Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos , qualquer um de uma classe de produto químico orgânico compostos composto apenas dos elementos carbono (C) e hidrogênio (H). Os átomos de carbono se unem para formar a estrutura do composto , e os átomos de hidrogênio se ligam a eles em muitas configurações diferentes. Hidrocarbonetos são os principais constituintes de petróleo e gás natural. Eles servem como combustíveis e lubrificantes, bem como matérias-primas para a produção de plásticos , fibras, borrachas, solventes, explosivos e produtos químicos industriais.
estruturas de compostos de hidrocarbonetos comuns Estruturas assumidas por moléculas de hidrogênio (H) e carbono (C) em quatro compostos de hidrocarbonetos comuns. Encyclopædia Britannica, Inc.
Principais perguntas
O que é um hidrocarboneto?
PARA Hidrocarbonetos é qualquer uma de uma classe de produtos químicos orgânicos composta apenas de elementos carbono (C) e hidrogênio (H). O carbono átomos unem-se para formar a estrutura do composto, e os átomos de hidrogênio se ligam a eles em muitas configurações diferentes.
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Quais hidrocarbonetos são mais usados na vida moderna?
Os hidrocarbonetos são os principais constituintes do petróleo e do gás natural. Eles servem como combustíveis e lubrificantes bem como matérias-primas para a produção de plásticos , fibras, borrachas, solventes, explosivos e produtos químicos industriais.
Petróleo Saiba mais sobre petróleo. combustível fóssil Saiba mais sobre combustíveis fósseis.Existem diferentes tipos de hidrocarbonetos?
- Os químicos do século XIX classificaram os hidrocarbonetos como alifáticos ou aromáticos com base em suas fontes e propriedades.
- Alifático (do grego Aleiphar , gordura) hidrocarbonetos derivam da decomposição química de gorduras ou óleos. Eles são divididos em alcanos, alcenos e alcinos.
- Os alcanos têm apenas ligações simples, os alcenos contêm uma ligação dupla carbono-carbono e os alcinos contêm uma ligação tripla carbono-carbono.
- Os hidrocarbonetos aromáticos constituem um grupo de substâncias relacionadas obtidas pela decomposição química de certos extratos de plantas de cheiro agradável. Eles são classificados como arenos, que contêm um anel de benzeno como unidade estrutural, ou como hidrocarbonetos aromáticos não benzenoides, que possuem estabilidade especial, mas não possuem um anel de benzeno.
Como o uso de hidrocarbonetos afeta o aquecimento global e as mudanças climáticas?
Os hidrocarbonetos constituem os combustíveis fósseis. Um dos principais subprodutos da combustão de combustíveis fósseis é dióxido de carbono (O QUEdois) O uso cada vez maior de combustíveis fósseis em indústria , transporte , e a construção adicionou grandes quantidades de COdoispara a terra atmosfera . CO atmosféricodoisas concentrações flutuaram entre 275 e 290 partes por milhão em volume (ppmv) de ar seco entre 1000 CE e o final do século 18, mas aumentaram para 316 ppmv em 1959 e subiram para 412 ppmv em 2018. COdoisse comporta como um gás de efeito estufa - isto é, ele absorve a radiação infravermelha (energia térmica líquida) emitida da superfície da Terra e a irradia novamente de volta à superfície. Assim, o CO substancialdoisO aumento na atmosfera é o principal fator que contribui para o aquecimento global induzido pelo homem.
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Muitos hidrocarbonetos ocorrem na natureza. Além de maquiar combustíveis fósseis , estão presentes em árvores e plantas, como, por exemplo, na forma de pigmentos chamados carotenos que ocorrem na cenoura e nas folhas verdes. Mais de 98 por cento da borracha bruta natural é um hidrocarboneto polímero , uma corrente molécula consistindo em muitas unidades interligadas. As estruturas e química dos hidrocarbonetos individuais dependem em grande parte dos tipos de ligações químicas que unem os átomos deles constituir moléculas.
Os químicos do século XIX classificaram os hidrocarbonetos como alifáticos ou aromáticos com base em suas fontes e propriedades. Alifático (do grego Aleiphar , gordura) hidrocarbonetos descritos derivados de produtos químicos degradação de gorduras ou óleos. Hidrocarbonetos aromáticos constituído um grupo de substâncias relacionadas obtidas pela degradação química de certos extratos de plantas com cheiro agradável. Os termos alifático e aromático são mantidos na terminologia moderna, mas os compostos que eles descrevem são diferenciados com base na estrutura e não na origem.
Os hidrocarbonetos alifáticos são divididos em três grupos principais de acordo com os tipos de ligações que contêm: alcanos, alcenos e alcinos. Os alcanos têm apenas ligações simples, os alcenos contêm uma ligação dupla carbono-carbono e os alcinos contêm uma ligação tripla carbono-carbono. Hidrocarbonetos aromáticos são aqueles que são significativamente mais estáveis do que suas estruturas de Lewis sugerem; ou seja, eles possuem estabilidade especial. Eles são classificados como arenos, que contêm um anel de benzeno como unidade estrutural, ou hidrocarbonetos aromáticos não-benzenoides, que possuem estabilidade especial, mas não possuem um anel de benzeno como unidade estrutural.
Esta classificação de hidrocarbonetos ajuda a associar características estruturais a propriedades, mas não exige que uma determinada substância seja atribuída a uma única classe. Na verdade, é comum que uma molécula incorpore unidades estruturais características de duas ou mais famílias de hidrocarbonetos. Uma molécula que contém uma ligação tripla carbono-carbono e um anel de benzeno, por exemplo, exibiria algumas propriedades que são características de alcinos e outras que são características de arenos.
Os alcanos são descritos como hidrocarbonetos saturados, enquanto os alcenos, alcinos e hidrocarbonetos aromáticos são considerados insaturados.
Hidrocarbonetos alifáticos
Alcanos
Alcanos, hidrocarbonetos em que todas as ligações são simples, possuem fórmulas moleculares que satisfazem a expressão geral C n Hdois n + 2(Onde n é um número inteiro). Carbono é s p 3hibridizado (três elétron pares estão envolvidos na ligação, formando um complexo tetraédrico), e cada ligação C — C e C — H é uma ligação sigma (σ) ( Vejo ligação química ). Em ordem crescente de átomos de carbono, metano (CH4), etano (CdoisH6), e propano (C3H8) são os três primeiros membros da série.
Metano, etano e propano são os únicos alcanos exclusivamente definidos por sua fórmula molecular. Para C4H10dois alcanos diferentes satisfazem as regras de ligação química (ou seja, que o carbono tem quatro ligações e o hidrogênio tem uma em moléculas neutras). Um composto, chamado n - butano, onde o prefixo n - representa normal, tem seus quatro átomos de carbono ligados em uma cadeia contínua. O outro, denominado isobutano, possui cadeia ramificada.
Diferentes compostos que têm a mesma fórmula molecular são chamados de isômeros. Isômeros que diferem na ordem em que os átomos estão conectados têm constituições diferentes e são chamados de isômeros constitucionais. (Um nome mais antigo é isômeros estruturais.) Os compostos n -butano e isobutano são constitucional isômeros e são os únicos possíveis para a fórmula C4H10. Como os isômeros são compostos diferentes, eles podem ter propriedades físicas e químicas diferentes. Por exemplo, n -butano tem um maior ponto de ebulição (−0,5 ° C [31,1 ° F]) do que isobutano (−11,7 ° C [10,9 ° F]).
Não existe uma relação aritmética simples entre o número de átomos de carbono em uma fórmula e o número de isômeros. A teoria dos grafos tem sido usada para calcular o número de alcanos isoméricos constitucionalmente possíveis para valores de n em C n Hdois n + 2de 1 a 400. O número de isômeros constitucionais aumenta drasticamente à medida que o número de átomos de carbono aumenta. Provavelmente não há limite superior para o número de átomos de carbono possíveis em hidrocarbonetos. O alcano CH3(CHdois)388CH3, em que 390 átomos de carbono estão ligados em uma cadeia contínua, foi sintetizado como um exemplo de um chamado alcano superlongo. Vários milhares de átomos de carbono são unidos em moléculas de polímeros de hidrocarbonetos, como polietileno , polipropileno e poliestireno .
| Fórmula molecular | número de isômeros constitucionais |
|---|---|
| C3H8 | 1 |
| C4H10 | dois |
| C5H12 | 3 |
| C6H14 | 5 |
| C7H16 | 9 |
| C8H18 | 18 |
| C9Hvinte | 35 |
| C10H22 | 75 |
| CquinzeH32 | 4.347 |
| CvinteH42 | 366.319 |
| C30H62 | 4.111.846.763 |
Nomenclatura
A necessidade de dar a cada composto um nome exclusivo requer uma variedade mais rica de termos do que está disponível com prefixos descritivos, como n - e iso-. A nomenclatura de compostos orgânicos é facilitado através do uso de sistemas formais de nomenclatura . A nomenclatura em química orgânica é de dois tipos: comum e sistemática. Os nomes comuns se originam de muitas maneiras diferentes, mas compartilham a característica de não haver conexão necessária entre o nome e a estrutura. O nome que corresponde a uma estrutura específica deve ser simplesmente memorizado, da mesma forma que aprender o nome de uma pessoa. Os nomes sistemáticos, por outro lado, são ligados diretamente à estrutura molecular de acordo com um conjunto de regras geralmente aceitas. Os padrões mais amplamente usados para a nomenclatura orgânica evoluíram a partir de sugestões feitas por um grupo de químicos reunidos para esse fim em Genebra em 1892 e foram revisados regularmente pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC). As regras da IUPAC regem todas as classes de compostos orgânicos, mas baseiam-se basicamente em nomes de alcanos. Compostos em outras famílias são vistos como derivados de alcanos anexando grupos funcionais a, ou modificando de outra forma, o esqueleto de carbono.
As regras da IUPAC atribuem nomes aos alcanos não ramificados de acordo com o número de seus átomos de carbono. Metano, etano e propano são retidos para CH4, CH3CH3e CH3CHdoisCH3, respectivamente. O n - o prefixo não é usado para alcanos não ramificados na nomenclatura IUPAC sistemática; portanto, CH3CHdoisCHdoisCH3é definido como butano, não n -butano. Começando com cadeias de cinco carbonos, os nomes dos alcanos não ramificados consistem em um radical latino ou grego correspondendo ao número de carbonos na cadeia seguido pelo sufixo -ano. Um grupo de compostos, como os alcanos não ramificados que diferem uns dos outros pela introdução sucessiva de CHdoisgrupos constituir uma série homóloga.
| fórmula alcano | nome | fórmula alcano | nome |
|---|---|---|---|
| CH4 | metano | CH3(CHdois)6CH3 | octano |
| CH3CH3 | etano | CH3(CHdois)7CH3 | nonano |
| CH3CHdoisCH3 | propano | CH3(CHdois)8CH3 | decano |
| CH3CHdoisCHdoisCH3 | butano | CH3(CHdois)13CH3 | pentadecano |
| CH3(CHdois)3CH3 | pentano | CH3(CHdois)18CH3 | icosano |
| CH3(CHdois)4CH3 | hexano | CH3(CHdois)28CH3 | triacontano |
| CH3(CHdois)5CH3 | heptano | CH3(CHdois)98CH3 | hectane |
Os alcanos com cadeias ramificadas são nomeados com base no nome da cadeia mais longa de átomos de carbono na molécula, chamada de pai. O alcano mostrado tem sete carbonos em sua cadeia mais longa e, portanto, é denominado como um derivado do heptano, o alcano não ramificado que contém sete átomos de carbono. A posição do CH3O substituinte (metil) na cadeia de sete carbonos é especificado por um número (3-), denominado locant, obtido numerando sucessivamente os carbonos da cadeia parental começando na extremidade mais próxima do ramo. O composto é, portanto, denominado 3-metilheptano.
Quando há dois ou mais substituintes idênticos, prefixos de replicação (di-, tri-, tetra-, etc.) são usados, juntamente com um locant separado para cada substituinte. Substituintes diferentes, como etil (―CHdoisCH3) e metil (―CH3) grupos, são citados em ordem alfabética. Os prefixos de replicação são ignorados durante a alfabetização. Nos alcanos, a numeração começa na extremidade mais próxima do substituinte que aparece primeiro na cadeia, de modo que o carbono ao qual está ligado tenha o menor número possível.
Metil e etil são exemplos de grupos alquil. Um grupo alquil é derivado de um alcano pela exclusão de um de seus hidrogênios, deixando assim um ponto potencial de ligação. Metil é o único grupo alquil derivável de metano e etil o único grupo de etano. Existem dois C3H7e quatro C4H9grupos alquil. As regras da IUPAC para nomear alcanos e grupos alquil cobrem até estruturas muito complexas e são atualizadas regularmente. Eles não são ambíguos no sentido de que, embora um único composto possa ter mais de um nome IUPAC correto, não há possibilidade de que dois compostos diferentes tenham o mesmo nome.
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