آخر تحديث: 10/05/2021
أنواع المركبات الهيدروكربونية واستخداماتها ومشتقاتها
تتكون المركبات الهيدروكربونية الكيمائية من عنصرين فقط هما الكربون والهيدروجين، وعلى الرغم من بساطة المكونات إلا إنها تتميز بأن لها أنواع متعددة.
ومن الجدير بالذكر أن المركبات الهيدروكربونية يوجد أنواع منها بشكل طبيعي في النباتات والحيوانات، وكثيراً في باطن الأرض من خلال المواد التي تستخرج منها بعد انحلالها فترة في الأرض، وأيضاً هذه المركبات يمكن تصنيعها في المعامل أيضا تحت ظروف خاصة.
محتويات
تتكون المركبات الهيدروكربونية الكيمائية من عنصرين فقط هما الكربون والهيدروجين، وعلى الرغم من بساطة المكونات إلا إنها تتميز بأن لها أنواع متعددة.
المركبات الهيدروكربونية
- المسؤول عن تكوين الهيكل الخارجي للمركب ذرات الكربون المرتبطة مع بعضها البعض.
- الذي يعطي الشكل المختلف للمركب هي ذرات الهيدروجين.
- توجد مجموعات متنوعة منها على الرغم من تكوينها من مركبات بسيطة، نظراً لاختلاف الأطوال المكونة لها وأشكال هذه الأطوال، حيث توجد أطوال سلاسل، حلقات مكونة من ذرات الكربون، سلاسل متفرغة وأخرى خطية مستقيمة، وأحيانا أخرى مزيج وخليط من كل ذلك.
أنواع المركبات الهيدروكربونية
المركبات الاليفاتية
- مركب عضوي يتكون من ارتباط كل من الهيدروجين والكربون على شكل سلاسل متفرغة أو مستقيمة الشكل.
- الأساس في هذه السلاسل ذرات الكربون، وذرات الهيدروجين هي التي ترتبط به.
- توجد ذرات أخرى تتواجد في هذا النوع من المركبات مثل الأكسجين وأيضا الكلور.
- • الروابط الموجودة أحادية فقط لا تحتوي على شكل من روابط ثنائية أو ثلاثية أو حتى عطرية (اروماتية).
- من أكثر الخصائص المميزة لهذه المجموعة إنها مواد قابله الاشتعال لذا يستخلص منها الوقود بمختلف أنواعه.
- تستخلص أو تشتق هذه الفئة من المركبات من خلال حدوث عملية انحلال كيميائي للأجسام الحيوانات والدهون والزيوت الموجودة بها وأيضا النباتات.
- تتوافر بها خاصية الاستبدال وهي تعريض عنصر لظروف خاصة للحصول على مركب أخر مثل تعريض غاز الكلور لدرجة حرارة عالية إلى حد التسخين للحصول على مركب الكلوروفورم بفعل تفاعل الاستبدال.
- سهولة الفك خلال التفاعلات الكيميائية.
- أبسط عنصر من حيث التركيب في هذه المجموعة هو غاز الميثان يتكون من (٤ ذرات هيدروجين ذرة واحده كربون)، يطلق هذه الغاز من أمعاء الحيوانات أو من تحلل أجسام الحيوانات الميته.
- هذه المجموعة مقسمة إلى ٣ أنواع (الكانات، الكينات، الكاينات).
المركبات الاروماتية
- مركبات حلقية غير مشبعة بذرات الكربون أكثر ما يميزها رائحة عطرية مميزة مثل البنزين.
- تختلف الحالات التي توجد بها فيمكن أن تكون غاز مثل البروبان، سائله مثل البنزين، صلبه صعبه ذات درجة حرارة منخفضة الانصهار مثل البرافين وأيضا بوليمرات.
- أشهر مركبات هذه الفئة هو البنزين مكون من ٦ ذرات من الهيدروجين وماثل لها أيضا ذرات الكربون، ومن الجدير بالذكر أن معظم مركبات هذه المجموعة يدخل البنزين في تركيبها وبناءها.
- كما ذكرنا أنها مركبات حلقية فهي تتكون من حلقة أو اثنين من البنزين، وأكثر ما يميزها إنها مستقرة يصعب فصلها أثناء التفاعل الكيميائي.
- تشتق من النباتات ذات رائحة عطرية بعد حدوث انحلال كيميائي لها وخاصة لمنطقه الجذور والأوراق.
- تنقسم إلى قسمين مركبات مهلجنة عطرية وهي التي تحتوي علي حلقة من البنزين فى بناء المركب، القسم الثاني مركبات غير مهلجنة عطرية هي التي لا يحتوي المركب فيها على حلقة بنزين كوحدة بناء بها.
الالكانات
ذات رابطة أحادية، وهي الصيغة الأساسية لكل مركباتها عدد ذرات الهيدروجين ضعف ذرات الكربون مع إضافة رقم ٢.
- في حالة وجود الالكانات في هيئة وقود عند الاحتراق ينتج عنصرين هم ثاني أكسيد الكربون وأيضا المياه.
- توجد الالكانات في حالتين ٤ مركبات الأوائل في السلسة يوجدوا في حالة غازية، وباقي مركبات السلسلة في الحالة السائلة.
الالكينات والالكاينات
الالكينات
- توجد رابطة واحدة تربط ذرات الكربون ببعضها البعض في صورة ثنائية.
- الصيغة العامة لها فيها عدد ذرات الهيدروجين ضعف عدد ذرات الكربون، شديدة أثناء التفاعل الكيميائي وليست سهله الفك، كما أن الهياكل بها غير حلقية.
الالكاينات
- الرابطة بين ذرات الكربون واحدة فقط ولكن ثلاثية.
- الصيغة الكيميائية بين الجزيئات مثل الالكانات ولكن الاختلاف يكمن في انقاص عدد ٢و ليس زيادة.
- التفاعل الكيميائي الخاص بها يبلغ أشده خاصة عند أضافة الهيدروجين أو مركبات الهالوجينات.
- أكثر ما يميزها من حيث الخواص الكيميائية درجة الغليان مرتفعة جدا اذا ما قورنت بالاكانات والالكينات.
- يطلق على الالكينات والالكاينات هيدروكربونات غير مشبعة.
استخدامات المركبات الهيدروكربونية
- تمثل المصدر الأول لإنتاج الطاقة بنسبه للإنسان.
- استخراج بعض المواد منها وتستخدم كبديل للغاز الطبيعي، مثل اشتقاق واستخراج غاز الميثان المستخدم بقصد الطهي أو تدفئة المنازل.
- تدخل في صناعات ومجالاته مختلفة منها صناعة الشموع المنظفات، المطاط الصناعي والألياف وأيضا البلاستيك، الدهانات.
- تدخل في صناعة بعض مستحضرات التجميل مثل الصبغة والأسيتون.
- تتداخل مع تركيب بعض المواد المدفونة في باطن الأرض مثل الفحم الحجري.
- يشتق منها جميع أنواع الوقود المستخدم لجميع وسائل المواصلات مختلفة الأنواع من قطارات سيارات مترو غواصات وحتي وقود مركبات الفضاء.
أضرار الهيدروكربونات
التعرض لاستنشاق هذه المركبات والغازات يؤدي إلى حدوث مشاكل واضطرابات مختلفة في أجهزة الإنسان:
- استنشاق غازات الهيدروكربونات بصفة دورية يؤدي إلى حدوث اضطرابات ومشاكل في الجهاز التنفسي، منها الإصابة ب الانسداد الرئوي، تهيج الرئتين، الإصابة بمرض الربو.
- يؤدي إلى إدمان هذه الغازات في حالة التعرض المستمر لاستنشاقها مع التعود عليها.
- حدوث مشاكل في التواصل اللغوي بسبب ثقل اللسان أثناء الكلام مع صعوبة في الحركة.
- تضرر عضلة القلب وعمله، مما يترتب عليه توقف القلب بشكل مفاجئ يؤدي إلى الوفاه.
- حدوث اختلال في التوازن أثناء المشي والحركة مؤدية إلى الترنح.
- اختلال بعض الوظائف الدماغية مسببه ضعف الذاكرة مع الإحساس بعدم القدرة على التركيز إلى حد التوهان.
- استنشاقه من قبل امرأه حامل في ٣ الشعور الأولى من الحمل بكثافة يؤدي إلى حدوث إجهاض للجنين، وإذا كانت في غير هذه الشهور تسبب تشوهات خلقيه للجنين.
- تؤثر على عمل حاستي السمع والبصر ومع كثره التعرض والاستنشاق تودي إلى فقد هذه الحواس بصورة نهائية.
- الرغبة الدائمة في النعاس مع مواجهه صعوبة في الاستيقاظ من النوم.
- تؤثر على الأعصاب وخاصة أعصاب اليدين والقدمين مسببة التهابات حادة في أعصاب الأطراف.
الهيدروكربونات وتأثيرها على البيئة
- احتراق الوقود بصورة تامة أو غير كاملة يؤدي إلى إنتاج سوائل أو غازات متطايرة مسببة تلوث للهواء وخاصة لتلك مركبات الوقود التي تحتوي على ١٢ ذرة كربون أو حتى اقل.
- من أكثر العوامل التي تودي إلى تطاير غازات الهيدروكربونات في الهواء مسببه تلوث جوي، هي السيارات، حيث إنها تمثل ٥٠٪من تلوث الهواء بفعل هذه الغازات.
- من أشهر الغازات الهيدروكربونية المنبعثة من احتراق وقود السيارات مركب بنزو بيرين، كما أن هذا المركب ينتج من بعض الصناعة مثل صناعة السجائر والألياف والمطاط الصناعي.
- يسبب ظاهرة الاحتباس الحراري وأيضا تلوث الهواء في الغلاف الجوي، كما أن استنشاق كميه كثيفه من هذا المركب يعادل شرب ٥٠ سيجارة دفعه واحدة، لذا التعرض له بصفة مستمرة واستنشاقه يسبب الإصابة بمرض السرطان وخاصة سرطان الرئة.
أثناء تحضير المركبات الهيدروكربونية في المعمل أو استخراجها من باطن الأرض ينصح باتباع واتخاذ خطوات لازمة للوقاية والتقليل من استنشاق هذه المركبات بأكبر قدر ممكن حتى لا تؤثر على الصحة العامة بالسلب والضرر.