Pentāns — alkāns C5H12: definīcija, izomēri un īpašības

Pentāns ir organisks savienojums ar ķīmisko formulu C
_5H
12. Tas ir alkāns ar pieciem oglekļa atomiem. Parasti "pentāns" apzīmē visus trīs izomērus (n-pentānu, izopentānu un neopentānu). Taču IUPAC pentāns apzīmē tikai n-pentānu. Pārējie divi izomēri IUPAC ir 2-metilbutāns un 2,2-dimetilpropāns. Ciklopentāna ķīmiskā formula ir C
_5H
10, tāpēc tas nav pentāna izomērs.

Izomēri un nosaukumi

• n‑pentāns (IUPAC: pentāns) — lineārs ķēdes alkāns.
• 2‑metilbutāns (bieži saukts par izopentānu) — vienu metilgrupu pievienojot butāna ķēdei, rodas šis zariņveida izomērs.
• 2,2‑dimetilpropāns (bieži saukts par neopentānu) — ļoti simetrisks, blīvi sakārtots, spēcīgi zarains izomērs.

Fizikālās īpašības — īss pārskats

• Visi trīs izomēri ir bezkrāsaini, šķidrā stāvoklī istabas temperatūrā (izņemot dažus gadījumus, kad ļoti zema temperatūra). Tie ir gaistoši un labi sārņojas ar gaisu.
• Solventspēja: nerūpīgi šķīst ūdenī (praktiski nešķīst), labi šķīst organiskos šķīdinātājos — tie ir nepolāri šķīdinātāji.
• Boiling points (aptuveni, atkarīgs no izomēra): n‑pentāns apm. +36 °C, 2‑metilbutāns apm. +28 °C, 2,2‑dimetilpropāns apm. +9–10 °C. Kopumā zarotība samazina viršanas temperatūru salīdzinājumā ar lineāro ķēdi.
• Blīvums: šķidrais pentāns ir vieglāks par ūdeni (aptuveni ~0,6–0,63 g/cm³ atkarībā no izomēra un temperatūras).

Ķīmiskās īpašības un reakcijas

• Pentāni kā parafīni parasti ir ķīmiski samērā neaktīvi pie istabas temperatūras, taču viegli reaģē oksidēšanās (sadedzināšana) un halogēšanās apstākļos.
• Standarta pilnīgas sadedzināšanas līdzsvara vienādojums:
  C5H12 + 8 O2 → 5 CO2 + 6 H2O
• Radikāļa halogenēšanās (piem., klorēšana vai bromēšana) pie augstākas temperatūras vai gaismas var veidot halogenētos atvasinājumus.
• Termiskā krekinga un katalītiskās pārveidošanas procesi pentānu izmanto kā izejmateriālu degvielu frakciju pārveidošanai.

Lietojumi

• Kā nepolārs šķīdinātājs laboratorijās un rūpniecībā.
• Sastāvdaļa benzīnā un citos ogļūdeņražu maisījumos (kā viegli gaistoša frakcija).
• Pentānu izmanto arī kā putu veidošanas (blowing) aģentu polistirola un izolācijas materiālu ražošanā.
• Kā reaģents organiskajā sintēzē un kā starpprodukts ķīmiskajā rūpniecībā.

Drošība un vide

• Visi pentāna izomēri ir viegli uzliesmojoši un veido eksplozīvus maisījumus ar gaisu. Rūpīga ventilācija un izvairīšanās no atklātas liesmas vai dzirkstelēm ir būtiska.
• Vienišais toksicitātes līmenis nav ļoti augsts, tomēr augstas koncentrācijas tvaiki var izraisīt galvassāpes, reiboni, bezsamaņu vai kādu elpošanas ceļu kairinājumu. Pastāv risks nohipoksijas (skābekļa izspiešana) slēgtās telpās.
• Kā VOS (volatile organic compound) pentāni ietekmē gaisa kvalitāti un veicina ozona veidošanos troposfērā; nepieciešama pareiza emisiju kontrole.

Īsi par nomenklatūru

IUPAC pieņem, ka nosaukums pentāns attiecas uz lineāro ķēdi (n‑pentānu). Par citiem izomēriem oficiālie nosaukumi ir 2‑metilbutāns un 2,2‑dimetilpropāns, lai gan ikdienā bieži lieto saīsinātos vai kolloquiālos vārdus izopentāns un neopentāns.

Kopsavilkums

Pentāns (C5H12) ir vienkāršs piecu oglekļa alkāns ar trim strukturālajiem izomēriem. Tie atšķiras ar ķēdes konfigurāciju, fizikālajām īpašībām un lietojumu niansēm, bet visi ir viegli gaistoši, uzliesmojoši, nepolāri ogļūdeņraži, plaši izmantoti rūpniecībā un laboratorijās.

Jautājumi un atbildes

J: Kāda ir pentāna ķīmiskā formula?

J: Cik oglekļa atomu ir pentānā?

J: Vai "pentāns" vispārīgi attiecas uz visiem trim izomēriem?

J: Vai IUPAC izmanto citu pentāna definīciju nekā vispārpieņemto?

J: Vai ciklopentēns ir pentēna izomērs?

Meklēt pēc burta