สารประกอบไฮโดรคาร์บอน

              สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นสารอินทรีย์ประเภทหนึ่งซึ่งประกอบด้วยธาตุคาร์บอน และไฮโดรเจนเป็นหลัก ได้แก่  แอลเคน  แอลคีน และแอลไคน์

ตาราง แสดงตัวอย่างสารประกอบไฮโดรคาร์บอน

การอ่านชื่อ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน

• อ่านชื่อตามจำนวนของคาร์บอนอะตอม ดังนี้
• ถ้าเป็น แอลเคน ให้ลงท้ายด้วย เอน ( –ane )
• ถ้าเป็น แอลคีน ให้ลงท้ายด้วย อีน (–ene)
• ถ้าเป็น แอลไคน์ ให้ลงท้ายด้วย ไอน์ ( –ine)

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

หมู่ฟังก์ชัน

หมู่ฟังก์ชัน ( functional group) คือ หมู่อะตอม หรือกลุ่มอะตอมของธาตุที่แสดงสมบัติเฉพาะของสารอินทรีย์ชนิดหนึ่ง เช่น CH 3OH จะมีหมู่ -OH เป็นองค์ประกอบ แสดงหมู่ฟังก์ชันของแอลกอฮอล์

อนึ่งสารอินทรีย์ทั่วไปประกอบด้วยองค์ประกอบ 2 ส่วน ส่วนหนึ่งเป็นอะตอมไฮโดรคาร์บอนหรือหมู่อะตอมอื่นๆ อีก ส่วนหนึ่งเป็นหมู่ฟังก์ชัน ซึ่งแสดงสมบัติเฉพาะของสารอินทรีย์นั้นและเป็นส่วนที่มีความว่องไวทางเคมี กล่าวคือ ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดกับสารอินทรีย์มักจะเกิดตรงส่วนของหมู่ฟังก์ชัน เช่น

CH 3OH + Na ----------> CH 3O - Na + + 1/2H 2

ตาราง หมู่ฟังก์ชันบางชนิดและสารประกอบที่มีหมู่ฟังก์ชันเป็นองค์ประกอบ