- Główne zastosowania i zastosowania alkanów
- 1- Paliwo
- 2- Rozpuszczalniki
- 3- Smary
- 4- Woski i parafiny
- 5- Asfalt
- 6- Reakcje chemiczne
- 7- Inne zastosowania alkanów
- Bibliografia
Niektóre zastosowania i zastosowania alkanów to paliwo -gaz, benzyna, olej napędowy-, rozpuszczalniki -pentan, heksan, izoheksan i heptan-, jako smary lub woski i parafiny.
Alkany to związki, które zawierają tylko węgiel i wodór, dlatego są węglowodorami. Są również znane jako parafiny lub węglowodory nasycone, ponieważ atomy węgla i wodoru są połączone wyłącznie wiązaniami pojedynczymi.
Alkany, należące do homologicznego szeregu związków organicznych, w którym elementy różnią się o stałej masie cząsteczkowej 14, która jest CH 2 . Ogólny wzór to CnH 2n + 2.
Alkany zawierają tylko pojedyncze wiązania, co oznacza, że są nasycone atomami wodoru. Są to podstawowe węglowodory i punkt wyjścia do zrozumienia chemii innych, bardziej złożonych cząsteczek.
Alkany biorą swoją nazwę od grupy alkilowej, która składa się z jednego węgla i trzech wodorów.
Oczywiście zawierają inne grupy, ale konsekwentnie zawierają grupę alkilową. Końcówka „-ano” informuje, że w tych cząsteczkach są tylko pojedyncze wiązania.
Najmniejszymi członkami rodziny alkanów są gazy, natomiast największe związki to związki ciekłe i stałe.
Są powszechnie spotykane w źródłach paliw, takich jak gaz ziemny i ropa. Związki stałe mają zazwyczaj teksturę wosku.
Główne zastosowania i zastosowania alkanów
1- Paliwo
Głównym zastosowaniem alkanów jest paliwo. Jego reakcja utleniania uwalnia energię, którą można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej, przemieszczania pojazdów, a nawet gotowania.
Alkany o krótkich łańcuchach, takie jak metan, etan, propan i butan, są w stanie gazowym i możemy je wydobywać ze złóż gazu ziemnego.
Metan jest używany jako paliwo do pojazdów, a propan i butan są używane jako gaz do gotowania.
Alkany o dłuższych łańcuchach są w stanie ciekłym i można je znaleźć w benzynie lub oleju napędowym. Mówiąc o wysokiej liczbie oktanowej, odnosi się do stężenia oktanowego w paliwie.
2- Rozpuszczalniki
Ponieważ moment dipolowy między węglem a tlenem jest bardzo niski, alkany nie mają polarności wiązań, więc służą dobrze jako rozpuszczalniki niepolarne.
Chemicy mają maksymę, która mówi „podobne rozpuszcza podobnie”, co oznacza, że rozpuszczalniki polarne rozpuszczają substancje polarne, a rozpuszczalniki niepolarne lub niepolarne rozpuszczają substancje niepolarne.
Związki takie jak pentan, heksan, izoheksan i heptan są używane w laboratorium i w przemyśle jako rozpuszczalniki do reakcji w środowisku niepolarnym. Nonan jest głównym składnikiem nafty.
3- Smary
Alkany zawierające 17 lub więcej cząsteczek węgla są stosowane jako smary i środki antykorozyjne, ponieważ ich hydrofobowy charakter oznacza, że woda nie może dotrzeć do powierzchni metalu. Ze względu na ich gęstość i lepkość doskonale nadają się do tego zastosowania.
Oleje smarowe o różnej lepkości mogą się ze sobą mieszać i właśnie ta umiejętność ich mieszania sprawia, że niektóre oleje są tak użyteczne.
Na przykład, zwykły olej silnikowy jest na ogół mieszanką oleju o niskiej lepkości, umożliwiającej łatwy rozruch w niskich temperaturach, oraz oleju o wysokiej lepkości, zapewniającego lepsze działanie w normalnych temperaturach roboczych.
Od czasów rzymskich wiele płynów, w tym woda, było stosowanych jako smary w celu zminimalizowania tarcia, ciepła i zużycia między stykającymi się ze sobą częściami mechanicznymi.
Obecnie olej smarny jest najczęściej stosowanym produktem ze względu na szeroki zakres możliwych zastosowań.
4- Woski i parafiny
Alkany są również znane jako parafiny, co sprawia, że ten termin jest bardzo mylący, ponieważ parafina odnosi się również do rodzaju wosku.
Aby wyjaśnić te pojęcia, każdy węglowodór nasycony (o wzorze CnH 2n + 2 ) jest parafiną, a mieszanina tych cząsteczek może być użyta do wytworzenia wosku zwanego woskiem parafinowym.
Ogólnie alkany użyte w tym wosku mają łańcuchy węglowe zawierające od 20 do 40 atomów węgla. Dlatego parafina jest rodzajem wosku wytwarzanego z parafin lub alkanów.
Wosk parafinowy charakteryzuje się niską temperaturą topnienia, elastyczną strukturą oraz łatwym spalaniem. Jest powszechnie stosowany w świecach i kredkach.
5- Asfalt
Asfalt jest obecny w ropie naftowej i składa się z mieszaniny węglowodorów, zwłaszcza alkanów łańcuchowych o zawartości 35 atomów węgla lub więcej. Asfalt ma półstałą, lepką konsystencję.
Jego głównym zastosowaniem jest budowa dróg, ponieważ dodanie piasku lub żwiru do asfaltu tworzy stałą mieszankę idealną do tego typu zastosowań.
Gdy jego gęstość jest niższa, jest również znana jako pak i może być stosowana jako środek hydroizolacyjny.
6- Reakcje chemiczne
W porównaniu z alkenami i alkinami, alkany są stosunkowo niereaktywne ze względu na brak słabszego wiązania pi w ich szkieletach węglowych. Jednak istnieją pewne klasy reakcji, które są powszechnie przeprowadzane z alkanami.
Najważniejszą reakcją, której podlegają alkany, jest spalanie. Mniejsze liniowe alkany są łatwiej utleniane niż większe, bardziej rozgałęzione cząsteczki.
Alkany mogą spalać się w obecności tlenu, wytwarzając dwutlenek węgla, wodę i energię.
W sytuacjach ograniczonej ilości tlenu produktami są tlenek węgla, woda i energia. Z tego powodu alkany są często używane jako źródła paliwa.
C 3 H 8 + 5O 2 »3CO 2 + 4H 2 O + energia
Konsekwentną reakcją, oprócz spalania, której podlegają alkany, jest halogenowanie wolnych rodników.
W tym procesie wodory w grupach alkilowych są zastępowane przez halogeny (cząsteczki takie jak chlor i brom w układzie okresowym). Typową reakcję przedstawiono przy użyciu propanu.
2C 3 H 8 + Cl 2 »2C 3 H 8 Cl
Złożone alkany o dużej masie cząsteczkowej występujące w ropie naftowej są często dzielone na mniejsze i bardziej użyteczne alkany przez krakowanie termiczne; Metodą tą produkuje się również alkeny i wodór.
Kraking termiczny zwykle przeprowadza się w wysokich temperaturach i często w obecności katalizatora. Uzyskuje się mieszaninę produktów, które można rozdzielić na drodze destylacji frakcjonowanej.
7- Inne zastosowania alkanów
Alkany mają inne zastosowania niż te już wymienione. Związki takie jak etan są wykorzystywane do produkcji etylenu, z którego wytwarza się glikol etylenowy (główny składnik płynu niezamarzającego) oraz polietylen, który jest najczęściej używanym tworzywem sztucznym na świecie.
Propan może być używany jako czynnik chłodniczy, gdy energia elektryczna nie jest dostępna. Gdy gaz się rozszerza, pochłania ciepło.
W rzeczywistości może powodować odmrożenia. Jest również rozważany jako zamiennik innych czynników chłodniczych, ale jego główną wadą jest to, że jest wybuchowy.
Butan jest euforyczny, dlatego często jest nadużywany jako inhalator. Niestety powoduje uduszenie, arytmię serca i skurcze mięśni dróg oddechowych w płucach.
Ta ostatnia właściwość jest przyczyną „nagłej śmierci narkomana” i jest przyczyną zgonów w 55% przypadków związanych z wdychaniem rozpuszczalników.
Pentan można znaleźć w mieszankach benzyny, ale jego głównym zastosowaniem w środowisku przemysłowym jest „dmuchawa” do tworzenia plastikowych pianek.
Podobnie jak propan, może być używany jako czynnik chłodniczy. Jego izomer, izopentan, jest powszechnie stosowany w pastach do zębów.
Heksan i izoheksan są preferowanymi rozpuszczalnikami w przetwórstwie żywności, w szczególności izoheksanem, ponieważ są nietoksyczne i mają obojętne pH.
Bibliografia
- Advameg, Inc. (SF). Smar. Odzyskany z madehow.com.
- Advameg, Inc. (SF). Chemia organiczna - zastosowania w praktyce. Odzyskany z scienceclarified.com.
- (2016, 20 września). Alkany. Odzyskany z boundless.com.
- (26 maja 2016). Reakcje alkanów. Odzyskany z boundless.com.
- Haydon Armstrong, JH (opowiadanie). Smar. Odzyskane z energyeducation.ca.
- co.uk. (2015). Rodzaje i struktury alkanów. Odzyskany z petroleum.co.uk.
- Właściwości i zastosowania alkanów. (SF). Odzyskany z ausetute.com.
- Zastosowania alkanu. (2011). Odzyskany z hzorganichemistry.wordpress.com.