HEPTANE (C7H16): CẤU TRÚC, ĐẶC TÍNH VÀ CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2025

Các heptan là một hợp chất hữu cơ có công thức hóa học là C ₇ H ₁₆ và bao gồm chín đồng phân cấu trúc, trong đó nổi tiếng nhất là tuyến tính. Nó là một hydrocacbon, cụ thể là một ankan hoặc parafin, được tìm thấy trong hầu hết các phòng thí nghiệm hóa học hữu cơ, cho dù họ đang giảng dạy hoặc nghiên cứu.

Không giống như các dung môi parafinic khác, heptan có độ bay hơi thấp hơn nên tương đối an toàn hơn khi sử dụng; miễn là không có nguồn nhiệt bao quanh hơi của bạn và bạn đang làm việc bên trong máy hút mùi. Bên cạnh tính dễ cháy, nó là một hợp chất đủ trơ để làm môi trường cho các phản ứng hữu cơ.

Phân tử N-Heptane được biểu diễn bằng mô hình quả bóng và que. Nguồn: Ben Mills và Jynto

Hình trên cho thấy cấu trúc của n -heptan, đồng phân mạch thẳng của tất cả các heptan. Bởi vì nó là đồng phân phổ biến nhất và có giá trị thương mại, cũng như dễ tổng hợp nhất, nên có xu hướng được hiểu rằng thuật ngữ 'heptan' chỉ dùng để chỉ n-heptan; trừ khi có quy định khác.

Tuy nhiên, trong các chai của hợp chất lỏng này, người ta chỉ định rằng nó chứa n -heptan. Chúng phải được mở ra bên trong nắp máy vắt và các phép đo được thực hiện cẩn thận.

Nó là một dung môi tuyệt vời cho chất béo và dầu, đó là lý do tại sao nó thường được sử dụng trong quá trình chiết xuất tinh chất thực vật hoặc các sản phẩm tự nhiên khác.

Kết cấu

n-heptan và các tương tác giữa các phân tử của nó

Như có thể thấy trong hình ảnh đầu tiên, phân tử n -heptan là tuyến tính, và do sự lai hóa hóa học của các nguyên tử cacbon của nó, chuỗi giả định có hình dạng ngoằn ngoèo. Phân tử này năng động ở chỗ các liên kết CC của nó có thể xoay, làm cho chuỗi hơi uốn cong ở các góc khác nhau. Điều này góp phần vào sự tương tác giữa các phân tử của chúng.

N-heptan là một phân tử không phân cực, kỵ nước, và do đó tương tác của nó dựa trên lực phân tán của Luân Đôn; Đây là những chất phụ thuộc vào khối lượng phân tử của hợp chất và diện tích tiếp xúc của nó. Hai phân tử n -heptan tiếp cận nhau theo cách sao cho các chuỗi của chúng "chụm" vào nhau.

Những tương tác này đủ hiệu quả để giữ cho các phân tử n-heptan kết dính trong chất lỏng sôi ở 98ºC.

Chất đồng phân

Chín đồng phân của heptan. Nguồn: Steffen 962

Lúc đầu, người ta nói rằng công thức C ₇ H ₁₆ đại diện cho tổng số chín đồng phân cấu trúc, n-heptan là đồng phân phù hợp nhất (1). Tám đồng phân khác được hiển thị trong hình trên. Hãy lưu ý rằng một số nhánh nhiều hơn những nhánh khác. Từ trái sang phải, bắt đầu từ trên cùng, chúng ta có:

(2): 2-metylhexan

(3): 3-metylhexan, bao gồm một cặp đồng phân đối quang (a và b)

(4): 2,2-đimetylpentan, còn được gọi là neoheptan

(5): 2,3-đimetylpentan, một lần nữa với một cặp đồng phân đối quang

(6): 2,4-đimetylpentan

(7): 3,3-đimetylpentan

(8): 3-etylpentan

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

Mỗi đồng phân này có các tính chất và ứng dụng độc lập của n -heptan, được dành phần lớn cho các lĩnh vực tổng hợp hữu cơ.

Tính chất của heptan

Ngoại hình

Chất lỏng không màu, có mùi giống xăng.

Khối lượng phân tử

100,205 g / mol

Độ nóng chảy

-90,549 ºC, trở thành tinh thể phân tử.

Điểm sôi

98,38 ° C.

Áp suất hơi

52,60 atm ở 20 ° C. Lưu ý áp suất hơi của nó cao như thế nào, mặc dù ít bay hơi hơn các dung môi parafinic khác, chẳng hạn như hexan và pentan.

Tỉ trọng

0,6795 g / cm ³ . Mặt khác, hơi heptan đặc hơn không khí 3,45 lần, có nghĩa là hơi của nó sẽ đọng lại trong không gian nơi một số chất lỏng của nó tràn ra.

Khả năng hòa tan trong nước

Vì heptan là một hợp chất kỵ nước, nó hầu như không thể hòa tan trong nước để tạo ra dung dịch có nồng độ 0,0003% ở nhiệt độ 20ºC.

Khả năng hòa tan trong các dung môi khác

Heptan có thể trộn lẫn với cacbon tetraclorua, etanol, axeton, dầu nhẹ và cloroform.

Chỉ số khúc xạ (

1,3855.

Độ nhớt

0,389 mPa s

Nhiệt dung

224,64 J / K mol

điểm đánh lửa

-4 ºC

Nhiệt độ tự bốc cháy

223 ºC

Sức căng bề mặt

19,66 mN / m ở 25 ºC

Nhiệt do cháy

4817 kJ / mol.

Phản ứng

Hơi Heptan khi để gần nguồn nhiệt (ngọn lửa), phản ứng tỏa nhiệt mạnh và mạnh với oxy trong không khí:

C ₇ H ₁₆ + 11O ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

Tuy nhiên, ngoài phản ứng cháy, heptan là một chất lỏng khá ổn định. Tính kém phản ứng của nó là do các liên kết CH của nó khó bị phá vỡ, vì vậy nó không dễ bị thay thế. Tương tự như vậy, nó không rất nhạy cảm với các chất oxy hóa mạnh, miễn là không có lửa gần đó.

Nguy hiểm lớn nhất của heptan là tính bay hơi cao và dễ bắt lửa, vì vậy sẽ có nguy cơ cháy nếu nó bị đổ ở những nơi nóng.

Các ứng dụng

Dung môi và môi trường phản ứng

Heptan là một dung môi tuyệt vời để hòa tan dầu và chất béo. Nguồn: Pxhere.

Đặc tính kỵ nước của heptan làm cho nó trở thành dung môi tuyệt vời để hòa tan dầu và chất béo. Ở khía cạnh này, nó đã được sử dụng như một chất tẩy dầu mỡ. Tuy nhiên, ứng dụng lớn nhất của nó là được sử dụng làm dung môi chiết xuất, vì nó hòa tan các thành phần lipid, cũng như các hợp chất hữu cơ khác của mẫu.

Ví dụ, nếu bạn muốn chiết xuất tất cả các thành phần của cà phê xay, nó sẽ được ngâm trong heptan thay vì nước. Phương pháp này và các biến thể của nó đã được thực hiện với tất cả các loại hạt giống, nhờ đó mà các tinh chất thực vật và các sản phẩm tự nhiên khác đã thu được.

Heptane, vốn tự nhiên không màu, sẽ chuyển sang màu của dầu chiết xuất. Sau đó, nó được quay để cuối cùng có thể tích dầu càng tinh khiết càng tốt.

Mặt khác, khả năng phản ứng thấp của heptan cũng cho phép nó là một lựa chọn khi xem xét một môi trường phản ứng để thực hiện tổng hợp. Là một dung môi tốt cho các hợp chất hữu cơ, nó đảm bảo rằng các thuốc thử vẫn còn trong dung dịch và tương tác với nhau một cách thích hợp trong khi phản ứng.

Tác nhân kết tủa

Trong hóa học dầu mỏ, thông thường người ta thường kết tủa các nhựa đường từ mẫu thô bằng cách thêm heptan. Phương pháp này cho phép nghiên cứu độ ổn định của các loại dầu thô khác nhau và xác định mức độ dễ bị ảnh hưởng của hàm lượng asphalt trong việc kết tủa và gây ra một loạt vấn đề cho ngành công nghiệp dầu mỏ.

Octan

Heptan đã được sử dụng làm nhiên liệu vì nó tỏa ra lượng nhiệt lớn khi cháy. Tuy nhiên, đối với động cơ ô tô, nếu được sử dụng ở dạng nguyên chất sẽ có hại cho hiệu suất của chúng. Bởi vì nó cháy rất nổ, nó dùng để xác định 0 trên thang đo octan của xăng.

Xăng chứa một tỷ lệ cao heptan và các hydrocacbon khác để đưa trị số octan lên đến các giá trị đã biết (91, 95, 87, 89, v.v.).

Người giới thiệu

1. Morrison, RT và Boyd, R, N. (1987). Hóa học hữu cơ. Phiên bản thứ 5. Biên tập Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ sáu). Đồi Mc Graw.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ 10.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (Năm 2020). Heptan. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
5. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (Năm 2020). Cơ sở dữ liệu Heptane PubChem. CID = 8900. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (năm 2020). Heptans. ScienceDirect. Phục hồi từ: sciricalirect.com
7. Bell Chem Corp. (ngày 7 tháng 9 năm 2018). Ứng dụng công nghiệp của Heptane. Phục hồi từ: bellchem.com
8. Andrea Kropp. (Năm 2020). Heptane: Cấu trúc, Công dụng & Công thức. Học. Phục hồi từ: study.com