Хептан - дефиниция, формула C7H16, свойства и употреби

Хептанът е органично съединение с химична формула C
₇H
₁₆. Той е алкан със седем въглеродни атома. Използва се в горивата и се съдържа в бензина.

Структура и изомери

Хептанът е представител на наситените въглеводороди (алкани). Прилагателно "н‑хептан" обикновено означава линейния (невразклонен) изомер, чието скелетно разположение е последователност от седем въглеродни атома. За C7H16 съществуват общо 9 конституционни изомера (разклонени и линейни варианти). Разклонените изомери имат различни физични свойства и обикновено по‑висок октанов номер, отколкото невразклонения н‑хептан.

Физични свойства

Външен вид: безцветна течност с характерна миризма.
Точка на кипене (н‑хептан): около 98,4 °C.
Точка на топене (н‑хептан): около −90,6 °C.
Плътност: приблизително 0,68–0,69 g/cm³ (при 20 °C).
Разтворимост: практически неразтворим във вода; добре се разтваря в органични разтворители.

Химични свойства

Като алкан, хептанът е относително химически инертен, но участва в типични реакции за алкани:

Пълно горене: при горене в изобилие кислород се получават въглероден диоксид и вода: C7H16 + 11 O2 → 7 CO2 + 8 H2O.
Реакции на халогениране чрез свободни радикали (например хлориране или бромиране при светлина или нагряване).
Крекинг и изомеризация при нефтопреработка за получаване на по‑високооктанови компоненти.

Производство

Хептанът се получава основно при преработка на нефт: чрез фракционна дестилация на суров нефт и по‑нататъшни процеси като каталитично реформинг, хидрокрекинг и изомеризация. Част от него е и компонент на бензиновите смеси, отделян чрез фракциониране и обработка.

Приложения

Компонент на бензинови смеси и горива — оказва влияние върху октановото число на бензина.
Стандартен разтворител в лаборатории и промишлеността за неполярни вещества.
Използва се като референтно вещество при калибриране на октанови номера: н‑хептанът е приет за референт с октаново число 0 в изследователската скала, докато 2,2,4‑триметилпентан (изооктан) има октаново число 100.
В химичната промишленост — суровина за синтеза и за процеси като крекинг и изомеризация.
В лабораторни и аналитични приложения — като стандарт, екстракционен разтворител и др.

Безопасност и въздействие върху околната среда

Запалимост: хептанът е лесно запалима течност и образува запалими смеси с въздуха; трябва да се съхранява и работи далеч от източници на запалване.
Здравни рискове: вдишване на пари може да причини главоболие, замайване, гадене и при високи концентрации — централна нервна депресия. Директен контакт с кожата може да предизвика изсушаване и раздразнение.
Околна среда: е летливо органично съединение (ЛОС/VOC) и допринася за замърсяване на въздуха и образуване на озон в приземния слой; във водна среда е бързо разтворим и податлив на изпаряване и биоразграждане, но може да има локален токсичен ефект при големи разливи.
Мерки при работа: използване на лични предпазни средства (ръкавици, защита за очите, добър вентилационен режим), противопожарни средства и подходящо съхранение в запечатани контейнери.

Любопитни факти

Невразклоненият н‑хептан играе важна роля като референтна точка в определянето на октановото число на бензина.
Разклонените изомери на хептана обикновено имат по‑високи октанови числа и по‑благоприятни горивни характеристики за двигателите с вътрешно горене.