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Idrocarburi

Gli idrocarburi sono composti chimici di natura organica costituiti da atomi di idrogeno ed atomi di carbonio, diversamente combinati. Il prefisso “idro”, infatti, riporta all’elemento idrogeno, chimicamente indicato con la lettera “H”, mentre il termine “carburo/i” riporta all’elemento carbonio, chimicamente indicato con la lettera “C”. La presenza dell’elemento carbonio negli idrocarburi ne determina l'appartenenza al gruppo delle sostanze organiche. All'idrogeno e al carbonio possono aggiungersi in un idrocarburi anche l'ossigeno, l'azoto e lo zolfo. Gli idrocarburi costituiscono una classe di composti estremamente ampia poiché gli atomi di carbonio hanno una capacità illimitata di unirsi in catene, sia aperte ( lineari o ramificate ), sia chiuse ad anello singolo o in più anelli condensati tra loro, sia miste ad anello ed aperte. I legami tra gli atomi possono essere semplici, doppi, tripli o ciclici. Le caratteristiche delle varie tipologie di idrocarburi dipendono dalla diversa costituzione delle molecole. Gli idrocarburi possono essere gassosi, liquidi o solidi.

  • Idrocarburi gassosi. Gli idrocarburi gassosi sono composti da molecole semplici e leggere. Si presentano allo stato gassoso a temperatura e pressione ambiente. Ad esempio, il gas metano è un idrocarburo semplice del tipo gassoso, composto da un atomo di carbonio e da quattro atomi di idrogeno ( CH4 ). Altri idrocarburi gassosi sono l'etano ( C2H6 ), il butano ( C4H10 ) e il propano ( C3H8 ). Il gas naturale è composto prevalentemente da metano per l'86% e per la restante parte da etano, propano e butano.
  • Idrocarburi liquidi. Gli idrocarburi liquidi sono composti da molecole complesse. Si presentano allo stato liquidi a temperatura e pressione ambiente. Non esiste una sola struttura chimica di idrocarburo liquido. Al contrario, gli idrocarburi liquidi possono essere molto diversi tra loro. Ad esempio, il pentano è composto 5 atomi di carbonio e da 12 atomi di idrogeno ( C5H12 ). L'ottano è composto da 8 atomi di carbonio e da 18 atomi di idrogeno ( C8H18 ). Gli idrocarburi liquidi sono alla base della formazione dei petroli.
  • Idrocarburi solidi. Gli idrocarburi liquidi sono composti da molecole complesse e pesanti. Si presentano allo stato solido a pressione e temperatura ambiente. Esempi di idrocarburi solidi sono la naftalina e la paraffina.

Gli idrocarburi sono i costituenti fondamentali del petrolio e suoi derivati, dei gas naturali (metano), e sono presenti anche nel carbon fossile. Tra le sostanze naturali a contenere idrocarburi vi sono pure alcuni polimeri come la gomma, mentre tra i composti di sintesi contenenti idrocarburi troviamo le gomme sintetiche, il polistirene, il polietilene. Gli idrocarburi costituiscono una delle principali fonti di approvvigionamento energetico, oltre che essere fondamentali materie prime per l’industria petrolchimica. Inoltre, da essi si ottengono in maniera più o meno diretta la maggior parte dei composti organici circolanti. Chimicamente gli idrocarburi si dividono in due grandi famiglie:

  • Idrocarburi alifatici. Gli idrocarburi alifatici, a loro volta, si distinguono in idrocarburi aciclici ed idrocarburi ciclici. Gli idrocarburi aciclici sono gli alcani o paraffine, gli alcheni o olefine, gli alchini o idrocarburi acetilenici ed i dieni i idrocarburi idienici. Gli idrocarburi ciclici si distinguono dai precedenti per la presenza, nella loro struttura molecolare, di un anello formato –almeno – da tre atomi di carbonio. Per questo motivo, essi prendono il nome di ciclo-alcani o ciclo-paraffine, ciclo-alcheni o ciclo-olefine, ciclo-alchini o ciclo-acetileni. Tra gli idrocarburi alifatici aciclici e ciclici non vi sono sostanziali differenze, se non quelle legate alle costanti fisiche. Alcuni tipi di petrolio contengono ciclo-alcani come il ciclo pentano ed il cicloesano.
  • Idrocarburi aromatici. Gli idrocarburi aromatici sono quegli idrocarburi appartenenti alla cosiddetta serie del benzene ed a seconda del numero di anelli di benzene che contengono nella loro struttura molecolare si dividono in monociclici o mononucleari e policiclici o polinucleari.

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