Een koolwaterstofketen is een molecuul dat volledig bestaat uit waterstof en koolstof. Ze zijn de eenvoudigste van de organische verbindingen en kunnen een vloeistof, gas of vaste stof zijn. Er zijn veel soorten koolwaterstofketens, waaronder alkanen, alkenen, alkynen, cycloalkanen en arenen. Ze kunnen vertakt, lineair of cyclisch zijn. Koolwaterstofketens zijn alomtegenwoordig van aard. Ze zijn niet-polair, wat betekent dat ze niet mengen met water.

Carbon's Valence-schaal

De eenvoudigste koolwaterstof is methaan, een enkelvoudig centraal koolstofatoom gebonden aan vier waterstofatomen. Het centrale koolstofatoom kan niet meer dan vier andere bindingen vormen omdat het slechts vier valentie-elektronen heeft. Valence-elektronen zijn vrije elektronen op de buitenste schil van het atoom die beschikbaar zijn om te binden, of paren te maken, met valentie-elektronen op andere atomen om moleculen te vormen. Terwijl verzadigde koolstofketens alle vier valentie-elektronen bezet houden rond elke koolstof, kunnen sommige koolwaterstoffen onverzadigde punten hebben waar zich slechts twee of drie bindingen rond de centrale koolstof vormen. Die onverzadigingen kunnen de vorm hebben van dubbele of drievoudige bindingen met andere koolstofatomen op plaatsen waar waterstof afwezig is, zodat alle vier de valentie-elektronen nog steeds bezet zijn.

Naamgeving van koolwaterstoffen

Koolwaterstoffen worden genoemd met behulp van een voorvoegsel op basis van het aantal koolstofatomen in de keten en een achtervoegsel dat de typen bindingen aangeeft die zich daarin bevinden. Enkelvoudige, dubbele en driedubbele bindingen worden respectievelijk alkanen, alkenen en alkynen genoemd. Voor de verbinding "ethaan", dat een gas is, geeft het voorvoegsel "eth-" twee koolstofatomen in de keten aan en het achtervoegsel "-aan" geeft aan dat het alleen gebonden koolstofatomen en waterstofatomen bevat. Een verbinding met negen koolstofatomen die dubbele bindingen bevat, wordt nonene genoemd. Hexaan is een voorbeeld van een zes-koolstofmolecule met slechts enkele bindingen. Als het molecuul een ring is, begint het met het voorvoegsel "cyclo-" zoals met cyclohexaan, een zes-koolstofring met alle afzonderlijke bindingen.

Andere naamgevingsregels

Wanneer een koolwaterstof is gehecht aan een ander molecuul als een "functionele groep", bevat het voorvoegsel ook een "-yl" -uiteinde. Wanneer ethaan bijvoorbeeld aan een ander molecuul is bevestigd, wordt het een ethylgroep genoemd. Wanneer een verbinding meer dan één onverzadiging heeft, zoals een dubbele binding, wordt het nummer van de koolstof waar de dubbele binding vandaan komt, met een nummer in de naam opgenomen. Een buteenmolecuul met een dubbele binding tussen de eerste en tweede koolstofatomen wordt bijvoorbeeld 1-buteen genoemd. Ten slotte zijn speciale koolwaterstoffen, arenen of aromatische koolwaterstoffen, ringen met afwisselende enkele en dubbele bindingen.

Voorbeelden van koolwaterstoffen

Koolwaterstoffen hebben vele moderne toepassingen. Natuurlijk rubber is een type koolwaterstof dat bestaat uit alternerende dubbele en enkelvoudige gebonden koolstoffen. Essentiële oliën zoals menthol en kamfer bevinden zich in een klasse van ringvormige koolwaterstoffen die terpenoïden worden genoemd en bestaan ​​uit 10 koolstofatomen en ten minste één dubbel gebonden koolstofpaar. Hoewel menthol voorkomt in sigaretten en kamfer wordt gebruikt als motbestrijdingsmiddel, worden sommige soorten geurige etherische oliën gebruikt in de geneeskunde en parfum. Benzine, hoewel het geen zuivere koolwaterstof is, bevat een mengsel van koolwaterstoffen van verschillende lengtes, waaronder heptaan, isooctaan, cyclooctaan en ethylbenzeen. Talloze oplosmiddelen, zoals ethanol en benzeen, worden vaak gebruikt bij de productie van geneesmiddelen.