از زباله‌های زیستی تا پلی‌یورتان آلیفاتیک: فرآیند شیمیایی جدید برای تولید مواد پایدار

هیدروکربن چیست؟

در شیمی آلی به ترکیبات شامل کربن و هیدروژن، هیدروکربن می‌گویند . نفت خام و گاز طبیعی تشکیل شده از هیدروکربن‌ها می‌باشند. هیدروکربن‌ها با توجه به ساختار پیوندهای اتمی سازنده‌شان، شکل ساختاری مختص خود را دارند.

طبق آزمایشات و تحقیقات انجام شده توسط دانشمندان و محققین و کشف مشخصات هیدروکربن­‌ها ، آن‌ها را به دو دسته بندی اصلی تقسیم نموده‌اند که شامل آلیفاتیک و آروماتیک می‌باشند.

هیدروکربن‌های آلیفاتیک

واژه آلیفاتیک از کلمه یونانی “Aleifar” به معنای “چربی” گرفته شده است. این واژه به هیدروکربن‌هایی اطلاق می‌شود که از تجزیه شیمیایی روغن‌ها یا چربی‌ها به دست می‌آیند. یک ترکیب آلیفاتیک شامل کربن و هیدروژن می‌­باشد که در زنجیره‌های مستقیم، منشعب یا حلقه‌های غیر آروماتیک به هم متصل شده‌اند. ترکیبات آلیفاتیک ترکیبات آلی هستند که به غیر از هیدروژن، عناصر مختلفی مانند اکسیژن، نیتروژن، کلر و گوگرد ممکن است به اتم های کربن در زنجیره آن­‌ها متصل شود. هیدروکربن‌های آلیفاتیک گروه متنوعی از ترکیبات آلی را در بر می‌گیرند که با پیوندهای مختلف تک، دوگانه و سه گانه و همچنین ساختاری با زنجیره باز مشخص می‌شوند. این ترکیبات ممکن است اشباع (آلکان‌ها) و یا غیراشباع (آلکن‌ها، آلکین‌ها) باشند.

آلیفاتیک‌ها دارای سه دسته بندی هستند که شامل آلکان‌ها، آلکن و آلکین‌ها می‌باشند.

آلکان‌ها

این دسته از هیدروکربن‌ها از ساده ترین آن‌ها بوده که دارای پیوندهای تک کربن-کربن ( پیوند کووالانسی) می‌باشند .

می‌توان ویژگی آلکان‌ها را چنین اشاره نمود که دارای فرمول CnH2n+2 می‌باشد واز دسته هیدروکربن‌های اشباع نشده است که در ساختار آن‌ها پیوندهای چندگانه وجود ندارد و هم چنین ساختاری همولوگ دارند. آلکان­‌ها به شکل‌های متفاوت مایع، جامد و گاز به صورت بی‌رنگ شناخته شده­‌اند و در صورتی که طول زنجیره آن‌ها افزایش یابد نقاط جوش و ذوب بالا می‌­رود و همچنین گراونروی آن‌ها نیز افزایش می‌یابد. آلکان‌­ها از جمله مواد غیر قطبی محسوب می‌­شوند که در حلال‌های غیر قطبی مانند بنزن و اتر به راحتی حل خواهند شد.       متان (CH4)، پروپان (C3H8)، پنتان (C5H12)، اتان (C2H6)، هگزان (C6H14)، اوکتان (C8H18)، بوتان (C4H10)، نونان (C9H20)، دکان (C10H22)، هپتان (C7H16) از جمله مهمترین آلکان­‌ها به شمار می‌آیند.

آلکن‌ها

این نوع، از دسته اشباع نشده است که دارای ساختار پیوندی دوگانه از کربن – کربن (C=C) هستند؛ یکی از وسیع‌ترین گروه‌های هیدروکربن را آلکن‌ها تشکیل می‌دهند که به هیدروکربن‌های غیر اشباع مشهور هستند و فرمول کلی آن‌ها به صورت CnH2n می‌باشد. نخستین عضو خانواده آلکن‌ها، اتن(اتیلن) می‌باشد.. آلکن‌ها در زمینه کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند و همچنین می‌­توانند از نظر بیولوژیکی نقش مهمی ایفا کنند.

– آلکن­‌ها(هیدروکربن غیراشباع) توانایی دریافت هیدروژن و تبدیل به آلکان­‌ها (هیدروکربن­‌های اشباع شده) دارند.

– این دسته از هیدروکربن‌ها در بسیاری از خاصیت‌های فیزیکی مانند آلکان‌­ها می‌باشند. آلکن­‌ها با طول زنجیره بیشتر دارای نقاط جوش بالاتر بوده و زمانی که شاخه دار شوند نقطه جوش این ترکیبات پایین می‌آید. این ترکیبات در مقایسه با آلکان‌ها دارای قطبیت پایین تری بوده و در حلال‌هایی با کمی خاصیت قطبیت نامحلول می‌­باشند.

اتیلن(C2H4)، بوتن (C4H8)، پروپن (C3H6)  از جمله مهم ترین آلکن­‌ها محسوب می‌­شوند.

بیشتر بخوانید: هیدروژناسیون: فرآیند اشباع کردن ترکیبات آلی در صنعت نفت

آلکین­ها

قطبیت آلکین­‌ها در مقایسه با آلکن‌ها و آلکان‌ها کمتر می­‌باشد.

آلکین‌های ساده خطی و بدون گروه عاملی، ترکیباتی با فرمول مولکولی CnH2n–2 میباشند. هیدروکربنی که شامل یک پیوند سه‌گانه کربن- کربن باشد (C≡C) آلکین نام می‌گیرد.. استیلن(C2H2) کوچکترین عضو خانواده آلکین‌ها محسوب می­شود و به همین دلیل آلکین‌ها را ترکیبات استیلنی نیز می‌نامند.

آلکین­ها با توجه به قطبیت پایینی که دارند در حلال‌هایی غیر قطبی از جمله بنزن، اتر و تتراکلرید کربن حل می‌شوند، اما در آب حل نمی‌شوند؛ زیرا قطبیت آن‌ها در مقایسه با آب کمتر می‌­باشد. آلکین­‌ها نقاط جوش و ذوب مشابهی با آلکن‌ها دارند اما قدرت اسیدیته این ترکیبات نسبت به آلکن­‌ها و آلکان‌ها زیادتر می­‌باشد.

خواص هیدروکربن‌های آلیفاتیک

 اکثر ترکیبات آلیفاتیک قابل اشتعال هستند. آنها اغلب به عنوان منابع سوخت مانند متان، پروپان، اتیلن، استیلن و غیره استفاده می‌شوند. ترکیبات آلیفاتیک ممکن است حلقوی یا غیر حلقوی باشند. آنها می‌توانند زنجیره‌های نزدیک یا حلقه‌هایی از اتم‌های کربن در مولکول‌های خود داشته باشند. هنگامی که دو آلکان دارای جرم مولکولی مساوی هستند، آلکان با شاخه‌های زیادتر نقطه جوش کمتری دارد. نقطه ذوب برای ترکیبات آلیفاتیک با اندازه افزایش می‌یابد، اما به روشی کمتر معمولی. از آنجایی که هیدروکربن‌ها غیرقطبی هستند، در آب و دیگر حلال‌های قطبی نامحلول هستند. با این حال، آنها در حلال‌های غیر قطبی مانند بنزن و دی اتیل اتر حل می‌شوند. همچنین توجه داشته باشید که هیدروکربن‌ها نسبت به آب چگالی کمتری دارند و می‌توانند روی سطوح آب شناور بمانند.

برای آشنایی با محصولات پتروپالایش یزد یا مطالعه مقالات ما از صفحات دیگر وبسایت نیز دیدن فرمایید.