HEPTÀ (C7H16): ESTRUCTURA, PROPIETATS I USOS - QUIMICA - 2025

L' heptà és un compost orgànic la fórmula química és C ₇ H ₁₆ i comprèn nou isòmers estructurals, dels quals el més conegut és el lineal. Es tracta d'un hidrocarbur, específicament un alcà o parafina, que es troba en la majoria dels laboratoris de química orgànica, siguin de docència o investigatius.

A diferència d'altres solvents parafínics, el heptà presenta una menor volatilitat, la qual cosa fa el seu ús relativament més segur; sempre que no hi hagi una font de calor envoltant seus vapors i se li treballi dins d'una campana extractora. Deixant de banda la seva inflamabilitat, és un compost prou inert per servir com a mitjà de reaccions orgàniques.

Molècula de n-heptà representada per un model d'esferes i barres. Font: Ben Mills and Jynto

A la imatge superior es té l'estructura de l'n -heptano, l'isòmer lineal de tots els heptanos. A causa de que és l'isòmer més comú i de major valor comercial, així com el més fàcil de sintetitzar, es tendeix a sobreentendre que el terme 'heptà' es refereix exclusivament a l'n -heptano; llevat que s'indiqui el contrari.

No obstant això, en les ampolles d'aquest compost líquid sí s'especifica que conté n -heptano. Han de destapar-se dins d'una campana extractora i realitzar els mesuraments amb cura.

És un excel·lent dissolvent per als greixos i olis, per la qual cosa s'utilitza amb freqüència durant les extraccions d'essències vegetals o altres productes naturals.

estructura

n-heptà i les seves interaccions intermoleculars

Tal com s'aprecia en la primera imatge, la molècula de n -heptano és lineal, ia causa de la hibridació química dels seus àtoms de carboni, la cadena adopta una forma zigzagueada. Aquesta molècula és dinàmica, ja que els seus enllaços CC poden rotar, la qual cosa fa que la cadena es plegui lleument en diferents angles. Això contribueix a les seves interaccions intermoleculars.

El major -heptano és una molècula apolar, hidrofòbica, i per tant les seves interaccions es basen en les forces dispersives de London; aquestes són, aquelles que depenen de la massa molecular de l'compost i de la seva àrea de contacte. Dues molècules de n -heptano s'aproximen entre si de tal manera que "calcin" les seves cadenes una damunt d'una altra.

Aquestes interaccions són prou efectives per mantenir les molècules de n -heptano cohesionades en un líquid que bull a 98 ° C.

isòmers

Els nou isòmers de l'heptà. Font: Steffen 962

A el principi es va dir que la fórmula C ₇ H ₁₆ representava un total de nou isòmers estructurals, sent el n -heptano el més rellevant (1). Els altres vuit isòmers es mostren a la imatge superior. Cal notar a simple vista que uns són més ramificats que altres. D'esquerra a dreta, començant des de dalt, tenim:

(2): 2-metilhexano

(3): 3-metilhexano, el qual consisteix d'un parell d'enantiòmers (aib)

(4): 2,2-dimetilpentano, conegut també com neoheptano

(5): 2,3-dimetilpentano, una altra vegada amb un parell d'enantiòmers

(6): 2,4-dimetilpentano

(7): 3,3-dimetilpentano

(8): 3-etilpentano

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

Cada un d'aquests isòmers tenen propietats i aplicacions independents de l'n -heptano, reservats més que tot per als àmbits de síntesis orgàniques.

Propietats de l'heptà

aspecte físic

Líquid incolor amb una olor semblant a el de la gasolina.

massa molar

100,205 g / mol

Punt de fusió

-90,549 ºC, convertint-se en un cristall molecular.

Punt d'ebullició

98,38 ºC.

Pressió de vapor

52,60 atm a 20 ºC. Cal notar el alta que és la seva pressió vapor, tot i ser menys volàtil que altres solvents parafínics, com el hexà i pentà.

densitat

0,6795 g / cm ³. D'altra banda, els vapors de heptà són 3,45 vegades més densos que l'aire, el que significa que els seus vapors perduraran en els espais on es vessi una mica de la seva líquid.

Solubilitat en aigua

El heptà per ser un compost hidrofòbic amb prou feines pot dissoldre en l'aigua per originar una solució amb una concentració de 0,0003% a una temperatura de 20 ºC.

Solubilitat en altres solvents

L'heptà és miscible amb el tetraclorur de carboni, l'etanol, l'acetona, l'èter de petroli i cloroform.

Índex de refracció (

1,3855.

viscositat

0,389 mPa · s

capacitat calorífica

224,64 J / K · mol

Punt d'ignició

-4 ºC

Temperatura d'autoignició

223 ºC

tensió superficial

19,66 mN / ma 25 ºC

Calor de combustió

4817 kJ / mol.

reactivitat

Els vapors de heptà quan estan a prop d'una font de calor (una flama), reaccionen exotèrmica i vigorosament amb l'oxigen de l'aire:

C ₇ H ₁₆ + 11O ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

No obstant això, fora de la reacció de combustió, el heptà és un líquid bastant estable. La seva falta de reactivitat es deu al fet que els seus enllaços CH són difícils de trencar, de manera que no és susceptible a patir substitucions. Així mateix, és poc sensible als agents oxidants forts, sempre que no hi hagi foc en la proximitat.

El major perill de l'heptà el representa la seva alta volatilitat i inflamabilitat, per la qual cosa es corre un risc d'incendi si aquest es vessa en llocs calents.

usos

Dissolvent i mig de reacció

L'heptà és un solvent excel·lent per dissoldre olis i greixos. Font: Pxhere.

El caràcter hidrofòbic de l'heptà ho fa un solvent excel·lent per dissoldre olis i greixos. En aquest aspecte s'ha utilitzat com desgreixant. No obstant això, la seva major aplicació rau en ser usat com a solvent extractor, ja que dissol els components lipídics, així com els altres compostos orgànics d'una mostra.

Per exemple, si es volgués extreure tots els components de el cafè mòlt, aquest es maceraría en heptà en lloc d'aigua. Aquest mètode i les seves variacions s'han implementat amb tot tipus de llavors, gràcies als quals s'han obtingut essències vegetals i altres productes naturals.

El heptà, que naturalment és incolor, es tenyirà de color de l'oli extret. Després, aquest es rotaevapora per tenir finalment un volum de l'oli el més pur possible.

D'altra banda, la poca reactivitat de l'heptà també li permet ser una opció a l'hora de considerar un mitjà de reacció per dur a terme una síntesi. A l'ésser un bon dissolvent de compostos orgànics, garanteix que els reactius romanguin en solució i interaccionen entre si apropiadament mentre reaccionen.

Agent precipitant

En la química de l'petroli és una pràctica comuna precipitar els asfaltenos d'una mostra de cru mitjançant l'addició d'heptà. Aquest mètode permet estudiar l'estabilitat de diferents crus i determinar què tan susceptible és el seu contingut d'asfaltens de precipitar i implicar tot un seguit de problemes per a la indústria petroliera.

octanatge

El heptà s'ha fet servir com a combustible causa de la gran quantitat de calor que desprèn quan crema. Això no obstant, pel que fa als motors d'automòbils, resultaria perjudicial per al seu funcionament si s'utilitzés en forma pura. A causa de que crema molt explosivament, serveix per definir el 0 en l'escala de l'octanatge de la gasolina.

La gasolina conté un alt percentatge d'heptà i altres hidrocarburs per anivellar el octanatge fins als valors coneguts (91, 95, 87, 89, etc.).

referències

1. Morrison, RT i Boyd, R, N. (1987). Química Orgànica. 5a Edició. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Química Orgànica. (Sisena edició). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organic Chemistry. (10th edition.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Heptane. Recuperat de: en.wikipedia.org
5. National Center for Biotechnology Information. (2020). Heptane PubChem Database. CID = 8900. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). Heptanes. ScienceDirect. Recuperat de: sciencedirect.com
7. Bell Chem Corp (07 de setembre del 2018). Industrial Usis of Heptane. Recuperat de: bellchem.com
8. Andrea Kropp. (2020). Heptane: Structure, Usis & Formula. Study. Recuperat de: study.com