HEPTAN (C7H16): STRUKTURA, SVOJSTVA I UPOTREBE - KEMIJA - 2025

Heptan je organski spoj čija je kemijska formula je C ₇ H ₁₆ i sastoji se od devet strukturnih izomera, od kojih je najpoznatiji je linearna. To je ugljikovodik, točnije alkan ili parafin, koji se nalazi u većini laboratorija za organsku kemiju, bilo da predaju ili istražuju.

Za razliku od drugih parafinskih otapala, heptan ima manju isparljivost, što ga čini relativno sigurnijim za uporabu; sve dok ne postoji izvor topline koji okružuje vaše pare i radite unutar kapuljače. Ako ima po strani zapaljivost, to je dovoljno inertan spoj da služi kao medij za organske reakcije.

Molekula N-heptana predstavljena modelom kuglice i štapa. Izvor: Ben Mills i Jynto

Gornja slika prikazuje strukturu n-heptana, linearnog izomera svih heptana. Kako je to najčešći i komercijalno vrijedan izomer, kao i najlakši za sintetizaciju, razumije se da se termin 'heptana' odnosi isključivo na n-heptan; osim ako nije drukčije navedeno.

Međutim, u bocama ovog tekućeg spoja je navedeno da sadrži n-heptan. Moraju se otkriti unutar kapuljače i pažljivo izvršiti mjerenja.

Izvrsno je otapalo za masti i ulja, zbog čega se često koristi tijekom ekstrakcije biljnih esencija ili drugih prirodnih proizvoda.

Struktura

n-heptan i njegove intermolekularne interakcije

Kao što se može vidjeti na prvoj slici, molekula n-heptana je linearna, a zbog kemijske hibridizacije njegovih ugljikovih atoma, lanac poprima cik-cak oblik. Ova molekula je dinamična po tome što se njezine CC veze mogu okretati, uzrokujući lanac savijanja pod različitim kutovima. To doprinosi njihovim međumolekularnim interakcijama.

N-heptan je nepolarna, hidrofobna molekula, i stoga su njegove interakcije zasnovane na disperzivnim silama Londona; To su oni koji ovise o molekularnoj masi spoja i njegovom kontaktnom području. Dvije molekule n-heptana prilaze jedna drugoj na način na koji se njihovi lanci "uklapaju" jedan na drugi.

Ove interakcije su dovoljno učinkovite da molekule n-heptana budu kohezivne u tekućini koja ključa na 98 ° C.

izomeri

Devet izomera heptana. Izvor: Steffen 962

U početku je rečeno da je formula C ₇ H ₁₆ predstavljen ukupno devet strukturne izomere, n-heptana se najrelevantnije (1). Ostalih osam izomera prikazano je na gornjoj slici. Na prvi pogled primijetite da su neki razgranatiji od drugih. S lijeva na desno, počevši od vrha, imamo:

(2): 2-metilheksan

(3): 3-metilheksan koji se sastoji od para enantiomera (a i b)

(4): 2,2-dimetilpentan, također poznat kao neoheptan

(5): 2,3-dimetilpentan, opet s parom enantiomera

(6): 2,4-dimetilpentan

(7): 3,3-dimetilpentan

(8): 3-etilpentan

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

Svaki od ovih izomera ima neovisna svojstva i primjene n-heptana, rezerviranog uglavnom za polja organske sinteze.

Svojstva heptana

Fizički izgled

Bezbojna tekućina sa mirisom benzina.

Molekulska masa

100,205 g / mol

Talište

-90.549 ° C, postajući molekulski kristal.

Vrelište

98,38 ° C.

Tlak pare

52,60 atm na 20 ° C. Imajte na umu koliko je visok njegov parni tlak, iako je manje isparljiv od ostalih parafinskih otapala, poput heksana i pentana.

Gustoća

0,6795 g / cm ³. S druge strane, pare heptana su 3,45 puta gušće od zraka, što znači da će se njegove pare zadržati u prostorima u kojima se prolijeva nešto njegove tekućine.

Topnost u vodi

Budući da je heptan hidrofobni spoj, on se jedva može rastopiti u vodi, čime se dobiva otopina s koncentracijom od 0,0003% pri temperaturi od 20 ° C.

Topljivost u ostalim otapalima

Heptan se može miješati sa ugljikovim tetrakloridom, etanolom, acetonom, lakim petrolejem i kloroformom.

Indeks loma (

1,3855.

Viskoznost

0,389 mPa s

Kapacitet topline

224,64 J / K mol

točka paljenja

-4 ° C

Temperatura samozapaljivanja

223 ºC

Površinska napetost

19,66 mN / m pri 25 ° C

Toplina izgaranja

4817 kJ / mol.

Reaktivnost

Pare heptana kada su blizu izvora topline (plamen), egzotermično i snažno reagiraju s kisikom u zraku:

C ₇ H ₁₆ + 11O ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

Međutim, izvan reakcije izgaranja, heptan je prilično stabilna tekućina. Njegov nedostatak reaktivnosti je zbog činjenice da je njegove CH veze teško razbiti, pa nije podložna zamjeni. Isto tako, nije jako osjetljiv na jaka oksidacijska sredstva, sve dok u blizini nema vatre.

Najveća opasnost heptana je njegova velika isparljivost i zapaljivost, pa postoji opasnost od požara ako se izlije na vrućim mjestima.

Prijave

Otapalo i reakcijski medij

Heptan je izvrsno otapalo za otapanje ulja i masti. Izvor: Pxhere.

Hidrofobni karakter heptana čini ga odličnim otapalom za otapanje ulja i masti. U tom se aspektu koristi kao odmašivač. Međutim, njegova najveća primjena leži u upotrebi kao ekstrahirajuće otapalo, jer otapa lipidne komponente, kao i ostale organske spojeve u uzorku.

Na primjer, ako biste željeli izdvojiti sve komponente mljevene kave, macerirao bi se u heptanu umjesto u vodi. Ova metoda i njegove varijacije provedene su sa svim vrstama sjemenki, zahvaljujući kojima su dobivene biljne esencije i drugi prirodni proizvodi.

Heptan, koji je prirodno bezbojan, pretvorit će se u boju ekstrahiranog ulja. Zatim se zakreće kako bi napokon dobio što je moguće čistije ulje.

S druge strane, niska reaktivnost heptana omogućuje mu da se smatra mogućnošću za razmatranje reakcijskog medija za provođenje sinteze. Budući da je dobro otapalo za organske spojeve, osigurava da reagensi ostanu u otopini i pravilno međusobno djeluju tijekom reakcije.

Sredstvo za taloženje

U naftnoj kemiji uobičajena je praksa taloženja asfaltena iz sirovog uzorka dodavanjem heptana. Ova metoda omogućuje proučavanje stabilnosti različitih sirovih ulja i utvrđivanje koliko je njihov sadržaj asfalta osjetljiv na taloženje i uzrokuje čitav niz problema u naftnoj industriji.

Oktan

Heptan je korišten kao gorivo zbog velike količine topline koja se odgori kad izgori. Međutim, što se tiče automobilskih motora, to bi bilo štetno za njihove performanse ako se koristi u čistom obliku. Budući da gori vrlo eksplozivno, služi za definiranje 0 na benzinskoj oktanskoj skali.

Benzin sadrži visoki postotak heptana i drugih ugljikovodika kako bi oktanski broj doveo do poznatih vrijednosti (91, 95, 87, 89, itd.).

Reference

1. Morrison, RT i Boyd, R, N. (1987). Organska kemija. 5. izdanje Uredništvo Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesto izdanje). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. (10. izdanje.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Heptan. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
5. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2020). Heptane PubChem baza podataka. CID = 8900. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). Heptans. ScienceDirect. Oporavilo od: sciencedirect.com
7. Bell Chem Corp. (7. rujna 2018.). Industrijska upotreba heptana. Oporavilo od: bellchem.com
8. Andrea Kropp. (2020). Heptani: struktura, upotreba i formula. Studija. Oporavilo od: study.com