7 ВИКОРИСТАННЯ ТА ЗАСТОСУВАННЯ ОСНОВНИХ АЛКАНІВ - ХІМІЯ - 2025

Деякі сфери використання та застосування алканів є як паливо - бензин, бензин, дизель-, як розчинники -пентан, гексан, ізогексан та гептан-, як мастильні матеріали або як воски та парафіни.

Алкани - це сполуки, які містять лише вуглець і водень, тому вони є вуглеводнями. Вони також відомі як парафіни або насичені вуглеводні, оскільки атоми вуглецю та водню пов'язані виключно поодинокими зв’язками.

Алкани належать до гомологічного ряду органічних сполук, в яких члени відрізняються постійною молекулярною масою 14, що становить CH ₂ . Загальна формула - CnH _{2n + 2.}

Алкани містять лише поодинокі зв’язки, а значить, вони насичені атомами водню. Вони є основними вуглеводнями і вихідними пунктами для розуміння хімії інших більш складних молекул.

Алкани отримали свою назву від алкільної групи, що складається з одного вуглецю та трьох водню.

Звичайно, вони містять інші групи, але вони послідовно містять алкільних груп. Закінчення "-ano" дає вам знати, що в цих молекулах є лише поодинокі зв'язки.

Найменші члени сімейства алканів - це гази, тоді як найбільші сполуки - рідкі та тверді сполуки.

Вони зазвичай зустрічаються в джерелах палива, таких як природний газ та нафта. Тверді сполуки, як правило, мають воскову текстуру.

Основні напрямки використання та застосування алканів

1- Паливо

Основне використання алканів - для палива. Його реакція окислення звільняє енергію, яку можна використовувати для отримання електроенергії, переміщення транспортних засобів або навіть приготування їжі.

Коротколанцюгові алкани, такі як метан, етан, пропан і бутан, знаходяться в газоподібному стані і можуть бути видобуті з родовищ природного газу.

Метан використовується в якості палива для транспортних засобів, а пропан і бутан використовують як кулінарний газ.

Алкани довгих ланцюгів знаходяться в рідкому стані і їх можна знайти в бензині або дизелі. Якщо говорити про високий октан, то це стосується концентрації октану в паливі.

2- Розчинники

Оскільки дипольний момент між вуглецем і киснем дуже низький, алкани не мають полярності зв'язку, тому вони добре служать аполярними розчинниками.

Хіміки мають максимум, що говорить "подібне розчиняє подібне", це означає, що полярні розчинники розчиняють полярні речовини, а неполярні або неполярні розчинники розчиняють неполярні речовини.

Такі сполуки, як пентан, гексан, ізогексан та гептан застосовуються в лабораторії та в промисловості як розчинники для реакцій у неполярному середовищі. Нонан є основним компонентом гасу.

3- мастильні матеріали

Алкани з 17 і більше молекулами вуглецю використовуються як мастильні речовини та антикорозійні засоби, оскільки їх гідрофобна природа означає, що вода не може досягати поверхні металу. Враховуючи їх щільність і в'язкість, вони ідеально підходять для цього використання.

Мастила різної в'язкості можуть змішуватися між собою, і саме ця здатність їх змішування робить деякі олії настільки корисними.

Наприклад, звичайне моторне масло, як правило, являє собою суміш масел з низькою в'язкістю, що дозволяє легко запускати при холодних температурах і мастило з високою в'язкістю для кращих показників при нормальних робочих температурах.

З римських часів багато рідин, включаючи воду, використовувались як мастильні матеріали для мінімізації тертя, тепла та зносу між механічними деталями, що контактують між собою.

На сьогодні мастильна олія є найбільш широко використовуваним продуктом завдяки широкому спектру можливих застосувань.

4- Віск і парафіни

Алкани також відомі як парафіни, що робить цей термін дуже заплутаним, оскільки парафін також відноситься до типу воску.

Уточнюючи поняття, будь-який насичений вуглеводень (з формулою CnH _{2n + 2} ) є парафіном, і суміш цих молекул може бути використана для отримання воску, званого парафіновим воском.

Взагалі, алкани, що використовуються в цьому воску, мають вуглецеві ланцюги, які містять від 20 до 40 вуглецю. Тому парафіновий віск - це тип воску, виготовлений з парафінів або алканів.

Парафіновий віск характеризується низькою температурою плавлення, гнучкою структурою та легким випалюванням. Зазвичай використовується в свічках і крашанках.

5- Асфальт

Асфальт присутній у сирій нафті і складається з суміші вуглеводнів, особливо ланцюгових алканів 35 вуглецю і більше. Асфальт має напівтверду, в’язку консистенцію.

Основне його використання - будівництво доріг, оскільки додавання піску чи гравію до асфальту дає тверду суміш, ідеальну для цього типу використання.

Коли його щільність нижча, вона також відома як смола і може використовуватися як гідроізоляційний засіб.

6- Хімічні реакції

Порівняно з алкенами та алкінами, алкани є відносно нереактивними через відсутність слабкіших пі-зв’язків у карбонових скелетах. Однак є деякі класи реакцій, які зазвичай проводяться з алканами.

Найважливіша реакція, яку зазнають алкани, - це спалювання. Менші лінійні алкани легше окислюються, ніж більші, більш розгалужені молекули.

Алкани можуть спалюватися в присутності кисню, утворюючи вуглекислий газ, воду та енергію.

У обмежених киснем ситуаціях продукти - це оксид вуглецю, вода та енергія. З цієї причини алкани часто використовуються як джерела палива.

З ₃ Н ₈ + 5O ₂ »3CO ₂ + 4H ₂ O + енергія

Послідовною реакцією, крім горіння, що піддаються алкани є галогенація вільних радикалів.

У цьому процесі гідрогени в алкільних групах замінюються галогенами (молекулами, такими як хлор та бром у періодичній таблиці). Типова реакція демонструється за допомогою пропану.

2C ₃ H ₈ + Cl ₂ »2C ₃ H ₈ Cl

Складні алкани з високою молекулярною масою, які містяться в сирій нафті, часто поділяються на більш дрібні і більш корисні алкани шляхом термічного крекінгу; За цим методом також отримують алкени та водень.

Термічний крекінг, як правило, проводять при високих температурах і часто в присутності каталізатора. Отримують суміш продуктів, і ці алкани та алкени можна розділити фракційною дистиляцією.

7- Інше використання алканів

Алкани мають інші види використання, крім вже згаданих. Такі сполуки, як етан, використовують для отримання етилену, який використовується для отримання етиленгліколю (основного компонента антифризу) та поліетилену, який є найбільш широко використовуваним пластиком у всьому світі.

Пропан можна використовувати як холодоагент, коли електроенергія недоступна. У міру розширення газу він поглинає тепло.

Насправді це може спричинити обмороження. Він також розглядається як заміна інших холодоагентів, але головним недоліком є ​​вибухонебезпечність.

Бутан є ейфоричним, тому його часто зловживають як інгалятор. На жаль, це викликає задуху, серцеву аритмію та спазми м’язів дихальних шляхів у легенях.

Ця остання властивість є причиною "раптової смерті наркомана" і є причиною смерті у 55% ​​випадків, пов'язаних з вдиханням розчинників.

Пентан можна знайти в бензинових сумішах, але його первинне використання в промислових умовах - як «повітродувка» при створенні пластикових пінок.

Також, як і пропан, його можна використовувати як холодоагент. Його ізомер, ізопентан, зазвичай використовується в зубних пастах.

Гексан та ізогексан є кращими розчинниками в харчовій обробці, особливо ізогексаном, оскільки вони нетоксичні та мають нейтральний pH.

Список літератури

1. Advameg, Inc. (SF). Мастило. Відновлено з madehow.com.
2. Advameg, Inc. (SF). Органічна хімія - додатки в реальному житті. Відновлено з scienceclarified.com.
3. (2016 р., 20 вересня). Алканес. Відновлено з безмежного сайту.com.
4. (2016 р., 26 травня). Реакції Алкана. Відновлено з безмежного сайту.com.
5. Гайдон Армстронг, Дж. Ш. (SF). Мастило. Відновлено від energyeducation.ca.
6. co.uk. (2015). Типи та структури Алкана. Відновлено з нафтопродуктів.
7. Властивості та використання алканів. (СФ). Відновлено з ausetute.com.
8. Використання Алкана. (2011 р.). Відновлено з hzorganichemistry.wordpress.com.