Karbon ve hidrojenden oluşan bileşik. Hidrokarbonlar, organik kimyaya bağlı önemli bir bileşik sınıfı (yüz binlerce bileşik) oluştururlar.
Hidrokarbon Sınıflandırması
Hidrokarbonlar, art arda birçok kümeye bölünmüştür. Öncelikle, kapalı zincirler içermeyen alifatik ya da asiklik hidrokarbonlarla, en azından bir halka içeren siklik (halkalı) hidrokarbonlar birbirinden ayırt edilir.
ALİFATİK HİDROKARBONLAR. Aynı yapı özellikleri taşıyan hidrokarbon kümelerini içerirler; her bir kümede, zincirler çizgisel ya da dallanmış olabilir. Genel formülü C„H2„~2 olan doymuş hidrokarbonlar, yani parafinler ya da alkanlar, bütandaki gibi (CH3-CH2-CH2-CH3) yalnızca basit karbon-karbon bağları içerirler. Doymamış hidrokarbonlar arasında şunlar ayırt edilir: 1. Etilenik hidrokarbonlar, yani olefinler ya da alkenler, C„H2n formüllü, moleküllerinde en az bir karbonkarbon çift bağı içeren bileşiklerdir; büten (CH-CH= CH-CH3 )bir monoetileniktir; bütadiyen (CH,=CH-CH=CH,) dietilenik bir hidrokarbon, yani bir diendir; polietilenikler birçok çift bağ taşırlar; asetilenik hidrokarbonlar, yani alkinler Cn Hsn-2 formüllü, moleküllerinde en azından bir üçlü bağ bulunan bileşik lerdir:büt i n (CH:,-C = C -GH;,). monoasetileniktir; poliasetilenikler de vardır; 3. karışık, etilenik- asetilenik hidrokarbonlar hem çift, hern üçlü bağ taşırlar.
SIKLIK HİDROKARBONLAR. Birçok kümeye ayrılırlar: İki ya da daha fazla halkadan kurulu, sikloheksan ya da spirobisikloheksan gibi doymuş halkalılar: halkalarında en az bir çift bağ taşıyan siklenik halkalılar; çekirdeklerinde, elektronların belirli bağlarda yerleşik olmadığı (benzen ve aromatik diziler) ve dilenil gibi çok halkalı olabilen aromatik hidrokarbonlar.
BAŞKA HİDROKARBONLAR. Terpenli hidrokarbonlar alifatik ya da sıklık olabilirler, ama, kaba formülleri hep (C5H8)n olarak kalır. Kompleks hidrokarbonlara gelince, bunlar aymanda kümelerin her birine özgü özellikler gösterebilirler. Verilmiş bir kaba formüle, molekül kütlesi büyüdükçe artan sayıda gelişmiş formüller denk düşer. Böylece, C25H52 bileşiğine, geliştirilmiş birkaç milyon izomer formülü yüklemek olasıdır. Hidrokarbonlar, genellikle bir türdeşler dizisi halinde kümelendirilirler: Bir dizinin bileşikleri, bir ya da daha çok CH2 kümesi katılmasıyla, aralarında farklılık gösterirler. Dola yısıvla CH,-CH3, CH3-CH2– CH3, CH3-CH2-CH2-CH3 türdeş bir hidrokarbon dizisi oluştururlar. Bu tanım, dizinin maddelerinin fiziksel özellikleri sürekli biçimde değişirken, kimyasal özellikleri, bir tek öğesinin (genellikle birinci öğe) incelenmesinin hepsinin kimyasal özelliklerini aydınlattığı olgusuna bağlıdır. Belli bir dizi içinde, bütün karbon atomları sayısının artması, önce gaz, sıvı, sonra da katı bileşiklerin oluşmasına yol açmaktadır.
Hidrokarbon Fiziksel Özellikleri
Bilinen hidrokarbonların sayısının çok fazla olması ve fiziksel özelliklerin çok büyük çeşitlilik göstermesinden dolayı, hepsini anımsamak olanaksızdır. Bununla birlikte, örnek olarak, aynı sayıda karbon atomu için, alkinlerin sudaki çözünürlüğünün alkenierinkinden daha fazla olduğunu söyleyebiliriz. Alkanlar suda çözünmezler. Ama, birbirleri içindeki çözünürlükleri çok yüksektir. Sıvılaştırılmış kükürt dioksit gibi başka çözücüleri göz önüne alırsak, alkenler, alkanlara oranla çok daha büyük çözünürlüğe sahiptirler; bundan dolayı bu çözücü, bu iki hidrokarbon türünün ayrılmasında kullanılır.
Hidrokarbon Kimyasal Özellikleri
Üç tepkime kategorisi bilinmektedir: Molekülün bozunması; karbona bağlı hidrojen atomlarının yer değiştirmesi; katılma.
BOZUNMA. Bu olay çoğunlukla alev ile temas edildiğinde, özellikle de klor ve oksijen gibi elementlerin etkisiyle, kolayca oluşur. Klor ile, hidrojen klorür meydana gelir, karbon siyah toz halinde serbest kalır. Alkinlerle, tepkime ısı verici, ama, oluşmasını sağlayacak bir alevi gerektirmeden kendi kendine gerçekleştiğinden daha şiddetlidir. Hidrokarbonlar, oksijende iyi yanarlar: yanma sırasında açığa çıkan enerji, bazı motorların beslenmesinde (benzin, alkanlar, benzol) ve 3000°C’lık bir alev sıcaklığına erişilmesini sağlayan oksiasetilenli hamlaçlarda kullanılır. Tümüyle yanma sonucu karbon dioksit ve su oluşur. Az miktarda oksijen kullanarak yanmanın tam olması engellenebilir: Bu durumda, bol siyah karbon dumanı (özellikle alkinler ve aromatiklerde) ya da önemli miktarda zehirli karbon oksit oluşur. Alkanların bozunması sonucu karbon ile bileşikler veren flüor dışındaki güçlü yükseltgenlerin hidrokarbonlara etkisi yoktur. Bu bozunma tepkimeleri, aromatik halka dışındaki çoklu bağların en fazla kararsızlık gösterdikleri tepkimelerdir.
YER DEĞİŞTİRME. Alkanlarda ve aromatiklerde, bir hidrojen atomunun yerini bir element ya da elementler kümesinin alması, halojenler ve nitrolu ya da sülfonlu kümelerle kolayca gerçekleşir. Gerçek asetilenikler söz konusu olduğunda, bunlar özel bir durum gösterirler: Üçlü bağı taşıyan karbona bağlı, son derece devingen hidrojen, bu bileşiklere öbür hidrokarbonlarda karşılaşılmayan bir asit niteliği verir. Ayrıca, bu hidrojen atomları, Ag+, Cu+, Na+ iyonları gibi metal katyonlarıyla yer değiştirebilirler; böylece alkinürler oluşur. Alkanlar, metallerle kurşuntetraetil gibi organometalik bileşikler verirler. Nitrolu yer değiştirme türevleri, R-N02, derişik ya da arı nitrik asitle elde edilir. Benzen söz konusu olduğunda, bireşim kaynağı olan nitrobenzenler oluşurlar. Derişik sülfürik asit ve kükürt trioksit karışımı olan oleum ile R-SO3H türü, sülfonlu türevler elde edilir.
KATILMA. Bu tepkimeler, yalnız doymamış bağları olan hidrokarbonlarla gerçekleşir: Aromatik maddeler, özellikle de alkenler ve alkinler. Çok önemli olan bu tepkimeler, söz konusu hidrokarbonların belirgin özelliklerini oluştururlar. Isı, alkanların parçalanmasına ve alkenlerle alkinlerin polimerleşmesine neden olur. Aromatik halkalar, olağanüstü derecede kararlıdırlar. Genel olarak, aromatik olmayan siklik hidrokarbonlar, bunlara denk düşen hidrokarbonlar gibi davranırlar.
Kullanım Alanları
Doğada, birçok hidrokarbon karışımıyla karşılaşılır: Bitkisel yağlar; bataklık gazı; maden gazı (grizu); vb. Bunlardan en önemlileri, binlerce hidrokarbonun karışımı olan ve yapıları oluştukları yere bağlı olarak değişen petrollerdir: Pennsylvania petrolleri, özellikle parafinli hidrohidrokarbonlar; Bakû’nunkiler siklanlı hidrokarbonlar; Borneo’nunkilerse aromatik hidrokarbonlar içerir. Hidrokarbonların başlıca sanayi kaynakları, doğal gazlar, kömürler ve petrollerdir. Hidrokarbonlar, çağdaş iktisadın gereksinimlerinin büyük bir bölümünü sağlarlar ve kimya sanayisinin başlıca alanlarından birinin temelini oluştururlar.
Son Yorumlar