Węglowodory są związkami zbudowanymi wyłącznie z atomów węgla i wodoru. Ze względu na budowę cząsteczkową można je podzielić na: węglowodory alifatyczne (łańcuchowe), wśród których wyróżnia się z kolei węglowodory nasycone (alkany, posiadają wyłącznie wiązania pojedyncze w łańcuchu węglowym) oraz węglowodory nienasycone( alkeny- mają jedno wiązanie podwójne między atomami węgla, alkiny - mają jedno wiązanie potrójne w łańcuchu węglowym) i węglowodory pierścieniowe, do których wliczamy węglowodory aromatyczne i cykliczne.
Wśród reakcji, którym ulegają węglowodory można wyróżnić trzy podstawowe typy: substytucja, addycja i polimeryzacja.
Substytucji ulegają tylko węglowodory nasycone (alkany) i aromatyczne. Reakcja ta zachodzi pod wpływem naświetlania. Przykładem substytucji może być reakcja podstawienia jednego atomu wodoru przez atom chloru w cząsteczce metanu. W reakcji tej otrzymujemy chlorowcopochodną metanu i kwas solny. Reakcję taką przedstawia równanie:
CH4 + Cl2 ® CH3-Cl + HCl
Addycji ulegają wyłącznie węglowodory aromatyczne i nienasycone. Addycja polega na rozerwaniu wiązania podwójnego i przyłączeniu się cząsteczki, która bierze udział w tej reakcji. Nie powstają żadne produkty uboczne. Do węglowodorów mogą się przyłączać:
- cząsteczki homoatomowe (zawierające dwa takie same atomy, np. Cl2, Br2 i H2)
CH2=CH-CH3 + H2 ® CH3-CH2-CH3
Wiązanie podwójne między pierwszymi dwoma atomami węgla w cząsteczce propenu uległo rozerwaniu i przyłączyły się dwa atomy wodoru. Powstał propan.
- cząsteczki heteroatomowe (np. HCl, HI, HBr)
W tym przypadku sytuacja jest bardzo podobna. Wiązanie podwójne ulega rozerwaniu, a atom wodoru przyłącza się do tego atomu węgla w cząsteczce węglowodoru, przy którym przed reakcją było więcej atomów wodoru (reguła Markownikowa). Gdy wodór się tak przyłączy powstanie wówczas produkt główny. Należy jednak pamiętać, że w reakcji tej powstanie także produkt uboczny, który będzie wynikiem podstawienie wodoru do atomu węgla, który przed reakcją zawierał mniejszą ilość atomów wodoru. Obydwa produkty powstaną równocześnie, jednak produktu głównego jest znacznie więcej.
CH3CH=CH2 + HBr ® CH3CHBr-CH3
Węglowodory nienasycone ulegają polimeryzacji. Reakcja ta polega na łączeniu się pojedynczych cząsteczek (monomerów) w produkty o bardzo dużej masie (polimery). Reakcja ta przebiega w obecności katalizatora.
