A szénhidrogének áttekintése

Már sokat beszéltünk arról, hogy mennyire fontos a szén az életben, a biológiában és a kémiai reakciókban. Olyannyira, hogy egy egész terület a szerves kémián belül csakis a széntartalmú molekulákkal foglalkozik. A két elem, amely legtöbbször kapcsolódik a szénhez, az maga a szén, illetve a hidrogén. Olyannyira, hogy külön csoportot alkotnak azok a molekulák, amelyek csak szénből és hidrogénből állnak. Ezeket, nagyon kreatív módon, szénhidrogéneknek nevezzük. Sokféle szénhidrogénnel fogunk találkozni, és sok más olyan molekulával, amelyek szénhidrogénrészt tartalmaznak, vagy szénhidrogén-származékok. Ez egy nagyon érdekes tudományterület. Itt látható három példa a szénhidrogénekre. Mindegyikük nevében ott van az et- előtag, mivel a szerkezetükben a leghosszabb lánc 2 szénatomból áll. Ha többet akarsz tudni a szénhidrogének elnevezéséről, illetve általában a szerves vegyületekéről, nézd meg a Khan Academy szerves kémiai fejezetét, ott ezt részletesen tárgyaljuk. Most éppen csak belekóstolunk, az ismerkedés kedvéért. Ezek a nevek mind et-tel kezdődnek, jelezve, hogy a leghosszabb láncukban 2 szénatom van, a nevek vége azonban különböző. Ez itt az etán, ami azért kap -án végződést, mert csak egyszeres szén-szén kötést tartalmaz, Ennek a végződése -én (etén), mert a láncban van egy kettős kötés, legalább egy kettős kötés van a láncban. Ez a lánc pedig csak kéttagú. Ennek a neve etin, mert van benne egy háromszoros kötés. Általános néven azokat a szénláncokat, amelyek nem tartalmaznak kettős vagy hármas kötést, alkánnak nevezzük. Ez itt az alkánok egyik képviselője, az etán, amely két szénatomos. A kettős kötést is tartalmazó szénhidrogének általános neve alkén. Felírom az általános elnevezéseket. Tehát az alkán az általános neve azoknak a szénláncoknak, amelyekben nincsen kettős vagy hármas kötés, ez konkrétan az etán. Általános névvel ezt alkénnek nevezhetném, ezt pedig alkinnek. Gondoljuk végig, miképpen határozza meg ez a kötés a molekula alakját. Itt van egy egyszeres kötés, így lényegében két tetraéder alakul ki, egy-egy szénatommal a közepükben. Például a bal oldalon ezt a kötést úgy ábrázoltam, hogy előrefelé kiáll a síkból. Ez a vonalas ábrázolás pedig azt jelenti, hogy a kép síkja mögé nyúlik. Meg is rajzolhatom a tetraédert, ami így néz ki. Ez az alapja, a csúcsa pedig a másik szénatom. Ez a szénatom pedig a közepében van. Rajzolhatnék egy másik tetraédert is, amelynek ez a szénatom van a közepén, ez a szénatom a csúcsán, és valahogy így nézne ki. Ebben az esetben tehát a molekula alakja két tetraédert formáz, amelyek mintegy átfedik egymást. Mivel ezek között a szénatomok között egyszeres kötés van, ez a két tetraéder elfordulhat az egyszeres kötés tengelye körül. Kicsit más a helyzet, amikor egy kettős kötés van a molekulában, ahogyan itt. Ez arra kényszeríti a molekulát felépítő összes atomot hogy egyazon síkban helyezkedjenek el, tehát az etén síkalkatú molekula, aminek a kettős kötés rögzíti a szerkezetét, így nem történhet elfordulás a kötéstengely mentén. Ha a molekulában háromszoros kötés van, akkor nemcsak az elfordulás lehetetlen, hanem az egész molekula alakja is lineárissá válik. A molekulák alakján a konformációjukat értjük, azt, hogy milyen a térbeli elrendeződésük. A kíváncsiak kedvéért elmondom, hogy az etán a földgáz egyik összetevője. A földgáz legnagyobb része metán, amely csak... ... csak egy szénatomból, és a hozzá kapcsolódó 4 hidrogénatomból áll. Ez a metán, a földgáz legfőbb összetevője. A földgáz némi etánt is tartalmaz. Az etént, amelyet etilén néven is ismernek, sokféle célra használják az iparban, de talán a legérdekesebb ezek közül az, hogy növényi hormonként is használható, a gyümölcsök érlelésére. Az etint, közismertebb nevén acetilént, az égését kísérő magas hőmérséklet révén hegesztésre használják. Ránézésre tehát hasonlónak tűnnek, de a felhasználási területük nagyon különböző. Egész nap folytathatnám a sort a legkülönfélébb szénhidrogénekkel, de most csak néhány példán mutatom be az elnevezésüket és különböző formáikat. Ez csupán háromféle molekula azok közül, amelyek a benzinben is megtalálhatók. Ezeken kívül sokféle más is van. Ha oxigénnel keverednek a motorban, egy szikrától is berobbannak, és nagyon jól égnek, így jól használhatók üzemanyagként az autókban. Ismerkedjünk még egy kicsit az elnevezéssel. Ez a pentán, egy ötszénatomos alkán itt van 1, 2, 3, 4, 5 szénatom a leghosszabb láncában, ezért hívják pentánnak. Mivel csak hidrogénatomok kapcsolódnak a szénatomokhoz, néha egyszerűsített formában is ábrázolják. Ahelyett, hogy kiírnánk mind az összes C és H betűt, így is lerajzolható. Tekintsünk minden pontot 1-1 szénatomnak, így a szeneket nem kell külön feltüntetni. Ahol nem látunk más atomokat a szénhez kapcsolódni, ott úgy vesszük, hogy oda csak hidrogénatomok kapcsolódnak. Ez tehát a pentán egyszerűsített ábrázolása, amely ugyanezt a molekulát jelenti. Láthatod, hogy a lánc hajlított alakú, mivel minden szén igyekszik kialakítani a tetraéderes elrendezést. Ez itt a ciklohexán. Ez megint csak egy alkán. Nincsenek benne kettős kötések. A hex- előtag jelzi, hogy hat szénatom van a leghosszabb láncában. 1, 2, 3, (ebben az esetben gyűrűt is mondhatnánk) 4, 5, 6. A ciklo- előtag pedig arra utal, hogy a lánc végei nem szabadok, hanem gyűrűvé záródnak. Ez itt egy kicsit összetettebb. A neve -én re végződik, mivel a leghosszabb láncában egy kettős kötés található. A but- előtag a 4-es számra utal, azt jelenti, hogy a leghosszabb lánca 4 szénatomból áll. Itt vannak: 1, 2, 3, 4 szénatom. A 2. szénatomhoz viszont nem csak a kettős kötés kapcsolódik, hanem egy metilcsoport is. A metilcsoport 1 szénatomos, a met- előtag 1-et jelent. Ez a videó csak röviden ismertette a szénhidrogéneket, és a kémiai jelentőségüket. Látni fogod, hogy sok, biológiailag fontos molekula tartalmaz szénhidrogénrészeket, oldalláncokat, ezért fontos a tulajdonságaik ismerete.