L'octane (C8H18) est un hydrocarbure que l'on trouve dans le pétrole, les sphères noires représentent les atomes de carbone, les blanches ceux d'hydrogène.
L'éthane et le propane sont utilisés pour des applications chimiques à grande échelle. Ces deux gaz sont convertis soit en gaz de synthèse[2], soit en éthylène et propylène[3],[4]. Les alcènes sont des précurseurs de produits chimiques précieux comme l'éthanol, l'époxyde d'éthylène, l'éthylène glycol, l'acide acétique, l'acide acrylique[5],[6],[7], l'acrylnitrile et les polymères haute performance. Une autre classe d'hydrocarbures spéciaux est le BTX, un mélange de benzène, de toluène et des trois isomères du xylène[8].
Ce sont des ressources non renouvelables (à l'échelle chronologique humaine) dont les gisements commencent localement à s'épuiser ou à être très coûteux et difficiles à exploiter (gisements marins ou très profonds, souvent de moindre qualité), qu'il s'agisse du pétrole[9] ou du gaz naturel[10].
On peut trouver des lacs d'hydrocarbures sur Titan, un satellite de Saturne[11] et on trouve des taches d'hydrocarbures sur Pluton[12].
Classification
Selon la nature
On distingue selon leur nature :
les hydrocarbures saturés, dont la chaîne carbonée est constituée uniquement de liaisons simples (ex. : les alcanes) ;
les hydrocarbures biogéniques « frais » (gaz issu de la méthanisation naturelle contemporaine ou industrielle) ;
les hydrocarbures conventionnels (pétrole et gaz naturel tels qu'exploités dans leurs « réservoirs » géologiques jusqu'aux années 2000), de grande qualité pour l'industrie mais se raréfiant car ayant été surexploité ;
Les trois derniers de ces hydrocarbures forment en réalité un continuum (de qualité de plus en plus mauvaise du point de vue industriel et environnemental[13]).
Formules brutes
Les hydrocarbures saturés linéaires ou ramifiés possèdent la formule brute suivante : CnH(2n+2). Exemple : molécule de méthane, un atome de carbone : C1 d'où le nombre d'atomes d'hydrogène H(1*2+2) : CH4.
Les hydrocarbures saturés cycliques possèdent une formule brute différente. Celle-ci varie en fonction du nombre de cycles que contient la molécule. S'il n'y a qu'un cycle : CnH2n. S'il y en a deux : CnH(2n-2). Chaque cycle requiert une paire d'atome d'hydrogène en moins. La formule brute générale est : CnH(2(n-c)+2), « c » étant le nombre entier naturel de cycles.
Les hydrocarbures insaturés linéaires ou ramifiés possèdent la formule brute : CnH(2(n-i)+2), où i est le nombre entier naturel d'insaturation.
Les hydrocarbures insaturés cycliques possèdent la formule brute suivante : CnH(2(n-i-c)+2), où i est le nombre entier naturel d'insaturation, c étant le nombre entier naturel de cycles.
Nombres magiques
Toutes les molécules d'hydrocarbure n'ont pas la même stabilité. Une étude publiée en 2022, conduite par Artem Oganov avec l’algorithmeUspex (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography), a permis d'élaborer une carte de stabilité (c'est-à-dire présentant une énergie de liaison forte) des hydrocarbures CnHm jusqu'à n=vingt atomes de carbone et m=trente atomes d'hydrogène. Cette carte de « nombres magiques » indique les combinaisons les plus stables à la manière des nombres magiques régissant la stabilité des isotopes en physique[14],[15].
Plus la chaîne carbonée d'un hydrocarbure est longue, plus ses températures d'ébullition et de fusion sont élevées. Exemple : la température d'ébullition du méthane (CH4) est de −160 °C et celle du pentane (C5H12) est de 36 °C.
Plus la chaîne carbonée d'un hydrocarbure est ramifiée, plus les températures d'ébullition et de fusion sont faibles.
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Dépollution
L'utilisation d'un séparateur à hydrocarbures permet de limiter les pollutions issues d'eau susceptibles de contenir des hydrocarbures en séparant ceux ci du reste des eaux avant rejet dans le milieu naturel.
↑(en) Shenglin Liu, Guoxing Xiong, Weisheng Yang et Longya Xu, « [No title found] », Reaction Kinetics and Catalysis Letters, vol. 70, no 2, , p. 311–317 (DOI10.1023/A:1010397001697, lire en ligne, consulté le )
↑(en) Meng Ge, Xingye Chen, Yanyong Li et Jiameng Wang, « Perovskite-derived cobalt-based catalyst for catalytic propane dehydrogenation », Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 130, no 1, , p. 241–256 (ISSN1878-5204, DOI10.1007/s11144-020-01779-8, lire en ligne, consulté le )
↑(en) Qian Li, Gongbing Yang, Kang Wang et Xitao Wang, « Preparation of carbon-doped alumina beads and their application as the supports of Pt–Sn–K catalysts for the dehydrogenation of propane », Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 129, no 2, , p. 805–817 (ISSN1878-5204, DOI10.1007/s11144-020-01753-4, lire en ligne, consulté le )
↑(en) « Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid », J. Catal., , p. 48-60 (lire en ligne)
↑« The reaction network in propane oxidation over phase-pure MoVTeNb M1 oxide catalysts », J. Catal., , p. 369-385 (lire en ligne)
↑(en) Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts (lire en ligne)
↑(en) Guixian Li, Chao Wu, Dong Ji et Peng Dong, « Acidity and catalyst performance of two shape-selective HZSM-5 catalysts for alkylation of toluene with methanol », Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 129, no 2, , p. 963–974 (ISSN1878-5204, DOI10.1007/s11144-020-01732-9, lire en ligne, consulté le )
↑Vially R., Maisonnier G. et Rouaud T., Hydrocarbures de roche-mère - État des lieux [PDF], IFP Énergies nouvelles, IEP, rapport no 62 729, 22 janvier 2013 : voir schéma de la figure 1.7, p. 15, et § 1.2.3 « Les hydrocarbures de roche-mère », p. 16.
