Петлевые углеводородные соединения

Раздел: 
Русская Химия

38. Петлевые углеводородные соединения

 

Немногие атомы имеют открытые петли. К ним, в первую очередь, относятся атомы углерода и водорода.

Атом углерода представляет собой вдвое сложенный исходный торовый вихрь.

При формировании атома углерода сначала происходит его первичное складывание. Оно выражается в том, что исходное вихревое кольцо трансформируется в овал; овал сплющивается, и его вихревые шнуры смыкаются, образуя жёлоб;  на концах жёлоба возникают две петли; эти петли – первичные.

При повторном складывании слипшиеся жёлобы превращаются в ствол атома, а на перегибах жёлобов образуются ещё две вторичные петли.

Всего у атома углерода могут оказаться открытыми четыре петли.

Правда, две из них (первичные) обращены друг к другу присасывающими сторонами и могут оказаться слипшимися. И тогда открытыми останутся только две вторичные петли.

Первичные и вторичные петли находятся на разных концах атома углерода и развёрнуты относительно друг друга на четверть оборота.

Атом углерода не имеет законченную форму. Пожалуй, он – самый неопределённый по форме атом.

Ствол атома может расходиться на два отталкивающихся жёлоба; при этом у первичных петель исчезают смыкающиеся устья.

При высокой температуре (при интенсивных струнных колебаниях) слипание первичных петель ослабляется и они расходятся.

Если потянуть каким-либо образом обе первичные (или вторичные) петли в разные стороны, то можно, преодолевая тяготение жёлобов друг к другу, растянуть атом в линию. Именно этим объясняется эластичность резины.

Атом водорода – кольцо. Диаметр кольца приблизительно равен поперечному диаметру петель атома углерода и вообще всех петель.

У кольца атома водорода одна сторона – присасывающая, а другая отталкивающая.

Присасывающей стороной атом водорода может прилипнуть к присасывающей стороне любой петли атома углерода.

Между собой и с атомами водорода углеродные атомы могут соединяться в разных комбинациях.

Если учесть то, что атомы углерода могут соединяться между собой не только петлями, но и своими жёлобами, вариантов соединений становится ещё больше.

Жёлобами соединяется углерод и с молекулярным водородом.

Самой простой молекулой углеводородного соединения является CH2, когда два атома водорода прилипают ко вторичным петлям атома углерода. Но у такой молекулы сохраняется присасывающим открытый жёлоб, и она, как правило, прилипает им к другим молекулам.

Спаренные CH2 образуют молекулу этилена – C2H4.

Самой простой устойчивой комбинированной углеводородной молекулой является молекула метана HmCH2. В ней атом углерода имеет вид латинской буквы U с изогнутым стволом и петлями на концах.  Два атома водорода прилипают к его петлям на концах (с внутренней стороны), а молекула водорода Hm располагается во впадине.

Метан в Природе распространён довольно широко.

 Он образуется, в частности, при разложении органических остатков без доступа воздуха; точнее сказать – без доступа кислорода.

 Достаточно пошевелить палкой илистое дно болота, как из него на поверхность воды начнут подниматься пузырьки газа. Этот газ и есть метан. Его ещё называют болотным газом. Образуется он и в толще земли; много его – в залежах каменного угля.

Метан – ценное химическое сырьё; из него получают многие полезные химические продукты.

Так при нагреве до 1600 градусов он распадается на этилен (C2H4), ацетилен (C2H2) и сажу (чистый углерод C):

 

HmCH2[1600 град.] => C2H4 + C2H2 + C

 

Разновидностей углеводородных соединений – очень много.

Соединённые петлями атомы углерода образуют каркасы углеводородных молекул. К свободным петлям каркасов прилипают атомы водорода.

Сами каркасы молекул различаются и количеством атомов углерода в них и порядком слипания.

Количество атомов определяет размер углеводородных молекул, а порядок слипания – разновидности равновеликих молекул.

Каркасы крупных углеводородных молекул представляют собой чаще всего сложные пространственные конструкции.

Линейные каркасы образуют растительные волокна. Они облеплены различными атомами (в основном – водородными) и молекулами.

Возможно кольцевое соединение атомов углерода. Соосно-собранные углеродные кольца образуют углеродные трубки; эти трубки также облеплены атомами водорода.

Размеры углеводородных молекул определяют агрегатное состояние вещества: мелкие молекулы – газообразны, средние – жидкие, а крупные образуют твёрдые вещества.  Покажем это на примере состава нефти.

Нефть состоит из разных углеводородов.

Газообразными из них являются те, каркас молекул которых состоит не более чем из четырёх атомов углерода.

 Такие газообразные вещества называются попутным газом. К ним относятся пропан (C3H8)  и бутан (C4H10).

Жидкая фракция охватывает молекулы, каркас которых состоит из более пяти атомов углерода.

Молекулы бензиновой фракции, например, содержат от пяти до одиннадцати атомов углерода.

Бензин – очень ценный продукт нефтехимической промышленности. На нём работают двигатели автомобилей.

Молекулы керосиновой фракции насчитывают от двенадцати до восемнадцати атомов углерода. Керосин является топливом для самолётов и жидкостных ракет.

Более крупные молекулы образуют мазут, вазелин и парафин. Парафины содержат более тридцати семи атомов углерода в каждой своей молекуле. Их уже можно считать твёрдыми веществами. Таким же является асфальт, которым покрывают дороги.

Из известных углеводородных веществ можно упомянуть ещё полимеры. Они представляют собой слипшиеся петлями и жёлобами простейшие углеводородные молекулы. Такими сложными веществами являются, например, полиэтилен, полистирол и другие.

Из них изготавливают прозрачные пакеты, прозрачную широкополосную плёнку, шланги, трубы, бутыли разного объёма, игрушки, посуду. Ими, как изоляцией, покрывают электрические провода.

К оглавлению                Назад        обсуждение        Далее                Следующий раздел или книга