HEPTANE (C7H16): โครงสร้างคุณสมบัติและการใช้งาน - เคมี - 2026

heptaneเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีสูตรทางเคมีคือ C ₇ H ₁₆และประกอบด้วยเก้า isomers โครงสร้างที่ดีที่สุดที่รู้จักกันเป็นเส้นตรง เป็นไฮโดรคาร์บอนโดยเฉพาะแอลเคนหรือพาราฟินซึ่งพบได้ในห้องปฏิบัติการเคมีอินทรีย์ส่วนใหญ่ไม่ว่าจะเป็นการสอนหรือการวิจัย

ต่างจากตัวทำละลายพาราฟินอื่น ๆ เฮปเทนมีความผันผวนต่ำกว่าซึ่งทำให้ปลอดภัยกว่าในการใช้ ตราบเท่าที่ไม่มีแหล่งความร้อนอยู่รอบ ๆ ไอระเหยของคุณและคุณกำลังทำงานภายในเครื่องดูดควัน นอกจากความไวไฟแล้วยังเป็นสารประกอบที่เฉื่อยพอที่จะใช้เป็นสื่อสำหรับปฏิกิริยาอินทรีย์

โมเลกุลของ N-Heptane แสดงโดยแบบจำลอง ball-and-stick ที่มา: Ben Mills และ Jynto

ภาพบนแสดงโครงสร้างของ n -heptane ซึ่งเป็นไอโซเมอร์เชิงเส้นของเฮปเทนทั้งหมด เนื่องจากเป็นไอโซเมอร์ที่พบมากที่สุดและมีคุณค่าทางการค้ารวมทั้งสังเคราะห์ได้ง่ายที่สุดจึงมีแนวโน้มที่จะเข้าใจว่าคำว่า 'เฮปเทน' หมายถึง n-heptane โดยเฉพาะ เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น

อย่างไรก็ตามในขวดของสารประกอบของเหลวนี้ระบุว่าประกอบด้วย n -heptane พวกเขาจะต้องถูกเปิดออกภายในเครื่องดูดควันและทำการวัดอย่างระมัดระวัง

เป็นตัวทำละลายที่ดีเยี่ยมสำหรับไขมันและน้ำมันซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมักใช้ในระหว่างการสกัดเอสเซ้นส์จากพืชหรือผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติอื่น ๆ

โครงสร้าง

n-heptane และปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

ดังที่เห็นได้จากภาพแรกโมเลกุลของ n -heptane มีลักษณะเป็นเส้นตรงและเนื่องจากการผสมกันทางเคมีของอะตอมของคาร์บอนโซ่จึงถือว่ามีรูปร่างซิกแซก โมเลกุลนี้เป็นแบบไดนามิกที่พันธะ CC ของมันสามารถหมุนได้ทำให้โซ่งอเล็กน้อยในมุมที่ต่างกัน สิ่งนี้ก่อให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

n-heptane เป็นโมเลกุลที่ไม่มีขั้วและไม่ชอบน้ำดังนั้นปฏิสัมพันธ์ของมันจึงขึ้นอยู่กับกองกำลังกระจายตัวของลอนดอน สิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับมวลโมเลกุลของสารประกอบและพื้นที่สัมผัสของมัน โมเลกุลของเอ็น - เฮปเทนสองโมเลกุลเข้าหากันในลักษณะที่โซ่ของมัน "ลิ่ม" ทับกัน

ปฏิกิริยาเหล่านี้มีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะทำให้โมเลกุลของ n-heptane เหนียวแน่นในของเหลวเดือดที่อุณหภูมิ98ºC

isomers

ไอโซเมอร์เก้าตัวของเฮปเทน ที่มา: Steffen 962

ในตอนแรกสูตร C ₇ H _{16 ได้รับการกล่าวว่า}เป็นตัวแทนของไอโซเมอร์โครงสร้างทั้งหมดเก้ารายการโดย n-heptane มีความเกี่ยวข้องมากที่สุด (1) ไอโซเมอร์อีกแปดตัวแสดงอยู่ในภาพด้านบน สังเกตคร่าวๆว่าบางสาขามีมากกว่าสาขาอื่น ๆ จากซ้ายไปขวาเริ่มจากด้านบนเรามี:

(2): 2-methylhexane

(3): 3-methylhexane ซึ่งประกอบด้วย enantiomers คู่หนึ่ง (a และ b)

(4): 2,2-dimethylpentane หรือที่เรียกว่า neoheptane

(5): 2,3-dimethylpentane อีกครั้งกับ enantiomers คู่หนึ่ง

(6): 2,4-dimethylpentane

(7): 3,3-dimethylpentane

(8): 3-ethylpentane

(9): 2,2,3-trimethylbutane

ไอโซเมอร์แต่ละตัวเหล่านี้มีคุณสมบัติที่เป็นอิสระและการใช้งานของ n -heptane ซึ่งส่วนใหญ่สงวนไว้สำหรับสาขาการสังเคราะห์อินทรีย์

คุณสมบัติของเฮปเทน

ลักษณะทางกายภาพ

ของเหลวไม่มีสีมีกลิ่นคล้ายน้ำมันเบนซิน

มวลโมลาร์

100.205 ก. / โมล

จุดหลอมเหลว

-90.549 ºCกลายเป็นผลึกโมเลกุล

จุดเดือด

98.38 องศาเซลเซียส

ความดันไอ

52.60 atm ที่ 20 ° C สังเกตว่าความดันไอสูงเพียงใดแม้ว่าจะมีความผันผวนน้อยกว่าตัวทำละลายพาราฟินอื่น ๆ เช่นเฮกเซนและเพนเทน

ความหนาแน่น

0.6795 ก. / ซม. ³ . ในทางกลับกันไอระเหยของเฮปเทนมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศถึง 3.45 เท่าซึ่งหมายความว่าไอระเหยของมันจะเกาะอยู่ในช่องว่างที่ของเหลวบางส่วนรั่วไหล

ความสามารถในการละลายน้ำ

เนื่องจากเฮปเทนเป็นสารประกอบที่ไม่ชอบน้ำจึงแทบไม่สามารถละลายในน้ำเพื่อผลิตสารละลายที่มีความเข้มข้น 0.0003% ที่อุณหภูมิ20ºC

ความสามารถในการละลายในตัวทำละลายอื่น ๆ

เฮปเทนเข้ากันได้กับคาร์บอนเตตระคลอไรด์เอทานอลอะซิโตนปิโตรเลียมเบาและคลอโรฟอร์ม

ดัชนีหักเห (

1.3855

ความเหนียว

0.389 mPa s

ความจุความร้อน

224.64 J / K โมล

จุดระเบิด

-4 ºC

อุณหภูมิการสลายตัวอัตโนมัติ

223 องศาเซลเซียส

แรงตึงผิว

19.66 mN / m ที่ 25 ºC

ความร้อนจากการเผาไหม้

4817 กิโลจูล / โมล

การเกิดปฏิกิริยา

ไอระเหยของเฮปเทนเมื่ออยู่ใกล้กับแหล่งความร้อน (เปลวไฟ) ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศโดยคายความร้อนและรุนแรง:

C ₇ H ₁₆ + 11O ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

อย่างไรก็ตามนอกปฏิกิริยาการเผาไหม้เฮปเทนเป็นของเหลวที่ค่อนข้างเสถียร การขาดการเกิดปฏิกิริยาเนื่องจากความจริงที่ว่าพันธะ CH ของมันยากที่จะแตกดังนั้นจึงไม่ไวต่อการทดแทน ในทำนองเดียวกันมันไม่ไวต่อตัวออกซิไดซ์ที่แรงมากตราบเท่าที่ไม่มีไฟอยู่ใกล้ ๆ

อันตรายที่สุดของเฮปเทนคือความผันผวนและความไวไฟสูงดังนั้นจึงมีความเสี่ยงที่จะเกิดไฟไหม้หากหกในที่ร้อน

การประยุกต์ใช้งาน

ตัวกลางของตัวทำละลายและปฏิกิริยา

Heptane เป็นตัวทำละลายที่ดีเยี่ยมในการละลายน้ำมันและไขมัน ที่มา: pxhere.

ลักษณะที่ไม่ชอบน้ำของเฮปเทนทำให้เป็นตัวทำละลายที่ดีเยี่ยมสำหรับการละลายน้ำมันและไขมัน ในแง่นี้มันถูกใช้เป็น degreaser อย่างไรก็ตามการใช้งานที่ดีที่สุดอยู่ที่การใช้เป็นตัวทำละลายในการสกัดเนื่องจากมันจะละลายส่วนประกอบของไขมันเช่นเดียวกับสารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ ของตัวอย่าง

ตัวอย่างเช่นหากคุณต้องการสกัดส่วนประกอบทั้งหมดของกาแฟบดจะถูกทำให้กลายเป็นเฮปเทนแทนน้ำ วิธีนี้และรูปแบบต่างๆได้ถูกนำไปใช้กับเมล็ดพืชทุกชนิดเนื่องจากได้รับสาระสำคัญจากพืชและผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติอื่น ๆ

เฮปเทนซึ่งไม่มีสีตามธรรมชาติจะเปลี่ยนเป็นสีของน้ำมันสกัด จากนั้นจึงหมุนเพื่อให้มีปริมาตรของน้ำมันที่บริสุทธิ์ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

ในทางกลับกันปฏิกิริยาที่ต่ำของเฮปเทนยังช่วยให้เป็นตัวเลือกเมื่อพิจารณาถึงตัวกลางในการทำปฏิกิริยาเพื่อทำการสังเคราะห์ การเป็นตัวทำละลายที่ดีสำหรับสารประกอบอินทรีย์ทำให้มั่นใจได้ว่ารีเอเจนต์ยังคงอยู่ในสารละลายและมีปฏิกิริยาระหว่างกันอย่างเหมาะสมขณะทำปฏิกิริยา

สารตกตะกอน

ในเคมีปิโตรเลียมเป็นเรื่องปกติที่จะตกตะกอนแอสฟาลเทนจากตัวอย่างหยาบโดยการเติมเฮปเทน วิธีนี้ทำให้สามารถศึกษาความเสถียรของน้ำมันดิบชนิดต่างๆและตรวจสอบว่าปริมาณแอสฟัลต์ทีนมีความอ่อนไหวต่อการตกตะกอนและก่อให้เกิดปัญหาทั้งชุดสำหรับอุตสาหกรรมน้ำมันได้อย่างไร

น้ำมันจำพวกเบนซิน

เฮปเทนถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงเนื่องจากความร้อนจำนวนมากที่ปล่อยออกมาเมื่อเผาไหม้ อย่างไรก็ตามเท่าที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์ของรถยนต์มันจะเป็นอันตรายต่อประสิทธิภาพการทำงานหากใช้ในรูปแบบที่บริสุทธิ์ เนื่องจากการเผาไหม้อย่างรุนแรงจึงทำหน้าที่กำหนด 0 ในระดับออกเทนน้ำมันเบนซิน

น้ำมันเบนซินมีเปอร์เซ็นต์ของเฮปเทนและไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ สูงเพื่อให้ค่าออกเทนสูงขึ้นตามค่าที่ทราบ (91, 95, 87, 89 เป็นต้น)

อ้างอิง

1. Morrison, RT และ Boyd, R, N. (1987) เคมีอินทรีย์. พิมพ์ครั้งที่ 5. บรรณาธิการ Addison-Wesley Interamericana
2. แครี่ F. (2008). เคมีอินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่หก). Mc Graw Hill
3. Graham Solomons TW, Craig B.Fryhle (2011) เคมีอินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่ 10.). ไวลีย์พลัส
4. วิกิพีเดีย (2020) heptane สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
5. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (2020) ฐานข้อมูล Heptane PubChem CID = 8900 สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020) Heptans ScienceDirect ดึงมาจาก: sciencedirect.com
7. Bell Chem Corp. (7 กันยายน 2018). การใช้เฮปเทนในอุตสาหกรรม สืบค้นจาก: bellchem.com
8. Andrea Kropp (2020) Heptane: โครงสร้างการใช้งานและสูตร ศึกษา. ดึงมาจาก: study.com