از زمانی که نفت برای تولید مواد اولیه و به دست آوردن انرژی استفاده می شود، نقش هیدروکربن ها در زندگی بشر بسیار رشد کرده. البته از دیرباز هیدروکربن ها برای ما ارزشمند بودند، چون ما از همین مولکول ها ساخته شدیم و از همین مواد تغذیه می کنیم. با این حال از دیرباز، تکنولوژی بر پایه فلزات بوده. یا منبع دریافت هیدروکربن هایی مثل چوب، از نفت نبوده. اما از نظر شیمیایی، خواص مطلوب هیدروکربن ها چه هستند؟ به چه دلیل در همه جا رد پایی از کاربردهای مواد هیدروکربنی دیده می شود. در ادامه تلاش می کنیم از نظر علمی توضیحی پیدا کنیم برای خواص فوق العاده ی مواد هیدروکربنی، مخصوصاً آن هایی که از نفت به دست می آیند.
خواص شیمیایی مطلوب مواد هیدروکربنی
اولین مورد دلخواه در هیدروکربن ها، علاقه اکثرشان برای ترکیب با اکسیژن است. این ویژگی در تمام مواد هیدروکربنی که برای سوزاندن و تولید انرژی کاربرد دارند وجود دارد. یکی از این مولکول های برای سوزاندن در صنعت و خانه استفاده می شود، متان است. 90 درصد گاز طبیعی از متان تشکیل شده است. این مولکول به راحتی در واکنش با مولکول اکسیژن به آب و کربن دی اکسید تبدیل می شود و نهایتاً انرژی دست می دهد.
بلوک های سازنده برای پلیمرها
یکی دیگر از رسته های خاص هیدروکربن ها، آلکن ها می باشند. وجود یک پیوند دوگانه بین دو کربن در چنین مولکول هایی یکی از خواص مطلوب هیدروکربن هاست. این خاصیت باعث می شود که بتوانیم با استفاده از آلکن ها، پلیمرهای مختلف را تولید کنیم. اصطلاحاً به چنین مولکول های هیدروکربنی، غیراشباع شده می گویند. یکی از معروف ترین آلکن ها، اتن یا همان اتیلن است. این مولکول به عنوان بلوک سازنده ی انواع پلی اتیلن استفاده می شود. از پلی اتیلن در صنعت برای تولید پلاستیک و به عنوان یک ماده اولیه بسیار کاربردی یاد می شود. به عنوان مثال، لوله های تولید شده بر پایه پلی اتیلن، امروزه نقش مهمی در انتقال سیالات در مقیاس خانگی تا صنعتی دارند.
مواد هیدروکربنی خوش بو یا آروماتیک
یکی از انواع مواد هیدروکربنی که پیش از دوره ی نفت هم شناخته شده بود، آروماتیک ها هستند. این مواد با داشتن یک حلقه بنزنی، ترکیب شیمیایی پایداری را تشکیل می دهند که از گذشته جزو عطر ها به حساب می آمدند. به دلیل حلقه بنزنی و ساختار پایدار هیدروکربن های آروماتیک، از آن ها در کنار مواد دیگر استفاده می شود. به عنوان مثال برای حلال در تینرها. این مواد در اصل بخش بزرگی از حلال های غیرقطبی در شیمی را شامل می شوند. به علاوه اینکه مواد آروماتیک در ترکیباتی که به افزایش اکتان بنزین منجر می شود هم استفاده دارد. پس می شود حلقه ی بنزنی را یکی از خواص مطلوب هیدروکربن ها در نظر گرفت.
مقاومت در برابر اسید و مواد با فعالیت شیمیایی بالا
بسیاری از پلیمرهای بر پایه کربن، قادرند که با اسیدها وارد واکنش شیمیایی نشوند. این ویژگی آن ها را به گزینه ای یکتا برای تولید ظرف های پردوام تبدیل می کند. اگر بخواهیم دقیق باشیم، باید کمی بیشتر از خواص شیمیایی کربن و هیدروژن صحبت کنیم.
به دو دلیل مهم، آلکان ها در مقابل خیلی از واکنش های شیمیایی با اسیدها و بازها مقاومت دارند، که این یکی از خواص مطلوب هیدروکربن ها می باشد. دلیل اول، قدرت زیاد اتصالات کربن-کربن در آلکان هاست. در اصل پلیمرهایی که در ساخت ظروف مختلف یا لوله استفاده می شوند، از همین نوع آلکان ها می باشند. اتصالات کربن-کربن به سختی قابلیت شکسته شدن طی واکنش های دارای اسید یا باز هستند.
دلیل مهم دیگر هم، شباهت دو اتم کربن و هیدروژن با هم، از نظر الکترونگاتیوی می باشد. این خاصیت به مولکول کمک می کند که در واکنش هایی که اسید و باز دارند، بی طرف باقی بماند.
جمع بندی
به طور خلاصه می شود خواص مطلوب هیدروکربن ها را به دو بخش تقسیم کرد. خواصی که بعضی هیدروکربن ها را به سوخت های عالی تبدیل می کند و خواصی که آن ها در مقابل رسته خاصی از واکنش های شیمیایی مصون نگه می دارد. این ویژگی اخیر، یعنی پایداری، بسیار به تولید محصولات جدید کمک می کند. این یعنی داشتن کاربرد به عنوان انواع مواد اولیه. یکی دیگر از خواص مطلوب هیدروکربن ها، داشتن گونه های بسیار متفاوتی از مولکول است. این هم به خاطر خواص جالب اتم کربن است که ترکیبات مختلف را ممکن ساخته است.
»ظرف پلاستیکی برای نگه داشتن اسید
سوالات متداول راجع خواص مطلوب هیدروکربن ها
چرا مولکول های هیدروکربنی بسیار متنوعی در طبیعت یافت می شوند؟
یکی از دلایل داشتن خواص مطلوب هیدروکربن ها، تنوع بسیار در شکل تشکیل آن هاست. این هم به خاطر تمایل کربن برای تشکیل چهار پیوند می باشد که آن را برای اتصال به اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن و باقی مواد شیمیایی به کاندیدای خوبی تبدیل می کند.
آروماتیک ها چه نوع هیدروکربن هایی می باشند؟
مواد آروماتیک گروهی از هیدروکربن ها با حلقه های بنزنی می باشند. از آن ها در گذشته به عنوان مواد خوش بو استفاده می شده است. امروزه هیدروکربن های بسیاری آروماتیک نام دارند. آن ها بیشتر برای افزایش اکتان بنزین یا به عنوان حلال در صنعت کاربرد دارند.
چرا پلیمرهای هیدروکربنی برای تولید ظروف استفاده می شوند؟
از این مواد برای تولید ظرف استفاده می شود چون در دمای اتاق بسیار پایدارند و در مقابل انواع اسید تمایلی به واکنش شیمیایی ندارند. این خواص مطلوب هیدروکربن هایی مثل آلکان ها به دلیل قدرت اتصال کربن-کربن می باشد.