HEPTÁN (C7H16): SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK ÉS FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2026

A heptán egy szerves vegyület, amelynek kémiai képlete C ₇ H _16, és kilenc szerkezeti izomert tartalmaz, amelyek közül a legismertebb egyenes. Ez egy szénhidrogén, különösen egy alkán vagy paraffin, amelyet a legtöbb szerves kémia laboratóriumban találnak, legyen az oktatás vagy kutatás.

Más paraffinos oldószerektől eltérően a heptán alacsony illékonyságú, ami viszonylag biztonságosabbá teszi a felhasználást; mindaddig, amíg nincs hőforrás a gőzök körül, és az elszívó belsejében dolgozik. Tűzveszélyessége mellett olyan inert vegyület, amely közepes szerves reakciókat képez.

N-Heptán molekula, amelyet egy gömbcsíkkal ábrázolunk. Forrás: Ben Mills és Jynto

A felső kép az n-heptán szerkezetét mutatja, amely az összes heptán lineáris izomerje. Mivel ez a leggyakoribb és kereskedelmileg értékes izomer, és a legkönnyebben szintetizálható, ezért általában meg kell érteni, hogy a „heptán” kifejezés kizárólag az n-heptánt jelenti; hacsak másként nem jelezzük.

Ennek a folyékony vegyületnek az üvegeiben azonban meg kell határozni, hogy n-heptánt tartalmaz. Ezeket ki kell fedni az elszívó belsejében, és a méréseket körültekintően kell elvégezni.

Kiváló oldószer zsírokhoz és olajokhoz, ezért gyakran használják növényi esszenciák vagy más természetes termékek kivonásakor.

Szerkezet

n-heptán és intermolekuláris kölcsönhatásai

Amint az az első képen látható, az n-heptán molekula lineáris, és szénatomjainak kémiai hibridizációja miatt a lánc cikcakk alakú. Ez a molekula dinamikus abban az értelemben, hogy CC-kötései foroghatnak, ami a lánc kissé meghajlik különböző szögekben. Ez hozzájárul az intermolekuláris kölcsönhatásokhoz.

Az n-heptán nem poláris, hidrofób molekula, ezért kölcsönhatásai London diszpergáló erőin alapulnak; Ezek azok, amelyek a vegyület molekulatömegétől és annak érintkezési felületétől függenek. Az n-heptán két molekulája megközelíti egymást oly módon, hogy láncaik "egymásba ütköznek".

Ezek az interakciók elég hatékonyak ahhoz, hogy az n-heptán molekulákat koherensen tartsák egy 98ºC-on forrásban lévő folyadékban.

Az izomerek

A heptán kilenc izomerje. Forrás: Steffen 962

Eleinte azt mondták, hogy a képlet a C ₇ H ₁₆ képviselt összesen kilenc szerkezeti izomerjei, n-heptán, hogy a leginkább releváns (1). A másik nyolc izomert a fenti ábra mutatja. Röviden összefoglalva, néhányan elágazóbb, mint mások. Balról jobbra, felülről kezdve:

(2): 2-metilhexán

(3): 3-metilhexán, amely egy pár a (b) és enantiomerből áll

(4): 2,2-dimetil-pentán, más néven neoheptán

(5): 2,3-dimetil-pentán, ismét egy pár enantiomerrel

(6): 2,4-dimetil-pentán

(7): 3,3-dimetil-pentán

(8): 3-etil-pentán

(9): 2,2,3-trimetilbután.

Ezen izomerek mindegyikének n-heptán tulajdonságaitól és alkalmazásától független, főként a szerves szintézis területeire fenntartva.

A heptán tulajdonságai

Fizikai megjelenés

Színtelen folyadék benzinszerű szaggal.

Moláris tömeg

100,205 g / mol

Olvadáspont

-90,549 ºC, molekuláris kristálygá válik.

Forráspont

98,38 ° C.

Gőznyomás

52,60 atm 20 ° C-on Vegye figyelembe, hogy mekkora a gőznyomása, annak ellenére, hogy kevésbé illékony, mint más paraffinos oldószerek, például hexán és pentán.

Sűrűség

0,6795 g / cm ³. Másrészről, a heptángőzök 3,45-szor sűrűbbek, mint a levegő, ami azt jelenti, hogy gőzei olyan helyekben mozognak, ahol folyadék egy része kiömlött.

Vízben való oldhatóság

Mivel a heptán hidrofób vegyület, alig oldódik vízben, és így 20 ° C hőmérsékleten 0,0003% koncentrációjú oldatot kap.

Oldhatóság más oldószerekben

A heptán elegyedik szén-tetrakloriddal, etanollal, acetonnal, petroléterrel és kloroformmal.

Törésmutató (

1,3855.

Viszkozitás

0,389 mPa s

Hőkapacitás

224,64 J / K mol

gyújtási pont

-4 ºC

Öngyulladási hőmérséklet

223 ° C

Felületi feszültség

19,66 mN / m 25 ° C-on

Az égés hője

4817 kJ / mol.

Reakcióképesség

A heptángőzök hőforrás (láng) közelében exoterm és erőteljesen reagálnak a levegőben lévő oxigénnel:

C ₇ H ₁₆ + 11o ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

Az égési reakción kívül azonban a heptán meglehetősen stabil folyadék. Reakcióképességének hiánya annak a ténynek köszönhető, hogy CH-kötéseit nehéz megbontani, tehát nem hajlandó helyettesítésre. Ezenkívül nem túl érzékeny az erős oxidálószerekre, mindaddig, amíg nincs tűz a közelben.

A heptán legnagyobb veszélyét a magas illékonysága és tűzveszélyessége képezi, így tűzveszély áll fenn, ha forró helyre öntik.

Alkalmazások

Oldószer és reakcióközeg

A heptán kiváló oldószer az olajok és zsírok oldására. Forrás: Pxhere.

A heptán hidrofób tulajdonsága kiváló oldószerré teszi az olajok és zsírok oldására. Ebben a vonatkozásban zsírtalanítóként használták. Legfőbb alkalmazása abban rejlik, hogy extraháló oldószerként használják, mivel feloldja a lipid komponenseket, valamint a minta többi szerves vegyületét.

Például, ha az őrölt kávé összes összetevőjét ki akarja vonni, akkor azt víz helyett heptánban áztatják meg. Ezt a módszert és annak variációit mindenféle vetőmagban bevezették, amelynek köszönhetően növényi esszenciákat és egyéb természetes termékeket kaptunk.

A heptán, amely természetesen színtelen, az extrahált olaj színére vált. Ezután forgatjuk, hogy végre olyan mennyiségű olajat kapjunk, amely a lehető legtisztább.

Másrészről, a heptán alacsony reakcióképessége azt is lehetővé teszi, hogy ezt választhassák egy szintézis végrehajtására szolgáló reakcióközeg mérlegelésekor. Mivel jó oldószer a szerves vegyületek számára, biztosítja, hogy a reagensek oldatban maradjanak, és megfelelő reakcióba lépjenek egymással, miközben reagálnak.

Csapadék

A kőolajkémiai gyakorlatban az aszfaltének nyers mintából kicsapódnak heptán hozzáadásával. Ez a módszer lehetővé teszi a különféle nyersolajok stabilitásának tanulmányozását és annak meghatározását, hogy az aszfaltenéntartalom mennyire hajlandó kicsapódni és számos problémát okoz az olajipar számára.

Oktán

A heptánt tüzelőanyagként használták, mivel nagy hőmennyiséget ad ki, amikor ég. Ami a gépjárműmotorokat illeti, tiszta formában történő használata esetén ártalmas lenne a teljesítményükre. Mivel nagyon robbanásveszélyesen ég, ezért a benzin-oktán skálán definiálja a 0 értéket.

A benzin nagy mennyiségű heptánt és más szénhidrogéneket tartalmaz, hogy az oktánszámot az ismert értékekre növeljék (91, 95, 87, 89 stb.).

Irodalom

1. Morrison, RT és Boyd, R, N. (1987). Szerves kémia. 5. kiadás. Szerkesztői Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Szerves kémia. (Hatodik kiadás). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Szerves kémia. (10. kiadás). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Heptán. Helyreállítva: en.wikipedia.org
5. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2020). Heptane PubChem adatbázis. CID = 8900. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). Heptans. ScienceDirect. Helyreállítva: sciencedirect.com
7. Bell Chem Corp. (2018. szeptember 7.). A heptán ipari felhasználása. Helyreállítva: bellchem.com
8. Andrea Kropp. (2020). Heptán: felépítés, felhasználások és képlet. Tanulmány. Helyreállítva: study.com