ИЗОПЕНТАН: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, ПОЛУЧЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Изопентан представляет собой органическое соединение , которое конденсируют формулу (СН ₃ ) ₂ СНСН ₂ СН ₃ . Это алкан, в частности, разветвленный изомер пентана, характеризующийся тем, что он является высоколетучей жидкостью и используется в качестве пенообразователя. В настоящее время его наиболее рекомендуемое название IUPAC - 2-метилбутан.

На изображении ниже можно увидеть его структурную формулу. Обратите внимание, что группа CH ₃ фактически присоединена к углероду 2 бутильной цепи. Из изопентана получают изопентильный или изопентильный заместитель или радикал, являющийся одним из наиболее объемных алкильных заместителей, которые могут существовать.

Структурная формула изопентана. Источник: NEUROtiker / Общественное достояние

Изопентан - неполярное, гидрофобное и легковоспламеняющееся соединение. Его запах похож на запах бензина и фактически является частью его состава, поскольку он увеличивает его октановое число или октановое число. Его получают в результате реакции изомеризации н-пентана, хотя, естественно, в небольших количествах он достигается в пределах запасов природного газа.

Помимо его легковоспламеняемости, изопентан считается нетоксичным веществом. Человек может проглотить его и умеренно понюхать, прежде чем появятся нежелательные симптомы, такие как рвота и головокружение. Изопентан содержится в кремах для бритья и кондиционерах для волос.

Структура изопентана

Молекулярная структура изопентана. Источник: Benjah-bmm27 через Википедию.

На верхнем изображении мы видим молекулярную структуру изопентана, представленную моделью сфер и стержней. Черные сферы соответствуют атомам углерода, а белые сферы - атомам водорода. Его углеродный скелет можно назвать прочным, разветвленным и объемным.

Концы молекулы изопентана состоят из групп СН ₃ , которые неэффективны, когда речь идет об усилении межмолекулярных взаимодействий. Молекулы изопентана зависят от дисперсионных сил Лондона и их масс, чтобы оставаться связными и, таким образом, определять жидкость при нормальных условиях температуры и давления.

Однако его геометрия и группы CH ₃ ответственны за то, что изопентановая жидкость является высоколетучей и кипит при температуре 28,2 ºC. Например, линейный изомер н-пентана кипит около 36 ° C, что отражает его лучшие межмолекулярные взаимодействия.

Несмотря на свою кажущуюся устойчивость, молекула изопентана способна принимать различные пространственные конфигурации, что является ключевым фактором в создании ее кристалла при температуре -160ºC.

свойства

Внешность

Бесцветная жидкость или газ с водянистым видом и запахом, похожим на запах бензина. Это очень летучее вещество.

Температура плавления

Изопентан кристаллизуется в диапазоне температур от -161 до -159 ° C.

Точка кипения

Изопентан кипит при температуре от 27,8 до 28,2 ºC. Поэтому, как только он окажется вне контейнера, он начнет кипеть и выделять большое количество пара.

Давление газа

76,9 кПа при 20 ºC (около 0,76 атм)

плотность

0,6201 г / мл при 20 ° С. Пары изопентана на 2,48 плотнее воздуха.

Растворимость

Изопентан, будучи неполярным веществом, нерастворим и не смешивается с водой и некоторыми спиртами. Он растворим и смешивается в парафиновых растворителях, простых эфирах, четыреххлористом углероде, а также в ароматических жидкостях, таких как толуол.

Показатель преломления

1354

Поверхностное натяжение

15 дин / см при 20 ºC

вязкость

0,214 сП при 20 ºC

точка возгорания

-51 ° С. Эта температура делает изопентан опасно воспламеняющимся, поэтому ваши продукты следует хранить как можно дальше от любого источника огня или тепла.

температура самовоспламенения

420 ºC

Приложения

Кремы для бритья содержат небольшое количество изопентана, который действует как пропеллент и придает текстуру продукту. Источник: Pixabay.

Изопентан представляет собой органический растворитель, который служит реакционной средой для определенных органических синтезов, а также представляет собой сырье для производства других соединений.

Его добавляют в бензин для увеличения его октанового числа и в различные косметические продукты для улучшения его текстуры, такие как кремы для бритья, когда он быстро испаряется и оставляет после себя пузырьковую массу.

Точно так же полистирол смачивается изопентаном, чтобы при испарении он расширял пластик до образования пены, из которой сделаны стаканы, модели, тарелки, подносы и т. Д.

С другой стороны, в криогенной технике изопентан используется вместе с сухим льдом и жидким азотом для замораживания тканей и биологических образцов.

получение

Изопентан может быть получен из резервуаров природного газа, однако он составляет всего 1% от его содержания.

Другой путь, наиболее широко используемый на промышленном уровне, начинается с н-пентана, дистиллированного в процессе нефтепереработки. Затем н-пентан подвергается особой реакции, называемой изомеризацией.

Целью изомеризации н-пентана является получение его более разветвленных изомеров. Таким образом, среди продуктов у нас есть не только изопентан, но и неопентан. Эта реакция возможна благодаря использованию очень специфических металлических катализаторов, которые контролируют, какая температура и какое давление требуются.

риски

Изопентан считается нетоксичным веществом. Частично это связано с его низкой реакционной способностью, поскольку его связи CC или CH нелегко разорвать, поэтому они не вмешиваются как таковые в любой метаболический процесс. Фактически, человек способен вдыхать большие количества его паров до удушья, без видимых побочных повреждений.

Его проглатывание вызывает тошноту и рвоту, а контакт с кожей в конечном итоге сушит ее. С другой стороны, медицинские исследования не смогли определить, является ли изопентан канцерогенным веществом. Однако он считается опасным загрязнителем для морских экосистем и их фауны.

Самая большая опасность для изопентана заключается не столько в его реакционной способности, сколько в его воспламеняемости: он горит кислородом воздуха. А поскольку его жидкость очень летучая, при малейшей утечке в окружающую среду выделяется много его паров, которые воспламеняются при малейшей близости к пламени или любому другому источнику тепла.

Вот почему продукты, содержащие изопентан, следует хранить в безопасных и прохладных помещениях.

Ссылки

1. Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. (10- ^е изд.). Wiley Plus.
2. Кэри Ф. (2008). Органическая химия. (Издание шестое). Мак Гроу Хилл.
3. Моррисон и Бойд. (1987). Органическая химия. (Издание пятое). Аддисон-Уэсли Ибероамерикана.
4. Wikipedia. (2020). Изопентан. Получено с: en.wikipedia.org
5. Национальный центр биотехнологической информации. (2020). Изопентан. База данных PubChem. CID = 6556. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). Изопентан. ScienceDirect. Получено с: sciencedirect.com
7. Дженнифер Б. Гэлвин и Фред Мараши. (2010). 2-Метилбутан (изопентан). Журнал токсикологии и гигиены окружающей среды, часть A Текущие проблемы. Том 58, 1999 - Выпуск 1-2. doi.org/10.1080/009841099157403