HEPTAN (C7H16): STRUKTUR, EGENSKAPER OCH ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2026

Den heptan är en organisk förening, vars kemiska formel är Ci ₇ H ₁₆ och omfattar nio strukturella isomerer, av vilka den mest kända är linjär. Det är ett kolväte, speciellt en 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; så länge det inte finns någon värmekälla som omger dina ångor och du arbetar inuti en avluftkåpa. Dess brandfarlighet åt sidan, det är en förening som är inert nog för att tjäna som ett medium för organiska reaktioner.

N-Heptan-molekyl representerad av en kula-och-stick-modell. Källa: Ben Mills och Jynto

Den övre bilden visar strukturen för n-heptan, den linjära isomeren för alla heptaner. Eftersom det är den vanligaste och kommersiellt värdefulla isomeren såväl som den enklaste att syntetisera, tenderar det att förstås att uttrycket "heptan" uteslutande avser n-heptan; om inget annat anges.

I flaskorna av denna flytande förening specificeras emellertid att den innehåller n-heptan. De måste avtäckas i en avluftshuva och mätningar tas noggrant.

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

Strukturera

n-heptan och dess intermolekylära interaktioner

Som kan ses i den första bilden är n-heptanmolekylen linjär, och på grund av den kemiska hybridiseringen av dess kolatomer antar kedjan en sicksackform. Denna molekyl är dynamisk genom att dess CC-bindningar kan rotera, vilket får kedjan att böjas något i olika vinklar. Detta bidrar till deras intermolekylära interaktioner.

N-heptan är en icke-polär, hydrofob molekyl, och därför är dess interaktioner baserade på Londons spridningskrafter; Dessa är de som beror på föreningens molekylmassa och dess kontaktområde. Två molekyler av n-heptan närmar sig varandra på ett sådant sätt att deras kedjor "kilar" den ena ovanpå den andra.

Dessa interaktioner är tillräckligt effektiva för att hålla n-heptanmolekyler sammanhängande i en vätska som kokar vid 98 ° C.

isomerer

De nio isomererna av heptan. Källa: Steffen 962

Vid första sades det att formel C ₇ H ₁₆ representerade totalt nio strukturella isomerer, n-heptan är den mest relevanta (1). De andra åtta isomererna visas på bilden ovan. Observera en överblick att vissa är mer grenade än andra. Från vänster till höger, med början från toppen, 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 oberoende egenskaper och tillämpningar av n-heptan, mestadels reserverade för områdena för organisk syntes.

Egenskaper hos heptan

Fysiskt utseende

Färglös vätska med en bensinliknande lukt.

Molmassa

100,205 g / mol

Smältpunkt

-90,549 ºC, blir en molekylär kristall.

Kokpunkt

98,38 ° C

Ångtryck

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

Densitet

0,6795 g / cm ³ . Å andra sidan är heptanångor 3,45 gånger tätare än luft, vilket innebär att dess ångor kommer att ligga kvar i utrymmen där en del av dess vätska spill.

Vattenlöslighet

Heptan, som är en hydrofob förening, kan knappt upplösas i vatten för att producera en lösning med en koncentration av 0,0003% vid en temperatur av 20 ° C.

Löslighet i andra lösningsmedel

Heptan är blandbar med koltetraklorid, etanol, aceton, lätt petroleum och kloroform.

Brytningsindex (

1,3855.

Viskositet

0,389 mPa s

Värmekapacitet

224,64 J / K mol

antändningspunkt

-4 ºC

Autoignitionstemperatur

223 ºC

Ytspänning

19,66 mN / m vid 25 ºC

Förbränningsvärme

4817 kJ / mol.

Reaktivitet

Heptanångor när de är nära en värmekälla (en låga), reagerar exotermiskt och kraftfullt med syret i luften:

C ₇ H ₁₆ + 11o ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

Utanför förbränningsreaktionen är heptan emellertid en ganska stabil vätska. Dess brist på reaktivitet beror på att dess CH-bindningar är svåra att bryta, så det är inte mottagligt för substitution. På samma sätt är det inte särskilt känsligt för starka oxidationsmedel, så länge det inte finns någon eld i närheten.

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

tillämpningar

Lösningsmedel och reaktionsmedium

Heptan är ett utmärkt lösningsmedel för att lösa upp oljor och fetter. Källa: Pxhere.

Den hydrofoba karaktären hos heptan gör det till ett utmärkt lösningsmedel för att lösa upp 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 såväl som de andra organiska föreningarna i ett prov.

Till exempel, om du ville extrahera alla komponenter i malt kaffe, skulle det masereras i heptan istället för vatten. Denna metod och dess variationer har implementerats med alla slags frön, tack vare vilka växtessenser och andra naturliga produkter som har erhållits.

Heptan, som är naturligt färglös, vänder sig till färgen på den extraherade oljan. Sedan roteras den så att den slutligen har en volym av oljan som är så ren som möjligt.

Å andra sidan tillåter den låga reaktiviteten hos heptan det också att vara ett alternativ när man överväger ett reaktionsmedium för att utföra en syntes. Eftersom det är ett bra lösningsmedel för organiska föreningar, garanterar det att reagensen förblir i lösning och interagerar med varandra korrekt medan de reagerar.

Fällningsmedel

Inom petroleumkemi är det vanligt att utfälla asfaltener från ett råprov genom tillsats av heptan. Denna metod gör det möjligt att studera stabiliteten hos olika råoljor och bestämma hur mottagligt deras asfalteninnehåll är att utfällas och orsakar en hel serie problem för oljeindustrin.

Oktan

Heptan har använts som bränsle på grund av den stora mängden värme som den avger när den bränner. När det gäller bilmotorer skulle det emellertid 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 få oktantalet upp till kända värden (91, 95, 87, 89, etc.).

referenser

1. Morrison, RT och Boyd, R, N. (1987). Organisk kemi. 5: e upplagan. Redaktionell Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjätte upplagan). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. (10: e upplagan.) Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Heptan. Återställd från: en.wikipedia.org
5. National Center for Biotechnology Information. (2020). Heptane PubChem-databas. CID = 8900. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). Heptans. Science. Återställd från: sciencedirect.com
7. Bell Chem Corp. (7 september 2018). Industriella användningar av heptan. Återställd från: bellchem.com
8. Andrea Kropp. (2020). Heptan: Struktur, användningar och formler. Studie. Återställd från: study.com