איזופנטן: מבנה, תכונות, שימושים, השגה - כִּימִיָה - 2025

איזופנטאן הוא תרכובת אורגנית אשר מרוכזת נוסחה (CH ₃ ) ₂ CHCH ₂ CH ₃ . זהו אלקן, במיוחד איזומר מסועף של פנטן, המאופיין בכך שהוא נוזל נדיף מאוד ומשמש כחומר מקציף. נכון לעכשיו, שמו המומלץ ביותר על ידי ה- IUPAC הוא 2-מתילבוטן.

בתמונה למטה ניתן לראות את הנוסחה המבנית שלה. שימו לב שקבוצה CH ₃ מחוברת למעשה לפחמן 2 של שרשרת הבוטיל. מאיזופנטן מתקבל התחליף איזופנטיל או איזופנטיל או רדיקל, שהוא אחד התחליפים האלקיליים הנפוצים ביותר שיכולים להיות.

פורמולה מבנית של איזופנטן. מקור: NEUROtiker / רשות הרבים

איזופנטן הוא תרכובת לא קוטבית, הידרופובית ודליקה. ריחו דומה לזה של הבנזין, והוא למעשה חלק מהרכבו, מכיוון שהוא מגדיל את מספר האוקטן או את מספר האוקטן. זה מתקבל מתגובת האיזומרציה של n-pentane, אם כי הוא מושג באופן טבעי בכמויות קטנות בתוך מאגרי הגז הטבעי.

האיזופנטן, מאופיו הדליק במיוחד בצד, נחשב לחומר שאינו רעיל. אדם יכול להבלע אותו ולהריח אותו במשורה לפני שמתפתחים תסמינים לא רצויים, כמו הקאות וסחרחורות. ניתן למצוא איזופנטן בקרמים לגילוח ומרכחי שיער.

מבנה איזופנטן

מבנה מולקולרי של איזופנטן. מקור: Benjah-bmm27 דרך Wikipedia.

בתמונה העליונה יש לנו את המבנה המולקולרי של איזופנטן, המיוצג על ידי דגם של כדורים וסורגים. הכדוריות השחורות תואמות את אטומי הפחמן ואילו הספירות הלבנות לאטומי המימן. ניתן לומר כי שלד הפחמן שלה הוא חזק, מסועף ונפח.

הקצוות של מולקולת האיזופנטן מורכבים מקבוצות CH ₃ , שאינן יעילות כשמדובר בשיפור האינטראקציות הבין-מולקולריות. מולקולות איזופנטן תלויות בכוחות הפיזור של לונדון ובהמוניהם כדי להישאר מלוכדות, וכך מגדירות נוזל בתנאים רגילים של טמפרטורה ולחץ.

עם זאת, הגיאומטריה שלה וקבוצות CH ₃ אחראיות לכך שנוזל האיזופנטן הוא תנודתי מאוד ורותח בטמפרטורה של 28.2 מעלות צלזיוס. לדוגמא, האיזומר n-pentane הליניארי מתנשא סביב 36 מעלות צלזיוס, ומשקף את האינטראקציות הבין-מולקולריות הטובות יותר שלו.

למרות החוסן לכאורה שלה, מולקולת האיזופנטן מסוגלת לאמץ תצורות מרחביות שונות, גורם מפתח להקמת הגביש שלה בטמפרטורה של -160 מעלות צלזיוס.

נכסים

מראה חיצוני

נוזל או גז חסרי צבע, עם מראה מימי, וגם מפיצים ריח דומה לזה של הבנזין. זהו חומר נדיף ביותר.

נקודת המסה

איזופנטן מתגבש בטווח טמפרטורות שבין -161 ל- -159 מעלות צלזיוס.

נקודת רתיחה

איזופנטן רותח בטמפרטורה שבין 27.8-28.2 מעלות צלזיוס. לפיכך, ברגע שייחשף מחוץ למכולה, הוא יתחיל לרתיחה ולפלט כמויות גדולות של אדים.

לחץ אדים

76.9 ק"פ בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס

צְפִיפוּת

0.6201 גרם / מ"ל ​​בחום של 20 מעלות צלזיוס. אדי איזופנטן הם 2.48 צפופים יותר מאוויר.

מְסִיסוּת

איזופנטן, בהיותו חומר אפולרי, אינו מסיס ובלתי ניתן לניתוק במים וכמה אלכוהולים. זה מסיס ובלתי ניתן לפיזור בממסים פרפניים, אתרים, פחמן טטרכלוריד, וגם בנוזלים ארומטיים כמו טולואן.

מדד שבירה

1,354

מתח פנים

15 דין / ס"מ בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס

צְמִיגוּת

0.214 cP בטמפרטורה של 20ºC

נקודת רתיחה

-51 מעלות צלזיוס טמפרטורה זו הופכת את דלקת האיסופנטן לדליקה בצורה מסוכנת, ולכן יש לשמור על המוצרים שלך רחוקים ככל האפשר מכל להבה או מקור חום.

טמפרטורת התלקחות

420 מעלות צלזיוס

יישומים

קרמים לגילוח מכילים כמויות קטנות של איזופנטן הפועלות כדוח ומוסיפות מרקם למוצר. מקור: Pixabay.

איזופנטן הוא ממס אורגני המשמש אמצעי תגובה לסינתזות אורגניות מסוימות, והוא גם מייצג את חומר הגלם לייצור תרכובות אחרות.

הוא מתווסף לבנזין כדי להגדיל את מספר האוקטן שלו, ולמוצרים קוסמטיים שונים כדי לשפר את מרקמו, כמו קרמים לגילוח, ברגע שהוא מתאדה במהירות ומשאיר אחריו מסה מבעבעת.

באופן דומה, קלקר מועלח באיזופנטן כך שכאשר הוא מתאדה הוא מרחיב את הפלסטיק עד ליצירת סוג של קצף, שבעזרתו מעוצבים כוסות, דגמים, צלחות, מגשים וכו '.

לעומת זאת, בקריוגנים משתמשים באיזופנטן, יחד עם קרח יבש וחנקן נוזלי, להקפאת רקמות ודגימות ביולוגיות.

להשיג

ניתן להשיג איזופנטן ממאגרי הגז הטבעי, אולם הם תופסים רק 1% מתוכנו.

מסלול אחר, הנפוץ ביותר ברמה התעשייתית, מתחיל עם n-pentane מזוקק מתהליכי זיקוק נפט. ואז ה- n-pentane עובר תגובה מיוחדת הנקראת איזומריזציה.

מטרת האיזומריזציה של n-pentane היא להשיג את האיזומרים המסועפים יותר שלה. כך שבין המוצרים לא רק שיש לנו איזופנטן אלא גם ניאופנטן. תגובה זו אפשרית באמצעות שימוש בזרזים מתכתיים מאוד ספציפיים, השולטים מה הטמפרטורה ומה הלחצים הנדרשים.

סיכונים

איזופנטן נחשב לחומר שאינו רעיל. זה נובע בחלקו מהתגובה הנמוכה שלו, מכיוון שקשרי CC או CH אינם קלים לשבירה, ולכן הם אינם מתערבים ככאלה בשום תהליך מטבולי. למעשה, אדם מסוגל לשאוף כמויות גדולות של אדיו לפני החנק, מבלי שהוא סובל ככל הנראה מנזק בטחונות.

בליעתו גורמים לבחילות והקאות, ומגעו עם העור בסופו של דבר מייבש אותו. לעומת זאת, מחקרים רפואיים לא הצליחו לקבוע אם איזופנטן הוא חומר מסרטן. עם זאת, הוא נחשב כמזהם מסוכן עבור מערכות אקולוגיות ימיות ובעלי החיים שלהם.

הסכנה הגדולה ביותר סביב איזופנטן היא לא כל כך תגובתיות שלה, אלא דליקותה: היא נשרפת עם חמצן באוויר. ומכיוון שהנוזלים שלו נדיפים מאוד, הנזילה הקלה ביותר תשחרר רבים מאדי האוויר לסביבה, אשר יתלקח בקרבה הקלה ביותר ללהבה או לכל מקור חום אחר.

זו הסיבה שמוצרים המכילים איזופנטן צריכים להיות מאוחסנים בסביבות בטוחות וקרירות.

הפניות

1. גרהם סולומונס TW, קרייג ב. פרלה. (2011). כימיה אורגנית. (10 ^th Edition.). וויילי פלוס.
2. קארי פ '(2008). כימיה אורגנית. (המהדורה השישית). מק גריי היל.
3. מוריסון ובויד. (1987). כימיה אורגנית. (מהדורה חמישית). אדיסון ווסלי איברואמריקנה.
4. ויקיפדיה. (2020). איזופנטן. התאושש מ: en.wikipedia.org
5. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2020). איזופנטן. מאגר PubChem. CID = 6556. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Elsevier BV (2020). איזופנטן. ScienceDirect. התאושש מ: sciencedirect.com
7. ג'ניפר ב. גלווין ופרד מאראשי. (2010). 2-מתילבוטן (איזופנטן). כתב העת לטוקסיקולוגיה ובריאות סביבתית, חלק א 'סוגיות עכשוויות. כרך 58, 1999 - גיליון 1-2. doi.org/10.1080/009841099157403