Κάποιοι χρήσεις και εφαρμογές αλκανίων Είναι σαν καύσιμο - βενζίνη, ντήζελ - ως διαλύτες - πεντάνιο, εξάνιο, ισοεξάνιο και επτάνιο -, ως λιπαντικά ή ως κηροί και παραφίνες.

Τα αλκανούς είναι ενώσεις που περιέχουν μόνο άνθρακα και υδρογόνο, επομένως είναι υδρογονάνθρακες. Είναι επίσης γνωστή ως παραφίνες ή κορεσμένους υδρογονάνθρακες επειδή ο άνθρακας και το υδρογόνο δεσμεύονται μόνο από απλούς δεσμούς.

Τα αλκάνια ανήκουν σε μία ομόλογη σειρά οργανικών ενώσεων στις οποίες τα μέλη διαφέρουν με μια σταθερή μοριακή μάζα 14 η οποία είναι CH₂. Ο γενικός τύπος είναι CnH_{2n+2 (Advameg, Inc., S.F.).}

Τα αλκάνια περιέχουν μόνο απλούς δεσμούς, που σημαίνει ότι είναι κορεσμένοι με άτομα υδρογόνου. Είναι οι βασικοί υδρογονάνθρακες και τα σημεία εκκίνησης για την κατανόηση της χημείας άλλων πιο περίπλοκων μορίων.

Τα αλκάνια ονομάζονται μετά την αλκυλική ομάδα η οποία αποτελείται από έναν άνθρακα και τρία υδρογόνα.

Φυσικά, περιέχουν και άλλες ομάδες, αλλά περιέχουν σταθερά μια αλκυλική ομάδα. Το τέλος "-ανο" σάς ενημερώνει ότι υπάρχουν μόνο απλοί σύνδεσμοι σε αυτά τα μόρια.

Τα μικρότερα μέλη της αλκανικής οικογένειας είναι αέρια, ενώ οι μεγαλύτερες ενώσεις είναι υγρές και στερεές ενώσεις.

Συχνά απαντώνται σε πηγές καυσίμων, όπως φυσικό αέριο και πετρέλαιο. Οι στερεές ενώσεις είναι συνήθως κηρώδεις στην υφή (Boundless, 2016).

Κύριες χρήσεις και εφαρμογές αλκανίων

1- Καύσιμο

Η κύρια χρήση αλκανίων είναι αυτή των καυσίμων. Η αντίδραση οξείδωσης απελευθερώνει ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, την κίνηση οχημάτων ή ακόμα και τη μαγειρική.

Τα αλκάνια βραχείας αλυσίδας, όπως το μεθάνιο, το αιθάνιο, το προπάνιο και το βουτάνιο, είναι στην αέρια κατάσταση και μπορούν να εξαχθούν από πεδία φυσικού αερίου.

Το μεθάνιο χρησιμοποιείται ως καύσιμο για τα οχήματα ενώ το προπάνιο και το βουτάνιο χρησιμοποιούνται ως αέριο μαγειρέματος.

Τα αλκάνια μακρύτερης αλυσίδας είναι σε υγρή κατάσταση και μπορούν να βρεθούν σε βενζίνη ή ντίζελ. Όταν μιλάμε για υψηλό οκτάνιο, γίνεται αναφορά στη συγκέντρωση οκτανίου στο καύσιμο (Properties and Uses of Alkanes, S.F.).

2- Διαλύτες

Δεδομένου ότι η διπολική ροπή μεταξύ άνθρακα και οξυγόνου είναι πολύ χαμηλή, τα αλκάνια δεν έχουν πολικότητα του δεσμού, έτσι ώστε να χρησιμεύουν τέλεια ως απολικοί διαλύτες..

Οι χημικοί έχουν ένα μέγιστο που λέει "όπως διαλύεται όπως", αυτό σημαίνει ότι οι πολικοί διαλύτες διαλύουν πολικές ουσίες και οι μη πολικοί ή οι μη πολικοί διαλύτες διαλύουν τις απολήξεις.

Οι ενώσεις όπως πεντάνιο, εξάνιο, ισοεξάνιο και επτάνιο χρησιμοποιούνται στο εργαστήριο και στη βιομηχανία ως διαλύτης για τις αντιδράσεις σε ένα μη-πολικό μέσο. Το Nano είναι το κύριο συστατικό της κηροζίνης (Petroleum.co.uk, 2015).

3- Λιπαντικά

Αλκάνια με 17 ή περισσότερα μόρια άνθρακα χρησιμοποιούνται ως λιπαντικά και αντιδιαβρωτικά, καθώς η υδρόφοβη φύση τους σημαίνει ότι το νερό δεν μπορεί να φθάσει στην επιφάνεια του μετάλλου. Δεδομένης της πυκνότητας και του ιξώδους της είναι τέλειες για αυτή τη χρήση.

Λιπαντικά έλαια των διαφορετικών ιξώδη μπορούν να αναμιχθούν μαζί, και είναι αυτή η ικανότητα να συνδυάσει κάνει κάποια έλαια ως χρήσιμα.

Για παράδειγμα, η κοινή λάδι κινητήρα είναι γενικά ένα μίγμα από χαμηλού ελαίου ιξώδες για να επιτρέπει την εύκολη εκκίνηση σε ψυχρές θερμοκρασίες και το πετρέλαιο υψηλού ιξώδους για καλύτερη απόδοση στις κανονικές θερμοκρασίες λειτουργίας (Haydon Armstrong, S.F.).

Από τους ρωμαϊκούς χρόνους, πολλά υγρά, συμπεριλαμβανομένου του νερού, έχουν χρησιμοποιηθεί ως λιπαντικά για την ελαχιστοποίηση της τριβής, της θερμότητας και της φθοράς μεταξύ των μηχανικών μερών που έρχονται σε επαφή μεταξύ τους.

Σήμερα, το λιπαντικό έλαιο είναι το ευρύτερα χρησιμοποιούμενο προϊόν λόγω του ευρέος φάσματος των πιθανών εφαρμογών του (Advameg, Inc., S.F.).

4- Κηροί και παραφίνες

Τα αλκανούς είναι επίσης γνωστά ως παραφίνες, γεγονός που καθιστά τον όρο αυτό πολύ συγκεχυμένο επειδή η παραφίνη αναφέρεται επίσης σε έναν τύπο κεριού.

Διευκρίνιση των εννοιών, οποιοσδήποτε κορεσμένος υδρογονάνθρακας (με τον τύπο CnH_{2n +2}) είναι μια παραφίνη και ένα μείγμα αυτών των μορίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή ενός κεριού που ονομάζεται κερί παραφίνης.

Γενικά, τα αλκάνια που χρησιμοποιούνται σε αυτό το κερί έχουν αλυσίδες άνθρακα που περιέχουν 20 έως 40 άνθρακες. Ως εκ τούτου, ο παραφινικός κηρός είναι ένας τύπος κεριού από παραφίνες ή αλκάνια.

Το κερί παραφίνης χαρακτηρίζεται από χαμηλό σημείο τήξης, εύκαμπτη δομή και εύκολη καύση. Χρησιμοποιείται συνήθως σε κεριά και κραγιόνια.

5- Ασφαλτό

Η άσφαλτος είναι παρούσα σε αργό πετρέλαιο και αποτελείται από ένα μείγμα υδρογονανθράκων, ιδιαίτερα αλκανολών αλυσών με 35 άνθρακες ή περισσότερο. Η άσφαλτος έχει ιξώδη και ημιστερεή συνοχή.

Η κύρια χρήση του είναι επειδή συμβαίνει οδοποιίας που προσθέτοντας άμμο ή χαλίκι στην άσφαλτο ένα στερεό μείγμα ιδανικό για αυτό το είδος της χρήσης.

Όταν η πυκνότητα είναι χαμηλότερη, είναι επίσης γνωστή ως πίσσα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στεγανοποίηση (Uses of Alkane, 2011).

6- Χημικές αντιδράσεις

Σε σύγκριση με τα αλκένια και τα αλκύνια, τα αλκάνια είναι σχετικά μη δραστικά λόγω της απουσίας ενός ασθενέστερου δεσμού pi στους σκελετούς του άνθρακα. Ωστόσο, υπάρχουν κάποιες αντιδράσεις που συνήθως εκτελούνται με αλκάνια.

Η πιο σημαντική αντίδραση που αντιμετωπίζουν τα αλκάνια είναι η καύση. Τα μικρότερα γραμμικά αλκάνια οξειδώνονται πιο εύκολα από τα μεγαλύτερα, πιο διακλαδισμένα μόρια.

Τα αλκανούς μπορούν να καούν παρουσία οξυγόνου για την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα, νερού και ενέργειας.

Σε καταστάσεις με περιορισμένο οξυγόνο, τα προϊόντα είναι μονοξείδιο του άνθρακα, νερό και ενέργεια. Για το λόγο αυτό, τα αλκάνια χρησιμοποιούνται συχνά ως πηγές καυσίμων.

Γ₃H₈ + 5Ο₂ "3CO₂ + 4Η₂O + ενέργεια

Μια συνεπής αντίδραση, εκτός από την καύση, ότι η εμπειρία αλκανίων είναι η αλογόνωση των ελεύθερων ριζών.

Σε αυτή τη διαδικασία, τα υδρογόνα στις αλκυλομάδες αντικαθίστανται από αλογόνα (μόρια όπως το χλώριο και το βρώμιο στον περιοδικό πίνακα). Μια τυπική αντίδραση καταδεικνύεται χρησιμοποιώντας προπάνιο.

2C₃H₈ + Cl₂ "2C₃H₈Cl

Τα σύνθετα αλκάνια με υψηλά μοριακά βάρη που βρίσκονται στο αργό πετρέλαιο συχνά διαιρούνται σε μικρότερα και περισσότερο χρήσιμα αλκάνια με θερμική πυρόλυση. Τα αλκένια και το αέριο υδρογόνου παράγονται επίσης χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο.

Η θερμική πυρόλυση διεξάγεται τυπικά σε υψηλές θερμοκρασίες και συχνά παρουσία καταλύτη. Λαμβάνεται ένα μίγμα προϊόντων και αυτά τα αλκάνια και αλκένια μπορούν να διαχωριστούν με κλασματική απόσταξη (Boundless, 2016).

7- Άλλες χρήσεις αλκανίων

Τα αλκανούς έχουν άλλες χρήσεις από αυτές που έχουν ήδη αναφερθεί. Ενώσεις όπως το αιθάνιο χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αιθυλενίου, το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή αιθυλενογλυκόλης (το κύριο συστατικό του αντιψυκτικού) και πολυαιθυλενίου, το οποίο είναι το πλαστικό που χρησιμοποιείται περισσότερο παγκοσμίως..

Το προπάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ψυκτικό μέσο όταν δεν υπάρχει ηλεκτρική ενέργεια. Καθώς το αέριο επεκτείνεται, απορροφά τη θερμότητα.

Στην πραγματικότητα, μπορεί να προκαλέσει κρυοπαγήματα. Θεωρείται επίσης ως αντικατάσταση άλλων ψυκτικών μέσων, αλλά έχει το κύριο μειονέκτημα ότι είναι εκρηκτικό.

Το βουτάνιο είναι ευφορικό, επομένως συχνά χρησιμοποιείται ως εισπνοή. Δυστυχώς, προκαλεί πνιγμό, καρδιακή αρρυθμία και σπασμούς στους μύες των αεραγωγών στους πνεύμονες.

Αυτή η τελευταία ιδιότητα είναι η αιτία του «αιφνίδιου θανάτου ενός τοξικομανής», και είναι η αιτία θανάτου στο 55% των περιπτώσεων που αφορούν εισπνοής διαλύτη.

Το πεντάνιο μπορεί να βρεθεί σε μείγματα βενζίνης, αλλά η κύρια χρήση του στο βιομηχανικό περιβάλλον είναι σαν ένας "ανεμιστήρας" στη δημιουργία πλαστικών αφρών.

Επίσης, όπως το προπάνιο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ψυκτικό. Το ισομερές του, ισοπεντάνιο, χρησιμοποιείται συνήθως στις οδοντόκρεμες.

Το εξάνιο και το ισοεξάνιο είναι οι προτιμώμενοι διαλύτες στην επεξεργασία τροφίμων, ιδιαίτερα το ισοεξάνιο, δεδομένου ότι είναι μη τοξικοί και έχουν ουδέτερο ρΗ.

Αναφορές

1. Advameg, Inc. (S.F.). Λιπαντικό λάδι. Ανάκτηση από madehow.com.
2. Advameg, Inc. (S.F.). Οργανική χημεία - εφαρμογές πραγματικής ζωής. Ανακτήθηκε από το scienceclarified.com.
3. (2016, 20 Σεπτεμβρίου). Αλκάνες. Ανακτήθηκε από το boundless.com.
4. (2016, Μάιος 26). Αντιδράσεις των Αλκανών. Ανακτήθηκε από το boundless.com.
5. Haydon Armstrong, J. Η. (S.F.). Λιπαντικό λάδι. Ανακτήθηκε από energyeducation.ca.
6. co.uk. (2015). Τύποι και δομές Alkane. Ανακτήθηκε από petroleum.co.uk.
7. Ιδιότητες και χρήσεις των αλκανών. (S.F.). Ανάκτηση από το ausetute.com.
8. Χρήσεις του Alkane. (2011). Ανακτήθηκε από hzorganichemistry.wordpress.com.