7 ВИДОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ОСНОВНЫХ АЛКАНОВ - ХИМИЯ - 2024

Некоторые виды использования и применения алканов - это топливо - газ, бензин, дизельное топливо, растворители - пентан, гексан, изогексан и гептан, смазочные материалы или воск и парафины.

Алканы - это соединения, которые содержат только углерод и водород, поэтому они углеводороды. Они также известны как парафины или насыщенные углеводороды, потому что атомы углерода и водорода связаны исключительно одинарными связями.

Алканы принадлежат к гомологическому ряду органических соединений, члены которого различаются постоянной молекулярной массой 14, которая составляет CH ₂ . Общая формула - CnH _{2n + 2.}

Алканы содержат только одинарные связи, что означает, что они насыщены атомами водорода. Они являются основными углеводородами и отправной точкой для понимания химии других, более сложных молекул.

Алканы получили свое название от алкильной группы, которая состоит из одного углерода и трех атомов водорода.

Конечно, они содержат другие группы, но они постоянно содержат алкильную группу. Окончание «-ано» указывает на то, что в этих молекулах есть только одинарные связи.

Самые маленькие представители семейства алканов - это газы, а самые большие соединения - жидкие и твердые.

Обычно они содержатся в источниках топлива, таких как природный газ и нефть. Твердые соединения обычно имеют восковую текстуру.

Основные области применения и применения алканов

1- Топливо

В основном алканы используются в качестве топлива. Его реакция окисления высвобождает энергию, которую можно использовать для выработки электроэнергии, передвижения транспортных средств или даже для приготовления пищи.

Короткоцепочечные алканы, такие как метан, этан, пропан и бутан, находятся в газообразном состоянии и могут быть извлечены из месторождений природного газа.

Метан используется в качестве автомобильного топлива, а пропан и бутан - в качестве газа для приготовления пищи.

Алканы с более длинной цепью находятся в жидком состоянии и могут быть найдены в бензине или дизельном топливе. Когда говорят о высоком октане, это относится к концентрации октана в топливе.

2- Растворители

Поскольку дипольный момент между углеродом и кислородом очень низок, алканы не имеют полярности связи, поэтому они хорошо служат в качестве неполярных растворителей.

У химиков есть изречение, гласящее, что «подобное растворяет подобное». Это означает, что полярные растворители растворяют полярные вещества, а неполярные или неполярные растворители растворяют неполярные вещества.

Такие соединения, как пентан, гексан, изогексан и гептан, используются в лаборатории и в промышленности в качестве растворителей для реакций в неполярной среде. Нонан - основной компонент керосина.

3- Смазочные материалы

Алканы с 17 или более молекулами углерода используются в качестве смазок и антикоррозийных средств, поскольку их гидрофобная природа означает, что вода не может достичь поверхности металла. Учитывая их плотность и вязкость, они идеально подходят для этого использования.

Смазочные масла разной вязкости могут смешиваться друг с другом, и именно эта способность смешивать их делает некоторые масла такими полезными.

Например, обычное моторное масло обычно представляет собой смесь масла с низкой вязкостью, обеспечивающего легкий запуск при низких температурах, и масла с высокой вязкостью для улучшения характеристик при нормальных рабочих температурах.

Со времен Римской империи многие жидкости, в том числе вода, использовались в качестве смазочных материалов для минимизации трения, нагрева и износа между механическими частями, контактирующими друг с другом.

Сегодня смазочное масло является наиболее широко используемым продуктом из-за его широкого диапазона возможных применений.

4- Воски и парафины

Алканы также известны как парафины, что сбивает с толку этот термин, потому что парафин также относится к типу воска.

Чтобы прояснить концепцию, любой насыщенный углеводород (с формулой CnH _{2n + 2} ) является парафином, и смесь этих молекул может использоваться для изготовления парафина, называемого парафином.

Как правило, алканы, используемые в этом воске, имеют углеродные цепи, содержащие от 20 до 40 атомов углерода. Таким образом, парафиновый воск - это тип воска, изготовленный из парафинов или алканов.

Парафиновый воск отличается низкой температурой плавления, гибкой структурой и легким горением. Обычно его используют в свечах и мелках.

5- Асфальт

Асфальт присутствует в сырой нефти и состоит из смеси углеводородов, особенно цепных алканов с 35 или более атомами углерода. Асфальт имеет полутвердую вязкую консистенцию.

Его основное применение - строительство дорог, потому что добавление песка или гравия к асфальту дает твердую смесь, идеально подходящую для этого типа использования.

Когда его плотность ниже, он также известен как смола и может использоваться как гидроизоляционный агент.

6- Химические реакции

По сравнению с алкенами и алкинами, алканы относительно инертны из-за отсутствия более слабой пи-связи в их углеродных скелетах. Однако есть несколько классов реакций, которые обычно проводят с алканами.

Самая важная реакция, которую претерпевают алканы, - это горение. Более мелкие линейные алканы окисляются легче, чем более крупные и разветвленные молекулы.

Алканы могут гореть в присутствии кислорода с образованием углекислого газа, воды и энергии.

В условиях недостатка кислорода продуктами являются окись углерода, вода и энергия. По этой причине алканы часто используются в качестве источников топлива.

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

Помимо горения, алканы постоянно подвергаются реакции галогенирования свободных радикалов.

В этом процессе водород в алкильных группах заменяется галогенами (такими молекулами, как хлор и бром в периодической таблице). Типичная реакция демонстрируется с использованием пропана.

2C ₃ H ₈ + Cl ₂ »2C ₃ H ₈ Cl

Сложные алканы с высокой молекулярной массой, обнаруженные в сырой нефти, часто разделяются на более мелкие и более полезные алканы термическим крекингом; Алкены и газообразный водород также производятся с использованием этого метода.

Термический крекинг обычно проводят при высоких температурах и часто в присутствии катализатора. Получают смесь продуктов, и эти алканы и алкены можно разделить фракционной перегонкой.

7- Другое применение алканов

Алканы имеют и другие применения помимо уже упомянутых. Такие соединения, как этан, используются для производства этилена, который используется для производства этиленгликоля (основного компонента антифриза) и полиэтилена, который является наиболее широко используемым пластиком во всем мире.

Пропан можно использовать в качестве хладагента при отсутствии электричества. По мере расширения газ поглощает тепло.

Фактически, это может вызвать обморожение. Он также рассматривается как замена другим хладагентам, но имеет главный недостаток - взрывоопасность.

Бутан вызывает эйфорию, поэтому его часто используют в качестве ингаляционного средства. К сожалению, это вызывает удушье, сердечную аритмию и спазмы мышц дыхательных путей в легких.

Последнее свойство является причиной «внезапной смерти наркомана» и в 55% случаев является причиной смерти, связанной с вдыханием растворителей.

Пентан можно найти в бензиновых смесях, но его основное применение в промышленности - это «вентилятор» при создании пенопласта.

Также, как и пропан, он может использоваться в качестве хладагента. Его изомер, изопентан, обычно используется в зубных пастах.

Гексан и изогексан являются предпочтительными растворителями в пищевой промышленности, особенно изогексан, поскольку они нетоксичны и имеют нейтральный pH.

Ссылки

1. Advameg, Inc. (SF). Смазочное масло. Восстановлено с madehow.com.
2. Advameg, Inc. (SF). Органическая химия - Реальные приложения. Получено с сайта scienceclarified.com.
3. (2016, 20 сентября). Алканы. Получено с сайта boundless.com.
4. (2016, 26 мая). Реакции алканов. Получено с сайта boundless.com.
5. Хейдон Армстронг, Дж. Х. (Сан-Франциско). Смазочное масло. Получено с energyeducation.ca.
6. co.uk. (2015). Типы и структуры алканов. Получено с petroleum.co.uk.
7. Свойства и использование алканов. (СФ). Получено с ausetute.com.
8. Использование алкана. (2011). Получено с сайта hzorganichemistry.wordpress.com.