Węglowodory nasycone (alkany):

Alkany są związkami węgla i wodoru, w których pomiędzy atomami węgla występują jedynie wiązania pojedyncze. Tak jak we wszystkich związkach organicznych, również w alkanach, węgiel jest czterowartościowy. Ogólny sumaryczny wzór węglowodorów nasyconych ma postać: CnH2n+2 Alkany tworzą szereg homologiczny. -CH2-. Związki chemiczne należące do jednego szeregu homologicznego (homologi) posiadają przeważnie zbliżone właściwości chemiczne. Szereg homologicznych alkanów wygląda następująco:

CH4 metan

C2H6 etan

C3H8 propan

C4H10 butan

C5H12 pentan

C6H14 heksan

C7H16 heptan

C8H18 oktan

C9H20 nonan

C10H22 dekan

Cztery pierwsze alkany (metan, etan, propan, butan) posiadają nazwy historyczne, a nazwy pozostałych węglowodorów są złożone z liczebnika łacińskiego albo greckiego, który określa liczbę atomów węgla w cząsteczce, oraz końcówki -an.

Alkany nie rozpuszczają się w wodzie, natomiast ulegają rozpuszczeniu w rozpuszczalnikach organicznych. Związki te charakteryzują się małą aktywnością pod względem chemicznym. Ulegają reakcjom spalania. W zależności od ilości dostępnego tlenu może to być spalanie całkowite, niecałkowite lub półspalanie. Przykładowe równania reakcji zostały przedstawione poniżej:

spalanie całkowite pentanu:

C5H12 + 8O2 = 5CO2 + 6H2O

półspalanie:

2C5H12 + 11O2 = 10CO + 12H2O

spalanie niecałkowite:

C5H12 + 3O2 = 5C + 6H2O

Izomeria jest zjawiskiem polegającym na występowaniu cząsteczek o takim samym wzorze sumarycznym, lecz mających różną budowę szkieletu węglowego. W przypadku alkanów ilość izomerów wzrasta gwałtownie w miarę zwiększania się liczby atomów węgla. Na przykład dla cząsteczek zawierających cztery atomy węgla mamy dwa izomery, węglowodory posiadające pięć atomów węgla w cząsteczce mają trzy izomery, sześć atomów węgla w łańcuchu węglowym wskazuje na istnienie pięciu izomerów, siedem atomów węgla - 9 izomerów.

Węglowodory nienasycone (alkeny, alkiny)

Szereg homologiczny alkenów ma postać:

C2H4 eten

C3H6 propen

C4H8 buten

C5H10 penten

C6H12 heksen

C7H14 hepten

C8H16 okten

C9H18 nonen

C10H20 deken

Nazwy alkenów są tworzone z nazw odpowiednich alkanów, poprzez zamienienie końcówki -an odpowiedniego alkanu na -en. Na przykład alken o trzech atomach węgla w cząsteczce to propen.

Alkeny, które zawierają dwa wiązania podwójne to dieny, natomiast węglowodory nienasycone zawierające więcej niż dwa wiązania podwójne (trieny, tetraeny itd.) są ogólnie nazywane polienami.

Najprostszymi przedstawicielami tych grup związków są eten (alken) i etyn (alkin). Eten z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową. Na skale przemysłową jest otrzymywany poprzez katalityczne odwodornienie etanu. Znalazł on zastosowanie w syntezie polietylenu, tlenku etylenu, alkoholu etylowego, w przechowalnictwie płodów rolnych oraz w ogrodnictwie. Etyn jest bezbarwnym gazem o słabym eterycznym zapachu. Jest on palny i rozpuszczalny w wodzie. Po zmieszaniu z powietrzem w odpowiednim stężeniu tworzy mieszaninę wybuchową. Etyn łatwo ulega polimeryzacji i addycji. Otrzymuje się go przede wszystkim w wyniku działania wody na węglik wapnia (karbid) oraz z metanu. Ten związek chemiczny stanowi bardzo ważny surowiec w przemyśle chemicznym, przede wszystkim w przemyśle tworzyw sztucznych używany jest także do spawania i cięcia metali do oświetlania oraz do wyrobu sadzy.

Jest to substancja wysoce łatwo palna, rakotwórcza i toksyczna. Może powodować raka. Również działa toksycznie przez drogi oddechowe, w kontakcie ze skórą i po połknięciu; stwarza poważne zagrożenie zdrowia w następstwie długotrwałego narażenia. Benzen otrzymuje się ze smoły węglowej i na skutek aromatyzacji benzyn. Jest to jeden z najważniejszych surowców przemysłu organicznego. Znalazł on zastosowanie w produkcji włókien syntetycznych, tworzyw sztucznych, detergentów, barwników, pestycydów, jako rozpuszczalnik i w syntezie bezwodnika maleinowego, aniliny i fenolu. Benzen jest wykorzystywany przede wszystkim w syntezie innych związków organicznych. Jest on składnikiem benzyny, a spaliny z samochodów stanowią główne źródło benzenu w środowisku. Benzen może znaleźć się w wodzie wraz ze ściekami przemysłowymi zanieczyszczeniami atmosferycznymi.

W określonych warunkach areny ulegają także reakcjom addycji, a więc zachowują się jak węglowodory nienasycone. W obecności katalizatora (niklu) i przy podwyższonym ciśnieniu zachodzi uwodornienie benzenu i otrzymuje się cykloheksan.

Inne węglowodory aromatyczne, które mają skondensowane pierścienie, zachowują się podobnie do benzenu, jednak ze względu na nie równo cenność atomów węgla mogą one tworzyć wiele jedno podstawionych pochodnych.

Węglowodory aromatyczne wykazują stosunkowo dużą trwałość. Ulegają one przede wszystkim reakcjom substytucji, przebiegającym bez rozerwania pierścienia. Stosowane są między innymi do syntezy barwników, leków oraz materiałów wybuchowych.