สารประกอบไฮโดรคาร์บอน คือ กลุ่มของสารที่มีเฉพาะธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็น
องค์ประกอบเท่านั้น โครงสร้างของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนแบ่งออกเป็นโซ่เปิดและแบบวง
โซ่เปิด เป็นไฮโดรคาร์บอนที่คาร์บอนทุกอะตอมต่อกันเป็นสาร ถ้าต่อกันเป็นสายยาวไม่มีกิ่งเรียกว่า โซ่ตรง ถ้ามีกิ่งเรียกว่า โซ่กิ่ง แบบวง เป็นไฮโดรคาร์บอนที่ต่อกันเป็นวง
.ประเภทของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน.
แบ่งออกได้ เป็น 3 กลุ่ม ดังนี้
1. อะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอน (aliphatic hydrocarbon) หมายถึง สารประกอบไฮโดรคาร์บอน ที่ภายในโมเลกุลมีอะตอมของ C ต่อกันเป็นลูกโซ่ ในลักษณะปลายเปิด ซึ่งอาจเป็นโซ่ตรง (straight chain) หรือโซ่ที่มีกิ่งก้านสาขา (branched chain ) และพันธะระหว่าง C อะตอม อาจเป็นพันธะเดี่ยว พันธะคู่ หรือพันธะสาม หรือมีพันธะมากกว่าหนึ่งชนิด ผสมกันก็ได้ อะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอน แบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท คือ
1.1 แอลเคน (alkane)
1.2 แอลคีน (alkene)
1.3 แอลไคน์ (alkyne)
ตัวอย่างสารประกอบ อะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอน
2. อะลิไซคลิกไฮโดรคาร์บอน (alicylic hydrocarbon) หมายถึง สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่โซ่ของคาร์บอนต่อกันเป็นวง เช่น ไซโคลแอลเคน ไซโคลแอลคีน และไซโคลแอลไคน์
ตัวอย่างสารประกอบ อะลิไซคลิกไฮโดรคาร์บอน
3. อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (aromatic hydrocarbon ) คือ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่คาร์บอนต่อกันเป็นวง พันธะระหว่างคาร์บอนอะตอมที่ต่อกันเป็นวง มีความยาวพันธะอยู่ระหว่างพันธะเดี่ยวกับพันธะคู่และมีความยาวพันธะเท่ากันคือ 139 พิโกเมตร เช่น เบนซีน ซึ่งสามารถเขียนสูตรโครงสร้างได้ดังนี้
.สมบัติทั่วไปของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน.
1. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล สารประกอบไฮโดรคาร์บอนทุกชนิด จะประกอบด้วยธาตุ C และ H พันธะที่เกิดจาก C กับ C จะเป็นพันธะเดี่ยว (C - C) พันธะคู่ (C = C) หรือพันธะสาม (C = C) มีผลต่างของตัวอิเล็กโทรเนกาตีวิตีเป็นศูนย์ จึงเป็นพันธะไม่มีขั้วและพันธะที่เกิดจาก C กับ H มีผลต่างของค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีมีค่าน้อยมาก จึงถือว่าเป็นพันธะไม่มีขั้ว ดังนั้นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนทุกชนิดจัดเป็นโมเลกุลไม่มีขั้วแรงยึดเหนี่ยว ระหว่างโมเลกุลของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นแรงแวนเดอร์วาลส์ โมเลกุลโควาเลนต์มีขั้วละลายน้ำได้โดยโมเลกุลของน้ำ จะหันขั้วที่มีอำนาจไฟฟ้าตรงกันข้าม เข้าดึงดูดกับโมเลกุลโควาเลนต์มีขั้วหรือไอออน น้ำที่ล้อมรอบจะมีจำนวนมากน้อยแค่ไหนขึ้นอยู่กับขนาดและประจุของโมเลกุลหรือไอออน
2. การเผาไหม้ การเผาไหม้ของสารใด ๆ คือ การที่สารชนิดหนึ่งทำปฏิกิริยากับออกซิเจน แล้วคายพลังงานออกมา
ลักษณะสำคัญของการเผาไหม้ของสาร
1. สารที่เผาไหม้ได้ดี และคายพลังงานออกมามาก ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน
2. สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเกิดการเผาไหม้กับก๊าซ O 2 อย่างสมบูรณ์จะให้ CO 2 และ H 2O พร้อมกับปล่อยความร้อน ออกมาด้วย ดังสมการของการเผาไหม้ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนดังนี้
3. การเผาไหม้ของสารใดเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน และการเผาไหม้ของสารทุกชนิดมีทั้งการสลายพันธะและสร้างพันธะใหม่ ด้วยเหตุนี้พลังงานที่ดูดเข้าไปทั้งหมดที่ใช้ในการสลายพันธะน้อยกว่าพลังงานที่เกิดจากการสร้างพันธะใหม่คายออกมา และเนื่องจากสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเผาไหม้ให้ความร้อนออกมามาก จึงใช้สารเหล่านี้เป็นเชื้อเพลิง
4. สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโมเลกุลเล็ก ๆ จะเผาไหม้กับ O 2 ได้ดีกว่าโมเลกุลใหญ่ เช่น CH 4 เผาไหม้กับ O 2 ได้ดีกว่า C 10H 22 เป็นต้น
5. ปัจจัยที่มีผลต่อการเผาไหม้ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน
6. ปริมาณก๊าซออกซิเจน ถ้ามีก๊าซออกซิเจนมากจะเกิดการเผาไหม้สมบูรณ์ ติดไฟให้เปลวไฟสว่าง แต่ไม่มีควันและเขม่า ให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำและความร้อน แต่ถ้ามีก๊าซออกซิเจนน้อยจะเกิดการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ ติดไฟให้เปลวไฟสว่าง แต่มีควันและเขม่าให้ผงถ่าน ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำ และความร้อน
7. อัตราส่วนโดยอะตอมระหว่าง C กับ H ถ้าต่ำไม่มีควันเขม่า และถ้ามีค่าสูงจะมีควันเขม่ามาก ปริมาณควันเขม่าขึ้นอยู่กับอัตราส่วนโดยอะตอมของ C กับ H
3. จุดเดือด และจุดหลอมเหลว จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนต่ำ เมื่อเทียบกับสารอื่นๆ ที่มีมวลโมเลกุลใกล้เคียงกัน สารประกอบไฮโดรคาร์บอนพวกเดียวกัน จุดเดือดและจุดหลอมเหลวเปลี่ยนตามมวลโมเลกุล หรือจำนวนคาร์บอนอะตอมที่เกิดขึ้น เช่น CH 3CH 3 มีจุดเดือด จุดหลอมเหลวสูงกว่า CH 4 สารประกอบไฮโดรคาร์บอนต่างชนิดที่มีคาร์บอนอะตอมเท่ากัน และคาร์บอนต่อกันเป็นโซ่สายยาวเรียงลำดับจุดเดือดจากสูงไปต่ำ ดังนี้
4. ความหนาแน่น สารประกอบไฮโดรคาร์บอนมีความหนาแน่นต่ำ โดยทั่วไปความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ เช่น เพนเทน (C 5H 12) มีความหนาแน่น 0.626 g/cm 3 ส่วนน้ำมีความหนาแน่น 1 g/cm 3
5. สถานะ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนจะมีสถานะเป็นอย่างไรนั้นขึ้นอยู่กับมวลโมเลกุล หรือจำนวนคาร์บอนอะตอมเป็นเกณฑ์ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนใดมีมวลโมเลกุลน้อย ( จำนวนคาร์บอนอะตอมน้อย) จะมีแรงแวนเดอร์วาลส์ต่ำ โมเลกุลอยู่ห่างกัน จะมีสถานะเป็นก๊าซ ส่วนประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลมาก ( จำนวนคาร์บอนอะตอมมาก) จะมีแรงแวนเดอร์วาลส์สูง โมเลกุลอยู่ใกล้ชิดกันทำให้สถานะเป็นของแข็ง
สารประกอบไฮโดรคาร์บอนมีสถานะต่าง ๆ สรุปได้ดังนี้
- ก๊าซ ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มี C 1 - C 4 เช่น CH 4 , C 2H 6 ,C 2H 4
- ของเหลว ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน C 5 - C 17 เช่น C 6H 14 , C 8H 18
- ของแข็ง ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน C 8 ขึ้นไป เช่น C 20H 42
6. การละลายน้ำ การที่สารใดละลายในอีกสารหนึ่งได้นั้น อนุภาคของตัวถูกทำลายจะต้องแทรกเข้าไปอยู่ระหว่างอนุภาคของตัวทำละลาย โดยเกิดแรงดึงดูดระหว่างตัวถูกละลายและตัวทำละลาย แล้วผสมเป็นสารเนื้อเดียว Rule of Thumb "Like dissolved like" จากกฎนี้จะได้ว่า โมเลกุลโควาเลนต์มีขั้วจะละลายในโมเลกุลโคเวนเลนต์มีขั้ว โมเลกุลโควาเลนต์ไม่มีขั้ว จะละลายในโมเลกุลโควาเลนต์ไม่มีขั้ว โมเลกุล โควาเลนต์ใดที่ละลายน้ำได้ควรเป็นโมเลกุลมีขั้ว ส่วนสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นโมเลกุลโควาเลนต์ไม่มีขั้ว ดังนั้นจึงไม่ละลายน้ำ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนลอลายได้ดีในตัวทำลายที่เป็นโมเลกุลโควาเลนต์ไม่มีขั้ว เช่น เบนซีน คาร์บอนเตตระคลอไรด์ คลอโรฟรอม และไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ โมเลกุลโควาเลนต์มีขั้วทุกชนิดละลายน้ำได้ และถ้าเป็นโควาเลนต์มีขั้วที่มีสภาพขั้วแรงมากละลาย น้ำจะแตกเป็นไอออน เช่น HCI ส่วนโมเลกุลโควาเลนต์ที่มีขั่วที่มีสภาพขั่วไม่แรงละลายน้ำได้ไม่แตกเป็นไอออนนั่นเอง
การเรียกชื่อสารประกอบไฮโดรคาร์บอน
1. การเรียกชื่อสามัญ (Common name) ใช้เรียกชื่อสารประกอบอินทรีย์ที่มีโมเลกุลขนาดเล็ก ๆ และโครงสร้างโมเลกุลเป็นแบบง่าย ๆ ไม่มีหลักเกณฑ์แน่นอน เช่น กรดฟอร์มิก (HCOOH) กรดแอซีติก (CH3COOH) ซึ่งการเรียกชื่อสามัญจะตั้งชื่อตามแหล่งกำเนิดของสารประกอบ หรือตามชื่อของผู้ค้นพบ เมื่อการค้นพบสารประกอบอินทรีย์มากขึ้นเรื่อย ๆ การเรียกชื่อสาทัญอาจทำให้เกิดความสับสน
2. การเรียกชื่อระบบ IUPAC เป็นระบบการเรียกชื่อสารประกอบที่นักเคมีได้จัดระบบขึ้นในปี พ.ศ.2237 (ค.ศ.1892) เรียกระบบนี้ว่า International Union of Pure and Applied Chemistry หรือ IUPAC จะเรียกตามจำนวนอะตอมโดยใช้จำนวนนับในภาษากรีก ซึ่งประกอบด้วย 3 ส่วน คือ ส่วนที่ 1 โครงสร้างหลัก ส่วนที่ 2 คำลงท้าย ส่วน 3 คำนำหน้า
1) โครงสร้างหลัก เป็นส่วนที่แสดงลักษณะโครงสร้างหลักของคาร์บอนที่ต่อกันเป็นสายยาวที่สุด การเรียกชื่อโครงสร้างหลักจะเรียกตามจำนวนอะตอมของคาร์บอนที่ต่อกันเป็นสายยาวที่สุด โดยกำหนดการเรียกชื่อดังนี้
อะตอม C ชื่อภาษาไทย ชื่ออังกฤษ
1 มีท meth– 6 เฮกซ hex–
2 อีทหรือเอท eth– 7 เฮปท hept–
3 โพรพ prop– 8 ออกท oct–
4 บิวท but– 9 โนน non–
5 เพนท pent– 10 เดกค dec–
2) คำลงท้าย เป็นส่วนที่เติมท้ายชื่อของโครงสร้างหลักเพื่อแสดงว่าสารประกอบอินทรีย์นั้นเป็นสารประกอบประเภทใด คำลงท้ายจะบอกให้ทราบถึงชนิดของหมู่ฟังก์ชัน เช่น alkane ลงท้ายด้วย –ane หรือ alcohol ลงท้ายด้วย –ol เป็นต้น
3) คำนำหน้า เป็นส่วนที่เติมหน้าชื่อของโครงสร้างหลัก จะบอกให้ทราบว่าในโครงสร้างหลักมีหมู่ฟังก์ชัน อะตอม หรือกลุ่มอะตอมใดมาเกาะบ้าง กี่หมู่ และอยู่ที่ C ตำแหน่งใดในโครงสร้างหลัก การบอกตำแหน่งของส่วนที่มาเกาะให้ใช้ตัวเลขน้อยที่สุด
ที่มา: http://thapring.com/Pingpong_web/Hydrocarbon.htm
intranet.coe.phuket.psu.ac.th/com/surachai/สารประกอบไฮโดรคาบอร.doc
http://www.kw.ac.th/kw_e-learning/chemistry%20online/chem4018/hydrocarbon/CH-properties.htm
2.jpg)
