ヘプタン（C7H16）：構造、特性、用途 - 化学

ヘプタンは、その化学式Cである有機化合物である₇ H ₁₆と最もよく知られた線形である9つの構造異性体を含みます。それは炭化水素であり、具体的にはアルカンまたはパラフィンであり、それらは教育または研究のほとんどの有機化学実験室で見られます。

他のパラフィン系溶剤とは異なり、ヘプタンは揮発性が低いため、比較的安全に使用できます。蒸気を取り巻く熱源がなく、抽出フード内で作業している限り。その可燃性はさておき、それは有機反応の媒体として機能するのに十分不活性な化合物です。

球棒モデルで表されるN-ヘプタン分子。出典：ベンミルズとジント

上の画像は、すべてのヘプタンの線状異性体であるn-ヘプタンの構造を示しています。最も一般的で商業的に価値のある異性体であり、合成が最も簡単であるため、「ヘプタン」という用語はn-ヘプタンのみを指すと理解される傾向があります。特に明記しない限り。

ただし、この液体化合物のボトルでは、n-ヘプタンを含むことが明記されています。それらは、抽出器のフードの中で覆いを外し、測定を注意深く行う必要があります。

油脂の優れた溶剤であり、植物エキスなどの天然物の抽出に多く使用されています。

構造

n-ヘプタンとその分子間相互作用

最初の画像からわかるように、n-ヘプタン分子は直線状であり、その炭素原子の化学的混成により、鎖はジグザグ形状になります。この分子は、そのCC結合が回転し、チェーンが異なる角度でわずかに曲がることができるという点で動的です。これはそれらの分子間相互作用に貢献します。

n-ヘプタンは非極性の疎水性分子であるため、その相互作用はロンドンの分散力に基づいています。これらは、化合物の分子量とその接触面積に依存するものです。nヘプタンの2つの分子は、それらの鎖が互いの上に「くさび」でくるように互いに接近します。

これらの相互作用は、98℃で沸騰する液体中でn-ヘプタン分子を凝集性に保つのに十分効果的です。

異性体

ヘプタンの9つの異性体。出典：Steffen 962

最初、式C ₇ H ₁₆は合計9つの構造異性体を表すと言われていましたが、n-ヘプタンが最も関連性があります（1）。他の8つの異性体は上の図に示されています。一部は他より分岐していることが一目でわかります。上から左から右へ、

（2）：2-メチルヘキサン

（3）：3-メチルヘキサン、一対の鏡像異性体（aおよびb）からなる

（4）：2,2-ジメチルペンタン、別名ネオヘプタン

（5）：2,3-ジメチルペンタン、再び一対の鏡像異性体

（6）：2,4-ジメチルペンタン

（7）：3,3-ジメチルペンタン

（8）：3-エチルペンタン

（9）：2,2,3-トリメチルブタン。

これらの異性体はそれぞれ、n-ヘプタンの独立した特性と用途を持ち、主に有機合成の分野で使用されています。

ヘプタンの性質

外見

ガソリンのようなにおいのする無色の液体。

モル質量

100.205 g / mol

融点

-90.549ºC、分子結晶になる。

沸点

98.38°C

蒸気圧

20°Cで52.60 atm ヘキサンやペンタンなどの他のパラフィン系溶媒よりも揮発性が低いにもかかわらず、蒸気圧がどれほど高いかに注意してください。

密度

0.6795 g / cm ³。一方、ヘプタンの蒸気の密度は空気の3.45倍です。つまり、液体の一部がこぼれた空間に蒸気が残ります。

水溶性

ヘプタンは疎水性の化合物であるため、水にほとんど溶けず、20℃の温度で0.0003％の濃度の溶液を生成できます。

他の溶媒への溶解度

ヘプタンは四塩化炭素、エタノール、アセトン、軽油、クロロホルムと混和します。

屈折率（

1.3855。

粘度

0.389 mPa s

熱容量

224.64 J / K mol

発火点

-4ºC

自己発火温度

223ºC

表面張力

25ºCで19.66 mN / m

燃焼熱

4817 kJ / mol。

反応性

ヘプタンは熱源（炎）に近づくと蒸発し、発熱して空気中の酸素と激しく反応します。

C ₇ H ₁₆ + 11O ₂ => 7CO ₂ + 8H ₂ O

しかし、燃焼反応以外では、ヘプタンはかなり安定した液体です。その反応性の欠如は、そのCH結合が壊れにくいため、置換の影響を受けにくいためです。同様に、近くに火がない限り、強力な酸化剤にあまり敏感ではありません。

ヘプタンの最大の危険は、その高い揮発性と可燃性です。そのため、高温の場所でこぼれた場合、火災の危険があります。

用途

溶媒と反応媒体

ヘプタンは、油脂を溶解するための優れた溶剤です。出典：Pxhere。

ヘプタンは疎水性であるため、油脂を溶解するための優れた溶剤になります。この面でそれは脱脂剤として使用されました。ただし、その最大の用途は、サンプルの他の有機化合物だけでなく脂質成分も溶解するため、抽出溶媒としての使用にあります。

たとえば、挽いたコーヒーのすべての成分を抽出したい場合、水ではなくヘプタンで浸軟します。この方法とそのバリエーションは、すべての種類の種子で実装されています。そのおかげで、植物エキスやその他の天然物が得られました。

自然に無色であるヘプタンは、抽出された油の色に変わります。その後、回転させて、最終的にできるだけ純粋な量のオイルを作ります。

一方、ヘプタンの反応性が低いため、合成を実行するための反応媒体を検討する場合、オプションにすることもできます。有機化合物の良溶媒であるため、試薬は溶液中に留まり、反応中に相互に適切に相互作用します。

沈殿剤

石油化学では、ヘプタンを添加して粗製サンプルからアスファルテンを沈殿させるのが一般的です。この方法により、さまざまな原油の安定性を研究し、それらのアスファルテン含有量が石油産業に一連の問題を引き起こし、引き起こす可能性があるかを判断することができます。

オクタン

ヘプタンは燃焼すると大量の熱を放出するため、燃料として使用されています。ただし、自動車のエンジンに関する限り、純粋な形で使用するとパフォーマンスが低下します。非常に爆発的に燃焼するため、ガソリンオクタンスケールで0を定義します。

ガソリンには、オクタン価を既知の値（91、95、87、89など）にするために、高比率のヘプタンと他の炭化水素が含まれています。

参考文献

モリソン、RTおよびボイド、R、N。（1987）。有機化学。第5版。社説Addison-Wesley Interamericana。
キャリーF.（2008）。有機化学。（第6版）。Mc Graw Hill。
Graham Solomons TW、Craig B. Fryhle。（2011）。有機化学。（第10版。）。Wiley Plus。
ウィキペディア。（2020）。ヘプタン。から回復：en.wikipedia.org
国立バイオテクノロジー情報センター。（2020）。Heptane PubChemデータベース。CID = 8900。リカバリー元：pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Elsevier BV（2020）。ヘプタン。ScienceDirect。回収元：sciencedirect.com
Bell Chem Corp.（2018年9月7日）。ヘプタンの産業用途。から回復：bellchem.com
アンドレア・クロップ。（2020）。ヘプタン：構造、用途、式。調査。回収元：study.com

ヘプタン（C7H16）：構造、特性、用途 - 化学 - 2025

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