7 استخدامات وتطبيقات للألكانات الرئيسية - كيمياء - 2025

بعض استخدامات وتطبيقات الألكانات هي وقود - غاز ، بنزين ، ديزل - كمذيبات - بنتان ، هكسان ، إيزوهكسان وهبتان - كمواد تشحيم أو شمع وبرافين.

الألكانات مركبات تحتوي فقط على الكربون والهيدروجين ، لذلك فهي هيدروكربونات. تُعرف أيضًا باسم البارافينات أو الهيدروكربونات المشبعة لأن ذرات الكربون والهيدروجين مرتبطة حصريًا بروابط مفردة.

تنتمي الألكانات إلى سلسلة متجانسة من المركبات العضوية التي تختلف فيها أعضائها بواسطة كتلة جزيئية ثابتة مقدارها 14 وهي CH ₂. الصيغة العامة هي CnH _{2n + 2.}

تحتوي الألكانات على روابط مفردة فقط ، مما يعني أنها مشبعة بذرات الهيدروجين. إنها الهيدروكربونات الأساسية ونقاط البداية لفهم كيمياء الجزيئات الأخرى الأكثر تعقيدًا.

تحصل الألكانات على اسمها من مجموعة الألكيل التي تتكون من كربون واحد وثلاثة هيدروجين.

بالطبع ، تحتوي على مجموعات أخرى ، لكنها تحتوي باستمرار على مجموعة ألكيل. تتيح لك النهاية "-ano" معرفة أن هناك روابط مفردة فقط في هذه الجزيئات.

أصغر أعضاء عائلة الألكان هي الغازات ، بينما أكبر المركبات هي المركبات السائلة والصلبة.

توجد عادة في مصادر الوقود ، مثل الغاز الطبيعي والنفط. المركبات الصلبة عادة ما تكون شمعية في الملمس.

الاستخدامات والتطبيقات الرئيسية للألكانات

1- الوقود

الاستخدام الرئيسي للألكانات هو الوقود. يطلق تفاعل الأكسدة الخاص به طاقة يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء أو تحريك المركبات أو حتى الطهي.

الألكانات قصيرة السلسلة ، مثل الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان في الحالة الغازية ويمكن استخلاصها من حقول الغاز الطبيعي.

يستخدم الميثان كوقود للمركبات بينما يستخدم البروبان والبيوتان كغاز للطبخ.

الألكانات الأطول سلسلة في حالة سائلة ويمكن العثور عليها في البنزين أو الديزل. عند الحديث عن الأوكتان المرتفع ، فإنه يشير إلى تركيز الأوكتان في الوقود.

2- المذيبات

نظرًا لأن العزم ثنائي القطب بين الكربون والأكسجين منخفض جدًا ، فإن الألكانات لا تحتوي على قطبية سندات لذا فهي تعمل بشكل جيد كمذيبات قطبية.

لدى الكيميائيين حكمة تقول "متشابه يذوب متشابه" ، وهذا يعني أن المذيبات القطبية تذوب المواد القطبية والمذيبات غير القطبية أو غير القطبية تذوب المواد غير القطبية.

تُستخدم مركبات مثل البنتان والهكسان والأيزوهكسان والهبتان في المختبر وفي الصناعة كمذيبات للتفاعلات في وسط غير قطبي. النونان هو المكون الرئيسي للكيروسين.

3- المزلقات

تستخدم الألكانات التي تحتوي على 17 جزيء كربون أو أكثر كمواد تشحيم ومضادات للتآكل ، لأن طبيعتها الكارهة للماء تعني أن الماء لا يمكن أن يصل إلى سطح المعدن. نظرًا لكثافتها ولزوجتها ، فهي مثالية لهذا الاستخدام.

يمكن أن تختلط زيوت التشحيم ذات اللزوجة المختلفة مع بعضها البعض ، وهذه القدرة على مزجها تجعل بعض الزيوت مفيدة للغاية.

على سبيل المثال ، يعتبر زيت المحرك الشائع عمومًا مزيجًا من زيت منخفض اللزوجة للسماح ببدء التشغيل السهل في درجات الحرارة الباردة وزيت عالي اللزوجة للحصول على أداء أفضل في درجات حرارة التشغيل العادية.

منذ العصر الروماني ، تم استخدام العديد من السوائل ، بما في ذلك الماء ، كمواد تشحيم لتقليل الاحتكاك والحرارة والتآكل بين الأجزاء الميكانيكية الملامسة لبعضها البعض.

اليوم ، زيت التشحيم هو المنتج الأكثر استخدامًا نظرًا لمجموعة واسعة من التطبيقات الممكنة.

4- الشموع والبارافينات

تُعرف الألكانات أيضًا باسم البارافينات ، مما يجعل هذا المصطلح مربكًا للغاية لأن البارافين يشير أيضًا إلى نوع من الشمع.

لتوضيح المفاهيم ، فإن أي هيدروكربون مشبع (بالصيغة CnH _{2n + 2}) عبارة عن بارافين ويمكن استخدام خليط من هذه الجزيئات لصنع شمع يسمى شمع البارافين.

بشكل عام ، تحتوي الألكانات المستخدمة في هذا الشمع على سلاسل كربون تحتوي على 20 إلى 40 ذرة كربون. لذلك فإن شمع البرافين هو نوع من الشمع مصنوع من البارافينات أو الألكانات.

يتميز شمع البارافين بنقطة انصهار منخفضة وبنية مرنة وسهل الاحتراق. يستخدم بشكل عام في الشموع وأقلام التلوين.

5- الأسفلت

يوجد الأسفلت في النفط الخام ويتكون من خليط من الهيدروكربونات ، وخاصة الألكانات المتسلسلة المكونة من 35 ذرة كربون أو أكثر. الأسفلت له قوام لزج وشبه صلب.

استخدامه الرئيسي هو إنشاء الطرق لأن إضافة الرمل أو الحصى إلى الأسفلت ينتج عنه خليط صلب مثالي لهذا النوع من الاستخدام.

عندما تكون كثافتها أقل ، تُعرف أيضًا باسم الملعب ويمكن استخدامها كعامل مانع لتسرب المياه.

6- التفاعلات الكيميائية

بالمقارنة مع الألكينات والألكينات ، فإن الألكانات غير متفاعلة نسبيًا بسبب عدم وجود رابطة pi أضعف في هياكلها الكربونية. ومع ذلك ، هناك بعض فئات التفاعلات التي يتم إجراؤها عادةً باستخدام الألكانات.

التفاعل الأكثر أهمية الذي تتعرض له الألكانات هو الاحتراق. الألكانات الخطية الأصغر تتأكسد بسهولة أكبر من الجزيئات الأكبر والأكثر تشعبًا.

يمكن أن تحترق الألكانات بوجود الأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة.

في حالات محدودية الأكسجين ، المنتجات هي أول أكسيد الكربون والماء والطاقة. لهذا السبب ، كثيرا ما تستخدم الألكانات كمصادر للوقود.

C ₃ H ₈ + 5O ₂ »3CO ₂ + 4H ₂ O + طاقة

التفاعل المتسق ، بالإضافة إلى الاحتراق ، الذي تخضع له الألكانات هو هالوجين الجذور الحرة.

في هذه العملية ، يتم استبدال الهيدروجين في مجموعات الألكيل بالهالوجينات (جزيئات مثل الكلور والبروم في الجدول الدوري). يتم عرض تفاعل نموذجي باستخدام البروبان.

2C ₃ H ₈ + Cl ₂ »2C ₃ H ₈ Cl

غالبًا ما يتم تقسيم الألكانات المعقدة ذات الأوزان الجزيئية العالية الموجودة في النفط الخام إلى ألكانات أصغر وأكثر فائدة عن طريق التكسير الحراري ؛ يتم أيضًا إنتاج الألكينات وغاز الهيدروجين باستخدام هذه الطريقة.

عادة ما يتم التكسير الحراري في درجات حرارة عالية ، وغالبًا في وجود عامل مساعد. يتم الحصول على خليط من المنتجات ، ويمكن فصل هذه الألكانات والألكينات عن طريق التقطير التجزيئي.

7- استخدامات أخرى للألكانات

للألكانات استخدامات أخرى غير تلك التي سبق ذكرها. تُستخدم مركبات مثل الإيثان في إنتاج الإيثيلين ، والذي يستخدم لإنتاج الإيثيلين جلايكول (المكون الرئيسي لمضاد التجمد) والبولي إيثيلين ، وهو البلاستيك الأكثر استخدامًا في جميع أنحاء العالم.

يمكن استخدام البروبان كمبرد عندما لا تتوفر الكهرباء. عندما يتمدد الغاز ، فإنه يمتص الحرارة.

في الواقع ، يمكن أن يسبب قضمة الصقيع. يتم اعتباره أيضًا بديلاً عن المبردات الأخرى ، ولكن له العيب الرئيسي لكونه متفجرًا.

يعتبر البيوتان مبهجًا ، لذلك غالبًا ما يتم إساءة استخدامه كمنشقة. لسوء الحظ ، فإنه يسبب الاختناق وعدم انتظام ضربات القلب وتشنجات في عضلات الشعب الهوائية في الرئتين.

هذه الخاصية الأخيرة هي سبب "الوفاة المفاجئة لمدمن المخدرات" ، وهي سبب الوفاة في 55٪ من الحالات المتعلقة باستنشاق المذيبات.

يمكن العثور على البنتان في خلائط البنزين ، ولكن استخدامه الأساسي في البيئة الصناعية هو "منفاخ" في صناعة الرغوة البلاستيكية.

أيضًا ، مثل البروبان ، يمكن استخدامه كمبرد. يشيع استخدام الأيزومير الخاص به ، وهو الأيزوبنتان ، في معاجين الأسنان.

الهكسان والأيزوهكسان هما المذيبات المفضلة في معالجة الأغذية ، وخاصة الأيزوهكسان ، حيث أنها غير سامة ولها درجة حموضة متعادلة.

المراجع

1. Advameg ، Inc. (SF). زيت التشحييم. تعافى من madehow.com.
2. Advameg ، Inc. (SF). الكيمياء العضوية - تطبيقات واقعية. تعافى من scienceclarified.com.
3. (2016 ، 20 سبتمبر). الألكانات. تعافى من boundless.com.
4. (2016 ، 26 مايو). تفاعلات الألكانات. تعافى من boundless.com.
5. هايدون أرمسترونج ، ج. ه. زيت التشحييم. تعافى من powereducation.ca.
6. co.uk. (2015). أنواع وتركيبات الألكان. تعافى من البترول. co.uk.
7. خصائص واستخدامات الألكانات. (سادس). تعافى من ausetute.com.
8. استخدامات الألكان. (2011). تعافى من hzorganichemistry.wordpress.com.