HEPTANAS (C7H16): STRUKTŪRA, SAVYBĖS IR PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Heptano yra organinis junginys, kurio cheminė formulė yra C ₇ H ₁₆ ir apima devynis struktūrines izomerus, iš kurių geriausiai žinomas yra linijinė. Tai yra angliavandenilis, konkrečiai alkanas arba parafinas, kuris randamas daugumoje organinės chemijos laboratorijų, nesvarbu, ar jos būtų mokymo, ar tyrimų.

Skirtingai nuo kitų parafininių tirpiklių, heptanas turi mažesnį lakumą, todėl jį naudoti santykinai saugiau; tol, kol jūsų šilumos garuose nėra šilumos šaltinio, o jūs dirbate ištraukimo gaubto viduje. Dėl savo degumo, jis yra pakankamai inertiškas junginys, naudojamas kaip terpė organinėms reakcijoms.

N-Heptano molekulė, pavaizduota rutulio ir lazdelės modeliu. Šaltinis: Benas Millsas ir Jynto

Viršutinis paveikslėlis rodo n-heptano, visų heptanų tiesinį izomerą, struktūrą. Kadangi jis yra labiausiai paplitęs ir komerciškai vertingas izomeras, taip pat lengviausiai sintetinamas, paprastai suprantama, kad terminas „heptanas“ reiškia tik n-heptaną; jei nenurodyta kitaip.

Tačiau šio skysto junginio buteliuose nurodyta, kad jame yra n-heptano. Jie turi būti atidengti ištraukimo gaubto viduje ir kruopščiai atlikti matavimai.

Tai puikus riebalų ir aliejaus tirpiklis, todėl dažnai naudojamas ekstrahuojant augalų esencijas ar kitus natūralius produktus.

Struktūra

n-heptanas ir jo tarpmolekulinės sąveikos

Kaip matyti pirmame paveikslėlyje, n-heptano molekulė yra tiesinė, o dėl cheminės jo anglies atomų hibridizacijos grandinė įgauna zigzago formą. Ši molekulė yra dinamiška tuo, kad jos CC jungtys gali suktis, todėl grandinė šiek tiek pasilenka skirtingais kampais. Tai prisideda prie jų tarpmolekulinės sąveikos.

N-heptanas yra nepolinė hidrofobinė molekulė, todėl jo sąveika grindžiama Londono dispersinėmis jėgomis; Tai yra tie, kurie priklauso nuo junginio molekulinės masės ir jo kontaktinio ploto. Dvi n-heptano molekulės artėja viena prie kitos taip, kad jų grandinės „pleištuotų“ viena ant kitos.

Ši sąveika yra pakankamai efektyvi, kad n-heptano molekulės būtų vientisos skystyje, kurio virimo temperatūra 98ºC.

Izomerai

Devyni heptano izomerai. Šaltinis: Steffen 962

Iš pradžių ji buvo sakoma, kad formulė C ₇ H ₁₆ , atstovaujama devynių struktūrinių izomerų iš viso, n-heptanas yra labiausiai atitinkamo (1). Kiti aštuoni izomerai parodyti aukščiau esančiame paveikslėlyje. Iš pirmo žvilgsnio atkreipkite dėmesį, kad kai kurie yra labiau šakoti nei kiti. Iš kairės į dešinę, pradedant nuo viršaus, mes turime:

(2): 2-metilheksanas

(3): 3-metilheksanas, susidedantis iš enantiomerų (a ir b) poros

(4): 2,2-dimetilpentanas, dar žinomas kaip neoheptanas

(5): 2,3-dimetilpentanas, dar kartą su enantiomerų pora

(6): 2,4-dimetilpentanas

(7): 3,3-dimetilpentanas

(8): 3-etilpentanas

(9): 2,2,3-trimetilbutanas.

Kiekvienas iš šių izomerų turi nepriklausomas n-heptano savybes ir pritaikymą, daugiausia skirtus organinės sintezės sritims.

Heptano savybės

Fizinė išvaizda

Bespalvis skystis, panašus į benzino kvapą.

Molinė masė

100,205 g / mol

Lydymosi temperatūra

-90,549 ºC, tampa molekuliniu kristalu.

Virimo taškas

98,38 ° C.

Garų slėgis

52,60 atm esant 20 ° C temperatūrai. Atkreipkite dėmesį, koks aukštas jo garų slėgis, nepaisant to, kad jis yra mažiau lakus nei kiti parafino tirpikliai, tokie kaip heksanas ir pentanas.

Tankis

0,6795 g / cm ³ . Kita vertus, heptano garai yra 3,45 karto tankesni už orą, tai reiškia, kad jo garai svyruos tose vietose, kur išsilieja jo skystis.

Tirpumas vandenyje

Kadangi heptanas yra hidrofobinis junginys, jis vos neištirpsta vandenyje, kad gautų 0,0003% koncentracijos tirpalą 20 ° C temperatūroje.

Tirpumas kituose tirpikliuose

Heptanas maišosi su anglies tetrachloridu, etanoliu, acetonu, petroleteriu ir chloroformu.

Lūžio rodiklis (

1,3855.

Klampumas

0,389 mPa s

Šilumos talpa

224,64 J / K mol

užsidegimo vieta

-4 ºC

Savaiminio užsidegimo temperatūra

223 ºC

Paviršiaus įtempimas

19,66 mN / m esant 25 ºC

Degimo šiluma

4817 kJ / mol.

Reaktyvumas

Heptano garai, arti šilumos šaltinio (liepsnos), egzotermiškai ir stipriai reaguoja su ore esančiu deguonimi:

C ₇ H ₁₆ + 11O ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

Tačiau ne degimo reakcijos metu heptanas yra gana stabilus skystis. Jo reakcija stoka dėl to, kad jo CH ryšius sunku suskaidyti, todėl jis nėra lengvai keičiamas. Taip pat jis nėra labai jautrus stipriems oksidatoriams, jei netoliese nėra gaisro.

Didžiausias heptano pavojus yra didelis jo lakumas ir degumas, todėl kilus gaisrui karštoje vietoje kyla gaisro pavojus.

Programos

Tirpiklis ir reakcijos terpė

Heptanas yra puikus tirpiklis aliejams ir riebalams tirpinti. Šaltinis: Pxhere.

Dėl hidrofobinio heptano savybių jis yra puikus tirpiklis aliejams ir riebalams tirpinti. Šiuo aspektu jis buvo naudojamas kaip riebalų šalinimo priemonė. Tačiau didžiausias jo panaudojimas yra naudojamas kaip ekstrahuojantis tirpiklis, nes jis tirpina lipidų komponentus, taip pat kitus organinius bandinio junginius.

Pvz., Jei norėtumėte išgauti visus maltos kavos komponentus, ji būtų išplaunama heptane, o ne vandenyje. Šis metodas ir jo variacijos buvo įdiegti naudojant visų rūšių sėklas, kurių dėka buvo gautos augalų esencijos ir kiti natūralūs produktai.

Natūraliai bespalvis heptanas pasikeis į ekstrahuoto aliejaus spalvą. Tada jis pasukamas, kad galiausiai būtų kuo grynesnis aliejaus tūris.

Kita vertus, mažas heptano reaktyvumas taip pat leidžia jį naudoti, kai svarstoma reakcijos terpė sintezei atlikti. Būdamas geras organinių junginių tirpiklis, jis užtikrina, kad reagentai liktų tirpale ir tinkamai sąveikautų, kol reaguos.

Kritulys

Naftos chemijoje įprasta iš neapdoroto mėginio nusodinti asfaltenus pridedant heptano. Šis metodas leidžia ištirti skirtingų žalių aliejų stabilumą ir nustatyti, koks jautrus jų asfalteno kiekis yra krituliams ir kuris sukelia daugybę problemų naftos pramonei.

Oktaninis

Heptanas buvo naudojamas kaip degalai, nes jis išskiria daug šilumos, kai degina. Tačiau, kalbant apie automobilių variklius, gryna forma būtų kenksminga jų eksploatacinėms savybėms. Kadangi jis dega labai sprogstamai, jis naudojamas apibrėžti 0 benzino oktaninio skaičiaus skalėje.

Benzino sudėtyje yra didelis procentas heptano ir kitų angliavandenilių, kad oktaninis skaičius padidėtų iki žinomų verčių (91, 95, 87, 89 ir kt.).

Nuorodos

1. Morrison, RT ir Boyd, R, N. (1987). Organinė chemija. 5-asis leidimas. Redakcija Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organinė chemija. (Šeštas leidimas). Mc Graw Hill.
3. Grahamas Solomonsas TW, Craigas B. Fryhle'as. (2011). Organinė chemija. (10-asis leidimas.). „Wiley Plus“.
4. Vikipedija. (2020). Heptanas. Atkurta iš: en.wikipedia.org
5. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras. (2020). „Heptane PubChem“ duomenų bazė. CID = 8900. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. „Elsevier BV“ (2020). Heptanai. „ScienceDirect“. Atkurta iš: sciencedirect.com
7. „Bell Chem Corp.“ (2018 m. Rugsėjo 7 d.). Pramoninis heptano panaudojimas. Atkurta iš: bellchem.com
8. Andrea Kropp. (2020). Heptanas: struktūra, naudojimo būdai ir formulė. Tyrimas. Atgauta iš: study.com