تعريف المركبات الهيدروكربونية
المركبات الهيدروكربونية (بالإنجليزية: Hydrocarbons) هي مركبات عضوية تتكون من الهيدروجين والكربون فقط، وتشمل مجموعة واسعة من المركبات التي تتفاوت في حجمها وتركيبها الكيميائي، إذ يمكن أن تكون هياكلها بسيطة أو معقد نسيبًا، ولكن معظمها غازات عديمة اللون لها روائح ضعيفة جدًا، ويمكن تصنيفها عمومًا إلى أربع فئات فرعية، وهي الألكانات والألكينات والألكاينات والهيدروكربونات العطرية، بناءً على هيكلها.[١][٢]
تتكون الهيدروكربونات بشكل طبيعي في الطبيعة، ومصدرها الرئيسي هو الأحافير النباتية والحيوانية التي تشكلت على مدى آلاف السنين بعد تعرضها للحرارة والضغط العاليين، وتوجد الهيدروكربونات غالبًا في أعماق الأرض، في التكوينات الصخرية المسامية، مثل الحجر الرملي والحجر الجيري والصخر الزيتي.
تصنيف المركبات الهيدروكربونية
تم تصنيف الهيدروكربونات في السابق بناءً على مصدرها وخصائصها، وبذلك صنف الكيميائيون الهيدروكربونات إما على أنها أليفاتية أو عطرية، إذ إن الهيدروكربونات الأليفاتية مشتقة من التحلل الكيميائي للدهون أو الزيوت، أما الهيدروكربونات العطرية، فتحتوي على مواد نتيجة التحلل الكيميائي لمستخلصات نباتية معينة، ولكن اليوم يصنف العلماء الهيدروكربونات على أساس هيكلها ومصدرها.[٣]
أنواع الهيدروكربونات
بناء على أسس تصنيف الهيدروكربونات، تأتي الهيدروكربونات بالأنواع الآتية:[٣][١]
- الهيدروكربونات المشبعة (Saturated Hydrocarbons): في هذه المركبات، يتم تجميع ذرات الكربون-الكربون وذرات الكربون-الهيدروجين معًا بواسطة روابط مفردة، أي أن هذه المركبات أحادية الرابطة وهي أبسط الهيدروكربونات، لعدم احتوائها على روابط مزدوجة أو ثلاثية، ويطلق عليها الألكانات، ولها الصيغة العامة الآتية: CnH2n + 2، مثل الميثان (CH4) والإيثان (C2H6) والبوتان (C4H10).
- الهيدروكربونات غير المشبعة (Unsaturated Hydrocarbons): تتكون هذه المركبات من رابطة مفردة أو مزدوجة أو ثلاثية بين ذرات الكربون، وتسمى المركبات ذات الرابطة المزدوجة؛ الألكينات، وتسمى المركبات الرابطة الثلاثية الألكاينات، وتكون الصيغة العامة للألكينات؛ CnH2n، مثل الإيثيلين (C2H4) والبروبيلين (C3H6)، أما بالنسبة للألكاينات، فإن الصيغة العامة لها هي CnH2n-2، مثل الأسيتيلين (C2H2).
- الألكانات الحلقية (Cycloalkanes): تمتلك هذه الهيدروكربونات حلقة كربون واحدة أو عدة حلقات، وتكون بها ذرة الهيدروجين متصلة بحلقة الكربون.
- الهيدروكربونات العطرية (Aromatic Hydrocarbons): وتسمى أيضًا أرينيس (Arenes)، وهي مركبات تتكون من حلقة عطرية واحدة على الأقل.
- الهيدروكربونات الأليفاتية (Aliphatic Hydrocarbons): هي هياكل متسلسلة مستقيمة ليس بها حلقات.
- الهيدروكربونات الأليفاتية الحلقية (Alicyclic Hydrocarbons): هي هيدروكربونات لها بنية حلقية.
خصائص الهيدروكربونات
فيما يلي عدد من أهم خصائص الهيدروكربونات:[٣]
- تختلف الصيغة التجريبية للهيدروكربونات اعتمادًا على تراكيبها الجزيئية المختلفة، على سبيل المثال، تقل كمية الهيدروجين المرتبط في الألكينات والألكاينات عن الألكانات، ويرجع ذلك أساسًا إلى "الترابط الذاتي" أو تحويل الكربون الذي يمنع التشبع الكامل للهيدروكربون عن طريق تكوين روابط مزدوجة أو ثلاثية.
- تُعرف قدرة الهيدروكربونات على الارتباط ببعضها البعض باسم Catenation، بحيث تمكنهم هذه الخاصية من تكوين جزيئات أكثر تعقيدًا مثل الهكسان الحلقي، وفي حالات نادرة، الهيدروكربونات العطرية مثل البنزين.
- تخضع الهيدروكربونات لعملية تسمى تكسير الهيدروكربونات وهي عملية يتم فيها تكسير الجزيئات العضوية الثقيلة إلى جزيئات أخف، عن طريق توفير كمية كافية من الحرارة والضغط، والمحفزات التي تعمل على لتسريع التفاعل، وتلعب هذه العملية دورًا مهمًا للغاية في الإنتاج التجاري لوقود الديزل والبنزين.
استخدامات الهيدروكربونات
تستخدم الهيدروكربونات بشكل واسع في مجالات متنوعة، ومن أبرز هذه الاستخدامات:[١][٢][٣]
- الهيدروكربونات قابلة للاحتراق بدرجة عالية وهي المصدر الرئيسي للطاقة في العالم.
- تصنيع البوليمرات مثل البولي إيثيلين والبوليسترين وما إلى ذلك.
- تصنيع الأدوية والأصباغ كمواد أولية.
- تستخدم كزيت التشحيم.
المراجع
- ^ أ ب ت "hydrocarbon", britannica, Retrieved 16/5/2023. Edited.
- ^ أ ب hydrocarbon is an organic,to name just a few. "Hydrocarbons: Definition, Companies, Types, and Uses", investopedia, Retrieved 16/5/2023. Edited.
- ^ أ ب ت ث "hydrocarbons", byjus, Retrieved 16/5/2023. Edited.
