Heptanas (C7H16) – savybės, cheminė struktūra ir panaudojimas

Heptanas yra organinis junginys, kurio cheminė formulė yra C
₇H
₁₆. Tai septynis anglies atomus turintis alkanas. Jis naudojamas degaluose ir yra benzino sudėtyje.

Fizinės ir cheminės savybės

Molekulės masė: apie 100,20 g·mol⁻¹.
Fizinis būvis: bespalvis, laki skysta medžiaga (n-heptanas kambario temperatūroje).
Tankis: apie 0,68–0,69 g·cm⁻³ (20 °C).
Virimo temperatūra: apie 98,4 °C (n-heptanas).
Lydymosi temperatūra: apie −90,6 °C.
Tirpumas: praktiškai netirpsta vandenyje (nepolinė), gerai tirpsta daugumoje organinių tirpiklių (eteriai, benzenas, toluenas, heksanas ir kt.).
Cheminės savybės: palyginti maža cheminė reaktyvumas; šviečia dega, dalyvauja radikalinėse halogeninimo reakcijose (pvz., chlorinimas, brominimas), oksidacijoje ir kraklinime rafinavimo procesuose.

Struktūra ir izomerai

Heptanas (C7H16) egzistuoja keliomis struktūrinėmis formomis. Visas izomerų skaičius C7H16 formulėje yra 9. Pagrindinis tiesinis izomeras yra n-heptanas, tačiau yra ir atšakotų izomerų (pvz., 2‑metilhexanas, 3‑metilhexanas, įvairūs dimetil‑ ir etil‑pentanų izomerai). Atšakoti izomerai skiriasi fizikinėmis savybėmis (virimo temperatūra, tankis) ir dažnai turi didesnį oktaninį skaičių, todėl naudingesni kaip kuro priedai.

Panaudojimas

Degalai ir benzinas: heptanas yra viena iš frakcijų, esančių benzine; jo izomerizacija ir reformingas naudojami oktaniniams skaičiams gerinti.
Tirpiklis: organinių junginių ekstrakcijai, chromatografijoje ir laboratoriniuose tyrimuose (pvz., GC standartai).
Standartas oktaniniam skaičiui: n‑heptanas tradiciškai naudojamas apibrėžiant oktaninį skaičių (n‑heptanas = 0), palyginimui su izooktanu (100).
Pramoninės transformacijos: naudotas kaip žaliava kraklinimui, izomerizacijai bei kitoms naftos perdirbimo reakcijoms.
Moksliniai tyrimai: organinė sintezė, fizikocheminiai tyrimai, NMR/IR spektroskopijos pavyzdžiai.

Sauga ir aplinka

Ugnies pavojus: labai degus skystis ir garai; rizika užsidegti prie atviros liepsnos arba esant kibirkštims. Laikykite atokiau nuo šilumos šaltinių ir užsidegančių paviršių.
Sveikatai pavojinga: garų įkvėpimas gali sukelti galvos svaigimą, galvos skausmą, mieguistumą, centrinės nervų sistemos slopinimą. Ilgalaikis kontaktas gali sukelti odos išsausėjimą arba dirginimą. Gali sukelti akių dirginimą.
Aplinkos poveikis: laki medžiaga, greitai garuoja į atmosferą; laikoma lakiųjų organinių junginių (LOJ), galinčių prisidėti prie fotocheminio smogo formavimosi. Netepkite į gruntinius vandenis — gali būti kenksmingas vandens ekosistemoms.

Laikymas, tvarkymas ir pirmoji pagalba

Laikymas: sandariai uždarytuose, vėsioje ir gerai vėdinamoje patalpoje; atokiau nuo šilumos, ugnies šaltinių ir oksidantų. Naudoti antistatines ir įžemintas talpas pildant/transportuojant.
Apsauga: naudoti apsaugines pirštines (pvz., nitrilines), apsauginius akinius ir, priklausomai nuo koncentracijos, tinkamą kvėpavimo takų apsaugą. Užtikrinkite vietinę arba bendrą vėdinimą.
Pirmoji pagalba:
- Įkvėpus: išnešti nukentėjusįjį į gryną orą; jeigu atsiranda kvėpavimo sutrikimų, kreiptis į gydytoją.
- Ant odos: nuplauti dideliu kiekiu vandens ir muilu; pašalinti užterštus drabužius.
- Į akis: plauti tekančiu vandeniu bent 10–15 min., kreiptis į gydytoją jei išlieka dirginimas.
- Nurijus: nevartoti vėmimo; skubiai kreiptis medicininės pagalbos (riebi medžiaga gali patekti į plaučius ir sukelti aspiracinį pneumonitą).

Analitiniai ir cheminiai aspektai

Analizė: dažniausiai nustatomas dujų chromatografija (GC) arba GC–MS; taip pat naudojami IR ir NMR spektroskopiniai metodai.
Spektroskopija: alifatiniai C–H signalai matomi IR spektre (~2850–2960 cm⁻¹), 1H NMR rodo alifatinio vandenilio signalus aplink 0,5–1,8 ppm, priklausomai nuo padėties.
Cheminės transformacijos: deguonies buvime heptanas degs į CO2 ir H2O; pramonėje naudojamas kraklinimui ar izomerizacijai siekiant pakeisti kuro savybes.

Santrauka: Heptanas (C7H16) yra paplitęs nepolinis alifatinis tirpiklis ir kuro komponentas, turintis svarbių pramoninių ir laboratorinių panaudojimo sričių. Dėl savo lakiųjų ir degių savybių būtina laikytis saugos reikalavimų, o šalinimas turi vykti pagal vietos teisės aktus ir aplinkosaugos reikalavimus.