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碳氢化合物

碳氢化合物是由氢和碳这两种元素组成的有机化合物。石油成分的很大一部分是由长短不一的碳氢化合物构成的。新利18 体育下载最小的碳氢化合物甲烷由一个碳原子和四个氢原子组成。然而,从字面上看,碳氢化合物可以由数百或数千个独立的原子以各种方式连接在一起,包括链、圈和其他复杂的形状。

属性

由于不同碳氢化合物的结构可以变化如此之大,因此每一类分子的性质也变化很大。为了帮助对碳氢化合物的性质进行分类,我们把它们分为几个基本类型。

  • 烷烃-这些被称为饱和烃。饱和对于碳基分子有一个特殊的定义。碳可以和其他四个原子形成多达四个单独的键。然而,碳也有可能与单个原子,甚至是另一个碳原子形成多个键。当碳氢化合物中的两个碳原子由两个或多个键而不是一个键连接在一起时,这个分子就称为不饱和分子。所有的烷烃都是饱和的,这意味着它们只包含所有碳原子之间的单键。烷烃是石油燃料的基础,以线性和支链形式存在。新利18 体育下载
  • 不饱和碳氢化合物-那些在碳原子之间有一个或多个双键的碳氢化合物称为烯烃。那些在碳原子之间有一个或多个三键的称为炔烃。它们与石油中的烷烃混合,每磅比饱和烃贡献更多的二氧化碳。新利18 体育下载
  • 环烷-任何含有一个或多个环结构的碳氢化合物。它们通常被用于与非环烷烃相同的功能,尽管它们在制造某些塑料和制药基地有额外的用途。
  • 芳香碳氢化合物-这类分子具有特殊的环结构,其中碳原子之间的键是单键和双键之间的中间键。这类分子包括工业溶剂苯。

一种特定的碳氢化合物的结构、氢碳比和长度决定了它的性质。一般来说,小型线型碳氢化合物是气体,而中型线型碳氢化合物是液体。中等尺寸的支链烃往往是低熔点的蜡。长碳氢化合物往往是半固体或固体。不饱和烃比饱和烃更有可能是固体,就像环烃一样。

碳氢化合物燃料

包含6到10个碳分子的碳氢化合物是大多数燃料的最主要成分,无论它们是烷烃、烯烃还是环烷烃。一般来说,燃烧这些分子会产生能量。

燃烧碳氢化合物需要氧气。碳氢化合物和氧在一个叫做燃烧的过程中结合,产生水、二氧化碳和能量。当然,这些分子并不是碳氢化合物燃烧的唯一产物。被硫和氮等原子污染的碳氢化合物也会产生二氧化氮和二氧化硫。

由于碳氢化合物是纯碳和氢组成的,它们与氧的燃烧只能产生氢和氧结合的水和碳和氧结合的二氧化碳。燃烧碳氢化合物产生的能量来自于打破碳-氢和碳-碳键,并将它们重新组合成碳-氧键和氢氧键。因为不饱和烃的碳氢键更少,所以它每分子的氢比类似的不饱和烃少,产生的二氧化碳更多。这也意味着不饱和烃燃烧时产生的能量比饱和烃少。为了获得同样的能量,必须燃烧更多的不饱和烃,因此在这个过程中产生了更多的二氧化碳。因此,不饱和烃对环境的友好程度不如饱和烃。

除了释放二氧化碳外,燃烧碳氢化合物还会向大气中释放其他污染物。因为提炼碳氢化合物不是一个完美的过程,所有的燃料都会含有一定程度的污染物。在燃烧过程中,硫与氧结合产生二氧化硫。后来,二氧化硫与大气中的氢结合,产生弱亚硫酸和强硫酸。这两种物质都会造成酸雨。除了硫,氮也是碳氢化合物中常见的污染物。二氧化氮可以与大气中的氢气反应产生硝酸,这也有助于酸雨的形成。

常见碳氢化合物及其用途

的名字

碳原子数

使用

甲烷

1

发电中的燃料。产生最少的二氧化碳。

乙烷

2

用于乙烯的生产,这是利用在各种化学应用。

丙烷

3.

一般用于加热和烹饪

丁烷

4

一般用于打火机和气溶胶罐

戊烷

5

可在实验室和聚苯乙烯生产中用作溶剂。

己烷

6

用于制鞋、皮革制品和屋顶的胶水

庚烷

7

汽油的主要成分

辛烷

8

减震剂汽油中的添加剂,可减少爆震,尤指其支链形式

壬烷

9

燃料的组成部分,尤指柴油

癸烷

10

汽油的一种成分,但通常在航空燃料和柴油中更为重要


长度超过10个碳原子的碳氢化合物通常通过称为“裂解”的过程分解,生成长度不超过10个原子的分子。