GLI IDROCARBURI

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L'idrocarburo più semplice è il metano di formula CH₄. Aumentando il numero di carboni troviamo l'etano, di formula C₂H₆, l'etene (o etilene), C₂H₄ e l'etino, C₂H₂. Da quanto detto si può dedurre la struttura di un generico idrocarburo: ogni carbonio usa da uno a tre elettroni di valenza per formare legami con il carbonio adiacente, mentre i restanti elettroni di valenza del carbonio, sono utilizzati per i legami con gli atomi di idrogeno.

Una prima distinzione tra i vari idrocarburi naturali si riferisce al loro stato fisico nelle condizioni di pressione e di temperatura ambientali e cioè:

• Idrocarburi solidi o semisolidi: asfalto, bitume, ecc.
• Idrocarburi liquidi: petrolio (grezzo)
• Idrocarburi gassosi: metano ed eventualmente altri gas come etano, propano, butano, ecc.

Una ulteriore distinzione può essere fatta in base alle caratteristiche chimiche, ottenendo tre classi principali:

Il benzene è il più importante idrocarburo aromatico

• Idrocarburi aromatici, anelli con caratteristiche che li rendono particolarmente stabili.
• Idrocarburi saturi o alcani, con soli legami C-C, C_nH_2n+2
• Idrocarburi insaturi e tra questi:
  • alcheni, con almeno un legame C=C, C_nH_2n
  • alchini, con almeno un legame triplo C≡C, C_nH_2n-2

Gli idrocarburi non aromatici si dicono, per distinzione con questi ultimi, alifatici. A seconda che lo scheletro carbonioso dell'idrocarburo alifatico sia lineare o si chiuda ad anello si hanno:

• idrocarburi aliciclici (le catene di atomi di carbonio si chiudono a formare anelli)
  • cicloalcani (C_nH_2n)
  • cicloalcheni (C_nH_2n-2)
  • cicloalchini (C_nH_2n-4)

A seconda del tipo di catena gli idrocarburi aromatici si possono dividere in

• benzene e derivati
• idrocarburi aromatici polinucleati

In generale per gli alcani aciclici, quelli con peso molecolare simile hanno proprietà chimico-fisiche simili. Gli idrocarburi con cicli formati da meno di sei atomi di carbonio sono particolarmente instabili a causa della piccolezza dell'anello (tensione d'anello).

Al crescere del peso molecolare gli idrocabruri passano a presentarsi a temperatura e pressione ambiente da gas (metano, etano, propano) a liquido, a solido ceroso.

In generale gli idrocarburi saturi benché siano facilmente infiammabili e quindi reagiscano facilmente con l'ossigeno, hanno una relativa inerzia chimica, sono infatti anche detti paraffine (dal latino parum affinis, "poco reattivi").

Gli idrocarburi contenenti insaturazioni hanno altre proprietà dovute ai doppi o tripli legami e sono chimicamente più reattivi nelle posizioni contenenti il doppio o triplo legame o immediatamente adiacenti ad esse.

Gli idrocarburi aromatici formano una classe a sé per stabilità ed hanno una reattività chimica molto diversa da quella degli idrocarburi alifatici.

Esistono in natura varie miscele degli idrocarburi suddetti, con caratteri fisici e chimici intermedi fra una categoria e l'altra.

Le molecole degli alcani e dei cicloalcani sono apolari in quanto anche se il legame covalente C-H è polarizzato perché la differenza di elettronegatività è piuttosto bassa (0,4) e la struttura tetraedrica porta a una distribuzione della carica nelle molecole complessivamente simmetrica; le considerazioni sulla loro struttura molecolare trovano conferma nelle prove di solubilità: gli alcani sono praticamente insolubili in acqua mentre si sciolgono nei solventi apolari.

Tutti gli idrocarburi assumono una enorme importanza nell'economia e nella geopolitica moderne, principalmente grazie al loro ruolo fondamentale come fonte d'energia e per le vastissime applicazioni di tipo industriale.