Hydrocarbure : Définition et propriétés chimiques

Les hydrocarbures sont des composés organiques dont la structure moléculaire est formée à partir de l'union entre les atomes d'hydrogène et de carbone dont la formule de base est CnHm, n et m étant des nombres entiers naturels.

Ces composés organiques peuvent se retrouver dans différents états de la matière: liquide, gazeux (gaz naturel ou par condensation) et éventuellement solide.

Le pétrole (à l'état liquide) et le gaz naturel (à l'état gazeux) sont des mélanges d'hydrocarbures. C’est à partir des hydrocarbures que les substances fossiles sont dérivés.

Certaines propriétés des hydrocarbures

Les hydrocarbures présentent certaines caractéristiques communes :

• Ils sont inflammables à la température ambiante, tel est le cas du pétrole et du gaz naturel.
• ils ne se mélangent pas à l'eau.
• ils ont une densité est variable.
• La longueur de la chaîne carbonée et les ramifications déterminent la températures d'ébullition et de fusion; la masse volumique; et l’indice de réfraction.
• Elles sont lipophiles, c'est-à-dire solubles dans les solvants organiques.
• Lorsque la combustion est optimale ou complète, ils produisent de l'eau et du dioxyde de carbone.
• Lorsque la combustion est inadéquate ou incomplète, ils produisent de l'eau et du monoxyde de carbone ou du carbone (suie).

Classification des hydrocarbures

Il existe deux principaux types d'hydrocarbures. Regardons chacun séparément.

Hydrocarbures ou arènes aromatiques

Ce sont des composés organiques cycliques caractérisés par un noyau commun, appelé benzène. Il peut être de deux types :

1. Monocycliques: ceux dans lesquels une molécule d'hydrogène du cycle benzénique est remplacée par des chaînes latérales, c'est-à-dire par des résidus d'hydrocarbures. Par exemple, le méthylbenzène ou le toluène (C6H5-CH3).
2. Polycycliques: sont ceux qui contiennent au moins deux noyaux de benzène.

Hydrocarbures aliphatiques

Ils sont essentiellement composés d'hydrogène et de carbone et n'ont aucun caractère aromatique. Leurs chaînes sont ouvertes et peuvent être à la fois linéaires et ramifiées. Les hydrocarbures aliphatiques sont subdivisés en :

1. Hydrocarbures saturés ou alcanes: ce sont ceux dont les liaisons carbones sont simples. Les alcanes contiennent des liaisons carbone-carbone uniques. La formule générale des alcanes est la suivante: (CnH2n + 2) Par exemple, l'éthane.
2. Hydrocarbures insaturés: sont ceux qui contiennent des doubles ou triples liaisons carbone-carbone. Dans e groupe, on trouve:
3. Les Alcènes ou oléfines: ils présentent des doubles liaisons carbone-carbone (CH2 = CH2). Par exemple: Limonène (à partir d'huiles d'agrumes).
4. Les Alcynes ou acétylènes: elles présentent des triples liaisons carbone-carbone. Par exemple: ethyne (HC≡CH).

Où et comment trouve-t-on les hydrocarbures ?

Les hydrocarbures se trouvent généralement dans des réservoirs, des gisements ou des réservoirs au niveau du sous-sol, soit sur la plate-forme terrestre, soit sur la plate-forme marine.

Le processus qui aboutit à l'obtention d'hydrocarbures se compose de quatre étapes. Il s’agit de la sédimentation profonde, le chauffage et la pression, la migration des hydrocarbures du substrat rocheux vers la roche de stockage, ainsi que la rétention par piège à huile ou roches imperméables.

1. Sédimentation profonde

Les hydrocarbures sont formés à partir de la décomposition et de la transformation thermique de sédiments de matière organique (algues, restes végétaux, animaux) déposés à grande profondeur, qui sont contenus dans la roche mère, c'est-à-dire dans la base rocheuse du sol.

2. Chauffage et pression

La concentration de température et de pression exercée sur la matière organique au cours des siècles l'amène à se transformer en liquide (pétrole) ou en gaz. La transformation de la matière organique dépend de la présence du substratum rocheux.

3. Migration des hydrocarbures du substrat rocheux vers la roche de stockage

Une fois transformés, les hydrocarbures migrent dans les pores des roches dites de stockage, c'est-à-dire du sable et des roches fragmentées qui peuvent absorber et expulser les fluides. Les roches d'entrepôt ont deux caractéristiques: la porosité et la perméabilité. Il ne s'agit donc pas d'un réservoir concave comme on l'imagine habituellement.

4. Rétention par piège à huile ou roches imperméables

La forme géométrique d'une roche de stockage où le fluide est piégé s'appelle un piège à huile. Le piège est recouvert d'une roche d'étanchéité qui empêche l'hydrocarbure en question d'être expulsé vers la surface.

Utilisation et importance des hydrocarbures

Les hydrocarbures sont importantes dans la vie humaine. Plusieurs substances importantes pour une vie confortable sont formées à partir d'hydrocarbures. Donc, sans les les hydrocarbures, la vie moderne et industrielle telle qu’on la connaît ne serait simplement pas possible.

En effet, les hydrocarbures ont de nombreux usages tant au niveau industriel que dans la vie de tous les jours. Elles constituent par exemple une source d’énergie importantes pour le fonctionnement des automobiles et d’autres engins. Ainsi, les hydrocarbures constituent une source de ressources énergétiques, de matières premières, ainsi que produits spéciaux,

Ressources énergétiques

Les carburants à base d'hydrocarbures servent de ressources énergétiques permettant la mobilisation de l'industrie, des transports, de l'agriculture et de l'électricité pour la consommation domestique. Cela équivaut à près de 80% de la production d'électricité dans le monde.

Matières premières

Les substances à base d'hydrocarbures sont utiles dans la fabrication de produits tels que plastique, encres, caoutchouc, fibres synthétiques pour textiles, détergents, crayons, insecticides et produits chimiques en général.

Produits spéciaux

Les substances à base d'hydrocarbures sont la base de certains produits spéciaux tels que de l'asphalte, des graisses pour équipements et moteurs, lubrifiants, paraffines, etc.