- №2. сколько по объему воздуха необходимо, чтобы сжечь 1 кг гептана?
- Внешность
- Вязкость
- Гептан, свойства, химические реакции.
- Гептан, формула, характеристики:
- Давление газа
- Изомеры
- Молярная масса
- Н-гептан и его межмолекулярные взаимодействия
- Октан
- Осаждающий агент
- Плотность
- Поверхностное натяжение
- Показатель преломления (пd)
- Применение и использование гептана:
- Растворимость в других растворителях
- Растворимость воды
- Растворитель и реакционная среда
- Реактивность
- Температура плавления
- Температура самовоспламенения
- Теплоемкость
- Теплота сгорания
- Точка воспламенения
- Точка кипения
- Физические свойства гептана:
- Физические свойства изомеров гептана:
- Химические свойства гептана:
№2. сколько по объему воздуха необходимо, чтобы сжечь 1 кг гептана?
Молекулярная формула гептана С7Н16. Уравнение сгорания гептана:
Вычислим молярную массу гептана:
Вычислим количество вещества гептана:
По уравнению реакции для сжигания 1 моль гептана необходимо 11 моль кислорода. Для решения воспользуемся следствием из закона Авогадро: объемные соотношения газов равны их мольным соотношениям. По уравнению реакции для сжигания 1 моль гептана необходимо 11 моль кислорода. Пусть для сжигания 10 моль гептана нужно х моль кислорода. Составим пропорцию:
Вычислим объем кислорода:
Таким образом, для сжигания гептана необходимо 2464 л кислорода. В воздухе содержится примерно 21% кислорода по объему, или 0,21. Вычислим объем воздуха, необходимый для сжигания гептана:
Ответ: необходимо 11,7 м3 воздуха.
Решебник
по
химии
за 10 класс (Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман, 2000 год),
задача №2
к главе «Глава VI. Природные источники углеводородов и их переработка. §§1-5 (стр. 74) Задачи».
Все задачи
Внешность
Бесцветная жидкость с запахом бензина.
Вязкость
0,389 мПа с
Гептан, свойства, химические реакции.
Гептан, C7H16 – органическое вещество класса алканов. В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе, в нефти.
Гептан, формула, характеристики
Физические свойства гептана
Физические свойства изомеров гептана
Химические свойства гептана
Применение и использование гептана
Гептан, формула, характеристики:
Гептан – органическое вещество класса алканов, состоящий из семи атомов углерода и шестнадцати атомов водорода.
Химическая формула гептана C7H16. Имеет одиннадцать изомеров, включая два оптических изомера: н-гептан (нормальный гептан), 2-метилгексан, 3-метилгексан, 2,2-диметилпентан, 2,3-диметилпентан, 2,4-диметилпентан, 3,3-диметилпентан, 3-этилпентан, 2,2,3-триметилбутан.
Формула:
– н-гептана H3C-СН2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3,
– 2-метилгексана H3C-CH(CH3)-CH2-CH2-CH2-CH3,
– 3-метилгексана H3C-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-CH3,
– 2,2-диметилпентана (H3C)3-C-CH2-CH2-CH3,
– 2,3-диметилпентана (H3C)2-CH-CH(CH3)-CH2-CH3,
– 2,4-диметилпентана (H3C)2-CH-CH2-CH-(CH3)2,
– 3,3-диметилпентана H3C-CH2-C(CH3)2-CH2-CH3,
– 3-этилпентана H3C-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3,
– 2,2,3-триметилбутана (H3C)3-C-CH(CH3)-CH3.
3-метилгексан и 2,3-диметилпентан имеют правые и левые оптические изомеры.
Строение молекулы н-гептана:
Все изомеры гептана – бесцветная прозрачная горючая жидкость с резким запахом.
В природе содержится в природном газе, добываемом из газовых и газоконденсатных месторождений, в попутном нефтяном газе, в нефти (в значительных количествах). Также содержится в сланцевой нефти, сланцевом газе.
Пожаро- и взрывоопасен.
Не растворяется в воде. Растворяется в органических веществах (ацетон, бензол, хлороформ, диэтиловый эфир и другие).
Гептан по токсикологической характеристике относится к веществам 3-го класса опасности (умеренно опасным веществам) по ГОСТ 12.1.007.
Давление газа
52,60 атм при 20 ° С. Обратите внимание на высокое давление пара у него, несмотря на то, что он менее летуч, чем другие парафиновые растворители, такие как гексан и пентан.
Изомеры
Сначала говорили, что формула C7ЧАС16 представлены в общей сложности девять структурных изомеров, являющихся п-гептан наиболее актуален (1). Остальные восемь изомеров показаны на изображении выше. Обратите внимание на то, что некоторые из них более разветвлены, чем другие. Слева направо, начиная сверху, мы имеем:
(2): 2-метилгексан
(3): 3-метилгексан, который состоит из пары энантиомеров (а и б)
(4): 2,2-диметилпентан, также известный как неогептан.
(5): 2,3-диметилпентан, снова с парой энантиомеров
(6): 2,4-диметилпентан
(7): 3,3-диметилпентан
(8): 3-этилпентан
(9): 2,2,3-триметилбутан.
Каждый из этих изомеров имеет свойства и применение независимо от п-гептан, больше всего зарезервированный для областей органического синтеза.
Молярная масса
100,205 г / моль
Н-гептан и его межмолекулярные взаимодействия
Как видно на первом изображении, молекула п-гептан является линейным, и из-за химической гибридизации его атомов углерода цепь принимает зигзагообразную форму. Эта молекула динамична, так как ее связи C-C могут вращаться, заставляя цепь слегка изгибаться под разными углами. Это способствует их межмолекулярным взаимодействиям.
В п-гептан — неполярная гидрофобная молекула, поэтому его взаимодействия основаны на лондонских дисперсионных силах; Это те, которые зависят от молекулярной массы соединения и площади его контакта. Две молекулы п-гептаны приближаются друг к другу таким образом, что они «надевают» свои цепи одна на другую.
Эти взаимодействия достаточно эффективны, чтобы удерживать молекулы п-гептан связывается в жидкости, которая кипит при 98 ºC.
Октан
Гептан использовался в качестве топлива из-за большого количества тепла, которое он выделяет при горении. Однако, что касается автомобильных двигателей, их использование в чистом виде может отрицательно сказаться на их характеристиках. Поскольку он горит очень взрывоопасно, он служит для определения 0 по шкале октанового числа бензина.
Бензин содержит высокий процент гептана и других углеводородов, что позволяет довести октановое число до известных значений (91, 95, 87, 89 и т. Д.).
Осаждающий агент
В нефтехимии обычной практикой является осаждение асфальтенов из неочищенного образца путем добавления гептана. Этот метод позволяет изучать стабильность различных видов сырой нефти и определять, насколько чувствительны их асфальтены к осаждению и возникновению целого ряда проблем для нефтяной промышленности.
Плотность
0,6795 г / см3. С другой стороны, пары гептана в 3,45 раза плотнее воздуха, а это означает, что его пары будут задерживаться в местах, где пролита часть его жидкости.
Поверхностное натяжение
19,66 мН / м при 25 ºC
Показатель преломления (пd)
1,3855.
Применение и использование гептана:
Н-гептан применяют при определении детонационной стойкости карбюраторных топлив. Его октановое число по определению равно 0.
Растворимость в других растворителях
Гептан смешивается с четыреххлористым углеродом, этанолом, ацетоном, петролейным эфиром и хлороформом.
Растворимость воды
Гептан, являясь гидрофобным соединением, с трудом растворяется в воде с образованием раствора с концентрацией 0,0003% при температуре 20 ºC.
Растворитель и реакционная среда
Гидрофобный характер гептана делает его отличным растворителем для растворения масел и жиров. В этом аспекте он использовался как обезжириватель. Однако его наибольшее применение заключается в использовании в качестве экстрагирующего растворителя, поскольку он растворяет липидные компоненты, а также другие органические соединения образца.
Например, если вы хотите извлечь все компоненты молотого кофе, его нужно мацерировать в гептане вместо воды. Этот метод и его разновидности применялись для всех видов семян, благодаря которым были получены растительные эссенции и другие натуральные продукты.
Гептан, который по своей природе бесцветен, приобретет цвет экстрагированного масла. Затем его вращают, чтобы получить как можно более чистый объем масла.
С другой стороны, низкая реакционная способность гептана также позволяет использовать его в качестве альтернативы при рассмотрении реакционной среды для проведения синтеза. Являясь хорошим растворителем для органических соединений, он гарантирует, что реагенты остаются в растворе и должным образом взаимодействуют друг с другом во время реакции.
Реактивность
Пары гептана, находясь вблизи источника тепла (пламени), экзотермически и энергично реагируют с кислородом воздуха:
C7ЧАС16 11O2 => 7CO2 8H2ИЛИ
Однако вне реакции горения гептан представляет собой довольно стабильную жидкость. Его отсутствие реакционной способности связано с тем, что его связи C-H трудно разорвать, поэтому он не подвержен замещению. Точно так же он не очень чувствителен к сильным окислителям, пока поблизости нет огня.
Наибольшую опасность гептан представляет его высокая летучесть и воспламеняемость, поэтому существует риск возгорания при попадании его в жаркие места.
Температура плавления
-90,549 ºC, превращаясь в молекулярный кристалл.
Температура самовоспламенения
223 ºC
Теплоемкость
224,64 Дж / К моль
Теплота сгорания
4817 кДж / моль.
Точка воспламенения
-4 ºC
Точка кипения
98,38 ° С.
Физические свойства гептана:
Наименование параметра: | Значение: |
Цвет | без цвета |
Запах | с резким запахом |
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | жидкость |
Плотность н-гептана (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 683,8 |
Плотность н-гептана (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 700,4 |
Температура плавления н-гептана, °C | -90,61 |
Температура кипения н-гептана, °C | 98,42 |
Температура самовоспламенения н-гептана, °C | 223 |
Температура вспышки н-гептана, °C | -4 |
Критическая температура н-гептана, °C | 267,01 |
Критическое давление н-гептана, МПа | 2,74 |
Взрывоопасные концентрации смеси газа н-гептана с воздухом, % объёмных | от 1,06 до 6,7 |
Удельная теплота сгорания н-гептана, МДж/кг | 45,105 |
Молярная масса, г/моль | 100,21 |
Физические свойства изомеров гептана:
Название: | Температура кипения: | Октановое число: |
гептан (н-гептан) | 98,42 °C | 0 |
2-метилгексан | 90,05 °C | 45 |
3-метилгексан | 91,85 °C | 65 |
2,2-диметилпентан | 79.20 °C | 93 |
2,3-диметилпентан | 89,78 °C | 89 |
2,4-диметилпентан | 80.50 °C | 82 |
3,3-диметилпентан | 86,06 °C | 84 |
3-этилпентан | 93,48 °C | 68 |
2,2,3-триметилбутан | 80,88 °C | 106 |
Химические свойства гептана:
Химические свойства гептана аналогичны свойствам других представителей ряда алканов. Поэтому для него характерны аналогичные химические реакции.
См. Химические свойства бутана.