פחמימנים: מה הם, מינוח ודוגמאות

פחמימנים, נקראים גם מימן קרבידים, הם תרכובות אורגניות שהרכבן כולל אטומים של פַּחמָן (ג) ומן מֵימָן (H), ובכך הנוסחה הכללית C_איקסה_y.

פחמימן מורכב ממבנה פחמן אליו נקשרים אטומי מימן קשר קוולנטי.

זהו התרכובת החשובה ביותר בכימיה אורגנית.

כל סוגי הפחמימנים מתחמצנים בקלות ובכך משחררים חום. רובם אינם מסיסים במים.

פחמימנים טבעיים הם תרכובות כימיות הנוצרות בתוך כדור הארץ (יותר מ -150 ק"מ עומק) בלחץ גבוה ולהגיע לאזורי לחץ נמוך יותר באמצעות תהליכים גיאולוגיים.

היכן נמצאים פחמימנים?

המקור העיקרי לפחמימנים הוא נפט. מסיבה זו, הפחמימן קיים בכמה נגזרות כגון נֵפט, פָּרָפִין, גז טבעי, בֶּנזִין, וָזֵלִין, דלק דיזל, גפ"מ (גז נפט נוזלי), פולימרים (כגון פלסטיק וגומי), בין היתר.

תרכובת אורגנית זו מהווה 48% ממטריצת האנרגיה של ברזיל.

שרשרת הפחמן המהווה חלק מהרכב הפחמימן היא טטרוולנטיכלומר, זה יכול ליצור ארבעה חיבורים.

פחמן מסוגל להיקשר עם אטומי פחמן אחרים ועם מימנים קישורים פשוטים, זוגות אוֹ משולש.

סיווג פחמימנים

סיווג הפחמימנים מבוסס על שלוש ספציפיות: א טופס של שרשרת הפחמן הראשית, חיבורים משרשראות הפחמן, נוכחות של רדיקלים אלקיליים בשרשרת הפחמן ו נוכחות של הטרואטומים חלוקת שרשרת הפחמן.

לדעת יותר על מֵימָן.

צורת שרשרת פחמן עיקרית

ביחס לצורת שרשרת הפחמן הראשית, הסיווג של פחמימנים מחולק אליפטי ו מַחזוֹרִי.

בדוק ממה מורכבת כל אחת מצורות שרשרת הפחמן האלו.

פחמימנים אליפטיים

פחמימנים אליפטיים נוצרים על ידי שרשראות פחמן לִפְתוֹחַ אוֹ מחזורי. ברשתות אלה פחמנים הם מסופים.

דוגמאות:

אלקן

פחמימנים אלקניים, נקראים גם פרפינים אוֹ פרפיני, הם תרכובות שמנוניות בהן יש רק קשרים בודדים בין פחמנים.

הנוסחה הכללית עבור אלקן היא C_לאH2_לא + 2 (n = כל מספר שלם).

אלקן

המכונה גם אולפין, אלקן אוֹ אתילן פחמימן, אלקן הוא תרכובת ריאקטיבית גרועה כאשר יש קשר כפול בין הפחמנים.

הנוסחה הכללית לאלקן היא C_לאH2_לא.

אלקין

המכונה גם מתיל אצטילן, אלקין הוא פחמימן שבו הקשרים הקיימים בין פחמנים הם משולשים.

הנוסחה הכללית של אלקין היא C_לאH2_לא-2.

אלקדין

נקראים גם דינים או דיולפינים, אלקדיאנים הם פחמימנים כאשר הקשרים בין הפחמנים כפולים.

הנוסחה הכללית לאלקדין היא C_לאH2_לא-2.

פחמימנים מחזוריים

פחמימנים מחזורים נוצרים על ידי שרשראות פחמן סגורות או מחזוריות. ברשתות אלה אין פחמנים סופניים.

דוגמאות:

סייקלן

המכונה גם ציקלואלקן, ציקלופראפין אוֹ פחמימנים נפתניים, ציקלן הוא פחמימן רווי, המורכב מקשרים בודדים.

יש לו שרשרת פחמן סגורה והנוסחה הכללית שלה היא C_לאH2_לא.

ציקלוני

המכונה גם ציקלואלקנים, מחזורים הם פחמימנים בלתי רוויים, המורכבים מקשרים כפולים.

לציקלן יש שרשרת פחמן סגורה והנוסחה הכללית שלה היא C_לאH2_לא−2.

רוכב אופניים

המכונה גם ציקלואלקין אוֹ ציקלואלקין, ציקלון הוא פחמימן מחזורי ולא רווי.

הוא נוצר על ידי שרשרת פחמן סגורה, עם קשרים משולשים והנוסחה הכללית שלה היא C_לאH2_לא-4.

אֲרוֹמָתִי

אוֹ

המכונה גם זירות, פחמימנים ארומטיים הם תרכובות בלתי רוויות הנוצרות על ידי קשרים כפולים.

לארומטית יש שרשרת פחמן סגורה או מחזורית והנוסחה הכללית שלה היא C₆ה₆.

סוג מליטה של ​​שרשראות פחמן

בהתאם לסוג ההצמדה של שרשראות הפחמן, ניתן לסווג פחמימנים רָווּי אוֹ בלתי רווי.

ראה להלן ממה מורכב כל אחד מהסיווגים הללו.

פחמימנים רוויים

פחמימנים רוויים נוצרים על ידי קישורים פשוטים.

דוגמאות: אלקנים, ציקלנים.

פחמימנים בלתי רוויים

פחמימנים בלתי רוויים נוצרים על ידי קשרים כפולים אוֹ משולש.

דוגמאות: אלקנים, אלקינים, אלקדיאנים.

נוכחות של רדיקלים אלקיליים

לגבי נוכחותם של רדיקלים אלקיליים, לפחמימנים יכולה להיות שרשרת פחמן נוֹרמָלִי אוֹ מְסוּעָף.

שרשרת פחמן רגילה

לפחמימנים בשרשרת פחמן רגילה אין רדיקלים של אלקיל.

דוגמא: פנטן

שרשרת פחמן מסועפת

כאשר לפחמימן יש שרשרת פחמן מסועפת, המשמעות היא שלשרשרת הפחמן העיקרית שלה יש רדיקלים אלקיליים.

דוגמא: מתילפרופאן

נוכחות של הטרואטומים המחלקים את שרשרת הפחמן

שרשרת הפחמן הרציפה עשויה להיות מפוצלת או לא יכולה להיות תלויה בנוכחות הטרואטומים.

שרשרת פחמן הומוגנית

כאשר לפחמימן יש שרשרת פחמן עיקרית הומוגנית, המשמעות היא שרשרת זו אינו מחולק על ידי הטרואטומים.

שרשרת פחמן הטרוגנית

אם לפחמימן יש שרשרת פחמן עיקרית הטרוגנית, לשרשרת זו היה שלה שרשרת פחמן מפוצלת על ידי הטרו-אטום.

המינוח של פחמימנים

המינוח של פחמימנים מוגדר באמצעות שילוב של שלושה חלקים:

הקידומת מזהה את כמות הפחמנים, הביניים מזהה את סוג הקשר, והסיומת מציינת את הפונקציה אליה שייך התרכובת (במקרה זה, סוג הפחמימנים).

ראה להלן רשימת הקידומות והבינוניות המשולבות לייעוד פחמימנים.

רשימת קידומות

מספר פחמנים	קידומת
1	נפגש-
2	Et-
3	לִתְמוֹך-
4	אבל-
5	סָגוּר וּמְסוּגָר-
6	משושה-
7	Hept-
8	אוקטובר-
9	לֹא-
10	דצמבר

רשימת מתווכים

סוג חיבור	מתווך
רק שיחות בודדות	-אן-
זוג	-en-
לְשַׁלֵשׁ	-ב-
שני זוגות	-דין-

עיין בכמה דוגמאות למתן שמות של פחמימנים.

דוגמאות:

CH₃ צ'₂ צ'₂ צ'₃

בצורה המבנית שלמעלה, אנו יכולים לראות תרכובת בעלת 4 פחמן שיש בה רק קשרים בודדים (מסומנים בסמל "-").

• קידומת ל -4 פחמנים = אבל-
• ביניים לכריכה יחידה = -an-
• סיומת של פחמימן = -o

ראה כי האיחוד של קידומת + סיומת ביניים + מוליד את השם גָז בּוטָאן.

CH₂ = CH₂

הצורה המבנית שלמעלה כוללת 2 פחמנים וקשר כפול אחד (מסומן בסמל "=").

• קידומת לשני פחמנים = et-
• ביניים לקשרים כפולים = -en-
• סיומת של פחמימן = -o

ראה כי האיחוד של קידומת + סיומת ביניים + מוליד את השם אתן.

CH₂ = CH - CH₂ צ'₃

CH₃ - CH = CH₂ צ'₃

שים לב ששתי הצורות המבניות שלעיל כוללות 4 פחמנים וקשר כפול אחד (מסומן בסמל "=").

לפיכך, יש לנו:

• קידומת ל -4 פחמנים = אבל-
• ביניים לקשרים כפולים = -en-
• סיומת של פחמימן = -o

ראה כי האיחוד של קידומת + סיומת ביניים + יוליד את השם BUTENE לשתי הצורות המבניות.

עם זאת, שים לב שהצורות המבניות אינן זהות, ולכן גם המינוח לא יכול להיות.

ההבדל בין שתי הצורות המבניות טמון במיקום הקשר הכפול.

במקרה זה עלינו למנות את הפחמנים בשרשרת מהקצה הקרוב ביותר לכפול. לכן, במקרים הנדונים עלינו למנות משמאל לימין.

ב CH₂ = CH - CH₂ צ'₃:

• CH₂ יהיה ה -1
• CH יהיה ה- 2
• CH₂ יהיה ה -3
• CH₃ יהיה ה -4

שים לב שה- קשר כפול הוא בין פחמן 1 זה ה פחמן 2.

עלינו להשתמש במספר הקטן ביותר (1) כדי למצוא את הקשר הכפול: BUTENE -1

ב CH₃ - CH = CH₂ צ'₃:

• CH₃ יהיה ה -1
• CH יהיה ה- 2
• CH₂ יהיה ה -3
• CH₃ יהיה ה -4

שים לב שהקשר הכפול הוא בין פחמן 2 זה ה פחמן 3.

עלינו להשתמש במספר הקטן ביותר (2) כדי למצוא את הקשר הכפול: BUTENE -2

לפי IUPAC (האיחוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית - האיחוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית), יש לציין את המיקום מעט לפני להיות ממוקם (במקרה של פורמלים מבניים לעיל, הקשר הכפול, המיוצג על ידי הביניים "-En-").

עם זאת, יש לנו דרך שנייה, שהיא אגב הנכונה ביותר, לכתוב את המינוח של הצורות המבניות הקיימות.

CH₂ = CH - CH₂ צ'₃: BUTENE -1 או BUT-1-ENO (צורה נכונה יותר)

CH₃ - CH = CH₂ צ'₃: BUTENE -2 או BUT-2-ENE (צורה נכונה יותר)

למידע נוסף על IUPAC ו מִנוּחַ.