που μελετά τις ενώσεις του άνθρακα, εκτός από τα οξείδια του άνθρακα και τα ανθρακικά άλατα. Μέχρι το 1828 οι επιστήμονες πίστευαν ότι οι οργανικές ενώσεις μπορούσαν να παραχθούν μόνο στους ιστούς των ζώντων οργανισμών, γιατί απαιτούσαν μία «ζωική δύναμη». Η τυχαία σύνθεση της ουρίας από τον F. Wohler το 1828, άνοιξε νέους δρόμους για την επιστήμη της Χημείας και νέες δυνατότητες στον άνθρωπο να βελτιώσει τη ζωή του.

Το πλήθος των οργανικών ενώσεων Οι οργανικές ενώσεις είναι πολύ περισσότερες από τις ανόργανες ενώσεις Το 95% των γνωστών σήμερα χημικών ενώσεων είναι οργανικές ενώσεις Το μεγάλο πλήθος τους οφείλεται στην ιδιαίτερη ικανότητα που έχουν τα άτομα του άνθρακα να συνδέονται μεταξύ τους και να σχηματίζουν τόσο ανοικτές αλυσίδες, όσο και κλειστές αλυσίδες που ονομάζονται δακτύλιοι Ανοικτή ευθεία αλυσίδα Κυκλική αλυσίδα Ανοικτή διακλαδισμένη αλυσίδα

Η ταξινόμηση των οργανικών ενώσεων

Ορισμός υδρογονανθράκων Ετυμολογία: υδρογον(ο) + άνθρακες Ορισμός: Υδρογονάνθρακες ονομάζονται οι ενώσεις που αποτελούνται ΜΟΝΟ από άτομα άνθρακα και υδρογόνου. Προέλευση: Οι κύριες πηγές από τις οποίες λαμβάνονται οι υδρογονάνθρακες είναι το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο Εφαρμογή: Ποιες από τις παρακάτω ενώσεις είναι υδρογονάνθρακες; CH3CH3 CH3COOH C2H6 C6H12O6 CH3NH2 Σωστό Λάθος Σωστό Λάθος Λάθος

Η ταξινόμηση των υδρογονανθράκων με βάση τη μορφή της ανθρακικής αλυσίδας - 1 Άκυκλες είναι οι οργανικές ενώσεις στις οποίες οι άνθρακες σχηματίζουν ανοικτές αλυσίδες. Διακρίνονται σε: ευθείας αλυσίδας διακλαδισμένης αλυσίδας (Μπορούμε να τραβήξουμε μια γραμμή που να ενώνει όλους τους άνθρακες, χωρίς να σηκώσουμε το μολύβι μας από το χαρτί.)

Η ταξινόμηση των υδρογονανθράκων με βάση τη μορφή της ανθρακικής αλυσίδας - 2 (Τα άτομα άνθρακα ενώνονται με μια κλειστή γραμμή, δηλαδή οι άνθρακες σχηματίζουν κλειστές αλυσίδες.)

Η ταξινόμηση των υδρογονανθράκων με βάση τον τρόπο σύνδεσης των ατόμων άνθρακα - 1 Κορεσμένοι υδρογονάνθρακες ονομάζονται οι υδρογονάνθρακες στους οποίους όλα τα άτομα του άνθρακα συνδέονται μεταξύ τους με έναν απλό δεσμό. Οι άκυκλοι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες ονομάζονται αλκάνια

Πίνακας 1: Αλκάνια ή κορεσμένοι υδρογονάνθρακες Προσομοίωμα Όνομα Μοριακός τύπος Συντακτικός Μεθάνιο CH4 C2H6 Αιθάνιο Προπάνιο C3H8 Βουτάνιο C4H10 Αν παρατηρήσετε τους μοριακούς τύπους των αλκανίων, θα δείτε ότι αν ο αριθμός των ατόμων άνθρακα είναι ν ο αριθμός των υδρογόνων είναι ίσος με 2ν+2. Έτσι, ο γενικός μοριακός τύπος των αλκανίων μπορεί να γραφεί: CvH2v+2

Η ταξινόμηση των υδρογονανθράκων με βάση τον τρόπο σύνδεσης των ατόμων άνθρακα - 2 διπλός δεσμός Οι άκυκλοι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με ένα διπλό δεσμό ονομάζονται αλκένια

Ορισμένα σημαντικά αλκένια -48 C3H6 προπένιο -102 C2H4 αιθένιο Σημείο βρασμού (οC) Προσομοίωμα Συντακτικός τύπος Μοριακός τύπος Όνομα C H Ορισμένα σημαντικά αλκένια Τα δύο πρώτα αλκένια είναι αέρια και το σημείο βρασμού τους αυξάνεται, όσο αυξάνεται ο αριθμός ατόμων άνθρακα στο μόριο. Αν παρατηρήσετε τους μοριακούς τύπους των αλκενίων, θα δείτε ότι αν ο αριθμός των ατόμων άνθρακα είναι ν ο αριθμός των υδρογόνων είναι ίσος με 2ν. Έτσι, ο γενικός μοριακός τύπος των αλκενίων μπορεί να γραφεί: CvH2v ο μοριακός τύπος κάθε μέλους των αλκενίων μπορεί να βρεθεί αν αντικαταστήσουμε τον αριθμό των ατόμων άνθρακα στον τύπο.

Η ταξινόμηση των υδρογονανθράκων με βάση τον τρόπο σύνδεσης των ατόμων άνθρακα - 3 τριπλός δεσμός Οι άκυκλοι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με έναν τριπλό δεσμό ονομάζονται αλκίνια.

Ορισμένα σημαντικά αλκίνια -23 H-CC-C-H C3H4 προπίνιο -75 H-CC-H C2H2 αιθίνιο Σημείο βρασμού(οC) Προσομοίωμα Συντακτικός τύπος Μοριακός τύπος Όνομα H Τα δύο πρώτα αλκίνια είναι αέρια και το σημείο βρασμού τους αυξάνεται, όσο αυξάνεται ο αριθμός ατόμων άνθρακα στο μόριο. Αν παρατηρήσετε τους μοριακούς τύπους των αλκινίων, θα δείτε ότι αν ο αριθμός των ατόμων άνθρακα είναι ν ο αριθμός των υδρογόνων είναι ίσος με 2ν-2. Έτσι, ο γενικός μοριακός τύπος των αλκινίων μπορεί να γραφεί: CvH2v-2

Η ονομασία των υδρογονανθράκων Οι άκυκλοι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες ονομάζονται: αλκ –αν –ια Το αλκ- δείχνει ότι οι ενώσεις είναι άκυκλες Το αν-δείχνει ότι οι ενώσεις είναι κορεσμένες Το ια-δείχνει ότι οι ενώσεις είναι υδρογονάνθρακες Οι άκυκλοι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με ένα διπλό δεσμό μεταξύ δύο ατόμων άνθρακα ονομάζονται: αλκ –εν –ια Το αλκ-δείχνει ότι οι ενώσεις είναι άκυκλες Το εν-δείχνει ότι οι ενώσεις έχουν μεταξύ ατόμων άνθρακα ένα διπλό δεσμό Οι άκυκλοι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με έναν τριπλό δεσμό μεταξύ δύο ατόμων άνθρακα ονομάζονται: αλκ –ιν –ια Το ιν-δείχνει ότι οι ενώσεις έχουν μεταξύ ατόμων άνθρακα έναν τριπλό δεσμό αιθ –αν –ιο αιθ –εν –ιο αιθ –ιν –ιο

CH3CH2CH3 προπ – αν - ιο CH3CH = CH2 προπ – εν - ιο CH3CΞCH Το όνομα κάθε άκυκλης οργανικής ένωσης που στην αλυσίδα της δεν υπάρχει διακλάδωση αποτελείται από 3 τμήματα: Το 1ο τμήμα δηλώνει τον αριθμό των ατόμων του άνθρακα που έχει η αλυσίδα Αν η αλυσίδα έχει: 1 άτομο C: μεθ- 2 άτομα C: αιθ- 3 άτομα C: προπ- 4 άτομα C: βουτ- Το 2ο τμήμα δηλώνει τον τρόπο που συνδέονται τα άτομα του άνθρακα μεταξύ τους. Αν υπάρχουν μόνο απλοί δεσμοί: -αν- ένας διπλός δεσμός: -εν- ένας τριπλός δεσμός: -ιν- Το 3ο τμήμα δηλώνει σε ποια κατηγορία οργανικών ενώσεων ανήκει η ένωση και για τους υδρογονάνθρακες είναι: -ιο CH3CH2CH3 προπ – αν - ιο CH3CH = CH2 προπ – εν - ιο CH3CΞCH προπ – ιν - ιο