Węgiel-Orbitale s maja kształt sferyczny(kulisty),przy czym orbital 2s jest większy od 1s.Orbitale p maja kształt hantli i są zorientowane wzdłuż osi x,y,z. konfiguracji elektronowej wynika ze atom węgla może tworzyć dwa wiązania, a tworzy cztery. Goły atom węgla wchodzi w skład cząsteczki organicznej na jego powłoce walencyjnej możliwe jest wymieszanie orbitali 2s i 2p w procesie zwanym hybrydyzacja. Moga istniec trzy typy hybrydyzacji -sp , sp i sp. W zależności od typu hybrydyzacji wegiel tworzy wiazania pojedyncze, podwojne i potrójne. Trzy odmiany alotropowe wegla-diament,grafit i fuleryny (1985).Najpowszechniej wystepujacym zwiazkiem jest dwutlenek wegla (tlenek wegla IV).Jest to gaz bezwonny, bezbarwny, ciezszy od powietrza Zestala sie w temperaturze -55,7C pod cisnieniem 0,5 HPa.powstaje tzw.suchy lod ,ktory ulega sublimacji,czyli przejscia ze stanu stalego do gazowegoz pominieciem stanu cieklego.Uzywany w chlodnictwie.Dwutlenek wegla dobrze rozpuszcza sie w wodzie-produkcja napojow gazowanych.wzrost dwutlenku wegla w atmosferze,spowodowany spalaniem wegla,gazu ziemnego,ropy naftowej itp. prowadzi do tzw. efektu szklarniowego,czyli zwiekszenia pochlaniania energii slonecznej.Ze wzrostem stezenia dwutlenku wegla w atmosferze wzrasta temperatura Ziemi.Wegiel tworzy polaczenia nieorganiczne i jest podstawowym skladnikiem zwiazkow organicznych.Najpopularniejszym zwiazkiem nieorganicznym jest kwas weglowy, ktory w przyrodzie nie wystepuje w postaci stalej.Znane sa natomiast weglany.Weglan wapnia jest nierozpuszczalny w wodzie.Pod wplywem dwytlenku wegla przeksztalca sie w wodoroweglan wapnia .Woda zawierajaca wodoroweglany wapnia jest woda twarda.Weglan wapnia wystepuje w przyrodzie w postaci mineralow-wapien,kreda,marmur.
Twardosc weglanowa-obecnosc wodoroweglanu wapnia i magnazu.Jest to twardosc przemijajaca-podczas gotowania powstaja nierozpuszczalne w wodzie weglany osiadajace na dnie naczynia tworza Kamien kotlowy usuwa sie go za pomoca dowolnego kwasu(octowy,cytrynowy).Twardosc nieweglanowa-siarczan i chlorek magnazu oraz sole innych metali.Chemia organiczna -to chemia zwiazkow wysteoujacych w przyrodzie ozywionej,lub inaczej chemia wegla.Atom wegla ma zdolnosc do tworzenia 4 rownoczesnych wiazan.Atomy wegla wiazac sie ze soba moga tworzyc lancuchy o roznej dlugosci,ktore maja ksztalt lancuchow prostych,rozgalezionych lub zamknietych w pierscien.
W lancuchach weglany wystepuja pojedyncze wiazania miedzy atomami wegla,podwojne i potrojne.weglowodory-zwiazki zbudowane wylacznie z atomow wegla i wodoru.
Weglowodory alifatyczne-lancuchowe.Alkany-weglowodory nasycone,zawierajace szkielet weglowy z pojedynczymi wiazaniami miedzy atomami wegla.Ogolny wzor alkanow Najprostszy alkan to metan .Alkan o 2 atomach wegla to etan .Nazwy kolejnych weglowodorow pochodza od greckich liczebnikow odnoszacych sie do liczby atomow w czasteczce.Wszystkie nazwy alkanow charakteryzuje koncowka -an,np. :propan, butan, pentan, heksan, heptan, oktan ,dekan itp.Grupa nosi nazwe grupy metylenowej,zas grupa jest grupa metylowa. Weglowodory cykliczne zlozone z zamknietego lancucha weglowego o pojedynczym wiazaniu miedzy atomami wegla nosza nazwe cykloalkanow lub weglowodorow alicyklicznych. Ogolny wzor cykloalkenow .Przy ustaleniu nazw cykloalkanow obowiazuja reguly dotyczace nomenklatury alkanow z dodatkiem przedrostka -cyklo.Wlasciwosci weglowodorow nasyconych:1.Weglowodory do 4 atomow wegla sa gazami,wyzsze cieczami lub cialami stalymi(C17).2.Nie rozpuszczaja sie w wodzie ,sa rozpuszczalnikami innych substancji niepolarnych.3.Salaja sie do dwutlenku wegla i wodoru lub wegla i wody.4.Ulegaja reakcjom podstawiania(substytucja)np.:chlorowanie.
Węglowodory nienasycone sa to związki węgla z wodorem, w których występują podwójne lub potrojne wiazanie miedzy atomami wegla.Weglowodory z podwojnym wiazaniem miedzy atomami wegla nosza nazwealkenow.W nazwie stosuje sie koncowke -en,np. :eten, propen, buten, penten, heksen itp.Alkeny wykazuja izomerie geometryczna wzgledem podwojnego wiazania.Izomery majace podstawniki po tej samej stronie podwojnego wiazania otrzymuja w nazwie przedrostek -cis,a po przeciwnej przedrostek -trans.Właściwości alkenów:1.Daja połączenia z fluorowcami w reakcji przyłączenia.2.Ulegaja uwodornieniu tworzac alkohole.3.Przylaczaj czasteczke wody tworzac alkohole.4.Polimeryzuja,tworzac np.:polietyn ,stosowany do wyrobu folii,plyt,kabli,przedmiotow gospodarstwa domowego,zabawek itp.Alkiny-zwiazki zawierajace potrojne wiazanie miedzy atomami wegla. Najbardziej znany-acetylen o wzorze .Wlasciwosci alkinow:1.Ulegaja chlorowaniu.2.Ulegaja uwodornieniu.3.Przylaczaja HCL tworzac chlorek winylu.4.Polimeryzuja.Alkiny daja izomerie polozenia polegajaca na roznym polozeniu wiazania nienasyconego.Weglowodory aromatyczne.Benzen-bezbarwna lotna ciecz o charakterystycznym zapachu.Gestosc mniejsza od gestosci wody.Nie rozpuszcza sie w wodzie,jest doskonalym rozpuszczalnikiem np.:tluszczow.Pali sie kopcacym plomieniem.Pary benzenu z powietrzem tworza nieszaniny wybuchowe. Sekset elektronow tworzy wiazanie zdelokalizowane.Wlasciwosci benzenu.:1.Ulega reakcji podstawiania fluorowcami w obecnosci katalizatora.2.Ulega reakcji uwodorniania przechodzac w cykloheksan.3.Podlega reakcji nitrowania w obecnosci mieszaniny nitrujacej (stezony kwas azotowy i siarkowy),dajac nitrobenzen .Zastosowanie benzenu-otrzymywanie barwnikow,lekow;skladnik rozpuszczalnikow i paliw plynnych;dziala silnie rakotworczo.Homologi(pochodne) benzenu: Toulen-metylobenzen.Bezbarwna ciecz o charakterystycznym zapachu.Rozpuszcza sie w rozpuszczalnikach organicznych.Latwo ulega nitrowaniu.Pochodne z dwiema grupami metylowymi to ksyleny.W zaleznosci od polozenia grup metylowych wyroznia sie: o-ksylen,m-ksylen,p-ksylen.Zwiazki aromatyczne zawierajace kilka pierscieni benzenowych:naftalen, antracen ,fenautren ,trymetylometan, pyren ,bifenyl.Chlorowanie bifenyle(PCB)Zastosowanie-plastyfikatory i impregnatory plyny hydraulicze,uzdatnianie olejow silnikowych,skladniki farb itp.Dobrze rozpuszczalne w tluszczach-kumulacja w lancuchu pokarmowym,oporne na biodegradacje.Przenikanie do srodowiska-spalanie odpadow przemyslowych.Wielopierscieniowe weglowodory aromatyczne(WWA)Zrodlo pochodzenia-eksploatacja ropy naftowej,przemysl metalurgiczny i energetyczny,silniki spalinowe,ogrzewanie pochodnymi ropy naftowej,wedzenie. Zrodla weglowodorow w przyrodzie:gaz ziemny,ropa naftowa,wegiel kamienny.Gaz ziemny mieszanina weglowodorow gazowych(do 7wegli w czateczce) i niewielkie ilosci azotu, siarkowodoru ,helu, dwutlenku wegla ,wody.Wykorzystanie-paliwo,surowiec chemiczny. Ropa naftowa-80% alkany.Rafinacja-benzyna,nafta,oleje napedowe,mazut.Kraking-rozpad dlugich lancuchow.Reforming-poprawa jakosci benzyny (zwiekszenie liczby oktanowej,izooktan=100)Zastosowaniw -paliwo ,surowiec chemiczny Wegiel kamienny -mieszanina substancji stalych zawierajacych wegiel,tlen,wodor,siarke i azot Rozklad termiczny-koks ,woda pogazowa ,smola pogazowa, gaz koksowniczy. Zastosowanie: -koks-reduktor w hutach ,paliwo-woda pogazowa- zrodlo amoniaku- smola pogazowa-surowiec do otrzymywania zwiazkow aromatycznych(benzen,toluen,naftalen) -gaz koksowniczy- srodek opalowy Zanieczyszczenie powietrza.Obok tlenku wegla,dwutlenku wegla,dwutlenku siarki,tlenkow i ozonu -weglowodory. Zrodla-spaliny pojazdow,parujace paliwo,opary z lakierni i drukarni gazowe skladniki odprowadzanie przez elektrownie weglowe,koksowe i gazownie.Znanych okolo 300 weglowodorow zawierajacych od 1 do 13 atomow wegla Najwiecej metanu i weglowodorow zawierajacych od 2 do 5 atomow wegla. Metan-bierny chemicznie,czas trwania w atmosferze-12lat. Atom lub grupa atomow,ktora w polaczeniu z grupa weglowodorowa tworzy czasteczke pochodnej weglowodoru i w znacznej mierze decyduje o jej charakterystycznych wlasciwosciach nazywa sie grupa funkcyjna:-hydroksylowa, -karboksylowa, -karbonylowa,- aminowa,- chlorowiec. Zwiazki organiczne zlozone z grupy weglowodoru i grupy funkcyjnej hydroksylowej-OH sa alkoholami.Alkohole to hydroksylowe pochodne weglowodorow. -metanol,alkohol metylowy Od alkoholu propylowego grupa-OH moze miec rozne polozenie w czastetce. W zaleznosci od rzedowosci wegla,do ktorego dolaczona jest grupa -OH,alkohole moga byc I rzedowe i II rzedowe.Grupy -OH sa polarne,tworza wiazania wodorowe,ktore powoduja asocjacje czasteczek alkoholu. Asocjacje z czasteczkami wody-nizsze alkohole miesaja sie z woda w kazdym stosunku. Alkohole od C12 sa cialami stalymi i nie rozpuszczaja sie w wodzie.Wlasciwosci alkoholi jednowodorotlenowych:-nie ulegaja dysocjacji w wodzie-wykonuja slaby charakter kwasowy w reakcji z metalami aktywnymi tworza sole(alkoholany)-z chlorowodorem tworza halogenki alkilowe -w reakcjach z kwasami tlenowymi tworza estry -utleniaja sie do aldehydow lub ketonow -ulegaja dehydratacji tworzac alkeny lub etery Metanol-silna trucizna.Wypicie ok 15ml moze byc dawka smiertelna. Mniejsze dawki-slepota ,uszkodzenie watroby i nerek. Zastosowanie-otrzymywanie aldehydu mrowkowego ,wlokien syntetycznych tworzyw sztucznych, lekow ,barwnikow ,paliwa i rozpuszczalnik. Etanol-srodek bakterjobojczy, surowiec do produkcji substancji zapachowych,lekow,niektorych artykulow spozywczych(ocet),uzywka. Alkohole w przyrodzie-alkohol benzylowy(w olejku jasminowym,rozpuszczalnik przy wyrobie perfum),wosk pszczeli,mentol,cholesterol, mentol.
Węgiel-Orbitale s maja kształt sferyczny(kulisty),przy czym orbital 2s jest większy od 1s.Orbitale p maja kształt hantli i są zorientowane wzdłuż osi x,y,z. konfiguracji elektronowej wynika ze atom węgla może tworzyć dwa wiązania, a tworzy cztery. Goły atom węgla wchodzi w skład cząsteczki organicznej na jego powłoce walencyjnej możliwe jest wymieszanie orbitali 2s i 2p w procesie zwanym hybrydyzacja. Moga istniec trzy typy hybrydyzacji -sp , sp i sp. W zależności od typu hybrydyzacji wegiel tworzy wiazania pojedyncze, podwojne i potrójne. Trzy odmiany alotropowe wegla-diament,grafit i fuleryny (1985).Najpowszechniej wystepujacym zwiazkiem jest dwutlenek wegla (tlenek wegla IV).Jest to gaz bezwonny, bezbarwny, ciezszy od powietrza Zestala sie w temperaturze -55,7C pod cisnieniem 0,5 HPa.powstaje tzw.suchy lod ,ktory ulega sublimacji,czyli przejscia ze stanu stalego do gazowegoz pominieciem stanu cieklego.Uzywany w chlodnictwie.Dwutlenek wegla dobrze rozpuszcza sie w wodzie-produkcja napojow gazowanych.wzrost dwutlenku wegla w atmosferze,spowodowany spalaniem wegla,gazu ziemnego,ropy naftowej itp. prowadzi do tzw. efektu szklarniowego,czyli zwiekszenia pochlaniania energii slonecznej.Ze wzrostem stezenia dwutlenku wegla w atmosferze wzrasta temperatura Ziemi.Wegiel tworzy polaczenia nieorganiczne i jest podstawowym skladnikiem zwiazkow organicznych.Najpopularniejszym zwiazkiem nieorganicznym jest kwas weglowy, ktory w przyrodzie nie wystepuje w postaci stalej.Znane sa natomiast weglany.Weglan wapnia jest nierozpuszczalny w wodzie.Pod wplywem dwytlenku wegla przeksztalca sie w wodoroweglan wapnia .Woda zawierajaca wodoroweglany wapnia jest woda twarda.Weglan wapnia wystepuje w przyrodzie w postaci mineralow-wapien,kreda,marmur.
Twardosc weglanowa-obecnosc wodoroweglanu wapnia i magnazu.Jest to twardosc przemijajaca-podczas gotowania powstaja nierozpuszczalne w wodzie weglany osiadajace na dnie naczynia tworza Kamien kotlowy usuwa sie go za pomoca dowolnego kwasu(octowy,cytrynowy).Twardosc nieweglanowa-siarczan i chlorek magnazu oraz sole innych metali.Chemia organiczna -to chemia zwiazkow wysteoujacych w przyrodzie ozywionej,lub inaczej chemia wegla.Atom wegla ma zdolnosc do tworzenia 4 rownoczesnych wiazan.Atomy wegla wiazac sie ze soba moga tworzyc lancuchy o roznej dlugosci,ktore maja ksztalt lancuchow prostych,rozgalezionych lub zamknietych w pierscien.
W lancuchach weglany wystepuja pojedyncze wiazania miedzy atomami wegla,podwojne i potrojne.weglowodory-zwiazki zbudowane wylacznie z atomow wegla i wodoru.
Weglowodory alifatyczne-lancuchowe.Alkany-weglowodory nasycone,zawierajace szkielet weglowy z pojedynczymi wiazaniami miedzy atomami wegla.Ogolny wzor alkanow Najprostszy alkan to metan .Alkan o 2 atomach wegla to etan .Nazwy kolejnych weglowodorow pochodza od greckich liczebnikow odnoszacych sie do liczby atomow w czasteczce.Wszystkie nazwy alkanow charakteryzuje koncowka -an,np. :propan, butan, pentan, heksan, heptan, oktan ,dekan itp.Grupa nosi nazwe grupy metylenowej,zas grupa jest grupa metylowa. Weglowodory cykliczne zlozone z zamknietego lancucha weglowego o pojedynczym wiazaniu miedzy atomami wegla nosza nazwe cykloalkanow lub weglowodorow alicyklicznych. Ogolny wzor cykloalkenow .Przy ustaleniu nazw cykloalkanow obowiazuja reguly dotyczace nomenklatury alkanow z dodatkiem przedrostka -cyklo.Wlasciwosci weglowodorow nasyconych:1.Weglowodory do 4 atomow wegla sa gazami,wyzsze cieczami lub cialami stalymi(C17).2.Nie rozpuszczaja sie w wodzie ,sa rozpuszczalnikami innych substancji niepolarnych.3.Salaja sie do dwutlenku wegla i wodoru lub wegla i wody.4.Ulegaja reakcjom podstawiania(substytucja)np.:chlorowanie.
Węglowodory nienasycone sa to związki węgla z wodorem, w których występują podwójne lub potrojne wiazanie miedzy atomami wegla.Weglowodory z podwojnym wiazaniem miedzy atomami wegla nosza nazwealkenow.W nazwie stosuje sie koncowke -en,np. :eten, propen, buten, penten, heksen itp.Alkeny wykazuja izomerie geometryczna wzgledem podwojnego wiazania.Izomery majace podstawniki po tej samej stronie podwojnego wiazania otrzymuja w nazwie przedrostek -cis,a po przeciwnej przedrostek -trans.Właściwości alkenów:1.Daja połączenia z fluorowcami w reakcji przyłączenia.2.Ulegaja uwodornieniu tworzac alkohole.3.Przylaczaj czasteczke wody tworzac alkohole.4.Polimeryzuja,tworzac np.:polietyn ,stosowany do wyrobu folii,plyt,kabli,przedmiotow gospodarstwa domowego,zabawek itp.Alkiny-zwiazki zawierajace potrojne wiazanie miedzy atomami wegla. Najbardziej znany-acetylen o wzorze .Wlasciwosci alkinow:1.Ulegaja chlorowaniu.2.Ulegaja uwodornieniu.3.Przylaczaja HCL tworzac chlorek winylu.4.Polimeryzuja.Alkiny daja izomerie polozenia polegajaca na roznym polozeniu wiazania nienasyconego.Weglowodory aromatyczne.Benzen-bezbarwna lotna ciecz o charakterystycznym zapachu.Gestosc mniejsza od gestosci wody.Nie rozpuszcza sie w wodzie,jest doskonalym rozpuszczalnikiem np.:tluszczow.Pali sie kopcacym plomieniem.Pary benzenu z powietrzem tworza nieszaniny wybuchowe. Sekset elektronow tworzy wiazanie zdelokalizowane.Wlasciwosci benzenu.:1.Ulega reakcji podstawiania fluorowcami w obecnosci katalizatora.2.Ulega reakcji uwodorniania przechodzac w cykloheksan.3.Podlega reakcji nitrowania w obecnosci mieszaniny nitrujacej (stezony kwas azotowy i siarkowy),dajac nitrobenzen .Zastosowanie benzenu-otrzymywanie barwnikow,lekow;skladnik rozpuszczalnikow i paliw plynnych;dziala silnie rakotworczo.Homologi(pochodne) benzenu: Toulen-metylobenzen.Bezbarwna ciecz o charakterystycznym zapachu.Rozpuszcza sie w rozpuszczalnikach organicznych.Latwo ulega nitrowaniu.Pochodne z dwiema grupami metylowymi to ksyleny.W zaleznosci od polozenia grup metylowych wyroznia sie: o-ksylen,m-ksylen,p-ksylen.Zwiazki aromatyczne zawierajace kilka pierscieni benzenowych:naftalen, antracen ,fenautren ,trymetylometan, pyren ,bifenyl.Chlorowanie bifenyle(PCB)Zastosowanie-plastyfikatory i impregnatory plyny hydraulicze,uzdatnianie olejow silnikowych,skladniki farb itp.Dobrze rozpuszczalne w tluszczach-kumulacja w lancuchu pokarmowym,oporne na biodegradacje.Przenikanie do srodowiska-spalanie odpadow przemyslowych.Wielopierscieniowe weglowodory aromatyczne(WWA)Zrodlo pochodzenia-eksploatacja ropy naftowej,przemysl metalurgiczny i energetyczny,silniki spalinowe,ogrzewanie pochodnymi ropy naftowej,wedzenie. Zrodla weglowodorow w przyrodzie:gaz ziemny,ropa naftowa,wegiel kamienny.Gaz ziemny mieszanina weglowodorow gazowych(do 7wegli w czateczce) i niewielkie ilosci azotu, siarkowodoru ,helu, dwutlenku wegla ,wody.Wykorzystanie-paliwo,surowiec chemiczny. Ropa naftowa-80% alkany.Rafinacja-benzyna,nafta,oleje napedowe,mazut.Kraking-rozpad dlugich lancuchow.Reforming-poprawa jakosci benzyny (zwiekszenie liczby oktanowej,izooktan=100)Zastosowaniw -paliwo ,surowiec chemiczny Wegiel kamienny -mieszanina substancji stalych zawierajacych wegiel,tlen,wodor,siarke i azot Rozklad termiczny-koks ,woda pogazowa ,smola pogazowa, gaz koksowniczy. Zastosowanie: -koks-reduktor w hutach ,paliwo-woda pogazowa- zrodlo amoniaku- smola pogazowa-surowiec do otrzymywania zwiazkow aromatycznych(benzen,toluen,naftalen) -gaz koksowniczy- srodek opalowy Zanieczyszczenie powietrza.Obok tlenku wegla,dwutlenku wegla,dwutlenku siarki,tlenkow i ozonu -weglowodory. Zrodla-spaliny pojazdow,parujace paliwo,opary z lakierni i drukarni gazowe skladniki odprowadzanie przez elektrownie weglowe,koksowe i gazownie.Znanych okolo 300 weglowodorow zawierajacych od 1 do 13 atomow wegla Najwiecej metanu i weglowodorow zawierajacych od 2 do 5 atomow wegla. Metan-bierny chemicznie,czas trwania w atmosferze-12lat. Atom lub grupa atomow,ktora w polaczeniu z grupa weglowodorowa tworzy czasteczke pochodnej weglowodoru i w znacznej mierze decyduje o jej charakterystycznych wlasciwosciach nazywa sie grupa funkcyjna:-hydroksylowa, -karboksylowa, -karbonylowa,- aminowa,- chlorowiec. Zwiazki organiczne zlozone z grupy weglowodoru i grupy funkcyjnej hydroksylowej-OH sa alkoholami.Alkohole to hydroksylowe pochodne weglowodorow. -metanol,alkohol metylowy Od alkoholu propylowego grupa-OH moze miec rozne polozenie w czastetce. W zaleznosci od rzedowosci wegla,do ktorego dolaczona jest grupa -OH,alkohole moga byc I rzedowe i II rzedowe.Grupy -OH sa polarne,tworza wiazania wodorowe,ktore powoduja asocjacje czasteczek alkoholu. Asocjacje z czasteczkami wody-nizsze alkohole miesaja sie z woda w kazdym stosunku. Alkohole od C12 sa cialami stalymi i nie rozpuszczaja sie w wodzie.Wlasciwosci alkoholi jednowodorotlenowych:-nie ulegaja dysocjacji w wodzie-wykonuja slaby charakter kwasowy w reakcji z metalami aktywnymi tworza sole(alkoholany)-z chlorowodorem tworza halogenki alkilowe -w reakcjach z kwasami tlenowymi tworza estry -utleniaja sie do aldehydow lub ketonow -ulegaja dehydratacji tworzac alkeny lub etery Metanol-silna trucizna.Wypicie ok 15ml moze byc dawka smiertelna. Mniejsze dawki-slepota ,uszkodzenie watroby i nerek. Zastosowanie-otrzymywanie aldehydu mrowkowego ,wlokien syntetycznych tworzyw sztucznych, lekow ,barwnikow ,paliwa i rozpuszczalnik. Etanol-srodek bakterjobojczy, surowiec do produkcji substancji zapachowych,lekow,niektorych artykulow spozywczych(ocet),uzywka. Alkohole w przyrodzie-alkohol benzylowy(w olejku jasminowym,rozpuszczalnik przy wyrobie perfum),wosk pszczeli,mentol,cholesterol, mentol.