Углеводородная цепь - это молекула, полностью состоящая из водорода и углерода. Они являются простейшими из органических соединений и могут быть жидкими, газообразными или твердыми. Существует много типов углеводородных цепей, включая алканы, алкены, алкины, циклоалканы и арены. Они могут быть разветвленными, линейными или циклическими. Углеводородные цепи в природе встречаются повсеместно. Они неполярны, что означает, что они не смешиваются с водой.
Валентная оболочка углерода
Самый простой углеводород - это метан, который представляет собой единственный центральный атом углерода, связанный с четырьмя атомами водорода. Центральный атом углерода может образовывать не более четырех других связей, потому что он имеет только четыре валентных электрона. Валентные электроны - это свободные электроны на внешней оболочке атома, которые могут связываться или образовывать пары с валентными электронами на других атомах с образованием молекул. В то время как у насыщенных углеродных цепей все четыре валентных электрона заняты вокруг каждого углерода, некоторые углеводороды могут иметь ненасыщенные точки, где только две или три связи образуются вокруг центрального углерода. Эти ненасыщенности могут быть в форме двойных или тройных связей с другими атомами углерода в местах, где отсутствует водород, так что все четыре валентных электрона все еще заняты.
Название углеводородов
Углеводороды называются с использованием префикса, основанного на количестве атомов углерода в цепи, и суффикса, указывающего типы связей, содержащихся в них. Одинарные, двойные и тройные связи называются алканами, алкенами и алкинами соответственно. Для соединения «этан», которое представляет собой газ, приставка «eth-» указывает на два атома углерода в цепи, а суффикс «-ан» указывает на то, что оно содержит только один связанный атом углерода и атомы водорода. Соединение из девяти атомов углерода, содержащее двойные связи, называется ноненом. Гексан - пример молекулы с шестью углеродными связями только с одинарными связями. Если молекула представляет собой кольцо, она начинается с приставки «цикло-», например, с циклогексаном, шестиуглеродным кольцом со всеми одинарными связями.
Другие правила именования
Когда углеводород присоединен к другой молекуле в качестве «функциональной группы», префикс также содержит окончание «-ил». Например, когда этан присоединен к другой молекуле, он называется этильной группой. Когда соединение имеет более одной ненасыщенности, например двойную связь, номер атома углерода, от которого возникает двойная связь, включается в название с использованием числа. Например, молекула бутена с двойной связью между первым и вторым атомами углерода называется 1-бутеном. Наконец, специальные углеводороды, называемые аренами, или ароматическими углеводородами, представляют собой кольца с чередующимися одинарными и двойными связями.
Примеры углеводородов
Углеводороды находят множество современных применений. Натуральный каучук - это тип углеводорода, который состоит из чередующихся атомов углерода с двойной и одинарной связью. Эфирные масла, такие как ментол и камфора, относятся к классу кольцевых углеводородов, называемых терпеноидами, и состоят из 10 атомов углерода и, по крайней мере, одной пары углерода с двойной связью. Хотя ментол содержится в сигаретах, а камфора используется как репеллент от моли, некоторые виды ароматных эфирных масел используются в медицине и парфюмерии. Бензин, хотя и не является чистым углеводородом, содержит смесь углеводородов различной длины, включая гептан, изооктан, циклооктан и этилбензол. Многочисленные растворители, такие как этанол и бензол, часто используются в производстве фармацевтических препаратов.
