Was sind Kohlenwasserstoffe?
Kohlenwasserstoffe sind organische chemische Verbindungen, die vollständig aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen und von einfachen Molekülen wie Methan bis hin zu Polymeren wie Polystyrol reichen, die von Tausenden von Atomen bestehen.Die Fähigkeit von Kohlenstoffatomen, sich stark miteinander zu verbinden, ermöglicht es ihnen, eine nahezu unbegrenzte Vielfalt von Ketten, Ringen und anderen Strukturen zu bilden, die die Grundstücke von organischen Molekülen bilden.Da jedes Atom vier Bindungen bilden kann, enthalten diese Rückgrat anderen Elemente wie Wasserstoff.Die Verbindungen sind brennbar, da die beiden Elemente, die sie enthalten, leicht mit Sauerstoff in der Luft kombiniert und Energie freigesetzt werden.Fossile Brennstoffe wie Öl und Erdgas sind natürlich vorkommende Gemische von Kohlenwasserstoffen;Kohle enthält auch einige, obwohl es sich meistens nur um Kohlenstoff handelt.Im modernen System repräsentiert der erste Teil des Namen- und Okt.Verbindungen, bei denen die Kohlenstoffe alle durch einzelne Bindungen verbunden sind, werden gemeinsam als
Alkanebekannt und haben Namen, die in enden enden.Daher sind die ersten acht Alkane Methan, Ethan, Propan, Butan, Pentan, Hexan, Heptan und Oktan.Moleküle mit doppelten Bindungen werden als Alkene bezeichnet und nennen Namen, die in
–eenden, während diejenigen, die dreifache Bindungen haben, als Alkinne bezeichnet werden und Namen haben, die in -dyne enden.Moleküle mit nur Einzelbindungen enthalten die maximal mögliche Anzahl von Wasserstoffatomen und werden daher als gesättigt beschrieben.Wenn es doppelte oder dreifache Bindungen gibt, gibt es weniger Stellen für Wasserstoff zur Verfügung. Diese Verbindungen werden daher als ungesättigt beschrieben.Atome, daher ist seine chemische Formel C 2 H
6und es ist ein Alkan.In Ethen gibt es eine Carbon-Kohlenstoff-Doppelbindung, sodass sie nur vier Wasserstoffe haben kann, was es zu einem Alken mit der Formel C 2 H 4 macht.Ethyne hat eine dreifache Bindung, die ihm die Formel C
2H 2 gibt und es zu einem Alkin macht.Diese Verbindung ist besser als Acetylen bekannt. Die Kohlenstoffatome können auch Ringe bilden.Alkane mit Ringen haben Namen, beginnend mit Cyclo- .Daher ist Cyclohexan ein Alkan mit sechs Kohlenstoffatomen, die von einzelnen Bindungen so verbunden sind, dass sie einen Ring bilden.Ein Ring mit abwechselnden Einzel- und Doppelbindungen ist ebenfalls möglich und ist als Benzolring bekannt.Kohlenwasserstoffe, die einen Benzolring enthalten, sind als aromatisch bekannt, da viele von ihnen angenehm riechend sind. Einige Kohlenwasserstoffmoleküle haben Ketten, die Zweigen haben.Butan, das normalerweise aus einer einzelnen Kette besteht, kann in einer Form existieren, in der ein Kohlenstoffatom an zwei andere gebunden ist und einen Zweig bildet.Diese alternativen Formen eines Moleküls sind als Isomere bekannt.Das verzweigte Isomer von Butan ist als Isobutan bekannt.Rohöl ist hauptsächlich eine Mischung aus vielen verschiedenen Alkanen und Cycloalkanen mit einigen aromatischen Verbindungen.Diese können aufgrund ihrer unterschiedlichen Siedepunkte bei Ölraffinerien durch Destillation voneinander getrennt werden.Ein weiterer verwendeter Prozess ist als „Cracking“ bezeichnet: Katalysatoren werden verwendet, um einige der größeren Moleküle in kleinere zu unterbrechen, die als Kraftstoffe nützlicher sind.Schmelz- und Siedepunkte.Zum Beispiel die einfacheren Typen, so wieAls Methan, Ethan und Propan mit einem, zwei bzw. drei Kohlenstücken sind Gase.Viele Formen sind Flüssigkeiten: Beispiele sind Hexan und Oktan.Feste Formen umfassen Paraffin Wachs Mdash;Eine Mischung aus Molekülen mit 20 und vierzig Kohlenstoffatomen mdash;und verschiedene Polymere, die aus Tausenden von Atomen wie Polyethylen bestehen.
Die bemerkenswertesten chemischen Eigenschaften von Kohlenwasserstoffen sind ihre Entflammbarkeit und ihre Fähigkeit, Polymere zu bilden.Diejenigen, die Gase oder Flüssigkeiten sind, reagieren mit Sauerstoff in der Luft, produzieren Kohlendioxid (CO 2 ) und Wasser und füllen Energie in Form von Licht und Wärme frei.Es muss eine gewisse Energie geliefert werden, um die Reaktion zu beginnen, aber sobald sie begonnen hat, ist sie selbsttragend: Diese Verbindungen werden brennen, wie durch Beleuchtung eines Gasherds mit einem Streichholz oder Funken dargestellt.Feste Formen brennen auch, aber weniger leicht.In einigen Fällen bildet nicht der gesamte Kohlenstoff CO 2 ;Ruß und Rauch können von einigen Typen erzeugt werden, wenn sie in Luft verbrennen, und in einer unzureichenden Versorgung mit Sauerstoff kann jeder Kohlenwasserstoff das giftige, geruchlose Gas, Kohlenmonoxid (CO) produzieren.Sehr nützlich als Kraftstoffe und sie sind die primäre Energiequelle für die heutige Zivilisation.Weltweit wird der größte Strom durch das Verbrennen dieser Verbindungen erzeugt, und sie werden verwendet, um praktisch jede mobile Maschine zu treiben: Autos, Lastwagen, Züge, Flugzeuge und Schiffe.Sie werden auch zur Herstellung vieler anderer Chemikalien und Materialien verwendet.Die meisten Kunststoffe sind beispielsweise Kohlenwasserstoffpolymere.Weitere Verwendungszwecke sind Lösungsmittel, Schmiermittel und Treibmittel für Aerosoldosen.
Probleme mit fossilen Brennstoffen
Kohlenwasserstoffe waren in den letzten zweihundert Jahren eine sehr erfolgreiche Kraftstoffquelle, aber es gibt zunehmende Aufrufe, ihre Verwendung zu skalieren.Ihre Verbrennung erzeugt Rauch und Ruß, was in einigen Bereichen schwerwiegende Verschmutzungsprobleme verursacht.Es erzeugt auch große Mengen an Co
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