HEPTANA (C7H16): STRUKTUR, SIFAT DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The heptana adalah sebatian organik yang formula kimia C ₇ H ₁₆ dan terdiri daripada sembilan isomer struktur, yang mana yang paling terkenal adalah linear. Ini adalah hidrokarbon, khususnya alkana atau parafin, yang terdapat di kebanyakan makmal kimia organik, sama ada mereka mengajar atau membuat penyelidikan.

Tidak seperti pelarut parafinik lain, heptana mempunyai turun naik yang lebih rendah, yang menjadikannya lebih selamat digunakan; selagi tidak ada sumber haba yang mengelilingi wap anda dan anda bekerja di dalam penutup pengekstrak. Mudah terbakar, ia adalah sebatian yang cukup lembap untuk berfungsi sebagai media tindak balas organik.

Molekul N-Heptana diwakili oleh model bola-dan-tongkat. Sumber: Ben Mills dan Jynto

Imej atas menunjukkan struktur n -heptana, isomer linier semua heptana. Oleh kerana ia adalah isomer yang paling umum dan berharga, dan juga yang paling mudah untuk disintesis, cenderung difahami bahawa istilah 'heptana' merujuk secara eksklusif kepada n-heptana; melainkan dinyatakan sebaliknya.

Walau bagaimanapun, dalam botol sebatian cecair ini dinyatakan bahawa ia mengandungi n -heptana. Mereka mesti didedahkan di dalam tudung pengekstrak dan pengukuran diambil dengan teliti.

Ini adalah pelarut yang sangat baik untuk lemak dan minyak, sebab itulah ia sering digunakan semasa pengambilan minyak pati atau produk semula jadi yang lain.

Struktur

n-heptana dan interaksi antara molekulnya

Seperti yang dapat dilihat pada gambar pertama, molekul n-heptana adalah linier, dan kerana hibridisasi kimia atom karbonnya, rantai tersebut mengambil bentuk zigzag. Molekul ini bersifat dinamik kerana ikatan CCnya dapat berputar, menyebabkan rantai itu sedikit bengkok pada sudut yang berbeza. Ini menyumbang kepada interaksi antara molekul mereka.

N-heptana adalah molekul hidrofobik nonpolar, dan oleh itu interaksinya berdasarkan daya penyebaran London; Ini adalah yang bergantung kepada jisim molekul sebatian dan kawasan hubungannya. Dua molekul n -heptana mendekati satu sama lain sedemikian rupa sehingga rantai mereka "bersendi" satu di atas yang lain.

Interaksi ini cukup berkesan untuk memastikan molekul n-heptana berpadu dalam cecair yang mendidih pada suhu 98ºC.

Isomer

Sembilan isomer heptana. Sumber: Steffen 962

Pada mulanya dikatakan bahawa formula C ₇ H ₁₆ mewakili total sembilan isomer struktur, n-heptana menjadi yang paling relevan (1). Lapan isomer yang lain ditunjukkan dalam gambar di atas. Lihat sekilas bahawa ada yang lebih bercabang daripada yang lain. Dari kiri ke kanan, bermula dari atas, kami mempunyai:

(2): 2-metilheksana

(3): 3-metilheksana, yang terdiri daripada sepasang enantiomer (a dan b)

(4): 2,2-dimetilpentana, juga dikenal sebagai neoheptana

(5): 2,3-dimetilpentana, sekali lagi dengan sepasang enantiomer

(6): 2,4-dimetilpentana

(7): 3,3-dimetilpentana

(8): 3-etilpentana

(9): 2,2,3-trimetilbutana.

Setiap isomer ini mempunyai sifat bebas dan aplikasi n -heptana, yang dikhaskan untuk bidang sintesis organik.

Sifat heptana

Penampilan fizikal

Cecair tidak berwarna dengan bau seperti petrol.

Jisim molar

100.205 g / mol

Takat lebur

-90.549 ºC, menjadi kristal molekul.

Takat didih

98.38 ° C.

Tekanan wap

52.60 atm pada 20 ° C. Perhatikan seberapa tinggi tekanan wapnya, walaupun kurang mudah menguap daripada pelarut parafinik lain, seperti heksana dan pentana.

Ketumpatan

0,6795 g / cm ³ . Sebaliknya, wap heptana 3.45 kali lebih padat daripada udara, yang bermaksud bahawa wapnya akan berlama-lama di ruang di mana sebahagian cecairnya tumpah.

Keterlarutan air

Oleh kerana heptana adalah sebatian hidrofobik, hampir tidak dapat larut dalam air untuk menghasilkan larutan dengan kepekatan 0.0003% pada suhu 20ºC.

Kelarutan dalam pelarut lain

Heptana dapat dicampur dengan karbon tetraklorida, etanol, aseton, petroleum ringan, dan kloroform.

Indeks biasan (

1.3855.

Kelikatan

0.389 mPa s

Kapasiti haba

224.64 J / K mol

titik pencucuhan

-4 ºC

Suhu autoignition

223 ºC

Ketegangan permukaan

19.66 mN / m pada 25 ºC

Panas pembakaran

4817 kJ / mol.

Kereaktifan

Wap Heptana ketika dekat dengan sumber haba (nyala api), bertindak balas secara eksotermik dan kuat dengan oksigen di udara:

C ₇ H ₁₆ + 11O ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

Walau bagaimanapun, di luar tindak balas pembakaran, heptana adalah cecair yang agak stabil. Kekurangan kereaktifannya disebabkan oleh kenyataan bahawa ikatan CHnya sukar diputuskan, sehingga tidak mudah diganti. Begitu juga, ia tidak terlalu sensitif terhadap agen pengoksidaan yang kuat, selagi tidak ada api yang berdekatan.

Bahaya terbesar heptana adalah turun naik dan mudah terbakar yang tinggi, jadi ada risiko kebakaran jika tumpah di tempat yang panas.

Permohonan

Pelarut dan medium tindak balas

Heptane adalah pelarut yang sangat baik untuk melarutkan minyak dan lemak. Sumber: Pxhere.

Karakter hidrofobik heptana menjadikannya pelarut yang sangat baik untuk melarutkan minyak dan lemak. Dalam aspek ini telah digunakan sebagai degreaser. Walau bagaimanapun, aplikasi terbesarnya digunakan sebagai pelarut pengekstrakan, kerana ia melarutkan komponen lipid, serta sebatian organik lain dari sampel.

Sebagai contoh, jika anda ingin mengekstrak semua komponen kopi bubuk, ia akan dikisar dalam heptana dan bukannya air. Kaedah ini dan variasinya telah dilaksanakan dengan semua jenis biji, berkat pati tanaman dan produk semula jadi lain yang telah diperoleh.

Heptana, yang secara semula jadi tidak berwarna, akan berubah menjadi warna minyak yang diekstrak. Kemudian, dipusingkan untuk akhirnya mempunyai isipadu minyak yang semurni mungkin.

Sebaliknya, kereaktifan rendah heptana juga memungkinkannya menjadi pilihan ketika mempertimbangkan media tindak balas untuk melakukan sintesis. Sebagai pelarut yang baik untuk sebatian organik, ia memastikan bahawa reagen tetap dalam larutan dan saling berinteraksi dengan betul semasa bertindak balas.

Ejen pemendakan

Dalam kimia petroleum adalah praktik umum untuk memendapkan asfalten dari sampel kasar dengan menambahkan heptana. Kaedah ini memungkinkan untuk mengkaji kestabilan minyak mentah yang berbeza dan menentukan seberapa rentan kandungan asfalten mereka terhadap pemendakan dan menyebabkan serangkaian masalah bagi industri minyak.

Octane

Heptana telah digunakan sebagai bahan bakar kerana sejumlah besar haba yang dikeluarkan ketika terbakar. Namun, sejauh mana mesin kereta, itu akan merugikan kinerjanya jika digunakan dalam bentuk murni. Kerana ia terbakar dengan sangat meletup, berfungsi untuk menentukan 0 pada skala oktana petrol.

Bensin mengandungi peratusan heptana dan hidrokarbon lain yang tinggi untuk membawa bilangan oktana ke nilai yang diketahui (91, 95, 87, 89, dll.).

Rujukan

1. Morrison, RT dan Boyd, R, N. (1987). Kimia organik. Edisi Ke-5. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Kimia organik. (Edisi keenam). Bukit Mc Graw.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Kimia organik. (Edisi ke-10.) Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Heptana. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
5. Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2020). Pangkalan Data Heptane PubChem. CID = 8900. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). Heptans. ScienceDirect. Dipulihkan dari: sciencedirect.com
7. Bell Chem Corp. (7 September 2018). Kegunaan Industri Heptana. Dipulihkan dari: bellchem.com
8. Andrea Kropp. (2020). Heptana: Struktur, Kegunaan & Formula. Kaji. Dipulihkan dari: study.com