الأيزوبنتان: الهيكل ، الخصائص ، الاستخدامات ، الحصول - كيمياء - 2025

و نظير البنتان هو مركب عضوي التي يتم تكثيف صيغة (CH ₃) ₂ CHCH ₂ CH ₃. إنه ألكان ، على وجه التحديد أيزومر متفرع من البنتان ، يتميز بكونه سائلًا شديد التقلب ويستخدم كعامل رغوة. حاليًا ، أكثر الأسماء التي يوصى بها IUPAC هو 2-methylbutane.

في الصورة أدناه يمكن رؤية صيغتها الهيكلية. لاحظ أن CH ₃ مجموعة موصولة بالفعل إلى الكربون 2 من سلسلة بوتيل. من الأيزوبنتان ، يتم الحصول على أيزوبنتيل أو أيزوبنتيل بديل أو جذري ، كونه أحد بدائل الألكيل الأكثر كثافة التي قد تكون موجودة.

الصيغة الهيكلية للأيزوبنتان. المصدر: NEUROtiker / المجال العام

الأيزوبنتان مركب غير قطبي ، كاره للماء ، وقابل للاشتعال. رائحته شبيهة برائحة البنزين ، وهي في الحقيقة جزء من تركيبته ، لأنه يزيد من رقم الأوكتان أو رقم الأوكتان. يتم الحصول عليه من تفاعل الأزمرة لـ n -pentane ، على الرغم من أنه يتم الحصول عليه بشكل طبيعي بكميات صغيرة داخل احتياطيات الغاز الطبيعي.

وبغض النظر عن طابعه شديد الاشتعال ، يعتبر الأيزوبنتان مادة غير سامة. يمكن لأي شخص أن يتناولها ويشتمها باعتدال قبل ظهور الأعراض غير المرغوب فيها ، مثل القيء والدوار. يمكن العثور على Isopentane في كريمات الحلاقة ومكيفات الشعر.

هيكل الايزوبنتان

التركيب الجزيئي للأيزوبنتان. المصدر: Benjah-bmm27 عبر ويكيبيديا.

في الصورة العلوية لدينا التركيب الجزيئي للأيزوبنتان ، ممثلة بنموذج من المجالات والقضبان. تتوافق الكرات السوداء مع ذرات الكربون ، بينما تتوافق الكرات البيضاء مع ذرات الهيدروجين. يمكن القول أن هيكلها الكربوني قوي ومتفرّع وضخم.

وتتألف ينتهي من جزيء نظير البنتان من CH ₃ مجموعات ، والتي هي غير فعالة عندما يتعلق الأمر تعزيز التفاعلات بين الجزيئات. تعتمد جزيئات الأيزوبنتان على قوى تشتت لندن وكتلها من أجل أن تظل متماسكة ، وبالتالي تحدد السائل في ظل الظروف العادية لدرجة الحرارة والضغط.

ومع ذلك، والهندسة، وفي CH ₃ مجموعات هي المسؤولة عن الكائن السائل نظير البنتان شديدة التقلب والغليان عند درجة حرارة 28.2 درجة مئوية. على سبيل المثال ، يغلي أيزومر n-pentane الخطي حول 36 درجة مئوية ، مما يعكس تفاعلاته بين الجزيئات الأفضل.

على الرغم من صلابته الواضحة ، فإن جزيء الأيزوبنتان قادر على تبني تكوينات مكانية مختلفة ، وهو عامل رئيسي في تكوين بلورته عند درجة حرارة -160 درجة مئوية.

الخصائص

مظهر جسماني

سائل أو غاز عديم اللون ، ذو مظهر مائي ، وتنبعث منه أيضًا رائحة تشبه رائحة البنزين. إنها مادة شديدة التقلب.

نقطة الانصهار

يتبلور الأيزوبنتان عند درجة حرارة تتراوح بين -161 و -159 درجة مئوية.

نقطة الغليان

يغلي الأيزوبنتان عند درجة حرارة تتراوح بين 27.8 و 28.2 درجة مئوية. لذلك ، بمجرد تعرضه خارج الحاوية الخاصة به ، سيبدأ في الغليان ويطلق كميات كبيرة من البخار.

ضغط البخار

76.9 كيلو باسكال عند 20 درجة مئوية (حوالي 0.76 ضغط جوي)

كثافة

0.6201 جم / مل عند 20 درجة مئوية. أبخرة الأيزوبنتان هي 2.48 أكثر كثافة من الهواء.

الذوبان

مادة الأيزوبنتان هي مادة غير قابلة للذوبان وغير قابلة للامتزاج بالماء وبعض الكحوليات. إنه قابل للذوبان والمزج في المذيبات البارافينية ، والإيثرات ، ورابع كلوريد الكربون ، وكذلك في السوائل العطرية مثل التولوين.

معامل الانكسار

1،354

التوتر السطحي

15 داين / سم عند 20 درجة مئوية

اللزوجة

0.214 سنتي بواز عند 20 درجة مئوية

نقطة مضيئة

-51 درجة مئوية. تجعل درجة الحرارة هذه مادة الإيزوبنتان قابلة للاشتعال بشكل خطير ، لذلك يجب أن تبقى منتجاتك بعيدة قدر الإمكان عن أي لهب أو مصدر حرارة.

درجة حرارة الاشتعال الذاتي

420 درجة مئوية

التطبيقات

تحتوي كريمات الحلاقة على كميات صغيرة من الأيزوبنتان الذي يعمل كوقود دافع ويضيف نسيجًا إلى المنتج. المصدر: Pixabay.

الأيزوبنتان هو مذيب عضوي يعمل كوسيط تفاعل لبعض التركيبات العضوية ، كما أنه يمثل المادة الخام لإنتاج مركبات أخرى.

يضاف إلى البنزين لزيادة معدل الأوكتان الخاص به ، وإلى مستحضرات التجميل المختلفة لتحسين قوامه ، مثل كريمات الحلاقة ، بمجرد أن يتبخر بسرعة ويترك وراءه كتلة فقاعية.

وبالمثل ، يتم ترطيب البوليسترين في مادة الأيزوبنتان بحيث أنه عندما يتبخر ، فإنه يوسع البلاستيك حتى يصنع نوعًا من الرغوة ، يتم من خلالها تصميم الزجاج والنماذج والألواح والصواني وما إلى ذلك.

من ناحية أخرى ، في التبريد ، يستخدم الأيزوبنتان ، مع الثلج الجاف والنيتروجين السائل ، لتجميد الأنسجة والعينات البيولوجية.

الحصول

يمكن الحصول على الأيزوبنتان من خزانات الغاز الطبيعي ، ولكنها تشغل 1٪ فقط من محتواها.

هناك طريق آخر ، وهو الأكثر استخدامًا على المستوى الصناعي ، وهو يبدأ ببنتان n المقطر من عمليات تكرير النفط. ثم يخضع n -pentane لتفاعل خاص يسمى isomerization.

الغرض من أزمرة n-pentane هو الحصول على المزيد من الأيزومرات المتفرعة. وبالتالي ، من بين المنتجات لدينا ليس فقط الأيزوبنتان ولكن أيضًا النيوبنتان. يكون هذا التفاعل ممكنًا من خلال استخدام محفزات معدنية محددة للغاية ، والتي تتحكم في درجة الحرارة وما هي الضغوط المطلوبة.

المخاطر

يعتبر الأيزوبنتان مادة غير سامة. هذا يرجع جزئيًا إلى تفاعله المنخفض ، نظرًا لأن روابط CC أو CH ليس من السهل كسرها ، لذلك لا تتداخل على هذا النحو في أي عملية استقلاب. في الواقع ، يستطيع الشخص استنشاق كميات كبيرة من أبخرته قبل الاختناق ، دون أن يعاني على ما يبدو من أضرار جانبية.

يسبب ابتلاعه الغثيان والقيء ، وينتهي ملامسته للجلد بالجفاف. من ناحية أخرى ، لم تتمكن الدراسات الطبية من تحديد ما إذا كان الأيزوبنتان مادة مسرطنة. ومع ذلك ، فهو يعتبر ملوثًا خطيرًا للأنظمة البيئية البحرية وحيواناتها.

لا يكمن الخطر الأكبر حول الأيزوبنتان في تفاعله ، ولكن قابليته للاشتعال: فهو يحترق بالأكسجين في الهواء. ولأن سائلها شديد التقلب ، فإن أدنى تسرب سيطلق العديد من أبخرته في البيئة ، والتي ستشتعل عند أدنى حد من اللهب أو أي مصدر آخر للحرارة.

لهذا السبب يجب تخزين المنتجات التي تحتوي على الأيزوبنتان في بيئات آمنة وباردة.

المراجع

1. غراهام سولومونز تي دبليو ، كريج ب. فريهل. (2011). الكيمياء العضوية. (الطبعة ^{العاشرة}). وايلي بلس.
2. كاري ف. (2008). الكيمياء العضوية. (الطبعة السادسة). ماك جراو هيل.
3. موريسون وبويد. (1987). الكيمياء العضوية. (الطبعه الخامسة). أديسون ويسلي إيبيروأمريكانا.
4. ويكيبيديا. (2020). ايزوبنتان. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
5. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2020). ايزوبنتان. قاعدة بيانات PubChem. الرقم التعريفي للعميل = 6556. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). ايزوبنتان. ScienceDirect. تم الاسترجاع من: sciencedirect.com
7. جينيفر ب.جالفين وفريد ​​مراشي. (2010). 2-ميثيل بوتان (أيزوبنتان). مجلة علم السموم والصحة البيئية ، الجزء أ القضايا الحالية. المجلد 58 ، 1999 - الإصدار 1-2. doi.org/10.1080/009841099157403