heksan jest związkiem węglowodorowym o wzorze chemicznym C6H14. Heksan jest klasyfikowany jako Alkan i składa się z łańcucha 6 centralnych atomów węgla, z których każdy nasycony jest Wodorem. „Hex- „oznacza, że ma szkielet 6 atomów, a” – ane ” oznacza, że wszystkie atomy mają tylko pojedyncze wiązania. Heksan jest jednym z głównych składników nowoczesnej benzyny, ponieważ jest tani w produkcji i łatwo palny. Jest również powszechnie stosowany w laboratorium jako rozpuszczalnik.
heksan jest niepolarny ze względu na swoje wiązania C-H i symetryczną strukturę geometryczną. Węgiel i wodór mają różnicę elektroujemności 0,35, co klasyfikuje cząsteczkę jako niepolarną. Nawet gdyby wiązania C-H były polarne, heksan nadal byłby niepolarny ze względu na symetryczną strukturę geometryczną. Gdyby wiązania C-H były polarne, symetryczna struktura heksanu zapewniłaby, że częściowy ładunek każdego wiązania C–H jest dokładnie anulowany przez inne.
„pierwiastek węgla można znaleźć w większej liczbie rodzajów cząsteczek niż suma wszystkich innych rodzajów cząsteczek razem wziętych. Biorąc pod uwagę obfitość węgla w kosmosie—wykuwanego w jądrach gwiazd, ubijanego do ich powierzchni i uwalnianego do galaktyki—nie istnieje lepszy pierwiastek, na którym można oprzeć chemię i różnorodność życia. Po prostu wyrzucając węgiel w obfitości, tlen jest również powszechny, wykuwany i uwalniany w pozostałościach eksplodowanych gwiazd. Zarówno tlen, jak i węgiel są głównymi składnikami życia, jakie znamy.”- Neil DeGrasse Tyson
heksan jest bezbarwną cieczą o temperaturze wrzenia około 50-70°C. Jest głównie wytwarzany przez rafinację ropy naftowej i ma zastosowanie w rolnictwie, przetwórstwie żywności, produktach skórzanych i chromatografii.
szybki podkład o polaryzacji
najpierw szybki przegląd polaryzacji. Polaryzacja cząsteczki jest miarą równomiernego rozłożenia ładunku elektrycznego w cząsteczce. Każdy pierwiastek ma wartość elektroujemności, która przedstawia, jak bardzo poszczególne atomy pierwiastka przyciągają elektrony. Im większa wartość EN, tym bardziej Atomy tego pierwiastka przyciągają elektrony. Na przykład fluor (F) jest pierwiastkiem najbardziej elektroujemnym i ma przypisaną wartość EN równą 4. Wszystkie pozostałe wartości EN są obliczane w stosunku do fluoru.
Atomy tworzą wiązania kowalencyjne dzieląc swoje elektrony walencyjne. Gdy dwa atomy o dużej różnicy elektroujemności dzielą elektrony, bardziej elektroujemny element będzie mocniej pociągać za wspólne elektrony. Powoduje to, że wspólne elektrony zbliżają się do pierwiastka bardziej elektroujemnego. Ponieważ bardziej elektroujemny atom związku ma mnóstwo elektronów, odbiera częściowy ładunek ujemny. Odwrotnie, pierwiastki mniej elektroujemne pobierają częściowy ładunek dodatni. To jest istota polaryzacji: polaryzacja jest miarą tego, jak równomiernie rozmieszczone przestrzennie elektrony znajdują się w związku.
To, czy dwa atomy utworzą Wiązanie biegunowe, zależy od różnicy między ich wartościami EN. Jeśli różnica EN mieści się w przedziale 0,5-2,0, Wiązanie jest klasyfikowane jako polarne. Jeśli różnica EN jest mniejsza niż 0,5, to wiązanie jest uważane za niepolarne. Jeśli różnica jest większa niż 2, to wiązanie jest uważane za całkowicie polarne i jest bardziej odpowiednio nazywane wiązaniem jonowym.
To, czy cała cząsteczka jest uważana za polarną, zależy od 2 rzeczy; polaryzacji jej wiązań składowych i jej struktury geometrycznej. Cząsteczka o wiązaniach niepolarnych może nadal być ogólnie polarna, ponieważ cząsteczka ma asymetryczną geometrię. Cząsteczka z wiązaniami polarnymi może nadal być ogólnie niepolarna, jeśli ma przestrzennie symetryczną strukturę geometryczną. Symetria geometrii molekularnej zapewnia, że częściowy ładunek każdego wiązania polarnego jest dokładnie anulowany przez antypodalne Wiązanie polarne.
„chemię organiczną definiujemy jako chemię związków węgla.”- Augustus Kekule
Polaryzacja heksanu
korzystając z naszej powyższej lekcji na temat polaryzacji, możemy określić, czy heksan jest polarny, czy niepolarny. Heksan składa się głównie z wiązań C-H. Wartość en węgla wynosi 2.55, a wodór to 2,2. Różnica między tymi dwoma wartościami EN wynosi 0,35, więc wiązania C-H są uważane za niepolarne. Co więcej, heksan ma bardzo symetryczną geometrię molekularną, więc nawet jeśli wiązania C-H byłyby uważane za polarne, Cała cząsteczka nadal byłaby niepolarna. Przestrzenne rozmieszczenie wiązań zapewniłoby, że wszelkie przeciwstawne ładunki zostaną anulowane, więc ogólnie cząsteczka nie byłaby polarna.
technicznie, wiązania C–H nie są całkowicie niepolarne. Węgiel ma wyższą wartość EN niż wodór, więc atomy węgla przyciągają nieco mocniej elektrony niż atomy wodoru. Ta ilość przyciągania jest bardzo mała i znikoma, więc w normalnych warunkach można bezpiecznie traktować wiązania C-H tak, jakby były całkowicie niepolarne. Przy bardzo małych skalach i małych poziomach precyzji, niewielka polaryzacja wiązań C–H miałaby zauważalny wpływ, więc to, czy wiązania C–H będą uważane za polarne, czy niepolarne, zależy od kontekstu.
Większość podręczników chemii uważa Wiązanie, które ma różnicę EN mniejszą niż 0,5 za niepolarne, ponieważ każde działanie biegunowe jest na tyle małe, że można je zignorować. Jedyne prawdziwie niepolarne wiązania powstają między atomami o identycznych wartościach EN (na przykład elementy dwuatomowe)
izomery heksanu
ściśle mówiąc, nazwa „heksan” może odnosić się do jednego z 5 dowolnych izomerów strukturalnych o wzorze chemicznym C6H14. Izomer strukturalny związku to taki, który ma ten sam wzór chemiczny, ale inną strukturę molekularną. Najczęstszą formą heksanu jest n-heksan i składa się z liniowego łańcucha 4 grup funkcyjnych metylenu (CH2) umieszczonych pomiędzy 2 końcowymi grupami metylowymi (CH3). Liniowy charakter cząsteczki nadaje N-heksanowi stosunkowo obojętny charakter, a n-heksan jest często stosowany w laboratorium jako niepolarny rozpuszczalnik dla wysoce reaktywnych związków chemicznych.
w zależności od dokładnego systemu nomenklatury chemicznej, izomery strukturalne heksanu są czasami określane jako pochodne pentanu (C5H12) i butanu (C4H10). Większość izomerów ma podobne właściwości fizyczne, chociaż wykazują niezwykle szerokie zróżnicowanie temperatur topnienia. Na przykład izoheksan (czasami nazywany 2-metylopentanem) ma temperaturę topnienia -153.7 °C podczas gdy n-heksan ma temperaturę topnienia tylko -95,3 °C.
podobnie jak n-heksan, inne izomery heksanu wydają się być bezbarwnymi cieczami w temperaturze pokojowej, niepolarnymi, względnie chemicznie obojętnymi i palnymi.
heksan jako związek
N-heksan jest liniowym węglowodorem zbudowanym z centralnego łańcucha 6 pojedynczych atomów węgla. Każdy atom węgla jest związany z wystarczającą ilością wodorów, aby wszystkie jego szczeliny walencyjne zostały zajęte. Każdy atom węgla jest „nasycony” wodorami, ponieważ nie mają niezwiązanych par elektronów.
„Chemia organiczna stała się ogromną kupą zagadkowych i oszałamiających związków.”- J. Norman Collie
liniowa geometria heksanu i jego w pełni nasycony łańcuch węglowy sprawiają, że jest on stabilnym związkiem, który jest stosunkowo obojętny. Heksan na ogół nie reaguje z innymi związkami i nie spala się, chyba że zostanie wystawiony na działanie wystarczającej ilości ciepła. Po wystawieniu na działanie tego ciepła, będzie się gwałtownie palić, wytwarzając duże ilości ciepła i energii. Dokładna ilość energii potrzebnej do spalania heksanu jest jednym z powodów, dla których jest on używany w benzynie. Producenci benzyny nie chcą, aby ich Gaz spalał się zbyt łatwo, ponieważ zmniejsza to wydajność, ale nie chcą również, aby spalanie było zbyt trudne. Heksan jest raczej obojętny aż do określonej temperatury, po której będzie się palił energetycznie. Reakcja spalania heksanu w tlen wynosi:
2c6h14 + 19o2 → 12co2 + 14h2o
w przypadkach, gdy występuje ograniczony dopływ tlenu, spalanie heksanu wygląda następująco:
C6H14 + 😯2 → 3CO + 3co2 +7H2O
ogólnie heksan jest stosunkowo nietoksyczny i nie stanowi istotnego zagrożenia dla ludzi. Ostre wdychanie dużych ilości może powodować niewyraźne widzenie, bóle głowy i osłabienie mięśni, ale trzeba by spożywać bardzo dużą ilość, aby było śmiertelne. Chociaż jest w większości nietoksyczny, wdychanie heksanu może pobudzić tkankę płucną i spowodować problemy z oddychaniem lub reakcję alergiczną.
zastosowanie heksanu
Benzyna
heksan jest jednym z głównych składników gazu komercyjnego i benzyny. Większość komercyjnych rodzajów benzyny składa się z mieszaniny różnych 4 do 12 alkanów węglowych, w tym heksanu i jego izomerów, wraz z innymi dodatkami. Większość heksanu, który składa się z benzyny, powstaje w wyniku rafinacji ropy naftowej. Składniki chemiczne ropy naftowej są oddzielane za pomocą techniki zwanej destylacją frakcyjną, która usuwa zanieczyszczenia i oddziela składniki według ich struktury chemicznej.
produkcja żywności
heksan jest często używany do ekstrakcji lipidów z innych produktów spożywczych. Na przykład producenci oleju jadalnego używają heksanu do ekstrakcji olejów roślinnych z soi i nasion. W rzeczywistości większość produktów sojowych produkowanych w USA jest traktowana przy użyciu heksanu. Wywołało to pewne kontrowersje z powodu braku regulacji stosowania heksanu przez FDA. Możliwości ekstrakcji lipidów heksanu są również stosowane jako środek czyszczący i odtłuszczacz przemysłowy.
różne gałęzie przemysłu
heksan jest również stosowany w produkcji klejów, dachówek, wyrobów skórzanych oraz jako rozpuszczalnik laboratoryjny. Wszystkie te zastosowania wynikają z faktu, że heksan jest stosunkowo niereaktywny na szeroki zakres czynników środowiskowych. Dachówki są poddawane obróbce heksanem, aby zapobiec ich korozji, a skóra jest poddawana obróbce, aby chronić ją przed uszkodzeniem UV i degradacją chemiczną. Klej do butów musi być stabilny i utrzymywać przyczepność, a heksan zapobiega rozkładowi substancji klejących w kleju do butów.
w laboratorium heksan jest preferowany jako niepolarny rozpuszczalnik, ponieważ może rozpuszczać szeroką gamę niepolarnych związków organicznych i jest niereaktywny. Rozpuszczalnik heksanowy jest często stosowany do oczyszczania mieszanin związków i izolowania składników mieszaniny.