Heptāns — C7H16: īpašības, izmantošana un degvielas loma

Heptāns (C7H16) — īpašības, pielietojums un nozīme degvielās: ķīmiskā uzbūve, bīstamība, izmantošana benzīnā un rūpniecībā.

Heptāns ir organisks savienojums ar ķīmisko formulu C
₇H
₁₆. Tas ir alkāns ar septiņiem oglekļa atomiem. To izmanto degvielās un benzīnā.

Īpašības

Heptāns parasti attiecas uz n-heptānu (lineāru molekulu), kas ir bezkrāsaina, gaistoša un viegli uzliesmojoša šķidruma viela ar zemu polaritāti. Biežāk minētie fizikālie raksturlielumi (n-heptānam) ir aptuveni:

• Vārīšanās temperatūra: ap 98,4 °C
• Tališanās temperatūra: ap −90,6 °C
• Blīvums: ap 0,684 g/cm³ (20 °C)
• Šķīdumā ūdenī: ļoti zema (praktiski nešķīst)
• Viegli uzliesmojošs un tvaiki ir smagāki par gaisu

Isomēri

C7H16 molekulai pastāv vairāki strukturālie izomēri — kopumā 9 acikliskas konstitūcijas izomēru. Galvenie nosaukumi ir: n-heptāns, 2‑metilheksāns, 3‑metilheksāns, 2,2‑dimetilpentāns, 2,3‑dimetilpentāns, 2,4‑dimetilpentāns, 3,3‑dimetilpentāns, 3‑etilpentāns un 2‑etilpentāns. Izomēri atšķiras pēc ķēdes nozarojuma un tam seko atšķirīgas fizikālās un detonācijas īpašības.

Izmantošana

Heptānu lieto rūpniecībā un laboratorijās kā:

• šķīdinātāju organiskajās reakcijās un ekstrakcijās;
• referencvielu/kontrolstandartu organiskajās analīzēs;
• komponentu naftas destilātu frakcijās, kur tas ir sastopams benzīnā un citās degvielās;
• industrijas procesos, piemēram, kā testvielu motoru detonācijas (kluksoņas) raksturlielumu noteikšanai.

Heptāna loma degvielā

n‑Heptāns tradicionāli tiek izmantots kā oktānskaitļa 0 etalons — sprādzienizturības (kluksoņas) mērījumu skalā parasti salīdzina ar n‑heptānu (0) un izooktānu (100). Tas nozīmē, ka tīrs n‑heptāns ļoti viegli izraisa detonāciju (knock) motoros, tāpēc benzīna izturība pret detona­ciju tiek uzlabota, samazinot lineāro alkaņu saturu vai pievienojot antidetona piedevas. Heptāna saturs un tā izomēru attiecība ietekmē degvielas lēniju, iztvaikojamību un izgulsnēšanās īpašības.

Drošība un vides ietekme

• Heptāns ir viegli uzliesmojošs — jāievēro ugunsdrošības prasības, jāuzglabā slēgtās, labi vēdināmās telpās, prom no atklātas liesmas un karstuma avotiem.
• Garīga iedarbība: ilgstoša vai intensīva izelpošana var izraisīt reiboni, galvassāpes un citas neirotoksiskas pazīmes; tieša ādas saskare izraisa dedzināšanu un dehidrāciju.
• Vides aspekts: kā VOC (gaistošie organiskie savienojumi) heptāns veicina ozona un smoga veidošanos, var piesārņot augsni un gruntsūdeņus, ja noplūst lielos daudzumos.
• Atkritumu apsaimniekošana jāveic saskaņā ar vietējiem normatīviem — nedrīkst izliet vai izvadīt kanalizācijā.

Ražošana un tīrība

Heptāns galvenokārt iegūst no naftas frakcionēšanas un rafinācijas procesiem (kā daļa no benzīna frakcijas) vai no katalītiskās izkrakšanas un reformēšanas. Laboratorijās un rūpniecībā pieejamas dažādas tīrības pakāpes — no tehniskām maisījumu frakcijām līdz ultra tīram n‑heptānam, kas nepieciešams kā standarta šķīdinātājs vai mērierīču referencesubstance.

Kopsavilkums

Heptāns (C₇H₁₆) ir svarīgs alkāns ar plašu pielietojumu degvielu sastāvā un ķīmiskajā rūpniecībā. Tā klātbūtne benzīnā ietekmē detonācijas īpašības un iztvaikošanu, tāpēc heptāna formu un daudzumu rūpniecībā kontrolē. Darbojoties ar heptānu, jāievēro drošības un vides aizsardzības prasības.

Meklēt pēc burta