DE 7 ANVÄNDNINGSOMRÅDENA OCH ANVÄNDNINGARNA AV HUVUDALKANERNA - KEMI - 2025

Vissa användningar och tillämpningar av alkaner är som bränslegas, bensin, diesel-, som lösningsmedel -pentan, hexan, isohexan och heptan-, som smörjmedel eller som vax och paraffiner.

Alkaner är föreningar som endast innehåller kol och väte, därför är de kolväten. De är också kända som paraffiner eller mättade kolväten eftersom kol- och väteatomerna är uteslutande förbundna med enkelbindningar.

Alkaner tillhör en homolog serie av organiska föreningar, i vilka medlemmarna skiljer sig åt med en konstant molekylmassa av 14, som är CH ₂ . Den allmänna formeln är CnH _{2n + 2.}

Alkaner innehåller endast enstaka bindningar, vilket innebär att de är mättade med väteatomer. De är de grundläggande kolvätena och utgångspunkterna för att förstå kemi hos andra mer komplexa molekyler.

Alkanes får sitt namn från alkylgruppen som består av ett kol och tre väten.

Naturligtvis innehåller de andra grupper, men de innehåller konsekvent en alkylgrupp. Avslutningen "-ano" låter dig veta att det bara finns enstaka bindningar i dessa molekyler.

De minsta medlemmarna i alkanfamiljen är gaser, medan de största föreningarna är flytande och fasta föreningar.

De finns ofta i bränslekällor, som naturgas och olja. Fasta föreningar är vanligtvis vaxartade i textur.

Huvudanvändningar och tillämpningar av alkaner

1- Bränsle

Den huvudsakliga användningen av alkaner är för bränsle. Dess oxidationsreaktion frigör energi som kan användas för att generera el, flytta fordon eller till och med laga mat.

Kortkedjiga alkaner, såsom metan, etan, propan och butan är i gasformigt tillstånd och kan extraheras från naturgasfält.

Metan används som fordonsbränsle medan propan och butan används som kokgas.

Långkedjiga alkaner är i flytande tillstånd och finns i bensin eller diesel. När man talar om högoktan hänvisar det till oktankoncentrationen i bränslet.

2- Lösningsmedel

Eftersom dipolmomentet mellan kol och syre är mycket lågt har alkaner inte bindningspolaritet så de tjänar väl som apolära lösningsmedel.

Kemister har en maxim som säger "liknande löser liknande", detta innebär att polära lösningsmedel löser upp polära substanser och icke-polära eller icke-polära lösningsmedel löser icke-polära ämnen.

Föreningar såsom pentan, hexan, isohexan och heptan används i laboratoriet och inom industrin som lösningsmedel för reaktioner i ett icke-polärt medium. Nonane är huvudkomponenten i fotogen.

3 - Smörjmedel

Alkaner med 17 eller fler kolmolekyler används som smörjmedel och antikorrosiva medel, eftersom deras hydrofoba karaktär gör att vatten inte kan nå metallytan. Med tanke på deras täthet och viskositet är de perfekta för detta bruk.

Smörjoljor med olika viskositeter kan blandas med varandra, och det är denna förmåga att blanda dem som gör vissa oljor så användbara.

Exempelvis är vanlig motorolja i allmänhet en blandning av olja med låg viskositet för att möjliggöra enkel start vid kalla temperaturer och en olja med hög viskositet för bättre prestanda vid normala driftstemperaturer.

Sedan romartiden har många vätskor, inklusive vatten, använts som smörjmedel för att minimera friktion, värme och slitage mellan mekaniska delar i kontakt med varandra.

Idag är smörjolja den mest använda produkten på grund av dess brett utbud av möjliga tillämpningar.

4- Vaxar och paraffiner

Alkaner är också kända som paraffiner, vilket gör detta begrepp mycket förvirrande eftersom paraffin också hänvisar till en typ av vax.

För att klargöra konceptet är vilket som helst mättat kolväte (med formeln CnH _{2n + 2} ) en paraffin och en blandning av dessa molekyler kan användas för att skapa ett vax som kallas paraffinvax.

I allmänhet har alkanerna som används i detta vax kolkedjor som innehåller 20 till 40 kol. Därför är paraffinvax en typ av vax tillverkat av paraffiner eller alkaner.

Paraffinvax kännetecknas av en låg smältpunkt, flexibel struktur och lätt förbränning. Det används vanligtvis i ljus och kritor.

5- Asfalt

Asfalt finns i råolja och består av en blandning av kolväten, speciellt kedjealkaner med 35 kolatomer eller mer. Asfalt har en halvfast, viskös konsistens.

Dess huvudsakliga användning är byggandet av vägar eftersom att lägga till sand eller grus till asfalten ger en solid blandning idealisk för denna typ av användning.

När densiteten är lägre är den också känd som tonhöjd och kan användas som ett vattentätande medel.

6- Kemiska reaktioner

Jämfört med alkener och alkyner är alkaner relativt oreaktiva på grund av frånvaron av en svagare pi-bindning i deras kolskelett. Det finns emellertid några reaktionsklasser som vanligtvis utförs med alkaner.

Den viktigaste reaktionen som alkanerna genomgår är förbränning. Mindre linjära alkaner oxideras lättare än större, mer grenade molekyler.

Alkaner kan brinna i närvaro av syre för att producera koldioxid, vatten och energi.

I syrebegränsade situationer är produkterna kolmonoxid, vatten och energi. Av denna anledning används alkaner ofta som bränslekällor.

C ₃ H ₈ + 5O ₂ »3CO ₂ + 4H ₂ O + energi

En konsekvent reaktion, utöver förbränning, som alkaner genomgår är halogenering av fria radikaler.

I detta förfarande ersätts vätgaserna i alkylgrupper med halogener (molekyler som klor och brom på det periodiska systemet). En typisk reaktion visas med användning av propan.

2C ₃ H ₈ + Cl ₂ »2C ₃ H ₈ Cl

Komplexa alkaner med höga molekylvikter som finns i råolja delas ofta upp i mindre och mer användbara alkaner genom termisk krackning; Alkener och vätgas produceras också med denna metod.

Termisk krackning utförs vanligtvis vid höga temperaturer och ofta i närvaro av en katalysator. En blandning av produkter erhålls, och dessa alkaner och alkener kan separeras genom fraktionerad destillation.

7- Andra användningar av alkaner

Alkanes har andra användningsområden förutom de som redan nämnts. Föreningar som etan används för framställning av eten, som används för att producera etylenglykol (huvudkomponenten för frostskyddsmedel) och polyeten, som är den mest använda plasten världen över.

Propan kan användas som kylmedium när el inte finns tillgängligt. När gasen expanderar absorberar den värme.

I själva verket kan det orsaka frostskador. Det betraktas också som en ersättning för andra köldmedier, men har den största nackdelen med att vara explosiv.

Butan är en euforisk, så den missbrukas ofta som en inhalant. Tyvärr orsakar det kvävning, hjärtarytmi och spasmer i musklerna i luftvägarna i lungorna.

Denna sista egenskap är orsaken till "ett drogmissbrukares plötsliga död" och är dödsorsaken i 55% av fallen relaterade till inandning av lösningsmedel.

Pentan finns i bensinblandningar, men dess främsta användning i industriell miljö är som en "blåsare" för att skapa plastskum.

Liksom propan kan den också användas som kylmedel. Dess isomer, isopentan, används ofta i tandkrämer.

Hexan och isohexan är de föredragna lösningsmedlen vid livsmedelsbearbetning, särskilt isohexan, eftersom de är icke-toxiska och har ett neutralt pH.

referenser

1. Advameg, Inc. (SF). Smörjolja. Återställs från madehow.com.
2. Advameg, Inc. (SF). Organisk kemi - Verkliga applikationer. Återställs från scienceclarified.com.
3. (2016, 20 september). Alkaner. Återställdes från boundless.com.
4. (2016, 26 maj). Reaktioner av Alkanes. Återställdes från boundless.com.
5. Haydon Armstrong, JH (SF). Smörjolja. Återställdes från energyeducation.ca.
6. co.uk. (2015). Alkane typer och strukturer. Återställs från petroleum.co.uk.
7. Egenskaper och användning av Alkanes. (SF). Återställdes från ausetute.com.
8. Användningar av Alkane. (2011). Återställs från hzorganichemistry.wordpress.com.