در شیمی آلی، هیدروکربن یک ترکیب آلی است که به طور کامل از هیدروژن و کربن تشکیل شده است. هیدروکربن ها نمونه هایی از هیدریدهای گروه 14 هستند. هیدروکربن ها عموماً بی رنگ و آبگریز هستند و فقط بوهای ضعیفی دارند. به دلیل ساختارهای مولکولی متنوع آنها، تعمیم بیشتر دشوار است. بیشتر انتشارات انسانی هیدروکربن ها ناشی از سوزاندن سوخت های فسیلی از جمله تولید سوخت و احتراق است. منابع طبیعی هیدروکربن ها مانند اتیلن، ایزوپرن و مونوترپن ها از انتشار پوشش گیاهی به دست می آیند.
هیدروکربن، هر یک از دسته ای از ترکیبات شیمیایی آلی که فقط از عناصر کربن (C) و هیدروژن (H) تشکیل شده است. اتم‌های کربن به یکدیگر می‌پیوندند و چارچوب ترکیب را تشکیل می‌دهند و اتم‌های هیدروژن در پیکربندی‌های مختلف به آنها متصل می‌شوند. هیدروکربن ها اجزای اصلی نفت و گاز طبیعی هستند. آنها به عنوان سوخت و روان کننده و همچنین مواد خام برای تولید پلاستیک، الیاف، لاستیک، حلال ها، مواد منفجره و مواد شیمیایی صنعتی استفاده می کنند.
بسیاری از هیدروکربن ها در طبیعت وجود دارند. آنها علاوه بر ساختن سوخت های فسیلی، در درختان و گیاهان نیز وجود دارند، به عنوان مثال، به شکل رنگدانه هایی به نام کاروتن که در هویج و برگ های سبز وجود دارد. بیش از 98 درصد لاستیک خام طبیعی یک پلیمر هیدروکربنی است، یک مولکول زنجیره مانند که از واحدهای زیادی به هم متصل شده اند. ساختار و شیمی هیدروکربن‌های منفرد تا حد زیادی به انواع پیوندهای شیمیایی که اتم‌های مولکول‌های تشکیل‌دهنده آنها را به هم متصل می‌کنند، بستگی دارد.
شیمیدانان قرن نوزدهم هیدروکربنها را بر اساس منابع و خواص آنها به دو دسته آلیفاتیک یا معطر طبقه بندی کردند. آلیفاتیک (از یونانی aleiphar، "چربی") هیدروکربن هایی را توصیف می کند که از تجزیه شیمیایی چربی ها یا روغن ها به دست می آیند. هیدروکربن‌های معطر گروهی از مواد مرتبط را تشکیل می‌دهند که از تجزیه شیمیایی برخی عصاره‌های گیاهی خوشبو به دست می‌آیند. اصطلاحات آلیفاتیک و آروماتیک در اصطلاحات مدرن حفظ شده اند، اما ترکیباتی که آنها توصیف می کنند بر اساس ساختار و نه منشأ متمایز می شوند.
هیدروکربن های آلیفاتیک با توجه به نوع پیوندی که دارند به سه گروه اصلی تقسیم می شوند: آلکان ها، آلکن ها و آلکین ها. آلکان ها فقط پیوندهای منفرد دارند، آلکن ها حاوی پیوند دوگانه کربن- کربن و آلکین ها حاوی پیوند سه گانه کربن- کربن هستند. هیدروکربن های آروماتیک آنهایی هستند که به طور قابل توجهی پایدارتر از ساختار لوئیس آنها هستند. یعنی آنها دارای "ثبات ویژه" هستند. آنها به عنوان آرن ها که شامل یک حلقه بنزن به عنوان یک واحد ساختاری هستند، یا هیدروکربن های معطر غیربنزنوئیدی که دارای ثبات خاصی هستند اما فاقد حلقه بنزن به عنوان یک واحد ساختاری هستند، طبقه بندی می شوند.
همانطور که توسط IUPAC نامگذاری شیمی آلی تعریف شده است، طبقه بندی هیدروکربن ها عبارتند از:
هیدروکربن های اشباع ساده ترین انواع هیدروکربن ها هستند. آنها کاملاً از پیوندهای منفرد تشکیل شده اند و با هیدروژن اشباع شده اند. فرمول هیدروکربن های غیر حلقوی اشباع (یعنی آلکان ها) CnH2n+2 است. عمومی ترین شکل هیدروکربن های اشباع CnH2n+2(1-r) است که r تعداد حلقه ها است. آنهایی که دقیقاً یک حلقه دارند سیکلوآلکان هستند. هیدروکربن های اشباع اساس سوخت های نفتی هستند و به صورت خطی یا شاخه ای یافت می شوند. واکنش جانشینی ویژگی ویژگی آنهاست (مانند واکنش کلرزنی برای تشکیل کلروفرم). هیدروکربن هایی با فرمول مولکولی یکسان اما فرمول های ساختاری متفاوت را ایزومرهای ساختاری می نامند. همانطور که در مثال 3-متیل هگزان و همولوگ های بالاتر آن ذکر شد، هیدروکربن های شاخه دار می توانند کایرال باشند. هیدروکربن های اشباع کایرال زنجیره های جانبی مولکول های زیستی مانند کلروفیل و توکوفرول را تشکیل می دهند.
هیدروکربن های غیر اشباع دارای یک یا چند پیوند دو یا سه گانه بین اتم های کربن هستند. آنهایی که پیوند دوگانه دارند آلکن نامیده می شوند. آنهایی که یک پیوند دوگانه دارند فرمول CnH2n را دارند (با فرض ساختارهای غیر حلقوی). آنهایی که دارای پیوندهای سه گانه هستند آلکین نامیده می شوند. آنهایی که یک پیوند سه گانه دارند فرمول CnH2n-2 را دارند.
هیدروکربن های آروماتیک که به نام آرن نیز شناخته می شوند، هیدروکربن هایی هستند که حداقل یک حلقه معطر دارند. 10 درصد از کل انتشار کربن آلی غیر متان را هیدروکربن های معطر ناشی از اگزوز خودروهای بنزینی تشکیل می دهند.
هیدروکربن ها می توانند گازها (مانند متان و پروپان)، مایعات (مانند هگزان و بنزن)، موم یا جامدات با ذوب کم (مانند موم پارافین و نفتالین) یا پلیمرها (مانند پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی استایرن) باشند.
اصطلاح آلیفاتیک به هیدروکربن های غیر معطر اشاره دارد. هیدروکربن های آلیفاتیک اشباع شده گاهی اوقات به عنوان "پارافین" نامیده می شوند. هیدروکربن های آلیفاتیک حاوی پیوند دوگانه بین اتم های کربن گاهی اوقات به عنوان "اولفین" نامیده می شوند.
استفاده غالب از هیدروکربن ها به عنوان منبع سوخت قابل احتراق است. متان جزء اصلی گاز طبیعی است. آلکان های C6 تا C10، آلکن ها و سیکلوآلکان های ایزومر اجزای اصلی بنزین، نفتا، سوخت جت و مخلوط حلال های صنعتی تخصصی هستند. با افزودن تدریجی واحدهای کربن، هیدروکربن‌های ساده غیرحلقه‌ای دارای ویسکوزیته، شاخص‌های روانکاری، نقاط جوش، دمای انجماد و رنگ عمیق‌تر هستند. در نقطه مقابل متان تارهای سنگین قرار دارند که به عنوان کمترین کسری در مخزن پالایش نفت خام باقی می مانند. آنها جمع آوری شده و به طور گسترده به عنوان ترکیبات سقف، ترکیب روسازی (قیر)، نگهدارنده چوب (سری کرئوزوت) و به عنوان مایعات مقاوم در برابر برش با ویسکوزیته بسیار بالا استفاده می شوند.
برخی از کاربردهای غیرسوختی هیدروکربن ها در مقیاس بزرگ با اتان و پروپان آغاز می شود که از نفت و گاز طبیعی به دست می آیند. این دو گاز یا به گاز سنتز [6] یا به اتیلن و پروپیلن تبدیل می شوند. این دو آلکن پیش ساز پلیمرها از جمله پلی اتیلن، پلی استایرن، آکریلات، پلی پروپیلن و غیره هستند. دسته دیگر از هیدروکربن های ویژه BTX، مخلوطی از بنزن، تولوئن و سه ایزومر زایلن است. مصرف جهانی بنزن در سال 2021 بیش از 580 میلیون تن برآورد شده است که در سال 2022 به 60 میلیون تن افزایش خواهد یافت.
هیدروکربن ها نیز در طبیعت رایج هستند. برخی از بندپایان اجتماعی، مانند زنبور بی‌نیاز برزیلی، Schwarziana quadripunctata، از «رایحه‌های هیدروکربنی کوتیکولی» منحصربه‌فرد برای تشخیص خویشاوندی از غیر خویشاوند استفاده می‌کنند. این ترکیب هیدروکربنی بین سن، جنس، مکان لانه و موقعیت سلسله مراتبی متفاوت است.
همچنین پتانسیل برداشت هیدروکربن از گیاهانی مانند Euphorbia lathyris و Euphorbia tirucalli به عنوان منبع انرژی جایگزین و تجدیدپذیر برای وسایل نقلیه ای که از دیزل استفاده می کنند وجود دارد. علاوه بر این، باکتری های اندوفیت از گیاهانی که به طور طبیعی هیدروکربن تولید می کنند، در تجزیه هیدروکربن ها در تلاش برای کاهش غلظت هیدروکربن در خاک های آلوده استفاده شده اند.
همانطور که اشاره کردیم صادرات یکی از موضوعات مهم در اقتصاد کشورها و همچنین در موضوع تجارت بین‌الملل است که کشورها به دلایل مختلفی محصولات خود را به سایر کشورها صادر می‌کنند و می‌توانند از این طریق درآمد خوبی را به دست بیاورند.
از مهم‌ترین صادرات در زمینه مواد نفتی، صادرات هیدروکربن است که در صنایع و تجارت‌های مختلفی از آن استفاده می‌شود. صادرات هیدروکربن بیشتر در کشورهایی که در زمینه استخراج موادی همچون نفت و گاز پیشرو هستند و امکانات فراوانی در این زمینه در اختیاردارند به سایر کشورها صورت می‌گیرد.
کشور ایران توانسته طی چندین سال گذشته به یکی از مهم‌ترین کشورها در زمینه تولید و صادرات تبدیل شود و در این زمینه به خودکفایی برسد که این ماده باارزش را به‌عنوان سوخت و کاربردهای دیگر در صنایع استفاده می‌شود به دست مصرف‌کنندگان در دیگر کشورها برساند و همچنین به اقتصاد کشور خود کمک کند، ایران بیشترین صادرات را به کشورهای افغانستان، پاکستان و عراق دارد. امیدواریم که خواندن این مقاله توانسته باشد به شما کمک کند.
در آیدت،
فایل‌های
خود را به فروش بگذارید و یا
مقالات‌تان
را منتشر کنید👋
پاسخ ها