HEPTAN (C7H16): ZGRADBA, LASTNOSTI IN UPORABE - KEMIJA - 2025

Heptana je organska spojina, katerega kemijska formula je C ₇ H ₁₆ in ima devet strukturne izomere, od katerih je najbolj znana linearna. To je ogljikovodik, natančneje alkan ali parafin, ki ga najdemo v večini laboratorijev za organsko kemijo, če poučujejo ali raziskujejo.

Za razliko od drugih parafinskih topil ima heptan manjšo hlapnost, zaradi česar je relativno varnejša za uporabo; dokler ne obstaja toplotni vir, ki obkroža vaše hlape in delate znotraj nape. Če je poleg vnetljivosti, je dovolj inertna spojina, da služi kot medij za organske reakcije.

Molekula N-heptana, ki jo predstavlja model s kroglico in palico. Vir: Ben Mills in Jynto

Zgornja slika prikazuje strukturo n-heptana, linearnega izomera vseh heptanov. Ker gre za najpogostejši in komercialno dragocen izomer, pa tudi za najlažji sintetiziranje, se ponavadi razume, da se izraz "heptan" nanaša izključno na n-heptan; razen če ni drugače navedeno.

Vendar je v steklenicah te tekoče spojine določeno, da vsebuje n-heptan. Odkriti jih je treba v kapuco in natančno opraviti meritve.

Je odlično topilo za maščobe in olja, zato ga pogosto uporabljamo med ekstrakcijo rastlinskih esenc ali drugih naravnih proizvodov.

Struktura

n-heptana in njegovih medmolekulskih interakcij

Kot je razvidno iz prve slike, je molekula n-heptana linearna, veriga pa zaradi kemične hibridizacije njegovih ogljikovih atomov prevzame cikcak obliko. Ta molekula je dinamična, saj se njene CC vezi lahko vrtijo, zaradi česar se veriga rahlo upogne pod različnimi koti. To prispeva k njihovim medmolekularnim interakcijam.

N-heptan je nepolarna hidrofobna molekula, zato njegove interakcije temeljijo na disperzijskih silah Londona; To so tiste, ki so odvisne od molekulske mase spojine in njenega stičnega območja. Dve molekuli n-heptana se približata drug drugemu tako, da se njune verige "klinčijo" ena na drugi.

Te interakcije so dovolj učinkovite, da molekule n-heptana ostanejo kohezivne v tekočini, ki vre pri 98 ° C.

Izomeri

Devet izomerov heptana. Vir: Steffen 962

Sprva je bilo rečeno, da je formula C ₇ H ₁₆ predstavljala devet strukturnih izomerov, n-heptana, da je najbolj pomembno (1). Preostalih osem izomerov je prikazano na zgornji sliki. Na prvi pogled upoštevajte, da so nekateri bolj razvejani kot drugi. Od leve proti desni, začenši od vrha, imamo:

(2): 2-metilheksan

(3): 3-metilheksan, ki ga sestavlja par enantiomerov (a in b)

(4): 2,2-dimetilpentan, znan tudi kot neoheptan

(5): 2,3-dimetilpentan, spet s parom enantiomerov

(6): 2,4-dimetilpentan

(7): 3,3-dimetilpentan

(8): 3-etilpentan

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

Vsak od teh izomerov ima neodvisne lastnosti in uporabo n-heptana, rezerviranega večinoma za polja organske sinteze.

Lastnosti heptana

Fizični videz

Brezbarvna tekočina z vonjem po bencinu.

Molarna masa

100,205 g / mol

Tališče

-90.549 ° C, postane molekulski kristal.

Vrelišče

98,38 ° C.

Parni tlak

52,60 atm pri 20 ° C. Upoštevajte, kako visok je njegov parni tlak, čeprav je manj hlapljiv kot druga parafinska topila, kot sta heksan in pentan.

Gostota

0,6795 g / cm ³ . Po drugi strani so hlapi heptana 3,45-krat gostejši od zraka, kar pomeni, da se bodo njegovi hlapi zadržali v prostorih, kjer se razlije nekaj tekočine.

Topnost v vodi

Ker je heptan hidrofobna spojina, se komaj raztopi v vodi, da nastane raztopina s koncentracijo 0,0003% pri temperaturi 20 ° C.

Topnost v drugih topilih

Heptan se lahko meša z ogljikovim tetrakloridom, etanolom, acetonom, lahkim petrolejem in kloroformom.

Lomni količnik (

1.3855.

Viskoznost

0,389 mPa s

Toplotna zmogljivost

224,64 J / K mol

mesto vžiga

-4 ° C

Temperatura samovžiga

223 ºC

Površinska napetost

19,66 mN / m pri 25 ° C

Toplota izgorevanja

4817 kJ / mol.

Reaktivnost

Hlapi heptana, ko so blizu vira toplote (plamen), eksotermično in močno reagirajo s kisikom v zraku:

C ₇ H ₁₆ + 11o ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

Vendar je zunaj reakcije zgorevanja heptan precej stabilna tekočina. Njegovo pomanjkanje reaktivnosti je posledica dejstva, da se njegove CH-vezi težko pretrgajo, zato ni dovzeten za zamenjavo. Prav tako ni zelo občutljiv na močna oksidacijska sredstva, dokler v bližini ni ognja.

Največja nevarnost heptana je njegova velika hlapnost in vnetljivost, zato obstaja nevarnost požara, če se razlije na vročih mestih.

Prijave

Topilo in reakcijski medij

Heptan je odlično topilo za raztapljanje olj in maščob. Vir: Pxhere.

Hidrofobni značaj heptana ga naredi odlično topilo za raztapljanje olj in maščob. V tem pogledu se uporablja kot razmaščevalec. Njegova največja uporaba pa je v tem, da se uporablja kot ekstrahirajoče topilo, saj raztaplja lipidne sestavine in druge organske spojine v vzorcu.

Če bi na primer želeli izvleči vse sestavine mlete kave, bi jo macerirali v heptanu namesto v vodi. Ta metoda in njene različice so bile uporabljene pri vseh vrstah semen, zahvaljujoč temu, da smo dobili rastlinske esence in druge naravne izdelke.

Heptan, ki je naravno brezbarven, se bo spremenil v barvo ekstrahiranega olja. Nato se zasuka, da se končno doseže najčistejši možni volumen olja.

Po drugi strani pa nizka reaktivnost heptana omogoča tudi možnost, da se pri reakcijskem mediju opravi sinteza. Ker je dobro topilo za organske spojine, zagotavlja, da reagenti ostanejo v raztopini in med seboj pravilno reagirajo med reakcijo.

Sredstvo za oborino

V naftni kemiji je običajna praksa, da se asfalti oborijo iz surovega vzorca z dodatkom heptana. Ta metoda omogoča preučevanje stabilnosti različnih surovih olj in določitev, kako dovzetna je njihova vsebnost asfaltena, da se oborijo in povzročijo celo vrsto težav v naftni industriji.

Oktan

Heptan se uporablja kot gorivo zaradi velike količine toplote, ki jo oddaja, ko gori. Kar pa se tiče avtomobilskih motorjev, bi bilo, če bi se uporabljali v čisti obliki, škodljivo za njihovo delovanje. Ker gori zelo eksplozivno, služi določitvi 0 na bencinski oktanski lestvici.

Bencin vsebuje visok odstotek heptana in drugih ogljikovodikov, s čimer oktansko število doseže znane vrednosti (91, 95, 87, 89 itd.).

Reference

1. Morrison, RT in Boyd, R, N. (1987). Organska kemija. 5. izdaja Uredništvo Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesta izdaja). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. (10. izdaja.). Wiley Plus.
4. Wikipedija. (2020). Heptana. Pridobljeno: en.wikipedia.org
5. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2020). Heptane PubChem baza podatkov. CID = 8900. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). Heptani. ScienceDirect. Pridobljeno: sciencedirect.com
7. Bell Chem Corp. (7. september 2018). Industrijske uporabe heptana. Pridobljeno: bellchem.com
8. Andrea Kropp (2020). Heptan: struktura, uporaba in formula. Študij. Pridobljeno: study.com