7 NAČINOV UPORABE IN UPORABE GLAVNIH ALKANOV - KEMIJA - 2025

Nekatere uporabe in uporabe alkanov so kot gorivo - bencin, bencin, dizelsko gorivo - kot topila --pentan, heksan, izoheksan in heptan - kot maziva ali voski in parafini.

Alkani so spojine, ki vsebujejo le ogljik in vodik, zato so ogljikovodiki. Znani so tudi kot parafini ali nasičeni ogljikovodiki, ker sta ogljikova in vodikova atoma povezana izključno z enojnimi vezmi.

Alkanov pripadajo homologne serije organskih spojin, v katerih člani razlikujejo za konstantni molekulsko maso 14, ki je CH ₂ . Splošna formula je CnH _{2n + 2.}

Alkani vsebujejo samo enojne vezi, kar pomeni, da so nasičene z vodikovimi atomi. So osnovni ogljikovodiki in izhodišča za razumevanje kemije drugih bolj zapletenih molekul.

Alkani dobijo ime po alkilni skupini, ki jo sestavljajo en ogljik in trije vodiki.

Seveda vsebujejo druge skupine, vendar dosledno vsebujejo alkilno skupino. Končnica "-ano" vam daje vedeti, da so v teh molekulah samo ene same vezi.

Najmanjši člani družine alkanov so plini, največje spojine pa so tekoče in trdne spojine.

Pogosto jih najdemo v virih goriva, kot sta zemeljski plin in nafta. Trdne spojine so običajno voskaste teksture.

Glavne uporabe in aplikacije alkanov

1- gorivo

Glavna uporaba alkanov je za gorivo. Njegova reakcija oksidacije sprošča energijo, ki jo lahko uporabimo za pridobivanje električne energije, premikanje vozil ali celo kuhanje.

Kratko-verižni alkani, kot so metan, etan, propan in butan, so v plinastem stanju in jih je mogoče črpati iz polj zemeljskega plina.

Metan se uporablja kot gorivo za vozila, medtem ko se propan in butan uporabljata kot kuhalni plin.

Daljši verižni alkani so v tekočem stanju in jih lahko najdemo v bencinu ali dizlu. Ko govorimo o visoki oktani, se nanaša na koncentracijo oktana v gorivu.

2- topila

Ker je dipolni moment med ogljikom in kisikom zelo nizek, alkani nimajo polarnosti vezi, zato dobro služijo kot apolarna topila.

Kemiki imajo maksimum, ki pravi, da "podobno raztaplja podobno", to pomeni, da polarna topila raztapljajo polarne snovi, nepolarna ali nepolarna topila pa raztapljajo nepolarne snovi.

Spojine, kot so pentan, heksan, izoheksan in heptan, se uporabljajo v laboratoriju in industriji kot topila za reakcije v nepolarnem mediju. Nonan je glavna sestavina kerozina.

3- Maziva

Alkani s 17 ali več molekulami ogljika se uporabljajo kot maziva in antikorozivi, saj njihova hidrofobna narava pomeni, da voda ne more doseči kovinske površine. Glede na njihovo gostoto in viskoznost so kot nalašč za to uporabo.

Mazalna olja različnih viskoznosti se lahko med seboj mešajo in prav zaradi tega, če jih lahko mešamo, so nekatera olja tako uporabna.

Na primer, običajno motorno olje je mešanica olja z nizko viskoznostjo, ki omogoča enostavno zagon pri hladnih temperaturah in olje z visoko viskoznostjo za boljše delovanje pri običajnih delovnih temperaturah.

Že od rimskih časov so se številne tekočine, vključno z vodo, uporabljale kot maziva za zmanjšanje trenja, toplote in obrabe med mehanskimi deli, ki so v stiku med seboj.

Danes je mazalno olje zaradi široke palete možnih uporab najbolj razširjen izdelek.

4- voski in parafini

Alkani so znani tudi kot parafini, zaradi česar je ta izraz zelo zmeden, ker se parafin nanaša tudi na vrsto voska.

Pojasnitev konceptov je kateri koli nasičen ogljikovodik (s formulo CnH _{2n + 2} ) parafin in zmes teh molekul se lahko uporabi za izdelavo voska, imenovanega parafinski vosek.

Na splošno imajo alkani, uporabljeni v tem vosku, ogljikove verige, ki vsebujejo 20 do 40 ogljika. Zato je parafinski vosek vrsta voska, ki ga izdelujejo iz parafinov ali alkanov.

Za parafinski vosek je značilna nizka tališče, prožna struktura in enostavno gorenje. Na splošno se uporablja pri svečah in bojicah.

5- Asfalt

Asfalt je prisoten v surovi nafti in je sestavljen iz mešanice ogljikovodikov, zlasti verižnih alkanov s 35 ogljiki ali več. Asfalt ima poltrdno, viskozno konsistenco.

Njegova glavna uporaba je gradnja cest, saj dodajanje peska ali gramoza asfaltu ustvari trdno zmes, idealno za to vrsto uporabe.

Ko je njegova gostota nižja, jo imenujemo tudi smola in jo lahko uporabljamo kot hidroizolacijsko sredstvo.

6- Kemijske reakcije

V primerjavi z alkeni in alkini so alkani razmeroma nereaktivni zaradi odsotnosti šibkejše pi vezi v njihovih ogljikovih okostjih. Vendar pa obstaja nekaj razredov reakcij, ki se običajno izvajajo z alkani.

Najpomembnejša reakcija, ki jo doživljajo alkani, je izgorevanje. Manjši linearni alkani se lažje oksidirajo kot večje, bolj razvejene molekule.

Alkani lahko gorijo v prisotnosti kisika, da nastanejo ogljikov dioksid, voda in energija.

V razmerah z omejenim kisikom so proizvodi ogljikov monoksid, voda in energija. Zaradi tega se alkani pogosto uporabljajo kot viri goriva.

C ₃ H ₈ + 5O ₂ »3CO ₂ + 4H ₂ O + energija

Dosledna reakcija, ki jo poleg izgorevanja podvržemo alkani, je halogenacija prostih radikalov.

V tem postopku se vodiki v alkilnih skupinah nadomestijo s halogeni (molekuli, kot sta klor in brom v periodični tabeli). Značilna reakcija je prikazana s pomočjo propana.

2C ₃ H ₈ + Cl ₂ »2C ₃ H ₈ Cl

Kompleksne alkane z visoko molekulsko maso, ki jih najdemo v surovi nafti, pogosto razdelimo na manjše, bolj uporabne alkane s termičnim krekingom; Alkeni in vodikov plin se prav tako proizvajajo po tej metodi.

Termično krekiranje se običajno izvaja pri visokih temperaturah in pogosto v prisotnosti katalizatorja. Dobimo mešanico produktov in te alkane in alkene lahko ločimo s frakcijsko destilacijo.

7- Druge uporabe alkanov

Alkanes ima poleg že omenjenih tudi druge namene. Spojine, kot je etan, se uporabljajo za proizvodnjo etilena, ki se uporablja za proizvodnjo etilen glikola (glavne sestavine antifriza) in polietilena, ki je najbolj razširjena plastika na svetu.

Propan se lahko uporablja kot hladilno sredstvo, kadar elektrika ni na voljo. Ko se plin širi, absorbira toploto.

Pravzaprav lahko povzroči ozebline. Upoštevajo se tudi kot nadomestek drugih hladilnih sredstev, vendar je njegova glavna pomanjkljivost eksplozivnost.

Butan je evforičen, zato ga pogosto uporabljamo kot inhalant. Na žalost povzroča zadušitev, srčno aritmijo in krče mišic dihalnih poti v pljučih.

Ta zadnja lastnost je vzrok za "nenadno smrt odvisnika od drog" in je vzrok smrti v 55% primerov, povezanih z vdihavanjem topil.

Pentan lahko najdemo v bencinskih mešanicah, vendar je njegova primarna uporaba v industrijskih okoljih kot "puhalo" pri ustvarjanju plastičnih pen.

Tudi kot propan se lahko uporablja kot hladilno sredstvo. Njegov izomer, izopentan, se pogosto uporablja v zobnih pastah.

Heksan in izoheksan sta prednostni topilo pri predelavi hrane, zlasti izoheksan, saj sta netoksična in imata nevtralen pH.

Reference

1. Advameg, Inc. (SF). Mazilno olje. Pridobljeno s strani madehow.com.
2. Advameg, Inc. (SF). Organska kemija - aplikacije v resničnem življenju. Pridobljeno od scienceclarified.com.
3. (2016, 20. septembra). Alkanes. Pridobljeno brez meja.com.
4. (2016, 26. maja). Reakcije Alkanes. Pridobljeno brez meja.com.
5. Haydon Armstrong, JH (SF). Mazilno olje. Obnovljeno iz energyeducation.ca.
6. co.uk. (2015). Vrste in strukture Alkana. Pridobljeno iz nafte.si.
7. Lastnosti in uporaba Alkanes. (SF). Pridobljeno iz ausetute.com.
8. Uporaba Alkana. (2011). Pridobljeno iz hzorganichemistry.wordpress.com.