Uglerod zanjirlari

Organik birikmalarning xilma xilligi Uglerod atomining boshqa atomlar bilan o‘zaro bog‘lanib, zanjir hosil qila olishi tufaylidir. Bunday zanjirlarning uzunligi hech narsa bilan cheklanmaydi va ular o‘ta murakkab yo‘nalishlarda tarmoqlanishi mumkin.

Eng sodda organik birikmalar faqatgina uglerod (C) va vodorod (H) atomlaridan tashkil topgan bo‘ladi. Bunday bog‘lanishga ega moddalar uglevodorodlar deyiladi. Uglevodorodlar juda foydali moddalardir. Ular aralashma holatida neft mahsulotlari va tabiiy gaz tarkibida ko‘p miqdorda uchraydi. Bundan tashqari uglevodorodlar turli tuman mahsulotlarni ishlab chiqarishda asosiy hom-ashyo hisoblanadi.

Uglevodorod moddasi molekulasi tarkibiga kiruvchi uglerod atomi, o‘zi kabi boshqa bir uglerod atomi yoki vodorod atomi bilan bog‘lanadi. Uglerod atomi jami bo‘lib, to‘rttagacha bog‘lanish hosil qilishi mumkin. Vodorod atomi esa faqat bitta bog‘lanish hosil qila oladi holos. Uglevodorod molekula tarkibidagi vodorod atomi doimo faqat uglerod atomi bilan bog‘lanadi.

Uglevodorodlar – bu kovalent bog‘lanishlardir. Ularning molekulalarining atomlari, ular o‘rtasidagi umumiy elektronlarning mavjudligi tufayli o‘zaro bog‘langan. Uglerod atomlari bunday bog‘lanishda uzundan uzoq zanjirlar hosil qilishi mumkin, chunki, ikkita uglerod atomlari orasidagi bog‘lanish, uglerod atomining tashqi elektron qavati faqat yarimigacha to‘ldirilganligi tufayli,  juda mustahkam bo‘ladi. Xuddi shunga o‘xshash tarzda, uglerod atomi va vodorod atomi o‘rtasidagi bog‘lanish ham juda mustahkam. Vodorod atomining elektron qavati faqatgina ikkita elektron tutib turishi mumkin, vodorod atomida esa, doim 1 dona o‘z elektroni mavjud bo‘ladi. Vodorod atomi faqat bitta boshqa atom bilangina bog‘lanishi mumkin, shu tufayli uning atomlari zanjir hosil qila olmaydi. Lekin, uglerod atomi bilan bog‘lanish hosil qilgan vodorod atomlari, bir necha o‘ta murakkab kimyoviy birikmalarni paydo qiladi.

Alkanlar

Eng sodda uglevodorod bog‘lanishlari faqat bittadan aloqa bog‘lamiga ega bo‘ladi. Bunday turkumdagi uglevodorodlarni Alkanlar deb ataladi. Alkanlar ham, barcha organik birikmalar singari murakkab tuzilishga ega, lekin biz ularni ikki o‘lchamli tasvirda, sodda ko‘rinishda tushuntirishga harakat qilamiz:

Alkanlardan eng kichigi bu – metan. Uning kimyoviy formulasi CH₄. Bu shuni ifodalaydiki, metandagi uglerod atomi to‘rtta vodorod atomi bilan o‘zaro bog‘naish hosil qilgan. Tartib bo‘yicha metandan keyingi alkan – Etan deb ataladi (C₂H₆). U o‘zaro bog‘langan ikkita uglerod atomidan iborat bo‘lib, ushbu uglerod atomlarining har biri uchtadan vodorod atomlari bilan bog‘lanish tutadi. Navbatdagi alkan – Propan. Propanda uchta uglerod va 8 ta vodorod atomlari bog‘lanish hosil qilishgan. Keyingi alkan – Butanda esa, to‘rtta o‘zaro bog‘langan uglerod atomlari, 10 ta vodorod atomlari bilan bog‘langan bo‘lishadi – C₂H₁₀ .

Alkanlarning molekulalari o‘lchami yangi uglerod atomlarining kelib qo‘shilishi hisobiga  kattalashib boradi. Bunday birikmalar umumiy formulaga bo‘ysunadi: C_nH_(2n+2) . bu formuladagi n – uglerod atomlari soni. Masalan, Metanda faqat bitta uglerod atomi bor, shu tufayli, undagi vodorod atomlari 4 ta, ya’ni: 2·1+2=4

Aytib o‘tganimizdek, bunday birikmalarning miqdori juda ko‘p. Alkanlarda har bir yangi uglerod atomi kelib qo‘shilishi, yangicha organik birikmaning paydo qiladi. Bunday murakkab miqdorlardagi organik birikmalar nomlanishida chalkashliklar kelib chiqmasligi uchun, kimyogarlar maxsus nomlash tizimini ishlab chiqqanlar. Buning uchun har bir uglevodorod moddadagi uglerod atomlari soniga muvofiq keluvchi old qo‘shimchalar ro‘yxati tasdiqlandi. Masalan, ikkita uglerod atomiga ega organik birikmaga «et», sakkizta uglerod atomiga ega organik birikmaga esa «okta» old qo‘shimchasi qo‘shiladi. Barcha alkan birikmalarining nomlari «-an» bilan tugallanadi. Shu tarzda, C₂H₆ – Etan, C₈H₁₈ esa, — oktan deb nomlanadi. Boshqa uglevodorod birikmalarida ham xuddi shunday nomlash tizimi qo‘llaniladi.

Alkanlarning molekulalari juda barqaror bog‘lanishlar hosil qiladi. Shu tufayli barcha alkanlar kimyoviy faollikka ega moddalar hisoblanadi.  Ularning barchasi oksidlanish jarayoniga juda moyil bo‘ladi. Yonish – jadal oksidlanish, kislorod bilan birikma hosil qila boshlaganda yuz beradi va alkanlar katta miqdordagi energiya ajratib chiqaradi. Alkanlarning bu xossasi tufayli, ulardan energetika maqsadlarida foydalanish juda qulay. Xususan, avtomobil va maishiy turmush uchun benazir yoqilg‘i – tabiiy gaz asosan Metandir. Metandan issiqlik elektrostansiyalarida, oshxona pechlarida, boylerlarda doimiy foydalaniladi. Metanning yonish reaksiyasi davomida uglerod dioksidlari (CO₂) va suv (H₂O) ham paydo bo‘ladi. Bunday birikmalar esa, yonganida, qolgan boshqa barcha uglevodorodlarni hosil qilishi mumkin, lekin, har xil uglevodorodlarni turlicha miqdorda hosil qiladi. Metanning yonish reaksiyasi quyidagicha:

CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O

Alkenlar.

Alkanlarda har bir uglerod atomi to‘rtdan bittalik bog‘lamlarga ega bo‘ladi. Kimyogarlar alkanlarni «To‘yingan uglevodorodlar» deb atashadi. Ulardagi har bir atom, maksimal miqdordagi boshqa atomlar bilan bog‘lanib olgan. Uglerod atomining to‘rttadan kamroq atomlar bilan bog‘langan ko‘rinishidan tashkil topgan uglevodorod birikmalari – to‘yinmagan uglevodorodlar deyiladi.

Faqatgina uchta tashqi atomlar bilan bog‘langan uglerod atomlaridan tuzilgan uglevodorodlarni Alkenlar deb ataladi. Bunday hollarda uglerod atomlari ikkita bog‘lamlar bilan o‘zaro bog‘lanadi (qo‘shbog‘). Eng sodda alken bu – Etilen (C₂H₄).

Etilen molekulasida ikkita uglerod atomi qo‘shbog‘ orqali bog‘langan. Alkenlarda ham uglerod zanjiri xuddi alkanlardegidek cheksiz bo‘lishi mumkin, shuningdek, o‘lcham bo‘yicha kattalashish ham alkenlarda huddi alkanlardagidek tamoyil asosida yuz beradi: Propilen 3 ta uglerod atomiga ega bo‘ladi (C₃H₆), Buten esa 4 ta – (C₄H₈).

Alkenlar ham alkanlar singari neft mahsulotlarining tarkibida uchraydi va ulardan ajratib olinadi. Lekin, Alkenlarni ishlab chiqarish ham mumkin. Qo‘shbog‘ xossalariga ko‘ra alkenlar juda foydali moddalar hisoblanadi. Alkanlar shunchaki yonib ketsa, alkenlar esa, boshqa moddalar bilan oson reaksiyaga kirishib, ko‘plab foydali mahsulotlar ishlab chiqarishga asos bo‘ladi.

Alkenlar kimyoviy faol moddalardir. Sababi qo‘shbog‘ oson uziladi (mashhur ibora – Qo‘shbog‘ – bo‘shbog‘!) va ikkita yakkalik bog‘ hosil qilib olishi mumkin. Masalan alken molekulasidagi qo‘shbog‘ uzilib, vodorod atomi bilan yakkalik bog hosil qilishi tufayli u osongina alkanga aylanib qoladi. Buni Etilenning Etanga aylantiradigan quyidagi reaksiya misolida ko‘rish mumkin:

C₂H₄+H_2→C₂H₆

… Lekin bu hammasi emas. Alken va Alkanlardan tashqari uglevodorod birikmalarning yana bir oilasi – Alkinlar mavjud. Alkinlarda uglerod atomlari o‘zaro uchta bog‘ orqali bog‘lanadi. Bu oila Alkenlardan ham ko‘ra kuchliroq kimyoviy faollikka ega bo‘ladi. Buning sababi esa, uchtalik bog‘lanishning qo‘shbog‘dan ham osonroq uzilib, alohidadan yakkalik bog‘lanishlar hosil qilishidir. Alken va Alkanlardan farqli ravishda Alkinlar neft mahsulotlari tarkibida uchramaydi. Shu tufayli Alkinlarni sun’iy ravishda ishlab chiqariladi. Alkinlar oilasining eng sodda vakili – Etin C₂H₂ uni Atsetilen deb ham atashadi. Alkenlar singari Alkinlardan ham ko‘plab foydali mahsulotlar, masalan, plastmassa, yoki, dori preparatlari tayyorlanadi. Bundan tashqari Etin metallarni payvandlash va kesish ishlarida yondirish kameralarida ishlatiladi. Etinning o‘ziga xos xususiyatlaridan biri bu o‘rinda qo‘l keladi. U kisloros bilan ta’sirlashganda ham faqat 3000 °C da yonishga uchraydi. Bu esa boshqa turdagi yonilg‘larga nisbatan ancha yuqori barqarorlikdagi haroratdir.

Foto fakt