المركبات الهيدروكربونية | أنواعها واستخداماتها

المركبات الهيدروكربونية عبارة عن مركبات عضوية كيميائية، تتشكل من عناصر الهيدروجين والكربون، وتقوم ذرات الكربون بالارتباط مع بعضها حتى تكون الهيكل للمركب، كذلك ذرات الهيدروجين ترتبط بها بعدة أشكال مختلفة، وتعتبر هذه المركبات هي المكون الرئيسي للغاز الطبيعي والنفط، لذا فهي من العناصر الهامة جدًا في الطبيعة، وبناءً عليه سنتحدث معكم اليوم عن الهيدروكربونات، وأنواعها، وأهميتها الاقتصادية.

أنواع المركبات الهيدروكربونية

تعتبر الهيدروكربونات من أهم مصادر الطاقة في العالم، لأنها تدخل بشكل أساسي في تكوين الغاز الطبيعي والنفط، وهذان المصدران يتم استخدامهما كزيوت تشحيم، ووقود، ومواد خام لتصنيع البلاستيك، والمواد الكيميائية الصناعية، والمتفجرات، والمذيبات، والمطاط، والألياف.

كما تتواجد الهيدروكربونات بشكل طبيعي في النباتات والأشجار في هيئة أصباغ تعرف باسم (الكاروتينات)، مثل ما يوجد في الأوراق الخضراء، والجزر، وهناك نوعين من هذه المركبات حسب ما قام الكيمائيون بتقسيمها حسب خصائصها ومصدرها، وهي كالتالي:

مركبات هيدروكربون أليفاتية

تتميز هذه المركبات بقابليتها للاشتعال، وفي الغالب يتم استخدامها كوقود، حيث يتم اشتقاقها عندما يحدث انحلال كيميائي للزيوت أو الدهون.

وتحتوي هذه المركبات العضوية على الهيدروجين والكربون مترابطين معًا في هيئة حلقات غير عطرية، أو سلاسل متفرعة أو مستقيمة.

وأمثلة هذه المركبات هي :(الميثان، والبوليثيلين، والإيثيلين، والبروبين، والبروبان، والأسيتيلين)، وحسب نوعية الروابط تم تقسيم هذا النوع إلى ثلاثة أنواع رئيسية، وهم كالتالي:

الألكانات

يتم استخدامها بمثابة وقود نظيف ينتج ثاني أكسيد الكربون والماء عند احتراقه، وكل صيغ الجزيئات الموجودة بها تحمل الصيغة العامة (CnH2n +)، وأول أربع ألكانات في السلسلة هم :(الميثان، والبيوتان، والبروبان، والإيثان)، وهم عبارة عن عدة غازات.

اقرأ أيضًا أشهر أنواع المعادن وخصائصها.

الألكينات

تتفاعل كيميائيًا بشكل شديد، حيث تحتوي على رابطة واحدة ثنائية، وكل صيغ الجزيئات الموجودة بها تحمل الصيغة العامة (CnH2n)، مثل البروبين، الإيثيلين، الإيثين، إضافةً إلى أن كل صيغ الجزيئات الموجودة بها تحمل الصيغة العامة ().

المركبات الأروماتية أو العطرية

يتم اشتقاق هذه المركبات عند حدوث انحلال كيميائي لمستخلصات عدة أنواع من النباتات التي تمتلك روائح عطرية، وتم تقسيم هذا النوع إلى نوعين، وهما كالتالي:

• الهيدروكربونات المهلجنة العطرية: وهذا النوع يحتوي على حلقة بنزين، التي تعتبر وحدة أساسية للبناء بها.
• الهيدروكربونات غير المهلجنة العطرية: لا يحتوي على حلقة البنزين كوحدة أساسية للبناء.

أهمية مركبات الهيدروكربون اقتصاديًا

تعتبر المركبات الهيدروكربونية مصدر رئيسي للطاقة حول العالم، وذلك لأنه ينتج عن حرقها كمية كافية من الأكسجين، والماء، وغاز ثاني أكسيد الكربون، والحرارة، وتوفر الوقود الذي يمكن تحويله لنفط والذي بدوره يلعب دورًا كبيرًا في الاقتصاد العالمي نظرًا لأهميته الكبرى.

ما هي استخدامات مركبات الهيدروكربون؟

هناك عدة استخدامات للمركبات الهيدروكربونية، فهي تدخل في العديد من المجالات المختلفة، ومن أبرز استخداماتها ما يلي:

• تعتبر المصدر الأول لإنتاج الطاقة، وبالتالي لها إفادة كبيرة للبشرية.
• يستخرج منها بعض المواد، مثل اشتقاق غاز الميثان المستخدم في الطهي، أو تدفئة المنزل، ويمكن استخدامها كبديل للغاز الطبيعي.
• يمكن أن تدخل في صناعة الشموع، والمنظفات، والألياف، والمطاط الصناعي، والدهانات، والبلاستيك.
• تدخل في مكونات مستحضرات التجميل، مثل الأسيتون، والصبغة.
• تساهم في تركيبات المواد الموجودة في باطن الأرض، مثل الفحم.
• يمكن أن يستخلص من المركبات الهيدروكربونية أنواع الوقود الذي يتم استخدامه في وسائل المواصلات المختلفة، مثل القطارات، والمترو، والغواصات، ومركبات الفضاء.

تعرف على الغاز المستعمل في إطفاء الحرائق.

ترتيب الهيدروكربونات في الجدول الدوري

تعتبر مركبات الهيدروكربونات من العناصر المشهورة في الجدول الدوري، وهي عبارة عن مركبات كيميائية، تتضمن عنصر الكربون والهيدروجين.

وتكوينها عبارة عن سلسلة طويلة أو قصيرة من ذرات الكربون المترابطة بجزئ أو أكثر، ويعمل على ترابطهم الهيدروجين.

ويقصد بمركب الهيدروكربون في الكيمياء العضوية هو أي مركب يدخل في تكوينه الهيدروجين والكربون، ولذا فإن المجموعة 14 من الجدول الدوري تسمى مجموعة الكربون.

وتتوافر المكونات الكربونية في النفط الخام، والتي توجد في المواد العضوية المتشبعة بالكربون والهيدروجين، والتي تصل إلى عدد غير نهائي في روابطها.

تأثير مركبات الهيدروكربونات على البيئة

المركبات الهيدروكربونية لها تأثير سلبي على البيئة، ولذا ينصح باتباع خطوات الوقاية اللازمة عند تحضيرها في المعمل، أو استخراجها من باطن الأرض، وتأثيرها على البيئة يكمن في الآتي:

• احتراق الوقود يسبب إنتاج سوائل، أو غازات متطايرة، تسبب تلوث الهواء، خاصة من مركبات الوقود التي تشتمل على 12 ذرة كربون أو أقل.
• غازات الهيدروكربونات تتطاير في الهواء وتسبب تلوثه، ويحدث ذلك من خلال السيارات، حيث أن 50% من تلوث الهواء ناتج عن هذه الغازات.
• تنبعث الغازات الهيدروكربونية من احتراق وقود السيارات، خاصة مركب البنزوبيرين، وهو مركب ينتج أيضَا من صناعة الألياف، والسجائر، والمطاط الصناعي.
• تسبب هذه المركبات ظاهرة الاحتباس الحراري، وتلوث الغلاف الجوي، واستنشاق كمية كبيرة منها يوازي شرب 50 سيجارة مرة واحدة، ولذلك فإن التعرض لهذه المركبات تسبب السرطان.

إليك القوة في الفيزياء | تعريفها وانواعها

مصدر استخراج مركبات الهيدروكربونات

توجد المركبات الهيدروكربونية في النفط الخام، بسبب تحلل المواد العضوية التي تحتوي على العديد من الهيدروجين، والكربون.

ويمكن أن تتكون الهيدروكربونات بشكل طبيعي، مثل زيت التربنتين، والمطاط الطبيعي، والكافور، ويجدر الذكر أن اللون الأحمر لثمرة الطماطم، ولون الجزر البرتقالي ناتج عن الهيدروكربونات.

ويمكن أن تنتج الهيدروكربونات أيضًا عند تحلل الأوراق تحت الماء، حيث يتكون غاز قابل للاشتعال، وعديم اللون والرائحة، ويصل وزنه نصف وزن الهواء، ويعرف بغاز المستنقعات أو الميتان، وقد تم العثور على هذا الغاز أيضًا في مناجم الفحم.

وعلى الرغم من أن الهيدروكربونات مركبات عضوية بسيطة، إلا أن هناك مجموعات متنوعه منه.

مشتقات الهيدروكربونات

توجد مركبات الهيدروكربونات في الطبيعة بالعديد من الأشكال، منها الغازية، والسائلة، والصلبة، والبوليمر، وقد ترتبط الذرات والعناصر ليتشكل منها مجموعة جديدة تعرف بمشتقات الهيدروكربونات وهي كالآتي:

• الكحولات: وهي التي تتكون من رابطة مرتبطة بأحد ذرات الكربون.
• الديهايدات: وهي التي تتكون من رابطة كربونيل في طرف السلسلة الكربونية.
• هاليدات عضوية: وهي التي ترتبط بأحد عناصر الهالوجينات، مع أحد ذرات الكربون.
• الكيتونات: وهي التي تشتمل على رابطة كربونيل في السلسلة الكربونية.
• أمينات: وهي التي تحتوي على مجموعة الأمين داخل المركب الهيدروكربوني.
• الأيسترات: وهي التي تتضمن مجموعة الإيستر، والمرتبطة بأحد ذرات الكربون.

بادر بالتعرف على احتياطات الأمن والسلامة في المختبر

الأضرار الناجمة عن الهيدروكربونات

يسبب استنشاق مركبات الهيدروكربونات حدوث اضطرابات، ومشاكل تضر بأجهزة الإنسان، حيث تسبب الآتي:

• اضطرابات في الجهاز التنفسي، مثل الإصابة بالانسداد الرئوي، والربو، وتهيج الرئتين.
• قد يتعرض الشخص إلى إدمان هذه الغازات عند التعود على استنشاقها.
• عند استنشاق هذه المركبات يحدث اختلال في التوازن أثناء المشي، والحركة تؤدي إلى الترنح.
• قد تؤثر على السمع والبصر، وقد تسبب فقدان هذه الحواس نهائيًا.
• الرغبة المستمرة في النعاس، وصعوبة الاستيقاظ.
• لها تأثير سلبي على الأعصاب، وخاصة اليدين والقدمين، وتسبب التهاب للأعصاب.
• تسبب اختلال للوظائف الدماغية، وعدم القدرة على التركيز.
• تضر عضلة القلب.

جديرًا بالذكر، أن المركبات الهيدروكربونية من مصادر الطاقة الهامة للبشرية، أبسط مثال عليها هو البنزين، والغاز الطبيعي، ولذا فهي من أهم أسباب الثورة الصناعية.

ولا زال هناك احتياج لها، إلا أنه في السنوات الأخيرة تسعى الدول لمحاولة التخلص منها وإيجاد بدائل أخرى، لأنها تسبب أضرار بيئية كبيرة، وتسبب ضرر لصحة الإنسان.