ГЕПТАН (C7H16): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ ТА ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Гептан є органічна сполука, хімічна формула являє собою С ₇ Н ₁₆ і включає в себе дев'ять структурні ізомери, з яких найбільш відомим є лінійним. Це вуглеводень, зокрема алкан або парафін, який є в більшості лабораторій органічної хімії, якщо вони навчають чи досліджують.

На відміну від інших парафінових розчинників, гептан має більш низьку леткість, що робить його порівняно безпечнішим; до тих пір, поки навколо парів немає джерела тепла, і ви працюєте всередині витяжки. Його горючість осторонь, це досить інертне з'єднання, щоб служити середовищем для органічних реакцій.

Молекула N-гептану представлена ​​моделлю з кулькою та палицею. Джерело: Бен Міллз та Джинто

На верхньому зображенні показана структура n -гептану, лінійного ізомеру всіх гептанів. Оскільки це найпоширеніший і комерційно цінний ізомер, а також найпростіший для синтезу, він має тенденцію розуміти, що термін «гептан» відноситься виключно до n -гептан; якщо не вказано інше.

Однак у пляшках цієї рідкої сполуки зазначено, що вона містить н-гептан. Їх потрібно розкрити всередині витяжки та обережно проводити вимірювання.

Він є прекрасним розчинником для жирів і олій, тому його часто використовують під час вилучення рослинних есенцій або інших природних продуктів.

Будова

н-гептан та його міжмолекулярні взаємодії

Як видно на першому зображенні, молекула n -гептану лінійна, і завдяки хімічній гібридизації її атомів вуглецю ланцюг набуває зигзагоподібної форми. Ця молекула динамічна тим, що її CC зв'язки можуть обертатися, внаслідок чого ланцюг трохи згинається під різними кутами. Це сприяє їх міжмолекулярним взаємодіям.

Н-гептан - неполярна, гідрофобна молекула, і тому його взаємодія заснована на дисперсійних силах Лондона; Це ті, які залежать від молекулярної маси сполуки та її зони контакту. Дві молекули n -гептану наближаються одна до одної таким чином, що їх ланцюги "вклинюються" одна на іншу.

Ці взаємодії є досить ефективними, щоб підтримувати згуртованість молекул н-гептану в рідині, що кипить при 98 ° С.

Ізомери

Дев'ять ізомерів гептану. Джерело: Steffen 962

Спочатку було сказано, що формула C ₇ H ₁₆ являє собою дев'ять структурних ізомерів, n-гептан є найбільш релевантним (1). Інші вісім ізомерів показані на зображенні вище. Зауважте з першого погляду, що деякі більш розгалужені, ніж інші. Зліва направо, починаючи з верху, ми маємо:

(2): 2-метилгексан

(3): 3-метилгексан, який складається з пари енантіомерів (a і b)

(4): 2,2-диметилпентан, також відомий як неогептан

(5): 2,3-диметилпентан, знову з парою енантіомерів

(6): 2,4-диметилпентан

(7): 3,3-диметилпентан

(8): 3-етилпентан

(9): 2,2,3-триметилбутан.

Кожен з цих ізомерів має незалежні властивості та застосування п-гептану, зарезервованого здебільшого для полів органічного синтезу.

Властивості гептану

Зовнішність

Безбарвна рідина з бензиновим запахом.

Молярна маса

100,205 г / моль

Точка плавлення

-90,549 ºC, перетворюючись на молекулярний кристал.

Точка кипіння

98,38 ° C.

Тиск пари

52,60 атм при 20 ° C. Зверніть увагу, наскільки високий його тиск пари, незважаючи на те, що він є менш летючим, ніж інші парафінові розчинники, такі як гексан та пентан.

Щільність

0,6795 г / см ³ . З іншого боку, пари гептану в 3,45 рази щільніше повітря, а це означає, що його пари будуть затримуватися в просторах, де розливається частина його рідини.

Розчинність у воді

Оскільки гептан є гідрофобною сполукою, він ледве може розчинятися у воді для отримання розчину з концентрацією 0,0003% при температурі 20ºC.

Розчинність в інших розчинниках

Гептан може змішуватися з чотирихлористим вуглецем, етанолом, ацетоном, легким нафтопродуктом та хлороформом.

Показник заломлення (

1.3855.

В'язкість

0,389 мПа с

Теплоємність

224,64 Дж / К мовляв

точка займання

-4 ºC

Температура автозапуску

223 ºC

Поверхневе натягнення

19,66 мН / м при температурі 25 ° С

Теплота горіння

4817 кДж / моль.

Реактивність

Пари гептану, близькі до джерела тепла (полум'я), екзотермічно та енергійно реагують на кисень у повітрі:

C ₇ H ₁₆ + 11O ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

Однак поза реакцією горіння гептан є досить стійкою рідиною. Недостатня його реакційна здатність пояснюється тим, що його СН-зв'язки важко розірвати, тому він не піддається заміні. Так само він не дуже чутливий до сильних окислювачів, доки поруч немає вогню.

Найбільша небезпека гептану - це його висока леткість і займистість, тому існує небезпека пожежі, якщо він буде розлитий у гарячих місцях.

Програми

Розчинник та реакційна середовище

Гептан - прекрасний розчинник для розчинення олії та жирів. Джерело: Pxhere.

Гідрофобний характер гептану робить його відмінним розчинником для розчинення олії та жирів. У цьому аспекті його використовували як знежирювач. Однак його найбільше застосування полягає у використанні в якості екстрагуючого розчинника, оскільки він розчиняє ліпідні компоненти, а також інші органічні сполуки зразка.

Наприклад, якби ви хотіли витягти всі компоненти меленої кави, її мацерували б у гептані замість води. Цей метод та його варіації реалізовані з усіма видами насіння, завдяки яким отримані рослинні есенції та інші природні продукти.

Гептан, який природно безбарвний, перетвориться на колір видобутої олії. Потім він обертається, щоб остаточно отримати максимально чистий об'єм олії.

З іншого боку, низька реакційна здатність гептану також дозволяє йому бути варіантом при розгляді реакційної середовища для здійснення синтезу. Будучи хорошим розчинником для органічних сполук, він забезпечує збереження реагентів у розчині та взаємодію один з одним під час реакції.

Осаджуючий агент

У нафтохімії звичайна практика осадження асфальтенів із сирого зразка шляхом додавання гептану. Цей метод дає змогу вивчити стійкість різних сирих масел та визначити, наскільки їх вміст асфальтенів сприятливий для осадження та викликає низку проблем для нафтової галузі.

Октан

Гептан використовувався як паливо через велику кількість тепла, яке він виділяє при згорянні. Однак, що стосується автомобільних двигунів, то це буде шкодити їх роботі, якщо використовувати їх у чистому вигляді. Оскільки він горить дуже вибухонебезпечно, він служить для визначення 0 за шкалою бензинового октану.

Бензин містить високий відсоток гептану та інших вуглеводнів, щоб довести октанове число до відомих значень (91, 95, 87, 89 тощо).

Список літератури

1. Моррісон, RT та Бойд, R, N. (1987). Органічна хімія. 5-е видання. Редакція Addison-Wesley Interamericana.
2. Кері Ф. (2008). Органічна хімія. (Шосте видання). Mc Graw Hill.
3. Грем Соломон TW, Крейг Б. Фріхле. (2011 р.). Органічна хімія. (10-е видання.). Wiley Plus.
4. Вікіпедія. (2020). Гептан. Відновлено з: en.wikipedia.org
5. Національний центр інформації про біотехнології. (2020). Heptane PubChem База даних. CID = 8900. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). Гептани. ScienceDirect. Відновлено з: sciencedirect.com
7. Bell Chem Corp. (7 вересня 2018 р.). Промислове використання гептану. Відновлено з: bellchem.com
8. Андреа Кропп. (2020). Гептан: Структура, використання та формула. Вивчення. Відновлено з: study.com