Węglowodory jest to grupa związków organicznych zbudowanych wyłącznie z atomów węgla i wodoru. Ze względu na budowę szkieletu węglowego związki te można podzielić na węglowodory łańcuchowe (alifatyczne) i pierścieniowe (cykliczne). W zależności od rodzaju wiązań występujących między atomami węgla węglowodory alifatyczne dzieli się na węglowodory nienasycone (alkiny i alkeny) oraz nasycone (czyli alkany).
- węglowodory nasycone
W węglowodorach nasyconych, inaczej zwanych alkanami, pomiędzy atomami węgla występują wyłącznie wiązania pojedyncze. Ogólny wzór sumaryczny alkanów ma następującą postać:
CnH2n+2 (n = 1, 2, 3, 4....N)
Alkany tworzą szereg homologiczny, czyli taki, w którym każdy człon ma o jedną grupę -CH2 więcej od poprzedniego.
|
Nazwa węglowodoru -szereg homologiczny
|
Wzór sumaryczny
|
|
metan
|
CH4
|
|
etan
|
C2H6
|
|
propan
|
C3H8
|
|
butan
|
C4H10
|
|
pentan
|
C5H12
|
|
heksan
|
C6H14
|
|
heptan
|
C7H16
|
|
oktan
|
C8H18
|
|
nonan
|
C9H20
|
|
dekan
|
C10H22
|
Własności fizyczne alkanów zależą od ilości węgla w cząsteczce. Alkany, które mają od jednego do czterech atomów węgla w swej cząsteczce są gazami (gaz ziemny). Jeśli posiadają od pięciu do piętnastu atomów węgla, są cieczami (benzyna). Natomiast jeśli liczba atomów węgla przekracza 15, alkany są ciałami stałymi.
Wszystkie węglowodory nasycone nie rozpuszczają się w wodzie i są substancjami palnymi. W zależności od warunków ulegają one spalaniu całkowitemu lub częściowemu. Spalanie całkowite, które zachodzi przy dużym dostępie tlenu, powoduje powstanie CO2 i H2O. Przy ograniczonej ilości tlenu mamy do czynienia ze spalaniem niecałkowitym (produktami są węgiel i H2O) lub półspalaniem (otrzymujemy CO i H2O).
Spalanie metanu:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O (spalanie całkowite)
2CH4 + 3O2 = 2CO + 4H2O (półspalanie)
CH4 + O2 = C + 2H2O (spalanie niecałkowite)
Pozostałe alkany spalają się bardzo podobnie do metanu.
Najprostszym węglowodorem nasyconym jest metan, o wzorze CH4. W temperaturze pokojowej metan jest bezwonnym, bezbarwnym, lżejszym od powietrza gazem. Nie rozpuszcza się w wodzie, a z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową.
- węglowodory nienasycone
Do węglowodorów nienasyconych zaliczamy alkeny (posiadają jedno wiązanie podwójne między atomami węgla w cząsteczce) oraz alkiny (jedno wiązanie potrójne w szkielecie węglowym). Ogólne wzory alkenów i alkinów mają postać:
CnH2n (n = 2, 3, 4 ....,N) alkeny
CnH2n-2 (n = 2, 3, 4 ....,N) alkiny
Nazwę alkenu tworzymy zmieniając końcówkę -an odpowiedniego alkanu na -en, natomiast nazwę alkinu zmieniając końcówkę alkanu z -an na -in (lub -yn). Alkeny i alkiny także tworzą szeregi homologiczne.
|
Nazwa alkenu -szereg homologiczny
|
Wzór sumaryczny
|
|
eten
|
C2H4
|
|
propen
|
C3H6
|
|
buten
|
C4H8
|
|
penten
|
C5H10
|
|
heksen
|
C6H12
|
|
hepten
|
C7H14
|
|
okten
|
C8H16
|
|
nonen
|
C9H18
|
|
deken
|
C10H20
|
