Kohlenwasserstoff

Ein Kohlenwasserstoff ( HC ) ist eine organische Verbindung, die ausschließlich aus Kohlenstoff- ( C ) und Wasserstoffatomen ( H ) besteht . Seine Rohformel hat die Form: C n H m , n und m sind zwei natürliche Zahlen ungleich Null .

In Form von fossilem Kohlenstoff sind Kohlenwasserstoffe ( hauptsächlich Erdöl und Erdgas ) und Kohle seit der industriellen Revolution eine wesentliche Energiequelle für die Wirtschaft , aber auch eine Quelle für Treibhausgase, die sich aus ihrer erheblichen Verwendung ergeben.

Hierbei handelt es sich um nicht erneuerbare Ressourcen (auf menschlicher chronologischer Ebene), deren Lagerstätten lokal langsam zur Neige gehen oder sehr teuer und schwer zu nutzen sind (marine oder sehr tiefe Lagerstätten, oft von geringerer Qualität), unabhängig davon, ob es sich um Öl oder natürliche handelt Gas.

Ölseen befinden sich auf Titan , einem Saturn- Satelliten , und Ölflecken auf Pluto .

Einstufung

Nach der Natur

Wir unterscheiden nach ihrer Natur:

• die gesättigten Kohlenwasserstoffe, deren Kohlenstoffkette nur aus Einfachbindungen besteht (z . B. die Alkane ;)
• die ungesättigten Kohlenwasserstoffe, deren Kohlenstoffkette mindestens eine Doppelbindung oder Dreifachbindung aufweist ( z. B. die Alkene , die Alkine und die aromatischen Kohlenwasserstoffe ).

Darüber hinaus gibt es mehrere mögliche Sequenzen:

• die acyclischen Kohlenwasserstoffe  :
  • die linearen Kohlenwasserstoffe , wobei jedes Kohlenstoffatom an zwei andere Kohlenstoffatome oder weniger gebunden ist ( z. B. Allene ),
  • die verzweigten Kohlenwasserstoffe , wobei ein oder mehrere Kohlenstoffatome an mehr als zwei andere Kohlenstoffatome ( z. B. Isooctan ) gebunden sind ;
• die cyclischen Kohlenwasserstoffe , in denen die Kohlenstoffkette an sich geschlossen ist:
  • die alicyclischen Kohlenwasserstoffe ( z. B. Cyclohexan ),
  • die aromatischen Kohlenwasserstoffe ( z. B. Benzol ).

Nach der Herkunft

Wir unterscheiden nach ihrer Herkunft:

• die Kohlenwasserstoffe biogen "frisch" (Gas aus der anaeroben Vergärung zeitgenössisch natürlich oder industriell);
• Die konventionellen Kohlenwasserstoffe ( Öl und Erdgas, wie sie bis in die 2000er Jahre in ihren geologischen "Reservoirs" betrieben wurden) sind von hoher Qualität für die Industrie, werden jedoch seltener, da sie überfischt werden  .
• die unkonventionellen Kohlenwasserstoffe des Grundgesteins , die Formen von fossilem Kohlenstoff sind  :
  • das Kohlengas (CBM, das an der Kohle- oder Gasschicht adsorbiert ist),
  • das seit 2004 hauptsächlich betriebene schiefergas
  • der Ölschiefer , auch Schieferöl genannt , in Form von Erdgaskondensat ,
  • der Ölschiefer und Teersand .

Die letzten drei dieser Kohlenwasserstoffe bilden tatsächlich ein Kontinuum (von zunehmend schlechter Qualität aus industrieller und ökologischer Sicht).

Rohformeln

Lineare oder verzweigte gesättigte Kohlenwasserstoffe haben die folgende Rohformel: C n H (2 n + 2 ), wobei n eine natürliche Zahl ungleich Null ist . Beispiel: Methanmolekül, ein Kohlenstoffatom: C1, daher die Anzahl der Wasserstoffatome H (1 * 2 + 2): CH 4.

Cyclische gesättigte Kohlenwasserstoffe haben eine andere chemische Formel. Dies hängt von der Anzahl der Zyklen ab, die das Molekül enthält. Wenn es nur einen Zyklus gibt: C n H 2 n. Wenn es zwei gibt: C n H (2 n -2). Jeder Zyklus erfordert ein Wasserstoffatompaar weniger. Die allgemeine Rohformel lautet: C n H (2 ( n - c ) +2)"  C  " ist die natürliche Anzahl von Zyklen.

Lineare oder verzweigte ungesättigte Kohlenwasserstoffe haben die Summenformel: C n H (2 ( n - i ) +2)Dabei ist n eine natürliche Zahl ungleich Null und i die ganze Zahl der Ungesättigtheit.

Cyclische ungesättigte Kohlenwasserstoffe haben die folgende Rohformel: C n H (2 ( n - i - c ) +2)wobei n eine natürliche Zahl ungleich Null ist und i die natürliche Anzahl der Ungesättigtheit ist, wobei c die natürliche Anzahl von Zyklen ist.

Nomenklatur

Radikal entsprechend der Anzahl der Kohlenstoffe

Anzahl der Kohlenstoffe	Radikale	Anzahl der Kohlenstoffe	Radikale
1	meth-	2	eth-
3	Stütze-	4	Tor-
5	pent-	6	verhexen-
7	hept-	8	Okt-
9	Nein-	10	Dez-
11	undec-	12	dodec-
13	tridec-	14	Tetradec-
fünfzehn	pentadec-	16	hexadec-
17	Heptadec	18	octodec-
19	nonadec-	20	eicos-
21	heneicos-	22	docos-
23	tricos-	24	Tetracos-
25	Pentacos-	26	Hexacos-
27	Heptacos-	28	Octacos-
29	nonacos-	30	triacont-
31	hentriacont-	32	dotriacont-

Vorbereitungen

• Wurtz-Reaktion
• Wolff-Kishner-Reaktion
• Clemmensen-Reduktion

Eigenschaften

• Je länger die Kohlenstoffkette eines Kohlenwasserstoffs ist, desto höher sind seine Siede- und Schmelztemperaturen. Beispiel: der Siedepunkt von Methan (CH 4) beträgt –160  ° C und das von Pentan (C 5 H 12) Ist 36  ° C .

• Je stärker die Kohlenstoffkette eines Kohlenwasserstoffs verzweigt ist, desto niedriger sind die Siede- und Schmelztemperaturen.

Kohlenwasserstoffname	T- Fusion (° C)	T Kochen (° C)
Hexan	−95.3	68.7
3-Methylhexan	−118	63
2,3-Dimethylbutan	−130	60

• Die Dichte der Kohlenwasserstoffe ist variabel:

0,63 < d flüssige Alkane <0,77; 0,77 < d Alkane fest <0,90.

Anmerkungen und Referenzen

1. (in) "  Kohlenwasserstoffe  " Compendium of Chemical Terminology [ "  Gold Book  "], IUPAC 1997 korrigierte Version online (2006-), 2 th  ed. : „  Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen.  ""
2. (fr + en) Yves Mathieu, „Ein Update zu Kohlenwasserstoffressourcen - 1 - Erdölflüssigkeiten“ [PDF] , IFP Énergies nouvelles , 2009.
3. (fr + en) Yves Mathieu, "Ein Update zu Kohlenwasserstoffressourcen - 2 - Erdgas" [PDF] , IFP Énergies nouvelles , 2009.
4. E. Martin, "  Die Seen von Titan, als ob Sie dort wären  " , auf cieletespace.fr ,2013(Zugriff auf den 30. Oktober 2014 ) .
5. (in) Pluto New Horizons Team findet Dunst, fließendes Eis auf Pluto , auf pluto.jpuapl.edu ,24. Juli 2015.
6. Vially R. Maisonnier G. und T. Rouaud, Grundgestein von Kohlenwasserstoffen - Inventar [PDF] , IFP Energies Nouvelles , IEP Bericht n o  62729, 22. Januar 2013: siehe Diagramm in Abbildung 1.7, p.  15 und § 1.2.3 „Kohlenwasserstoffe im Muttergestein“, S.  16 .

Siehe auch

Zum Thema passende Artikel

• Rohstoff  : Erdgas , Mineralöl , Erdöl , Alkan , Kohle
• Grundgesteinskohlenwasserstoff
• Energieressource
• IFP (Frankreich)
• Fossiler Brennstoff

Externe Links

• "Petroleum Solvents" , INRS