IZOPENTĀNS: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMS, IEGŪŠANA - ĶĪMIJA - 2025

Izopentāna ir organisks savienojums, kas kondensē formulu (CH ₃ ) ₂ CH ₂ CH ₃ . Tas ir alkāns, īpaši sazarots pentāna izomērs, kas raksturīgs ar ļoti gaistošu šķidrumu un tiek izmantots kā putojošs līdzeklis. Pašlaik IUPAC visiecienītākais nosaukums ir 2-metilbutāns.

Zemāk redzamajā attēlā ir redzama tā strukturālā formula. Jāņem vērā, ka CH ₃ grupa ir faktiski saistīts ar butil ķēdē oglekļa 2. No izopentāna iegūst izopentil- vai izopentil-aizvietotāju vai radikāli, kas ir viens no apjomīgākajiem alkil-aizvietotājiem, kas var pastāvēt.

Izopentāna strukturālā formula. Avots: NEUROtiker / Public domain

Izopentāns ir nepolārs, hidrofobs un viegli uzliesmojošs savienojums. Tā smarža ir līdzīga benzīna smaržai un faktiski ir tā sastāva sastāvdaļa, jo tā palielina oktānskaitli vai oktānskaitli. To iegūst n-pentāna izomerizācijas reakcijā, lai arī dabiskā veidā tas tiek sasniegts nelielos daudzumos dabasgāzes rezervēs.

Izopentāns, ņemot vērā viegli uzliesmojošo īpašību, tiek uzskatīts par netoksisku vielu. Cilvēks to var norīt un saudzīgi pasniegt, pirms parādās tādi nevēlami simptomi kā vemšana un reibonis. Izopentānu var atrast skūšanās krēmos un matu kondicionieros.

Izopentāna struktūra

Izopentāna molekulārā struktūra. Avots: Benjah-bmm27, izmantojot Wikipedia.

Augšējā attēlā mums ir izopentāna molekulārā struktūra, ko attēlo sfēru un joslu modelis. Melnās sfēras atbilst oglekļa atomiem, bet baltās sfēras - ūdeņraža atomiem. Var teikt, ka tā oglekļa skelets ir izturīgs, sazarots un apjomīgs.

Izopentāna molekulas galus veido CH ₃ grupas , kas ir neefektīvas, ja runa ir par starpmolekulāras mijiedarbības uzlabošanu. Izopentāna molekulas ir atkarīgas no Londonas izkliedes spēkiem un to masām, lai saglabātu saliedētību, un tādējādi normālos temperatūras un spiediena apstākļos nosaka šķidrumu.

Tomēr tā ģeometrija un CH ₃ grupas ir atbildīgas par izopentāna šķidruma ļoti gaistošo saturu un vārīšanās temperatūru 28,2 ºC. Piemēram, lineārais n-pentāna izomērs vārās ap 36 ° C, atspoguļojot tā labāku starpmolekulāro mijiedarbību.

Neskatoties uz šķietamo robustumu, izopentāna molekula spēj pieņemt dažādas telpiskas konfigurācijas, kas ir galvenais faktors tās kristāla izveidošanai -160 ° C temperatūrā.

Īpašības

Ārējais izskats

Bezkrāsains šķidrums vai gāze, ar ūdeņainu izskatu, turklāt izdalot smaku, kas līdzīga benzīna smaržai. Tā ir ļoti gaistoša viela.

Kušanas punkts

Izopentāns izkristalizējas temperatūras diapazonā no -161 līdz -159 ° C.

Vārīšanās punkts

Izopentāns vārās temperatūras diapazonā no 27,8 līdz 28,2 ºC. Tāpēc, tiklīdz tas tiks pakļauts ārpus trauka, tas sāks vārīties un izdalīs lielu daudzumu tvaika.

Tvaika spiediens

76,9 kPa pie 20 ºC (apmēram 0,76 atm)

Blīvums

0,6201 g / ml pie 20 ° C. Izopentāna tvaiki ir 2,48 blīvāki nekā gaiss.

Šķīdība

Izopentāns, kas ir apolāra viela, nešķīst un nesajaucas ar ūdeni un dažiem spirtiem. Tas šķīst un viegli sajaucas parafīnu šķīdinātājos, ēteros, tetrahlorogleklī, kā arī aromātiskos šķidrumos, piemēram, toluolā.

Refrakcijas indekss

1,354

Virsmas spraigums

15 dyn / cm pie 20 ºC

Viskozitāte

0,214 cP pie 20 ºC

Uzliesmošanas temperatūra

-51 ° C. Šī temperatūra padara izopentānu bīstami uzliesmojošu, tāpēc jūsu produkti jāglabā pēc iespējas tālāk no liesmām vai karstuma avotiem.

Pašnoteikšanās temperatūra

420 ºC

Lietojumprogrammas

Skūšanās krēmi satur nelielu daudzumu izopentāna, kas darbojas kā propelents un produktam piešķir tekstūru. Avots: Pixabay.

Izopentāns ir organisks šķīdinātājs, kas kalpo kā reakcijas vide noteiktām organiskām sintēzēm, un tas ir arī izejviela citu savienojumu ražošanai.

To pievieno benzīnam, lai palielinātu tā oktānskaitli, un dažādiem kosmētikas līdzekļiem, lai uzlabotu tā tekstūru, piemēram, skūšanās krēmiem, tiklīdz tas ātri iztvaiko un atstāj burbuļojošu masu.

Līdzīgi polistirols tiek samitrināts izopentānā tā, ka iztvaikojot tas izplešas plastmasu, līdz izveidojas sava veida putas, ar kurām tiek veidoti stikli, modeļi, plāksnes, paplātes utt.

No otras puses, kriogēnijā izopentānu kopā ar sauso ledu un šķidro slāpekli izmanto audu un bioloģisko paraugu sasaldēšanai.

Iegūšana

Izopentānu var iegūt no dabasgāzes rezervuāriem, tomēr tas aizņem tikai 1% no tā satura.

Vēl viens rūpniecības līmenī visplašāk izmantotais ceļš ir n-pentāna destilēšana, kas destilēta no naftas rafinēšanas procesiem. Tad n-pentāns tiek pakļauts īpašai reakcijai, ko sauc par izomerizāciju.

N-pentāna izomerizācijas mērķis ir iegūt vairāk sazarotus izomērus. Tādējādi starp produktiem mums ir ne tikai izopentāns, bet arī neopentāns. Šī reakcija ir iespējama, izmantojot ļoti specifiskus metāla katalizatorus, kas kontrolē nepieciešamo temperatūru un spiedienu.

Riski

Izopentāns tiek uzskatīts par netoksisku vielu. Daļēji tas ir saistīts ar zemo reaģētspēju, jo tā CC vai CH saites nav viegli sagraut, tāpēc tās kā tādas neiejaucas nevienā vielmaiņas procesā. Faktiski cilvēks ir spējīgs ieelpot lielu daudzumu tā tvaiku pirms nosmakšanas, acīmredzami neciešot no kaitējuma.

Tās norīšana izraisa nelabumu un vemšanu, un saskare ar ādu nobeidz to izžūt. No otras puses, medicīniskie pētījumi nav spējuši noteikt, vai izopentāns ir kancerogēna viela. Tomēr to uzskata par bīstamu piesārņotāju jūras ekosistēmām un to faunai.

Vislielākās briesmas ap izopentānu ir ne tik daudz tā reaktivitāte, bet gan uzliesmojamība: tas sadedzina ar skābekli gaisā. Tā kā tā šķidrums ir ļoti gaistošs, mazākā noplūde vidē izdalīs daudzus tā tvaikus, kas vismazākā liesmas vai jebkura cita siltuma avota tuvumā aizdegsies.

Tāpēc izopentānu saturoši produkti jāuzglabā drošā un vēsā vidē.

Atsauces

1. Grehems Solomons TW, Kreigs B. Frīls. (2011). Organiskā ķīmija. (10 ^th izdevums.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organiskā ķīmija. (Sestais izdevums). Mc Graw Hill.
3. Morisons un Boids. (1987). Organiskā ķīmija. (Piektais izdevums). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Izopentāns. Atgūts no: en.wikipedia.org
5. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2020). Izopentāns. PubChem datu bāze. CID = 6556. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). Izopentāns. ScienceDirect. Atgūts no: sciencedirect.com
7. Dženifera B. Galvina un Freds Maraši. (2010). 2-metilbutāns (izopentāns). Toksikoloģijas un vides veselības žurnāls, A daļa. 1999. gada 58. sējums - 1. – 2. Izdevums. doi.org/10.1080/009841099157403