炭化水素とは何ですか？
炭化水素は、炭素と水素から完全に構成される有機化合物であり、メタンなどの単純な分子から、数千の原子で構成されるポリスチレンなどのポリスチャーなどのポリマーまで及びます。炭素原子が互いに強く結合する能力により、有機分子の骨格を形成するほぼ無制限の種類の鎖、リング、およびその他の構造を形成することができます。各原子は4つの結合を形成できるため、これらのバックボーンには水素などの他の元素が含まれます。含む2つの元素は、空気中の酸素と簡単に結合し、エネルギーを放出するため、化合物は可燃性です。石油や天然ガスなどの化石燃料は、炭化水素の自然に発生する混合物です。石炭にはいくつかが含まれていますが、ほとんどは単なる炭素です。
構造と命名規則
炭化水素の命名は特定の慣習に従いますが、多くの場合、化合物は古い名前でよく知られている可能性があります。現代のシステムでは、の最初の部分名前は分子内の炭素原子の数を表します。上昇するシーケンスでは、最初の8つは meth-、eth-、but-、pent-、hex-、hept-、およびoct - に描かれています。炭素がすべて単一結合によって結合されている化合物は、集合的にアルカンとして知られており、名前が–Aneで終わる。したがって、最初の8つのアルカンは、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンです。
炭素原子は、互いに二重または三重結合を形成することもできます。二重結合を持つ分子はアルケンとして知られており、 –Ene で終わる名前があり、トリプル結合を持つものはアルキンと呼ばれ、名前が -yne で終わる名前を持っています。単一の結合のみを持つ分子には、可能な限り最大数の水素原子が含まれているため、飽和と記載されています。二重結合または三重結合がある場合、水素に利用できる場所が少ないので、HESE化合物は不飽和と説明されています。
簡単な例を示すために、エタンには2つの炭素が単一の結合で結合され、それぞれが3つの水素原子に結合できるようにするため、その化学式はC 2 h 6 であり、アルカンです。エテンには炭素炭素二重結合があるため、4つの水素しか持たないため、式C 2 h 4 を備えたアルケンになります。 Ethyneにはトリプルボンドがあり、式C 2 h 2 を与え、アルキンにします。この化合物は、アセチレンとしてよく知られています。
炭素原子はリングを形成することもできます。リング付きのアルカンには、 cyclo-で始まる名前があります。したがって、シクロヘキサンは、リングを形成するような方法で単一結合によって結合された6つの炭素原子を持つアルカンです。単一結合と二重結合を交互に備えたリングも可能であり、ベンゼンリングとして知られています。ベンゼン環を含む炭化水素は、芳香族として知られています。なぜなら、それらの多くは心地よい香りがあるからです。
いくつかの炭化水素MOレクはその枝を持っています。通常、単一のチェーンで構成されるブタンは、1つの炭素原子が他の2つに結合され、枝を形成する形で存在できます。分子のこれらの代替形式は異性体として知られています。ブタンの分岐異性体はイソブタンとして知られています。
生産
炭化水素のほとんどの生産は、石炭、石油、天然ガスからの化石燃料からのもので、1日あたり数百万トンで地面から抽出されます。原油は、主に多くの異なるアルカンとシクロアルカンの混合物であり、いくつかの芳香族化合物です。これらは、異なる沸点のために、蒸留により石油精製所で互いに分離することができます。使用される別のプロセスは「割れ」として知られています。触媒は、大きな分子のいくつかを燃料としてより有用な小さな分子に分割するために使用されます。
プロパティ
一般的に言えば、炭化水素がより複雑であるほど、その融点と沸点が高くなります。たとえば、sメタン、エタン、プロパンなどのインピーラータイプは、それぞれ1、2、および3つの炭素がガスです。多くの形態は液体です。例はヘキサンとオクタンです。固体形態には、20から40の炭素原子を持つ分子の混合物であるパラフィンワックスと、ポリエチレンなどの数千の原子の鎖で構成されるさまざまなポリマーが含まれます。
炭化水素の最も顕著な化学的特性は、それらの可燃性とポリマーを形成する能力です。ガスまたは液体であるものは、空気中の酸素と反応し、二酸化炭素（Co 2 ）と水を生成し、光と熱の形でエネルギーを放出します。反応を開始するには、ある程度のエネルギーを供給する必要がありますが、一度開始すると、自立します。これらの化合物は、マッチまたは火花でガスホブを照らすことによって示されるように燃えます。固体形態も燃えますが、それほど簡単ではありません。場合によっては、すべての炭素がCo 2 を形成するわけではありません。すすと煙は、彼らが燃えるときにいくつかのタイプで生成することができますn空気中、および酸素の供給が不十分な場合、炭化水素は、毒性のある臭気のないガス、一酸化炭素（CO）を生成できます。
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を使用します炭化水素の可燃性は、燃料として非常に有用であり、今日の文明の主要なエネルギー源です。世界中で、ほとんどの電力はこれらの化合物の燃焼によって生成され、それらは車、トラック、列車、飛行機、船など、実質的にすべてのモバイルマシンを推進するために使用されます。また、他の多くの化学物質や材料の製造にも使用されています。たとえば、ほとんどのプラスチックは炭化水素ポリマーです。その他の用途には、エアロゾル缶の溶媒、潤滑剤、推進剤が含まれます。
化石燃料の問題炭化水素は、過去200年ほどで非常に成功した燃料源でしたが、それらの使用を縮小するための呼び出しが増えています。それらの燃焼は煙とすすを引き起こし、一部の地域で深刻な汚染の問題を引き起こします。また、大量のCo 2 を生成します。科学者の間では、大気中のこのガスのレベルを上げることが熱を閉じ込め、地球の気温を上げ、地球の気候を変えるのに役立つという科学者の間で広範な合意です。
さらに、化石燃料は永遠に続くことはありません。 現在の速度で燃料を燃焼させると、石油は1世紀以内になくなり、数世紀には石炭がなくなる可能性があります。これはすべて、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー源の開発と、より多くの原子力発電所の建設を求めることにつながり、ゼロCo 2 排出量を生成しています。 2007年、ノーベル平和賞は、元米国副大統領であるアルゴアと国連の気候変動に関する政府間パネルに授与されました。