Изомеры гексана - общая формула, строение и свойства соединений

Основные понятия о соединении

Получение гексана, представляющего собой соединение атомов упомянутых веществ в цепной структуре, обычно производится в процессе нефтепереработки, притом что речь идет о топливе в сыром виде. Такая особенность приводит к тому, что структурные изомеры гексана имеют место в повседневной жизни абсолютного большинства людей, присутствуя в бензине для авто, в промышленности, в лабораториях и даже в быту, получив довольно широкое распространение.

Физические свойства

Многие люди, далекие от химии, не знают, что гексан является качественным беспигментным растворителем, не имеющим цвета и примесей в условиях комнатной температуры и обладающим едва уловимым запахом, очень похожим на дихлорэтан или нефть. Среди прочих особенностей химической связи стоит выделить:

1. Показатель преломления изомеров гексана, под которым подразумевается физическая величина, соответствующая отношению вакуумных фазовых скоростей к данной среде, вычисляется по формуле n=c/v, соответствуя п²⁰ D 1,37506.
2. Компонент практически всегда присутствует в горючем, хотя наличие таких примесей считается специалистами верным признаком плохого качества топлива по той простой причине, что гексан имеет низкое октановое число, характеризующее детонационную стойкость, варьирующееся в диапазоне от 24 до 26 условных единиц. Именно поэтому присутствие этого типа соединения в бензине является нежелательным, особенно если речь идет о большом его количестве.
3. Синтетический компонент часто используется в очистителях, применяемых в промышленности. Кроме того, с помощью гексана производится очистка некоторых продуктов. В качестве примера можно привести масло, добываемое из овощей, соевых бобов и пр.
4. Сегодня выделяют несколько производных химического соединения, хотя все они обладают практически идентичными свойствами.
5. Изомеры гексана остаются стабильными при комнатной температуре, эквивалентной 154,04 градусам по Фаренгейту, и начинают плавление только тогда, когда столбик термометра опускается до отметки в 139,54 градуса (минус 95 градусов Цельсия). Примечательно, что эти показатели могут меняться в зависимости от разновидности используемого соединения.
6. Молярная масса гексана соответствует 86,18 грамма на моль.

Кроме того, следует знать, что изомеры гексана являются нерастворимыми в воде и в любой другой жидкости по той простой причине, что они состоят из молекул неполярного типа. При этом плотность вещества соответствует 0,6548 грамма на сантиметр кубический, тогда как его энергия ионизации равна 10,18 ± 0,01 эВ.

Закипает изомер при 68 градусах Цельсия, выделяя пар, давление которого составляет 124 миллиметров ртутного столба с единичной погрешностью в ту или иную сторону.

Формулы изомера

Отдельного внимания заслуживают структурные формулы изомеров гексана, названия и состав которых напрямую зависит от типа химического соединения. Несмотря на то что вещество представляет собой относительно простую молекулярную связь, по 16-му префиксу оно формирует скелет, состоящий из 6 углеродных атомов, сопровождаемых 14 атомами водорода. Отталкиваясь от этой теории, можно легко составить общую формулу гексана, которая представляет собой последовательную цепочку CH3CH2CH2CH2CH2CH3 или C6H14, если сократить основные элементы этой группы.

При более детальном изучении полного соединения становится очевидно, что только первый и последний углерод будет иметь по три водородных атома, тогда как их число для срединных элементов будет равно двум. Особенности рассматриваемого состава позволяют классифицировать вещество как прямой алкан. Что касается разновидностей углеводородных изомеров, то их формулы имеют незначительные отличия, что отражается на определенных физических свойствах связи.

Существует множество видов гексана, отличающихся друг от друга своими геометрическими структурами (чаще всего разветвленными, а не последовательными, представленными в виде шестиугольной цепи), а следовательно, и пространственными изображениями. Всего же выделяют пять основных изомеров соединения, от типа которых будет напрямую зависеть составление структурной формулы:

1. Н-Гексан, который имеет температуру плавления и кипения, равную -95,3 и 68,7 градусу Цельсия соответственно. В этом случае формула будет соответствовать общей.
2. Изогексан, второе название которого 2-Метилпентан. Плавится при более критических температурах, достигающих отметки 153,7 ниже нуля, тогда как для кипения нормальным будет показатель, равный 60,3 градусам. Такие особенности обусловлены повышенным числом водородных атомов для углерода, расположенного в середине цепи (CH 3 CH (CH 3) CH 2 CH 2 CH 3).
3. 3-Метилпентан, определяющийся по формуле CH 3 CH 2 CH (CH 3) CH 2 CH и имеющий совершенно другие температурные пороги для изменения физического состояния (-118 градусов для плавления и 63,3 для кипения).
4. Диизопропил или 2,3-Диметилбутан, представляющий собой структурное соединение CH 3 CH (CH 3) CH (CH 3) CH 3 и температурный режим, изменяющий состояние вещества, равный -128,5/58 градусов Цельсия.
5. Неогексан (второе название 2,2-Диметилбурат). Этот изомер имеет разветвленную структуру CH 3 C (CH 3) 2 CH 2 CH 3 и самые низкие показатели температур плавления и кипения, соответствующие -99,9 и 49,73 градусам.

Помимо межклассовой изомерии гексана, для прямых алканов характерными являются изомерии положения кратной связи, а также углеродного скелета. Обычно все эти особенности учитываются, когда необходимо написать уравнения реакции изомеризации гексана. Само задание может выглядеть следующим образом: «Составьте все изомеры C6H12». Что касается ответа на него, то его можно условно разбить на четыре составляющие.

По изомерии скелета следует написать следующие уравнения:

​

По положению обратной связи:

​

По межклассовому изменению:

необходимо отобразить шестиугольную фигуру, указав в каждом ее

углу название связи СН2 и обозначив таким образом вещество циклогексан.

По пространственной (геометрической) изомерии.

Для цис-гексен 3:

Для транс-гексен-3:

После этого выполняют геометрическую схему соединения, прорисовывая С2Н5 и Н наискосок от групп, имеющих двойную связь.

Этот этап решения задачи является заключительным.

Особенности происхождения и применения

Практически во всех случаях гексан получается из бензина прямой перегонки. Если же на повестке дня стоит вопрос о больших объемах, то в качестве сырья используется топливо, прошедшее переработку каталитическим крекингом. Под этим процессом подразумевается перегонка нефти и ее фракций посредством воздействия высоких температур на сырье, в результате чего удается получить вещества, обладающие меньшей молярной массой.

Впоследствии эти составляющие используются в разных отраслях химической промышленности. Кроме того, большое количество изомеров гексана удается получить из алкилированного бензина, который выводится в процессе внедрения заменителя алкильного типа в молекулу органического соединения. Возможной остается и добыча соединения в природных условиях, однако к этому способу прибегают гораздо реже ввиду того, что намного проще получить углеводород именно из продуктов нефтеперерабатывающей промышленности.

Экстрагирование С6Н14 в виде фракции происходит во время его кипения, обеспечиваемого температурным режимом, колеблющемся в диапазоне от 149 до 158 градусов по Фаренгейту. Соединение добывается и в коммерческих целях, являясь одним из активных компонентов многих средств очистки, среди которых чаще всего встречаются промышленные растворители.

Кроме того, основу углеводородной связи часто используют в качестве обезжиривателя, ведь из-за того, что гексан нельзя растворить в воде, он способствует отделению жира от других веществ с дальнейшим расщеплением его молекул. Еще одно применение углеводорода заключается в связке разных по своему составу и свойствам веществ, из-за чего компонент включается в состав многих клеевых основ, как мощный полимер.

Естественно, речь идет о крупной и легкой промышленности, а вовсе не о выполнении каких-то бытовых задач, ведь гексан трудно назвать обычной присадкой, которую можно приобрести в чистом виде, чтобы проводить с ней всевозможные эксперименты. В то же время это соединение встречается гораздо чаще, чем можно подумать. И речь идет не только о нефтепереработке, хотя лучшего компонента для повышения качества моторного масла, чем диметилбутан, конечно, не найти.

К примеру, с помощью С6Н14 производители добывают масло из арахиса, кукурузы и многих других продуктов органического происхождения. Помимо прочего, именно гексан используется для обработки овощей, а также включается в состав обувных, плиточных и кровельных клеев в качестве универсального связующего компонента, способного в значительной мере усиливать физические свойства других элементов.

Широкое применение гексан получил и в лабораторных условиях, будучи задействованным в процессе хроматографии. Под этим исследованием подразумевается процесс разделения основных компонентов неизвестных веществ, облегчающий их дальнейшую идентификацию.

Также применяется для проведения почвенного анализа с целью определения в ней уровня воды и степени жирности. Используется и при выполнении многих других опытов и реакций в закрытых лабораториях.

Меры предосторожности и возможные последствия

Важно помнить, что пар, образуемый изомерами гексана, обладает сильнейшим наркотическим эффектом, последствия которого могут носить непредсказуемый характер. Работа с этим токсичным веществом, классифицируемым, как токсин группы D, в условиях лаборатории требует применения особых мер предосторожности, подразумевающих использование респиратора и обеспечение качественной циркуляции воздуха в помещении.

В особой защите нуждается слизистая глаз и кожные покровы рук, которые обязательно нужно закрывать. Известны случаи, когда длительное вдыхание паров гексана в условиях рабочего процесса приводило к прогрессирующему головокружению, мигрени, тошноте и рвоте. Много споров ведется и о вреде этого компонента в качестве составляющей пищевой продукции, несмотря на ничтожно малые объемы его содержания.

Причиной разногласий стало недосточное количество исследований в этой области, хотя даже без проведения лабораторных анализов известно, что вдыхание паров и прямой контакт с углеводородом является более опасным, чем употребление в пищу продуктов, в малых долях содержащих его следы.

В настоящее время применение углеводородного соединения, являющегося естественным соединением, продолжает расширяться, подразумевая активное использование в промышленных, коммерческих и бытовых сферах.