🛢️ Alkeny, alkyny, areny a ropa

Ropa v rafinerii

O čem to je

Benzín v autě, asfalt na silnici, plastová taška i acetylen, kterým svářeč řeže železo – to všechno začíná u jedné černé, páchnoucí kapaliny: ropy.

Ukážeme si, jak se ropa rozdělí na užitečné části a jaké „rodiny“ uhlovodíků v ní a z ní vznikají.

Nové pojmy

UhlovodíkLátka složená jen z uhlíku a vodíku. Uhlík tvoří vždy 4 vazby (spojení), vodík 1.methan CH₄
RopaHustá kapalina z hlubin země. Je to směs stovek různých uhlovodíků. Vznikla před miliony let z odumřelých drobných organismů.
Fosilní palivoPalivo, které vzniklo před miliony let z odumřelých organismů. Nové za lidského života nevznikne – zásoby se vyčerpávají.uhlí, ropa, zemní plyn
DestilaceOddělování kapalin podle teploty varu. Směs se zahřeje, látky se postupně vypaří a pak zase zkapalní.Tak se pálí i slivovice.
FrakceČást ropy, která se vypaří v určitém rozmezí teplot. Není to jedna látka, ale skupina podobných.benzín, petrolej, nafta

Frakční destilace

Ropa se v rafinerii zahřeje a páry stoupají vysokou věží. Nahoře je chladněji. Každá látka zkapalní v té výšce, kde je teplota pod její teplotou varu.

Podívej se na graf. Látky s krátkými molekulami vřou nízko a jdou až nahoru, látky s dlouhými zůstávají dole.

Co zbude úplně dole, je hustý asfalt – použije se na silnice.

Proč odchází benzín z věže výš než nafta?
Benzín má nižší teplotu varu (kratší molekuly). Zůstane plynem i ve vyšších, chladnějších patrech a zkapalní až tam. Nafta vře výš, takže zkapalní už níž.

Tři druhy vazeb

Uhlíky se mohou držet jednou, dvěma i třemi „rukama“ najednou. Podle toho dělíme uhlovodíky:

AlkanMezi uhlíky jsou jen jednoduché vazby (C–C). Koncovka -an. Hlavní složka ropy.ethan C₂H₆
AlkenMá aspoň jednu dvojnou vazbu (C=C). Koncovka -en.ethen C₂H₄ (ethylen) – z něj se vyrábí plast polyethylen; urychluje i dozrávání ovoce.
AlkynMá aspoň jednu trojnou vazbu (C≡C). Koncovka -yn.ethyn C₂H₂ (acetylen) – hoří velmi horkým plamenem, používá se ke svařování a řezání kovů.
ArenUhlovodík s benzenovým jádrem – prstencem ze 6 uhlíků.benzen C₆H₆; naftalen (dva prstence) se dříve dával proti molům.

Alkenům a alkynům se říká nenasycené uhlovodíky: kvůli násobné vazbě mají méně vodíků, než by se na uhlíky vešlo.

Proč má ethen jen 4 vodíky, když ethan jich má 6?
V ethenu se dva uhlíky drží dvojnou vazbou – každý na to spotřebuje 2 ruce ze 4. Zbydou mu 2 ruce → 2 vodíky. Dva uhlíky × 2 = 4 vodíky: C₂H₄. V ethanu je vazba jednoduchá, zbydou 3 ruce → 6 vodíků.

Pozor: benzen je jedovatý a karcinogenní – může způsobit rakovinu.

✗Ropa, uhlí a zemní plyn jsou obnovitelné zdroje – příroda je vyrábí pořád.
✓Jsou to fosilní paliva. Vznikala miliony let a jejich zásoby se vyčerpávají.

Co spálíme za den, vznikalo neskutečně dlouho. Za lidský život se nic nového nedoplní.

Ropa je směs uhlovodíků, dělí se frakční destilací podle teploty varu. Alkany mají jednoduché vazby (-an), alkeny dvojnou (-en), alkyny trojnou (-yn), areny benzenové jádro.

Vazby

O čem to je

Ethan, ethen a ethyn – tři skoro stejná slova, ale tři úplně jiné látky. Liší se jedinou věcí: jak pevně se drží jejich dva uhlíky.

Když pochopíš vazby, poznáš z názvu, jak molekula vypadá, a spočítáš její vzorec. Na konci uvidíš, kde se všechny tyhle látky berou – v ropě.

Nové pojmy

UhlovodíkSloučenina jen z uhlíku a vodíku.
VazbaSpojení dvou atomů. Uhlík tvoří vždy 4 vazby, vodík 1. Mezi dvěma uhlíky může být vazba jednoduchá (–), dvojná (=) nebo trojná (≡).Dvojná vazba je jako držet se oběma rukama.
Nasycený / nenasycenýNasycený uhlovodík má jen jednoduché vazby – víc vodíků už se nevejde. Nenasycený má dvojnou nebo trojnou vazbu – má vodíků méně.

Tabulka skupin

SkupinaVazbaKoncovkaObecný vzorecPříklad
alkanyjen jednoduché-anCₙH₂ₙ₊₂ethan C₂H₆
alkenyjedna dvojná-enCₙH₂ₙethen C₂H₄
alkynyjedna trojná-ynCₙH₂ₙ₋₂ethyn C₂H₂
arenybenzenové jádro––benzen C₆H₆
Benzenové jádroPrstenec ze 6 uhlíků, na každém je jeden vodík. Molekuly s ním se jmenují areny.benzen C₆H₆

Jak z názvu poznat vzorec

Začátek názvu řekne počet uhlíků: meth- 1, eth- 2, prop- 3, but- 4.
Koncovka řekne vazbu: -an jednoduchá, -en dvojná, -yn trojná.
Dosaď do obecného vzorce a spočítej vodíky.
Jaký vzorec má propen?
prop- = 3 uhlíky. -en = jedna dvojná vazba → CₙH₂ₙ. 2 · 3 = 6. Propen je C₃H₆.
Jaký vzorec má propyn?
prop- = 3 uhlíky. -yn = trojná vazba → CₙH₂ₙ₋₂. 2 · 3 − 2 = 4. Propyn je C₃H₄.

Vyzkoušej si to

Roztřiď látky podle vazby. Pomůže ti koncovka názvu nebo spočítání vodíků.

K čemu jsou

  • ethen (ethylen) – výroba plastu polyethylenu; urychluje dozrávání ovoce
  • ethyn (acetylen) – svařování a řezání kovů
  • benzen – surovina v chemickém průmyslu; je jedovatý a karcinogenní (může vyvolat rakovinu)
  • naftalen – dříve proti molům

Odkud se berou: ropa

RopaKapalná směs uhlovodíků z hlubin země. Spolu s uhlím a zemním plynem patří mezi fosilní paliva – vznikla před miliony let a nedoplňují se.

V rafinerii se ropa dělí frakční destilací – zahřeje se a jednotlivé části (frakce) se oddělí podle teploty varu. Od nejnižší: plyny, benzín, petrolej, nafta, mazut. Zbytek je asfalt.

✗C₂H₂ je ethen.
✓C₂H₂ je ethyn (acetylen). Ethen je C₂H₄.

Méně vodíků = víc „rukou“ spotřebovaných mezi uhlíky. Dva vodíky znamenají trojnou vazbu → koncovka -yn.

-an jednoduchá, -en dvojná, -yn trojná vazba. Areny mají benzenové jádro ze 6 uhlíků. Všechny se získávají hlavně z ropy, která se dělí frakční destilací.
⛽Uhlovodíky – alkany🍷Deriváty uhlovodíků