CELE 7 UTILIZĂRI ȘI APLICAȚII ALE ALCANILOR PRINCIPALI - CHIMIE - 2025

Unele utilizări și aplicații ale alcanilor sunt ca combustibil -gaz, benzină, motorină-, ca solvenți -pentan, hexan, izohexan și heptan-, ca lubrifianți sau ca ceară și parafină.

Alcanii sunt compuși care conțin numai carbon și hidrogen, prin urmare sunt hidrocarburi. De asemenea, sunt cunoscuți sub numele de parafine sau hidrocarburi saturate, deoarece atomii de carbon și hidrogen sunt legați exclusiv prin legături unice.

Alcani aparțin unei serii omoloage de compuși organici în care membrii diferă printr - o masă moleculară constantă de 14 care este CH ₂ . Formula generală este _{CnH2n + 2.}

Alcanele conțin doar legături unice, ceea ce înseamnă că sunt saturate cu atomi de hidrogen. Ele sunt hidrocarburile de bază și punctele de pornire pentru a înțelege chimia altor molecule mai complexe.

Alcanii își obțin numele din grupa alchil care este formată dintr-un carbon și trei hidrogeni.

Desigur, ele conțin și alte grupări, dar conțin în mod constant o grupare alchil. Finalul „-ano” vă permite să știți că există doar legături unice în aceste molecule.

Cei mai mici membri ai familiei alcani sunt gazele, în timp ce cei mai mari compuși sunt compuși lichizi și solizi.

Se găsesc în mod obișnuit în surse de combustibil, cum ar fi gazul natural și petrolul. Compușii solizi au, de obicei, o textură ceroasă.

Utilizări principale și aplicații ale alcanilor

1- Combustibil

Principala utilizare a alcanilor este pentru combustibil. Reacția sa de oxidare eliberează energie care poate fi folosită pentru a genera electricitate, pentru a deplasa vehicule sau chiar pentru a găti.

Alcanii cu lanț scurt, cum ar fi metanul, etanul, propanul și butanul sunt într-o stare gazoasă și îi putem extrage din câmpurile de gaze naturale.

Metanul este utilizat ca combustibil pentru vehicul, în timp ce propanul și butanul sunt utilizate ca gaz de gătit.

Alcanii cu lanț mai lung sunt în stare lichidă și pot fi găsiți în benzină sau motorină. Când vorbim despre octan ridicat, se referă la concentrația de octan în combustibil.

2- Solvenți

Deoarece momentul dipolului dintre carbon și oxigen este foarte scăzut, alcanii nu au polaritate de legătură, astfel încât servesc bine ca solvenți apolari.

Chimiștii au o maximă care spune că „se dizolvă similar”, asta înseamnă că solvenții polari dizolvă substanțele polare și solvenții nepolari sau nepolari dizolvă substanțe nepolare.

Compuși precum pentan, hexan, izohexan și heptan sunt folosiți în laborator și în industrie ca solvenți pentru reacții într-un mediu nepolar. Nonanul este componenta principală a kerosenului.

3- Lubrifianți

Alcani cu 17 sau mai multe molecule de carbon sunt folosiți ca lubrifianți și anticorosivi, deoarece natura lor hidrofobă înseamnă că apa nu poate ajunge la suprafața metalică. Dată fiind densitatea și vâscozitatea lor, acestea sunt perfecte pentru această utilizare.

Uleiurile lubrifiante cu vâscozități diferite se pot amesteca între ele, iar această capacitate de a le amesteca este cea care face ca unele uleiuri să fie atât de utile.

De exemplu, uleiul de motor obișnuit este, în general, un amestec între un ulei cu vâscozitate scăzută pentru a permite pornirea ușoară la temperaturi reci și un ulei cu vâscozitate ridicată pentru o mai bună performanță la temperaturi normale de funcționare.

Din epoca romană, multe lichide, inclusiv apa, au fost folosite ca lubrifianți pentru a reduce la minimum frecarea, căldura și uzura între părțile mecanice în contact între ele.

Astăzi, uleiul lubrifiant este cel mai utilizat produs datorită gamei sale largi de aplicații posibile.

4- Ceară și parafină

Alcanele sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de parafine, ceea ce face acest termen foarte confuz, deoarece parafină se referă și la un tip de ceară.

Pentru a clarifica conceptele, orice hidrocarbură saturată (cu formula CnH _{2n + 2} ) este o parafină și un amestec din aceste molecule poate fi utilizat pentru a face o ceară numită ceară de parafină.

În general, alcanii folosiți în această ceară au lanțuri de carbon care conțin 20 până la 40 de atomi de carbon. Prin urmare, ceara parafină este un tip de ceară fabricat din parafină sau alcani.

Ceara de parafină se caracterizează printr-un punct de topire scăzut, o structură flexibilă și o ardere ușoară. Este utilizat în general la lumânări și creioane.

5- Asfalt

Asfaltul este prezent în țiței și constă dintr-un amestec de hidrocarburi, în special alcani în lanț de 35 de carboni sau mai mult. Asfaltul are o consistență vâscoasă semi-solidă.

Utilizarea sa principală este construcția drumurilor, deoarece adăugarea de nisip sau pietriș la asfalt produce un amestec solid ideal pentru acest tip de utilizare.

Când densitatea sa este mai mică, este cunoscută și sub denumirea de pas și poate fi utilizată ca agent de impermeabilizare.

6- Reacții chimice

Comparativ cu alchenele și alchinele, alcanii sunt relativ nereactivi datorită absenței unei legături pi mai slabe în scheletele lor de carbon. Cu toate acestea, există unele clase de reacții care sunt frecvent efectuate cu alcani.

Cea mai importantă reacție pe care o suferă alcani este combustia. Alcanii liniari mai mici se oxidează mai ușor decât moleculele mai mari și mai ramificate.

Alcanii pot arde în prezența oxigenului pentru a produce dioxid de carbon, apă și energie.

În situații limitate cu oxigen, produsele sunt monoxid de carbon, apă și energie. Din acest motiv, alcanii sunt frecvent folosiți ca surse de combustibil.

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

O reacție consistentă, pe lângă combustie, pe care o suferă alcani este halogenarea radicalilor liberi.

În acest proces, hidrogenii din grupele alchil sunt înlocuiți cu halogeni (molecule precum clorul și bromul de pe tabelul periodic). O reacție tipică este demonstrată folosind propan.

2C ₃ H ₈ + CI ₂ »2C ₃ H ₈ CI

Alcani complecși cu greutăți moleculare mari găsite în țiței sunt deseori împărțiți în alcani mai mici și mai utili prin fisurarea termică; Alchenele și hidrogenul sunt, de asemenea, produse prin această metodă.

Fisurarea termică se realizează de obicei la temperaturi ridicate și deseori în prezența unui catalizator. Se obține un amestec de produse și acești alcani și alchene pot fi separați prin distilare fracțională.

7- Alte utilizări ale alcanilor

Alcanele au alte utilizări în afară de cele menționate deja. Compuși precum etanul sunt folosiți pentru producerea etilenei, care este utilizată pentru a produce etilen glicol (componenta principală a antigelului) și polietilenă, care este plasticul cel mai utilizat la nivel mondial.

Propanul poate fi utilizat ca agent frigorific atunci când nu este disponibilă energie electrică. Pe măsură ce gazul se extinde, absoarbe căldura.

De fapt, poate provoca degeraturi. De asemenea, este considerat ca un înlocuitor pentru alți agenți frigorifici, dar are principalul dezavantaj de a fi exploziv.

Butanul este un euforic, de aceea este adesea abuzat ca inhalant. Din păcate, provoacă sufocare, aritmie cardiacă și spasme ale mușchilor căilor respiratorii din plămâni.

Această ultimă proprietate este cauza „morții subite a unui dependent de droguri” și este cauza decesului în 55% din cazuri legate de inhalarea solvenților.

Pentanul poate fi găsit în amestecuri pe benzină, dar utilizarea sa principală în cadrul industriei este ca „suflantă” în crearea spumelor din plastic.

De asemenea, la fel ca propanul, poate fi folosit ca agent frigorific. Izomerul său, izopentan, este frecvent utilizat în pastele de dinți.

Hexanul și izohexanul sunt solvenții preferați în procesarea alimentelor, în special izohexanul, deoarece nu sunt toxici și au un pH neutru.

Referințe

1. Advameg, Inc. (SF). Ulei lubrifiant. Recuperat de pe Madehow.com.
2. Advameg, Inc. (SF). Chimie organică - aplicații din viața reală. Recuperat de la scienceclarified.com.
3. (2016, 20 septembrie). Alcani. Recuperat de la boundless.com.
4. (2016, 26 mai). Reacțiile lui Alkanes. Recuperat de la boundless.com.
5. Haydon Armstrong, JH (SF). Ulei lubrifiant. Recuperat de la energyeducation.ca.
6. co.uk. (2015). Tipuri și structuri alcane. Recuperat de pe petrol.co.uk.
7. Proprietățile și utilizările Alkanes. (SF). Recuperat de la ausetute.com.
8. Utilizările Alkane. (2011). Recuperat de la hzorganichemistry.wordpress.com.