Heptan (C7H16) struktur, egenskaper och användningsområden

5151
Sherman Hoover

De heptan är en organisk förening vars kemiska formel är C7H16 och innefattar nio strukturella isomerer, varav den mest kända är linjär. Det är ett kolväte, speciellt ett alkan eller paraffin, som finns i de flesta laboratorier för organisk kemi, vare sig det är undervisning eller forskning..

Till skillnad från andra paraffiniska lösningsmedel har heptan lägre flyktighet, vilket gör det relativt säkrare att använda; förutsatt att det inte finns någon värmekälla som omger dina ångor och att du arbetar inuti en fläkt. Bortsett från sin antändlighet är det en förening som är tillräckligt inert för att fungera som ett medium för organiska reaktioner..

N-heptanmolekyl representerad av en kul-och-stick-modell. Källa: Ben Mills och Jynto [Public domain]

Den övre bilden visar strukturen på n-heptan, den linjära isomeren av alla heptaner. Eftersom den är den vanligaste och kommersiellt värdefullaste isomeren, liksom den lättaste att syntetisera, tenderar det att förstås att termen "heptan" endast avser n-heptan; om inget annat anges.

Emellertid anger flaskorna med denna flytande förening att den innehåller n-heptan. De måste avtäckas inuti en fläkt och måtten tas noggrant.

Det är ett utmärkt lösningsmedel för fetter och oljor, varför det ofta används vid extraktion av växtessenser eller andra naturprodukter..

Artikelindex

  • 1 Struktur
    • 1.1 n-heptan och dess intermolekylära interaktioner
    • 1.2 Isomerer
  • 2 Egenskaper hos heptan
    • 2.1 Fysiskt utseende
    • 2.2 Molmassa
    • 2.3 Smältpunkt
    • 2.4 Kokpunkt
    • 2.5 Ångtryck
    • 2.6 Densitet
    • 2.7 Löslighet i vatten
    • 2.8 Löslighet i andra lösningsmedel
    • 2.9 Brytningsindex (nD)
    • 2.10 Viskositet
    • 2.11 Värmekapacitet
    • 2.12 Flampunkt
    • 2.13 Självantändningstemperatur
    • 2.14 Ytspänning
    • 2.15 Förbränningsvärme
    • 2.16 Reaktivitet
  • 3 användningsområden
    • 3.1 Lösningsmedel och reaktionsmedium
    • 3.2 Utfällningsmedel
    • 3.3 Oktan
  • 4 Referenser

Strukturera

n-heptan och dess intermolekylära interaktioner

Som framgår av den första bilden är molekylen av n-Heptan är linjärt och på grund av den kemiska hybridiseringen av dess kolatomer antar kedjan en sicksackform. Denna molekyl är dynamisk eftersom dess C-C-bindningar kan rotera, vilket får kedjan att böjas något i olika vinklar. Detta bidrar till deras intermolekylära interaktioner..

De n-heptan är en apolär, hydrofob molekyl, och därför är dess interaktioner baserade på Londons dispersiva krafter; Dessa är de som beror på föreningens molekylmassa och dess kontaktyta. Två molekyler av n-heptan närmar sig varandra på ett sådant sätt att de "kilar" sina kedjor på varandra.

Dessa interaktioner är tillräckligt effektiva för att hålla molekylerna i n-Heptan sammanhängande i en vätska som kokar vid 98 ºC.

Isomerer

De nio isomererna av heptan. Källa: Steffen 962 [Public domain]

Först sa man att formeln C7H16 representerade totalt nio strukturella isomerer n-heptan den mest relevanta (1). De övriga åtta isomererna visas i bilden ovan. Lägg märke till att en del är mer grenade än andra. Från vänster till höger, från början, har vi:

(2): 2-metylhexan

(3): 3-metylhexan, som består av ett par enantiomerer (a och b)

(4): 2,2-dimetylpentan, även känd som neoheptan

(5): 2,3-dimetylpentan, återigen med ett par enantiomerer

(6): 2,4-dimetylpentan

(7): 3,3-dimetylpentan

(8): 3-etylpentan

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

Var och en av dessa isomerer har egenskaper och applikationer oberoende av n-heptan, reserverad mest för organiska syntesområden.

Heptanegenskaper

Fysiskt utseende

Färglös vätska med en bensinliknande lukt.

Molmassa

100,205 g / mol

Smältpunkt

-90,549 ºC, blir en molekylär kristall.

Kokpunkt

98,38 ºC.

Ångtryck

52,60 atm vid 20 ° C Observera hur högt ångtrycket är, trots att det är mindre flyktigt än andra paraffiniska lösningsmedel, såsom hexan och pentan..

Densitet

0,6795 g / cm3. Å andra sidan är heptanångor 3,45 gånger tätare än luft, vilket innebär att dess ångor dröjer kvar i utrymmen där lite av dess vätska spills..

Vattenlöslighet

Heptan, som är en hydrofob förening, kan knappt lösa sig i vatten för att producera en lösning med en koncentration på 0,0003% vid en temperatur av 20 ºC..

Löslighet i andra lösningsmedel

Heptan är blandbart med koltetraklorid, etanol, aceton, petroleumeter och kloroform..

Brytningsindex (nD)

1.3855.

Viskositet

0,389 mPa s

Värmekapacitet

224,64 J / K mol

antändningspunkt

-4 ºC

Självantändningstemperatur

223 ºC

Ytspänning

19,66 mN / m vid 25 ºC

Förbränningsvärme

4817 kJ / mol.

Reaktivitet

Heptanångor när de är nära en värmekälla (en eld) reagerar exotermiskt och kraftigt med syret i luften:

C7H16 + 11Otvå => 7COtvå + 8HtvåELLER

Men utanför förbränningsreaktionen är heptan en ganska stabil vätska. Dess bristande reaktivitet beror på att dess C-H-bindningar är svåra att bryta, så det är inte mottagligt för substitutioner. På samma sätt är det inte särskilt känsligt för starka oxidationsmedel så länge det inte finns någon eld i närheten..

Den största risken för heptan är dess höga flyktighet och brandfarlighet, så det finns risk för brand om det spills på heta platser.

Applikationer

Lösningsmedel och reaktionsmedium

Heptan är ett utmärkt lösningsmedel för upplösning av oljor och fetter. Källa: Pxhere.

Heptans hydrofoba karaktär gör det till ett utmärkt lösningsmedel för upplösning av oljor och fetter. I denna aspekt har den använts som avfettningsmedel. Emellertid ligger dess största tillämpning i att användas som ett extraherande lösningsmedel, eftersom det löser upp lipidkomponenterna, liksom de andra organiska föreningarna i ett prov..

Om du till exempel vill extrahera alla komponenter i malet kaffe skulle det maseras i heptan istället för vatten. Denna metod och dess variationer har implementerats med alla typer av frön, tack vare vilka växtessenser och andra naturprodukter har erhållits..

Heptan, som är naturligt färglöst, kommer att tona efter färgen på den extraherade oljan. Sedan roteras den för att äntligen ha en volym av oljan som är så ren som möjligt..

Å andra sidan tillåter den låga reaktiviteten hos heptan också att det är ett alternativ när man överväger ett reaktionsmedium för att genomföra en syntes. Att vara ett bra lösningsmedel för organiska föreningar, säkerställer att reagenserna förblir i lösning och interagerar ordentligt med varandra medan de reagerar.

Utfällningsmedel

Inom petroleumkemi är det vanligt att fälla ut asfaltener från ett råprov genom tillsats av heptan. Denna metod gör det möjligt att studera stabiliteten hos olika råoljor och bestämma hur känsligt deras asfalteninnehåll är för utfällning och orsakar en hel rad problem för oljeindustrin..

Oktan

Heptan har använts som bränsle på grund av den stora mängden värme som det avger när det brinner. När det gäller bilmotorer skulle det dock vara skadligt för deras prestanda om de används i ren form. Eftersom det brinner mycket explosivt tjänar det till att definiera 0 på bensinoktanskalan..

Bensin innehåller en hög andel heptan och andra kolväten för att öka oktantalet till kända värden (91, 95, 87, 89, etc.).

Referenser

  1. Morrison, R. T. och Boyd, R, N. (1987). Organisk kemi. 5: e upplagan. Ledare Addison-Wesley Interamericana.
  2. Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjätte upplagan). Mc Graw Hill.
  3. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. (10: e upplagan.). Wiley plus.
  4. Wikipedia. (2020). Heptan. Återställd från: en.wikipedia.org
  5. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2020). Heptane PubChem-databas. CID = 8900. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  6. Elsevier B.V. (2020). Heptaner ScienceDirect. Återställd från: sciencedirect.com
  7. Bell Chem Corp. (7 september 2018). Industriell användning av heptan. Återställd från: bellchem.com
  8. Andrea Kropp. (2020). Heptan: struktur, användning och formel. Studie. Återställd från: study.com

Ingen har kommenterat den här artikeln än.