HEPTAANI (C7H16): RAKENNE, OMINAISUUDET JA KÄYTÖT - KEMIA - 2026

Heptaani on orgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on C ₇ H ₁₆ ja käsittää yhdeksän rakenteelliset isomeerit, joista tunnetuin on lineaarinen. Se on hiilivety, erityisesti alkaani tai parafiini, jota esiintyy useimmissa orgaanisen kemian laboratorioissa, olivatpa ne sitten opetusta tai tutkimusta.

Toisin kuin muut parafiiniset liuottimet, heptaanilla on alhaisempi haihtuvuus, mikä tekee siitä suhteellisen turvallisen käytön; niin kauan kuin höyryjäsi ei ole lämpölähdettä ja työskentelet imupesän sisällä. Sen syttyvyys sivuun, se on riittävän inertti yhdiste, joka toimii väliaineena orgaanisissa reaktioissa.

N-heptaanimolekyyli, jota edustaa kuula- ja sauvamalli. Lähde: Ben Mills ja Jynto

Yläkuva näyttää n-heptaanin, kaikkien heptaanien lineaarisen isomeerin, rakenteen. Koska se on yleisin ja kaupallisesti arvokkain isomeeri ja helpoimmin syntetisoitu, on taipumus ymmärtää, että termi 'heptaani' viittaa yksinomaan n-heptaaniin; ellei toisin sanota.

Tämän nestemäisen yhdisteen pulloissa kuitenkin määritetään, että se sisältää n-heptaania. Ne on löydettävä liesituulettimen sisäpuolelta ja mittaukset on tehtävä huolellisesti.

Se on erinomainen liuotin rasvoille ja öljyille, minkä vuoksi sitä käytetään usein kasvien esansseista tai muista luonnollisista tuotteista uutettaessa.

Rakenne

n-heptaani ja sen molekyylien väliset vuorovaikutukset

Kuten ensimmäisestä kuvasta voidaan nähdä, n-heptaanimolekyyli on lineaarinen ja johtuen hiiliatomiensa kemiallisesta hybridisaatiosta, ketju on siksak-muotoinen. Tämä molekyyli on dynaaminen siinä mielessä, että sen CC-sidokset voivat pyöriä, jolloin ketju taipuu hieman eri kulmissa. Tämä edistää heidän molekyylienvälistä vuorovaikutusta.

N-heptaani on ei-polaarinen, hydrofobinen molekyyli, ja siksi sen vuorovaikutukset perustuvat Lontoon dispergoiviin voimiin; Nämä ovat niitä, jotka riippuvat yhdisteen molekyylimassasta ja sen kontaktipinta-alasta. Kaksi n-heptaanin molekyyliä lähestyy toisiaan siten, että niiden ketjut "kiilaavat" toistensa päälle.

Nämä vuorovaikutukset ovat riittävän tehokkaita pitämään n-heptaanimolekyylit koheesiona nesteessä, joka kiehuu 98ºC: ssa.

isomeerit

Heptaanin yhdeksän isomeeri. Lähde: Steffen 962

Aluksi todettiin, että kaavan C ₇ H ₁₆ edustaa yhteensä yhdeksän rakenteelliset isomeerit, n-heptaani on eniten merkitystä (1). Muut kahdeksan isomeeriä esitetään yllä olevassa kuvassa. Huomaa yhdellä silmäyksellä, että jotkut ovat haarautuneempia kuin toiset. Vasemmalta oikealle, ylhäältä alkaen, meillä on:

(2): 2-metyyliheksaani

(3): 3-metyyliheksaani, joka koostuu parista enantiomeerejä (a ja b)

(4): 2,2-dimetyylipentaani, joka tunnetaan myös nimellä neoheptaani

(5): 2,3-dimetyylipentaani, jälleen enantiomeeriparin kanssa

(6): 2,4-dimetyylpentaani

(7): 3,3-dimetyylpentaani

(8): 3-etyylipentaani

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

Jokaisella näistä isomeereistä on riippumattomia n-heptaanin ominaisuuksia ja sovelluksia, jotka on varattu enimmäkseen orgaanisen synteesin aloille.

Heptaanin ominaisuudet

Fyysinen ulkonäkö

Väritön neste, jolla on bensiinin kaltainen tuoksu.

Moolimassa

100,205 g / mol

Sulamispiste

-90,549 ºC, siitä tulee molekyylikide.

Kiehumispiste

98,38 ° C.

Höyrynpaine

52,60 atm 20 ° C: ssa. Huomaa, kuinka korkea sen höyrynpaine on, vaikka se on vähemmän haihtuvaa kuin muut parafiiniset liuottimet, kuten heksaani ja pentaani.

Tiheys

0,6795 g / cm ³. Toisaalta heptaanihöyryt ovat 3,45 kertaa tiheämpiä kuin ilma, mikä tarkoittaa, että sen höyryt viipyvät tiloissa, joissa osa nesteestä vuotaa.

Vesiliukoisuus

Koska heptaani on hydrofobinen yhdiste, se voi tuskin liueta veteen liuoksen tuottamiseksi, jonka konsentraatio on 0,0003% 20 ° C: n lämpötilassa.

Liukoisuus muihin liuottimiin

Heptaani sekoittuu hiilitetrakloridin, etanolin, asetonin, petrolieetterin ja kloroformin kanssa.

Taitekerroin (

1,3855.

Viskositeetti

0,389 mPa s

Lämpökapasiteetti

224,64 J / K mol

syttymispiste

-4 ºC

Itsesyttymislämpötila

223 ° C

Pintajännitys

19,66 mN / m 25 ° C: ssa

Palamislämpö

4817 kJ / mol.

reaktiivisuus

Heptaanihöyryt, kun ne ovat lähellä lämmönlähdettä (liekkiä), reagoivat eksotermisesti ja voimakkaasti ilman hapen kanssa:

C ₇ H ₁₆ + 11 o ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

Polttoreaktion ulkopuolella heptaani on kuitenkin melko vakaa neste. Sen reaktiivisuuden puute johtuu siitä, että sen CH-sidoksia on vaikea hajottaa, joten se ei ole alttiita substituutioille. Samoin se ei ole kovin herkkä voimakkaille hapettimille, kunhan lähistöllä ei ole tulta.

Heptaanin suurin vaara on sen korkea haihtuvuus ja syttyvyys, joten tulipalon vaara on, jos se roiskuu kuumiin paikkoihin.

Sovellukset

Liuotin ja reaktioväliaine

Heptaani on erinomainen liuotin öljyjen ja rasvojen liuottamiseen. Lähde: Pxhere.

Heptaanin hydrofobinen luonne tekee siitä erinomaisen liuottimen öljyjen ja rasvojen liuottamiseksi. Tässä suhteessa sitä on käytetty rasvanpoistoaineena. Sen suurin käyttö on kuitenkin käytettävä uuttoliuottimena, koska se liuottaa lipidikomponentit sekä muut näytteen orgaaniset yhdisteet.

Esimerkiksi, jos halutaan uuttaa kaikki jauhetun kahvin komponentit, se jauhetaan heptaaniin veden sijasta. Tämä menetelmä ja sen muunnelmat on toteutettu kaikenlaisilla siemenillä, joiden ansiosta on saatu kasvinessensseja ja muita luonnollisia tuotteita.

Heptaani, joka on luonnostaan ​​väritön, muuttuu uutetun öljyn väriin. Sitten sitä pyöritetään niin, että lopulta saadaan öljymäärä, joka on mahdollisimman puhdas.

Toisaalta heptaanin heikko reaktiivisuus mahdollistaa sen olevan myös vaihtoehto, kun harkitaan reaktioväliainetta synteesin suorittamiseksi. Koska se on hyvä liuotin orgaanisille yhdisteille, se varmistaa, että reagenssit pysyvät liuoksessa ja ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa reagoidessaan kunnolla.

Saostusaine

Öljykemiassa on yleinen käytäntö saostaa asfalteenit raa'asta näytteestä lisäämällä heptaania. Tämän menetelmän avulla voidaan tutkia eri raakaöljyjen stabiilisuutta ja määrittää, kuinka herkkä niiden asfalteenipitoisuus on saostumiselle ja aiheuttaa sarjan ongelmia öljyteollisuudelle.

Oktaani

Heptaania on käytetty polttoaineena, koska se antaa paljon lämpöä palaessaan. Automoottoreiden osalta se olisi kuitenkin haitallinen niiden suorituskyvylle, jos niitä käytetään puhtaassa muodossa. Koska se palaa erittäin räjähtävästi, se määrittelee arvon 0 bensiinin oktaaniasteikolla.

Bensiini sisältää korkean prosentuaalisen määrän heptaania ja muita hiilivetyjä oktaaniluvun saattamiseksi tunnettuihin arvoihin (91, 95, 87, 89 jne.).

Viitteet

1. Morrison, RT ja Boyd, R, N. (1987). Orgaaninen kemia. 5. painos. Toimituksellinen Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Orgaaninen kemia. (Kuudes painos). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Orgaaninen kemia. (10. painos.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Heptaania. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
5. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2020). Heptane PubChem-tietokanta. CID = 8900. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). Heptans. ScienceDirect. Palautettu osoitteesta: sciencedirect.com
7. Bell Chem Corp. (7. syyskuuta 2018). Heptaanin teollinen käyttö. Palautettu osoitteesta: bellchem.com
8. Andrea Kropp. (2020). Heptaani: rakenne, käyttötavat ja kaava. Tutkimus. Palautettu osoitteesta study.com