- Hlavní použití a aplikace alkanů
- 1 - Palivo
- 2 - Rozpouštědla
- 3 - Maziva
- 4 - Vosky a parafiny
- 5- Asfalt
- 6. Chemické reakce
- 7- Jiné použití alkanů
- Reference
Některá použití a aplikace alkanů jsou jako palivo - plyn, benzín, nafta - jako rozpouštědla - pentan, hexan, isohexan a heptan -, jako maziva nebo jako vosky a parafiny.
Alkany jsou sloučeniny, které obsahují pouze uhlík a vodík, proto jsou uhlovodíky. Jsou také známé jako parafiny nebo nasycené uhlovodíky, protože atomy uhlíku a vodíku jsou spojeny výhradně jednoduchými vazbami.
Alkany patří do homologické řady organických sloučenin, ve kterých členové liší o konstantní molekulovou hmotností 14, která je CH 2. Obecný vzorec je CnH 2n + 2.
Alkany obsahují pouze jednoduché vazby, což znamená, že jsou nasycené atomy vodíku. Jsou to základní uhlovodíky a výchozí body pro pochopení chemie dalších složitějších molekul.
Alkány získají své jméno od alkylové skupiny, která se skládá z jednoho uhlíku a tří vodíků.
Samozřejmě obsahují jiné skupiny, ale důsledně obsahují alkylovou skupinu. Konec "-ano" vám dá vědět, že v těchto molekulách jsou pouze jednoduché vazby.
Nejmenší členy skupiny alkanů jsou plyny, zatímco největší sloučeniny jsou kapalné a pevné sloučeniny.
Obvykle se vyskytují ve zdrojích paliva, jako je zemní plyn a ropa. Pevné sloučeniny mají obvykle voskovou strukturu.
Hlavní použití a aplikace alkanů
1 - Palivo
Hlavní použití alkanů je pro palivo. Jeho oxidační reakce uvolňuje energii, kterou lze použít k výrobě elektřiny, k pohybu vozidel nebo dokonce k vaření.
Alkány s krátkým řetězcem, jako je methan, ethan, propan a butan, jsou v plynném stavu a lze je extrahovat z polí zemního plynu.
Metan je používán jako palivo vozidla, zatímco propan a butan jsou používány jako plyn na vaření.
Alkány s delším řetězcem jsou v kapalném stavu a lze je nalézt v benzínu nebo naftě. Když mluvíme o vysokém oktanu, jedná se o koncentraci oktanu v palivu.
2 - Rozpouštědla
Protože dipólový moment mezi uhlíkem a kyslíkem je velmi nízký, alkany nemají polaritu vazby, takže slouží dobře jako nepolární rozpouštědla.
Chemici mají maximum, které říká, že „podobné rozpouští podobné“, to znamená, že polární rozpouštědla rozpouští polární látky a nepolární nebo nepolární rozpouštědla rozpouští nepolární látky.
Sloučeniny jako pentan, hexan, isohexan a heptan se používají v laboratoři a v průmyslu jako rozpouštědla pro reakce v nepolárním prostředí. Nonane je hlavní složkou petroleje.
3 - Maziva
Alkány se 17 nebo více uhlíkovými molekulami se používají jako mazadla a antikorozní prostředky, protože jejich hydrofobní povaha znamená, že voda nemůže dosáhnout kovového povrchu. Vzhledem k jejich hustotě a viskozitě jsou pro toto použití ideální.
Mazací oleje různých viskozit se mohou navzájem mísit a díky této schopnosti je některé oleje tak užitečné.
Například běžný motorový olej je obecně směsí oleje s nízkou viskozitou, který umožňuje snadné startování za nízkých teplot a oleje s vysokou viskozitou pro lepší výkon při normálních provozních teplotách.
Od římských dob bylo mnoho tekutin, včetně vody, používáno jako mazivo pro minimalizaci tření, tepla a opotřebení mezi mechanickými částmi, které jsou ve vzájemném kontaktu.
Dnes je mazací olej nejrozšířenějším produktem díky široké škále možných aplikací.
4 - Vosky a parafiny
Alkány jsou také známé jako parafiny, což činí tento termín velmi matoucím, protože parafin také označuje typ vosku.
K objasnění pojmů je jakýkoli nasycený uhlovodík (se vzorcem CnH 2n + 2) parafin a směs těchto molekul může být použita k výrobě vosku nazývaného parafinový vosk.
Obecně mají alkany použité v tomto vosku uhlíkové řetězce, které obsahují 20 až 40 uhlíků. Parafinový vosk je proto druh vosku vyrobeného z parafinů nebo alkanů.
Parafinový vosk se vyznačuje nízkou teplotou tání, flexibilní strukturou a snadným spalováním. Obvykle se používá ve svíčkách a pastelkách.
5- Asfalt
Asfalt je přítomen v ropě a sestává ze směsi uhlovodíků, zejména řetězových alkanů s 35 nebo více uhlíky. Asfalt má polotuhou, viskózní konzistenci.
Jeho hlavní použití je stavba silnic, protože přidání písku nebo štěrku k asfaltu vytváří tuhou směs ideální pro tento typ použití.
Když je jeho hustota nižší, je známá také jako smola a může být použita jako hydroizolační činidlo.
6. Chemické reakce
Ve srovnání s alkeny a alkiny jsou alkany relativně nereaktivní kvůli absenci slabší pí vazby v jejich uhlíkových kostrech. Existují však některé třídy reakcí, které se běžně provádějí s alkany.
Nejdůležitější reakcí, kterou alkany procházejí, je spalování. Menší lineární alkany jsou snadněji oxidovány než větší, větvené molekuly.
Alkany mohou hořet v přítomnosti kyslíku za vzniku oxidu uhličitého, vody a energie.
V kyslíku omezených situacích jsou produkty oxid uhelnatý, voda a energie. Z tohoto důvodu se alkany často používají jako zdroje paliva.
C 3 H 8 + 5O 2 »3CO 2 + 4H 2 O + energie
Důslednou reakcí kromě spalování, kterou se alkany podrobují, je halogenace volných radikálů.
V tomto procesu jsou vodíky v alkylových skupinách nahrazeny halogeny (molekuly jako chlor a brom v periodické tabulce). Typická reakce je demonstrována pomocí propanu.
2C 3 H 8 + Cl 2 »2C 3 H 8 Cl
Složité alkany s vysokou molekulovou hmotností, které se vyskytují v ropě, se často tepelným krakováním rozdělují na menší, užitečnější alkany; Pomocí této metody se také vyrábějí alkeny a plynný vodík.
Tepelné krakování se obvykle provádí při vysokých teplotách a často v přítomnosti katalyzátoru. Získá se směs produktů a tyto alkany a alkeny se mohou oddělit frakční destilací.
7- Jiné použití alkanů
Alkány mají jiná použití, než ta, která již byla zmíněna. Sloučeniny, jako je ethan, se používají k výrobě ethylenu, který se používá k výrobě ethylenglykolu (hlavní složky nemrznoucí směsi) a polyethylenu, což je nejrozšířenější plast na světě.
Pokud není k dispozici elektřina, může být propan použit jako chladivo. Jak plyn expanduje, absorbuje teplo.
Ve skutečnosti to může způsobit omrzliny. Rovněž se považuje za náhradu za jiná chladiva, má však hlavní nevýhodu, že je výbušný.
Butan je euforický, proto je často zneužíván jako inhalační látka. Naneštěstí to způsobuje udušení, srdeční arytmii a křeče svalů dýchacích cest v plicích.
Tato poslední vlastnost je příčinou „náhlé smrti drogově závislého“ a je příčinou smrti v 55% případů souvisejících s inhalací rozpouštědel.
Pentan lze nalézt v benzínových směsích, ale jeho primární použití v průmyslovém prostředí je jako „dmychadlo“ při vytváření plastových pěn.
Stejně jako propan může být použit jako chladivo. Jeho izomer, isopentan, se běžně používá v zubních pastách.
Hexan a isohexan jsou výhodnými rozpouštědly při zpracování potravin, zejména isohexan, protože jsou netoxická a mají neutrální pH.
Reference
- Advameg, Inc. (SF). Mazací olej. Obnoveno z madehow.com.
- Advameg, Inc. (SF). Organická chemie - aplikace v reálném životě. Obnoveno z webu scienceclarified.com.
- (2016, 20. září). Alkány. Obnoveno z boundless.com.
- (2016, 26. května). Reakce alkanů. Obnoveno z boundless.com.
- Haydon Armstrong, JH (SF). Mazací olej. Obnoveno z energyeducation.ca.
- co.uk. (2015). Typy a struktury alkanů. Obnoveno z petroleum.co.uk.
- Vlastnosti a použití alkanů. (SF). Obnoveno z ausetute.com.
- Použití Alkane. (2011). Obnoveno z hzorganichemistry.wordpress.com.