Alcuni usi e applicazioni degli alcani Sono come carburante -gas, benzina, diesel-, come solventi - pentano, esano, isoesano ed eptano-, come lubrificanti o come cere e paraffine.
Gli alcani sono composti che contengono solo carbonio e idrogeno, quindi sono idrocarburi. Sono anche conosciuti come paraffine o idrocarburi saturi perché gli atomi di carbonio e idrogeno sono legati esclusivamente da legami singoli..
Gli alcani appartengono a una serie omologa di composti organici in cui i membri differiscono per una massa molecolare costante di 14 che è CHDue. La formula generale è CnH2n + Due.
Gli alcani contengono solo legami singoli, il che significa che sono saturi di atomi di idrogeno. Sono gli idrocarburi di base e i punti di partenza per comprendere la chimica di altre molecole più complesse.
Gli alcani prendono il nome dal gruppo alchile che è composto da un carbonio e tre idrogeni.
Naturalmente, contengono altri gruppi, ma contengono costantemente un gruppo alchile. La desinenza "-ano" ti fa sapere che ci sono solo legami singoli in queste molecole.
I membri più piccoli della famiglia degli alcano sono i gas, mentre i composti più grandi sono composti liquidi e solidi..
Si trovano comunemente nelle fonti di carburante, come il gas naturale e il petrolio. I composti solidi hanno una consistenza tipicamente cerosa.
L'uso principale degli alcani è per il carburante. La sua reazione di ossidazione rilascia energia che può essere utilizzata per generare elettricità, spostare veicoli o persino cucinare.
Gli alcani a catena corta, come metano, etano, propano e butano sono allo stato gassoso e possiamo estrarli dai depositi di gas naturale.
Il metano è usato come carburante per veicoli mentre propano e butano sono usati come gas da cucina..
Gli alcani a catena più lunga sono allo stato liquido e possono essere trovati nella benzina o nel diesel. Quando si parla di alto numero di ottano, si riferisce alla concentrazione di ottano nel carburante.
Poiché il momento di dipolo tra carbonio e ossigeno è molto basso, gli alcani non hanno polarità di legame, quindi funzionano perfettamente come solventi apolari..
I chimici hanno una massima che dice "simile dissolve simile", questo significa che i solventi polari dissolvono sostanze polari e i solventi non polari o non polari dissolvono sostanze non polari.
Composti come pentano, esano, isoesano ed eptano vengono utilizzati in laboratorio e nell'industria come solventi per reazioni in un mezzo non polare. Il nonano è il componente principale del cherosene.
Gli alcani con 17 o più molecole di carbonio sono usati come lubrificanti e anticorrosivi, poiché la loro natura idrofobica significa che l'acqua non può raggiungere la superficie metallica. Data la loro densità e viscosità, sono perfette per questo utilizzo.
Gli oli lubrificanti di diverse viscosità possono mescolarsi tra loro, ed è questa capacità di mescolarli che rende alcuni oli così utili..
Ad esempio, un olio motore comune è generalmente una miscela di olio a bassa viscosità per consentire un facile avviamento a basse temperature e un olio ad alta viscosità per prestazioni migliori alle normali temperature di esercizio..
Sin dai tempi dei romani, molti liquidi, compresa l'acqua, sono stati utilizzati come lubrificanti per ridurre al minimo l'attrito, il calore e l'usura tra le parti meccaniche a contatto tra loro..
Oggi, l'olio lubrificante è il prodotto più utilizzato grazie alla sua vasta gamma di possibili applicazioni.
Gli alcani sono anche conosciuti come paraffine, il che rende questo termine molto confuso perché la paraffina si riferisce anche a un tipo di cera..
Chiarendo i concetti, qualsiasi idrocarburo saturo (con la formula CnH2n + Due) è una paraffina e una miscela di queste molecole può essere utilizzata per produrre una cera chiamata paraffina.
In generale, gli alcani utilizzati in questa cera hanno catene di carbonio contenenti da 20 a 40 atomi di carbonio. Pertanto, la paraffina è un tipo di cera a base di paraffine o alcani..
La paraffina è caratterizzata da un basso punto di fusione, una struttura flessibile e una facile combustione. Generalmente utilizzato in candele e pastelli.
L'asfalto è presente nel petrolio greggio ed è costituito da una miscela di idrocarburi, in particolare alcani a catena con 35 o più atomi di carbonio. L'asfalto ha una consistenza viscosa e semisolida.
Il suo utilizzo principale è la costruzione di strade perché l'aggiunta di sabbia o ghiaia all'asfalto produce una miscela solida ideale per questo tipo di utilizzo..
Quando la sua densità è inferiore, è anche noto come pece e può essere utilizzato come agente impermeabilizzante..
Rispetto agli alcheni e agli alchini, gli alcani sono relativamente non reattivi a causa dell'assenza di un legame pi debole nei loro scheletri di carbonio. Tuttavia, ci sono alcune classi di reazioni che vengono comunemente eseguite con gli alcani..
La reazione più importante che subiscono gli alcani è la combustione. Gli alcani lineari più piccoli sono più facilmente ossidabili rispetto alle molecole più grandi e più ramificate.
Gli alcani possono bruciare in presenza di ossigeno per produrre anidride carbonica, acqua ed energia.
In situazioni in cui l'ossigeno è limitato, i prodotti sono monossido di carbonio, acqua ed energia. Per questo motivo, gli alcani sono spesso usati come fonti di carburante..
C3H8 + 5ODue "3CODue + 4HDueO + energia
Una reazione consistente, oltre alla combustione, a cui sono sottoposti gli alcani è l'alogenazione dei radicali liberi..
In questo processo, gli idrogeni nei gruppi alchilici vengono sostituiti da alogeni (molecole come il cloro e il bromo nella tavola periodica). Una reazione tipica è dimostrata usando propano.
2 C3H8 + ClDue "2 C3H8Cl
Gli alcani complessi con pesi molecolari elevati trovati nel petrolio greggio sono spesso suddivisi in alcani più piccoli e più utili mediante cracking termico; Anche gli alcheni e l'idrogeno gassoso vengono prodotti utilizzando questo metodo..
Il cracking termico viene tipicamente eseguito ad alte temperature e spesso in presenza di un catalizzatore. Si ottiene una miscela di prodotti e questi alcani e alcheni possono essere separati mediante distillazione frazionata.
Gli alcani hanno altri usi oltre a quelli già menzionati. Composti come l'etano sono utilizzati per la produzione di etilene, che viene utilizzato per produrre glicole etilenico (il componente principale dell'antigelo) e polietilene, che è la plastica più utilizzata al mondo..
Il propano può essere utilizzato come refrigerante quando l'elettricità non è disponibile. Man mano che il gas si espande, assorbe il calore.
In effetti, può causare congelamento. Viene anche considerato come un sostituto di altri refrigeranti, ma ha il principale svantaggio di essere esplosivo.
Il butano è un euforico, quindi è spesso abusato come inalante. Sfortunatamente, provoca soffocamento, aritmia cardiaca e spasmi nei muscoli delle vie aeree nei polmoni..
Quest'ultima proprietà è la causa della “morte improvvisa di un tossicodipendente”, ed è causa di morte nel 55% dei casi legati all'inalazione di solventi.
Il pentano può essere trovato nelle miscele di benzina, ma il suo uso principale nell'ambiente industriale è come "soffiatore" nella creazione di schiume plastiche..
Inoltre, come il propano, può essere utilizzato come refrigerante. Il suo isomero, l'isopentano, è comunemente usato nei dentifrici.
L'esano e l'isoesano sono i solventi preferiti nella lavorazione degli alimenti, in particolare l'isoesano, poiché non sono tossici e hanno un pH neutro.
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