HEPTAN (C7H16): STRUKTUR, EGENSKAPER OG BRUKSOMRÅDER - KJEMI - 2026

Den heptan er en organisk forbindelse hvis kjemiske formel er C ₇ H ₁₆ og består av ni strukturelle isomerer, hvorav de best kjente er lineær. Det er et hydrokarbon, nærmere bestemt en alkan eller parafin, som finnes i de fleste organiske kjemilaboratorier, det være seg undervisning eller forskning.

I motsetning til andre parafiniske løsningsmidler har heptan lavere flyktighet, noe som gjør det relativt tryggere å bruke; så lenge det ikke er noen varmekilde som omgir dampene dine, og du jobber inne i en avtrekkshette. Brennbarheten til side, den er en sammensatt inert nok til å tjene som et medium for organiske reaksjoner.

N-Heptan molekyl representert ved en kule-og-pinne-modell. Kilde: Ben Mills og Jynto

Det øvre bildet viser strukturen til n-heptan, den lineære isomeren til alle heptaner. Fordi det er den vanligste og kommersielt verdifulle isomeren så vel som den enkleste å syntetisere, har det en tendens til å forstå at uttrykket 'heptan' utelukkende refererer til n-heptan; med mindre annet er angitt.

I flaskene med denne flytende forbindelsen er det imidlertid spesifisert at den inneholder n-heptan. De må avdekkes i en avtrekkshette og målingene tas nøye.

Det er et utmerket løsemiddel for fett og olje, og det er derfor det ofte brukes under ekstraksjoner av essenser eller andre naturlige produkter.

Struktur

n-heptan og dets intermolekylære interaksjoner

Som det kan sees i det første bildet, er n-heptanmolekylet lineært, og på grunn av den kjemiske hybridiseringen av karbonatomer antar kjeden en sikksakkform. Dette molekylet er dynamisk ved at dets CC-bindinger kan rotere, noe som får kjeden til å bøye litt i forskjellige vinkler. Dette bidrar til deres intermolekylære interaksjoner.

N-heptan er et ikke-polært, hydrofobt molekyl, og derfor er dets interaksjoner basert på Londons spredningskrefter; Dette er de som er avhengig av molekylmassen til forbindelsen og dets kontaktområde. To molekyler av n-heptan nærmer seg hverandre på en slik måte at kjedene deres "kiler" den ene på den andre.

Disse interaksjonene er effektive nok til å holde n-heptanmolekyler sammenhengende i en væske som koker ved 98 ° C.

isomerer

De ni isomerer av heptan. Kilde: Steffen 962

Til å begynne med ble det sagt at formelen C ₇ H ₁₆ representerte et totalt ni strukturelle isomerer, n-heptan å være den mest relevante (1). De andre åtte isomerene er vist på bildet over. Legg et øyeblikk merke til at noen er mer forgrenede enn andre. Fra venstre til høyre, fra toppen, har vi:

(2): 2-metylheksan

(3): 3-metylheksan, som består av et par enantiomerer (a og b)

(4): 2,2-dimetylpentan, også kjent som neoheptan

(5): 2,3-dimetylpentan, igjen med et par enantiomerer

(6): 2,4-dimetylpentan

(7): 3,3-dimetylpentan

(8): 3-etylpentan

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

Hver av disse isomerer har uavhengige egenskaper og anvendelser av n-heptan, forbeholdt mest for felt for organisk syntese.

Egenskaper til heptan

Fysisk utseende

Fargeløs væske med en bensinlignende lukt.

Molmasse

100,205 g / mol

Smeltepunkt

-90,549 ºC, og blir en molekylær krystall.

Kokepunkt

98,38 ° C.

Damptrykk

52,60 atm ved 20 ° C. Legg merke til hvor høyt damptrykk det er, til tross for at det er mindre flyktig enn andre parafiniske løsningsmidler, som heksan og pentan.

tetthet

0,6795 g / cm ³ . På den annen side er heptangampene 3,45 ganger tettere enn luft, noe som betyr at dampene vil ligge på steder der noe av væsken søl.

Vannløselighet

Siden heptan er en hydrofob forbindelse, kan den knapt oppløses i vann for å produsere en løsning med en konsentrasjon på 0,0003% ved en temperatur på 20 ° C.

Løselighet i andre løsningsmidler

Heptan er blandbar med karbontetraklorid, etanol, aceton, lett petroleum og kloroform.

Brytningsindeks (

1,3855.

viskositet

0,389 mPa s

Varmekapasitet

224,64 J / K mol

tenningspunkt

-4 ºC

Selvantennelsestemperatur

223 ºC

Overflatespenning

19,66 mN / m ved 25 ºC

Forbrenningsvarme

4817 kJ / mol.

reaktivitet

Heptan damper når du er nær en varmekilde (en flamme), reagerer eksotermisk og kraftig med oksygenet i luften:

C ₇ H ₁₆ + 11o ₂ => 7CO ₂ + 8 H ₂ O

Utenfor forbrenningsreaksjonen er imidlertid heptan en ganske stabil væske. Mangelen på reaktivitet skyldes at CH-bindinger er vanskelige å bryte, slik at de ikke er utsatt for substitusjon. På samme måte er den ikke veldig følsom for sterke oksidasjonsmidler, så lenge det ikke er brann i nærheten.

Den største faren for heptan er den høye flyktigheten og brennbarheten, så det er fare for brann hvis den blir sølt på varme steder.

applikasjoner

Løsemiddel og reaksjonsmedium

Heptan er et utmerket løsningsmiddel for å løse opp oljer og fett. Kilde: Pxhere.

Den hydrofobe karakteren til heptan gjør det til et utmerket løsningsmiddel for å løse opp oljer og fett. I dette aspektet har det blitt brukt som avfettingsmiddel. Imidlertid ligger dens største anvendelse i å bli brukt som et ekstraksjonsmiddel, siden det løser opp lipidkomponentene, så vel som de andre organiske forbindelsene i en prøve.

For eksempel, hvis du ønsket å trekke ut alle komponentene i malt kaffe, ville den bli maskert i heptan i stedet for vann. Denne metoden og dens variasjoner er implementert med alle slags frø, takket være hvilke planteessenser og andre naturlige produkter som er oppnådd.

Heptan, som er naturlig fargeløs, vil vende seg til fargen på den ekstraherte oljen. Deretter roteres den for til slutt å ha et volum av oljen som er så ren som mulig.

På den annen side tillater den lave reaktiviteten til heptan det også å være et alternativ når man vurderer et reaksjonsmedium for å utføre en syntese. Som et godt løsningsmiddel for organiske forbindelser, sikrer det at reagensene forblir i oppløsning og samhandler riktig med hverandre mens de reagerer.

Utfellingsmiddel

I petroleumskjemi er det vanlig å utfelle asfaltener fra en rå prøve ved å tilsette heptan. Denne metoden gjør det mulig å studere stabiliteten til forskjellige råoljer og bestemme hvor følsomt innholdet av asfaltener er for å utfelle og forårsake en rekke problemer for oljeindustrien.

Octane

Heptan har blitt brukt som drivstoff på grunn av den store mengden varme den avgir når den brenner. For bilmotorer vil det imidlertid være skadelig for ytelsen hvis de brukes i ren form. Fordi det brenner veldig eksplosivt, tjener det til å definere 0 på bensinoktanskalaen.

Bensin inneholder en høy prosentandel heptan og andre hydrokarboner for å bringe oktantallet opp til kjente verdier (91, 95, 87, 89, etc.).

referanser

1. Morrison, RT og Boyd, R, N. (1987). Organisk kjemi. 5. utgave. Redaksjonell Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organisk kjemi. (Sjette utgave). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kjemi. (10. utgave.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Heptan. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
5. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2020). Heptane PubChem-database. CID = 8900. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). Heptans. Science. Gjenopprettet fra: sciencedirect.com
7. Bell Chem Corp. (7. september 2018). Industriell bruk av heptan. Gjenopprettet fra: bellchem.com
8. Andrea Kropp. (2020). Heptan: Struktur, bruk og formel. Studere. Gjenopprettet fra: study.com