Εξάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Εξάνιο
Hexane-2D-Skeletal.svg
Hexane-2D-flat-B.png
Hexane-2D-B.png
Hexane-from-xtal-1999-at-an-angle-3D-balls.png
Hexane-3D-vdW.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Εξάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C6H14
Μοριακή μάζα 58,12 g/mol
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3(CH2)4CH3
Συντομογραφίες BuEt, Pr2
Αριθμός CAS 110-54-3
SMILES CCCCCC
InChI 1/C6H14/c1-3-5-6-4-2/h3-6H2,1-2H3
Αριθμός RTECS MN9275000
PubChem CID 8058
ChemSpider ID 7767
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 4
2-μεθυλοπεντάνιο
3-μεθυλοπεντάνιο
2,2-διμεθυλοβουτάνιο
2,3-διμεθυλοβουτάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης −95 °C
Σημείο βρασμού 69 °C
Πυκνότητα 654,8 kg/m3
Διαλυτότητα
στο νερό
13 g/m3 (20 °C)
Εμφάνιση Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Βαθμός οκτανίου 19[1]
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
-23.3 °C
Σημείο αυτανάφλεξης 233.9 °C
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg Hazard X.svg Hazard N.svg
Eύφλεκτο (F), Επιβλαβές (Xn), Τοξικό για τους υδρόβιους οργανισμούς (N)
Φράσεις κινδύνου 11, 38, 48/20, 62, 65, 67, 51/53
Φράσεις ασφαλείας 2, 9, 16, 29, 33, 36/37, 61, 62
MSDS Σύνδεσμος MSDS
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704
NFPA 704.svg
3
1
0
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά


Το εξάνιο[2] είναι ένα αλκάνιο, δηλαδή άκυκλος κορεσμένος υδρογονάνθρακας, με χημικό τύπο C6H14 και σύντομο συντακτικό τύπο CH3(CH2)4CH3. Το μόριό του αποτελείται από έξι (6) άτομα άνθρακα (δύο (2) πρωτοταγή[3] και τέσσερα (4) δευτεροταγή[4]) και δεκατέσσερα (14) άτομα υδρογόνου. Το ίδιο το εξάνιο και τα ισομερή του χρησιμοποιούνται ως μη πολικοί διαλύτες. Αποτελούν ακόμη συστατικά της βενζίνης, αν και διαφέρουν μεταξύ τους ως προς το βαθμό οκτανίου. Για το ίδιο το εξάνιο ο βαθμός οκτανίου του είναι 19[5]. Είναι επίσης (όλα τα εξάνια[6]) είναι συστατικά της βενζινόκολλας, που χρησιμοποιείται μεταξύ άλλων στην κατασκευή υποδημάτων και άλλων δερμάτινων προϊόντων. Χρησιμοποιούνται τέλος στον καθαρισμό και ιδιαίτερα στην απομάκρυνση ελαίων και γράσων από δερμάτινα και υφασμάτινα προϊόντα. Η χρήση αυτή επεκτείνεται και εργαστηριακά για την απομάκρυνση παρόμοιων ουσιών από δείγματα υδατικά και εδάφους, ως μέρος της προετοιμασίας τους για βαρυμετρική ανάλυση και αέρια χρωματογραφία[7].

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ονομασία «εξάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «εξ-» δηλώνει την παρουσία έξι (6) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες, δηλαδή ότι είναι υδρογονάνθρακας.

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Απομόνωση από φυσικές και βιομηχανικές πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Απομονώνεται από το πετρέλαιο.
  2. Απομονώνεται από μίγματα που προκύπτουν από πυρόλυση βαρύτερων προϊόντων διύλισης πετρελαίου ή πολυμερών υδρογονανθράκων.

Παρασκευή με αντιδράσεις σύνθεσης: Από πρώτες ύλες με μικρότερη ανθρακική αλυσίδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Το εξάνιο είναι συμμετρικό αλκάνιο, αφού αποτελείται από δυο τμήματα προπυλίου (CH3CH2CH2). Αυτό επιτρέπει τη παραγωγή του με τη μέθοδο Wüutz, από προπυλαλογονίδιο (CH3CH2CH2X) και Na[8]:

\mathrm{2CH_3CH_2CH_2X + 2Na \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + 2NaX}

    • όπου Χ: Cl, Br, I.
    • To K επίσης δίνει την αντίστοιχη αντίδραση.
    • Η απόδοση είναι αρκετά καλή: ~60%.

2. Είναι επίσης εύκολη η σύνθεση με αντίδραση προπυλαλογονίδιου - προπυλολίθιου[9]:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2X + 2Li \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2Li + LiX}
\mathrm{CH_3CH_2CH_2X + CH_3CH_2CH_2Li \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + LiX}

3. Για τον ίδιο λόγο παράγεται και με ηλεκτρόλυση διαλύματος βουτανικού νάτριου(CH3CH2CH2COONa)[10]:

KolbePrCOONa.png

4. Ακόμη, το εξάνιο μπορεί να ληφθεί με επίδραση νατρίου σε βουτανονιτρίλιο (CH3CH2CH2CN)[11]:

\mathrm{2CH_3CH_2CH_2CN + 2Na \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + 2NaCN}

Παρασκευή με αντιδράσεις χωρίς αλλαγή ανθρακικής αλυσίδας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγή αλογονούχων ενώσεων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με αναγωγή 1-βουτυλοαλογονιδίου ή 2-βουτυλαλογονιδίου ή 3-βουτυλαλογονιδίου από «υδρογόνο εν τω γεννάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ[12]:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2X + Zn + HX \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + ZnX_2}
ή
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHXCH_3+ Zn + HX \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + ZnX_2}
ή
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CHXCH_2CH_3+ Zn + HX \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + ZnX_2}

2. Με αναγωγή 1-εξυλαλογονιδίου ή 2-εξυλαογονιδίου ή 3-εξυλαογονιδίου από LiAlH4 ή NaBH4[13]:

\mathrm{4CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2X + LiAlH_4 \xrightarrow{} 4CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + AlX_3 + LiX}
ή
\mathrm{4CH_3CH_2CH_2CHXCH_2CH_3 + LiAlH_4 \xrightarrow{} 4CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + AlX_3 + LiX}

3. Με αναγωγή 1-ιωδεξάνιου ή 2-ιωδεξάνιου ή 3-ιωδεξάνιου από HI[14]:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2I + HI \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + I_2}
ή
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHICH_3 + HI \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + I_2}
ή
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CHICH_2CH_3 + HI \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + I_2}

4. Με αναγωγή 1-εξυλαλογονιδίου ή 2-εξυλαλογονιδίου ή 2-εξυλαλογονιδίου από σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου παράγεται βουτάνιo[15]:


\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2X + SiH_4 \xrightarrow{BF_3} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + SiH_3X}
ή

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHXCH_3 + SiH_4 \xrightarrow{BF_3} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + SiH_3X}
ή

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CHXCH_2CH_3 + SiH_4 \xrightarrow{BF_3} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + SiH_3X}

5. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.[16]:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2X + RSnH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + RSnH_2X}
ή
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHXCH_3 + RSnH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + RSnH_2X}
ή
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CHXCH_2CH_3 + RSnH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + RSnH_2X}

6 Με αναγωγή από μέταλλα και στη συνέχεια υδρόλυση των παραγόμενων οργανομεταλλικών ενώσεων:

1. Με χρήση Li[17]:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2X + 2Li \xrightarrow[-10^oC]{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2Li+ LiX} [18]
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2Li + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + LiOH}
ή
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHXCH_3 + 2Li \xrightarrow[-10^oC]{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2CH_2CHLiCH_3i+ LiX}
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHLiCH_3 + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + LiOH}
ή
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CHXCH_2CH_3 + 2Li \xrightarrow[-10^oC]{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2CH_2CHLiCH_3i+ LiX}
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CHLiCH_2CH_3 + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + LiOH}

2. Με χρήση Mg[19]:

 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2X + Mg \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2MgX}[20]
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2MgX + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + Mg(OH)X}
ή
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CHXCH_3 + Mg \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(MgX)CH_3}
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH(MgX)CH_3 + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + Mg(OH)X}
ή
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CHXCH_2CH_3 + Mg \xrightarrow{|Et_2O|} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(MgX)CH_3}
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(MgX)CH_2CH_3 + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + Mg(OH)X}

Με υδρογόνωση ακόρεστων υδρογονανθράκων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Από 1-εξένιο ή 2-εξένιο[21] ή 3-εξένιο[22]:

 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH=CHCH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH_2CH=CHCH_2CH_3 + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}

2. Από 1-εξίνιο ή 2-εξίνιο ή 3-εξίνιο[23]:

 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2C \equiv CH + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2C \equiv  CH_3 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3} >
ή
 \mathrm{CH_3CH_2C \equiv CH_2CH_3 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}

3. Από 1,2-εξαδιένιο-1,2 ή 1,3-εξαδιένιο ή 1,4-εξαδιένιο ή 1,5-εξαδιένιο ή 2,3-εξαδιένιο ή 2,4-εξαδιένιο[22]:

 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH=C=CH_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH_2CH=CHCH=CH_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH=CHCH_2CH=CH_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_2=CHCH_2CH_2CH=CH_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH_2CH=C=CHCH_3 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH=CHCH=CHCH_3 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}

4. Από 1,2,3-εξατριένιο ή 1,2,4-εξατριένιο ή 1,2,5-εξατριένιο ή 1,3,4-εξατριένιο ή 1,3,5-εξατριένιο ή 2,3,4-εξατριένιο[22]::

 \mathrm{CH_3CH_2CH=C=C=CH_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH=CHCH=C=CH_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_2=CHCH_2CH=C=CH_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH=C=CHCH=CH_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_2=CHCH=CHCH=CH_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH=C=C=CHCH_3 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}

5. Από 3-εξεν-1-ίνιο ή 4-εξεν-1-ίνιο ή 5-εξεν-1-ίνιο ή 4-εξεν-2-ίνιο ή 4-εξεν-2-ίνιο ή 1-εξεν-3-ίνιο ή 5-εξεν-3-ίνιο[22][23]:

 \mathrm{CH_3CH_2 C \equiv CCH=CH_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3 C \equiv C  CH_2CH=CH_2 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{HC  \equiv C CH_2CH_2CH=CH_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3 C \equiv C CH=CHCH_3 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{HC  \equiv C CH_2CH=CHCH_3 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH_2CH=CHC \equiv CH + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{HC  \equiv C CH=CHCH_2CH_3 + 3H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}

6. Από 1,2,3,4-εξατετραένιο ή 1,2,3,5-εξατετραένιο ή 1,2,4,5-εξατετραένιο[22]::

 \mathrm{CH_3CH=C=C=C=CH_2 + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_2=CHCH=C=C=CH_2 + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_2=C=CHCH=C=CH_2 + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}

7. Από 4-εξαδιεν-1,2-ίνιο ή 5-εξαδιεν-1,2-ίνιο ή 5-εξαδιεν-1,3-ίνιο 5-εξαδιεν-2,3-ίνιο ή 1-εξαδιεν-3,4-ίνιο[22][23]:

 \mathrm{CH_3C \equiv CCH=C=CH_2 + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{HC \equiv CCH_2CH=C=CH_2 + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{HC \equiv C CH=CHCH=CH_2 + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{HC \equiv C CH=C=CHCH_3 + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3CH=C=CHC \equiv CH + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}

8. Από 1,3-εξαδιίνιο ή 1,4-εξαδιίνιο ή 1,5-εξαδιίνιο ή 2,4-εξαδιίνιο[23]::

 \mathrm{CH_3CH_2C \equiv CC \equiv CH + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3C \equiv CCH_2C \equiv CH + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{HC \equiv CCH_2CH_2C \equiv CH + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}
ή
 \mathrm{CH_3C \equiv CC \equiv CCH_3 + 4H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}

9. Από Εξαπενταένιου[22]::

 \mathrm{CH_2=C=C=C=C=CH_2 + 5H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}

10. Από Εξατριενίνιου[22][23]::

 \mathrm{HC \equiv CCH=C=C=CH_2 + 5H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}

11. Από Εξατριίνιου[23]:

 \mathrm{HC \equiv CC \equiv CC \equiv CH + 6H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3}

Με αναγωγή οξυγονούχων ενώσεων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με αναγωγή εξανάλης- Αντίδραση Wolf-Kishner[24]:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CHO + NH_2NH_2 \xrightarrow{KOH} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + N_2 + H_2O}

2. Με αναγωγή 2-εξανόνης ή 3-εξανόνης - Αντίδραση Clemmensen[25]:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2COCH_3 + 2Zn + 2HCl \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + ZnCl_2 + ZnO}
ή
\mathrm{CH_3CH_2CH_2COCH_2CH_3 + 2Zn + 2HCl \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + ZnCl_2 + ZnO}

Με αναγωγή θειούχων ενώσεων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με αναγωγή των κατάλληλων θειολών μπορεί να παραχθεί βουτάνιο. Π.χ. από την αναγωγή της 1-βουτανοθειόλης (μέθοδος Raney)[26]:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2SH + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3  + H_2S}

2. Με αναγωγή των κατάλληλων θειεστέρων μπορεί να παραχθεί βουτάνιο. Π.χ. από την αναγωγή του διεξυλοθειαιθέρα (μέθοδος Raney)[27]:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2SCH_2CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} 2CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3  + H_2S}

Παρασκευή με αντιδράσεις αποσύνθεσης με μείωση του μήκους της ανθρακικής αλυσίδας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

[28]:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2COOH + NaOH \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2COONa + H_2O \xrightarrow{\mathcal{4}} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + NaHCO_3 \xrightarrow{\triangle} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + NaOH + CO_2}
ή
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)COOH + NaOH \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)COONa + H_2O \xrightarrow{\mathcal{4}} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + NaHCO_3 \xrightarrow{\triangle} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + NaOH + CO_2} ή
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH(CH_2CH_3)COOH + NaOH \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH(CH_2CH_3)COONa + H_2O \xrightarrow{\mathcal{4}} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + NaHCO_3 \xrightarrow{\triangle} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + NaOH + CO_2}

Φυσικές ιδιότητες και ισομερή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το n-εξάνιο είναι άχρωμο υγρό με ελαφριά χαρακτηριστική οσμή. Ανήκει στην οικογένεια των αλκανίων. Η τάση ατμών τουτ εξανίου αυξάνεται τάχιστα με την άνοδο της θερμοκρασίας και εξισώνεται με 1 atm στο σημείο ζέσης του:

Τάση ατμών εξανίου
Θερμοκρασία (°C) Τάση ατμών (mmHg)
-40 3,36
-30 7,12
-20 14,01
-10 25,91
0 45,37
10 75,74
20 121,26
25 151,28
30 187,11
40 279,42
50 405,31
60 572,76

Με βάση το χημικό τύπο του προκύπτει ότι η ένωση σχηματίζει τέσσερα (4) ισομερή και συγκεκριμένα τα ακόλουθα:

  1. 2-μεθυλοπεντάνιο (ισοεξάνιο): CH3CH2CH2CH(CH3)2
  2. 3-μεθυλοπεντάνιο: CH3CH2CH(CH3)CH2CH3
  3. 2,2-διμεθυλοβουτάνιο (νεοεξάνιο): CH3CH2C(CH3)3
  4. 2,3-διμεθυλοβουτάνιο: (CH3)2CHCH(CH3)2
Συντακτικός τύπος
Δομή
Όνομα IUPAC
(ελληνική μορφή)
Όνομα
Μοριακό
Βάρος
Σημείο ζέσεως
(°C, 1 atm)
Hexane-2D-Skeletal.svg κ-εξάνιο
εξάνιο
86,18 69
ισοεξάνιο 2-μεθυλοπεντάνιο
ισοεξάνιο
58,12 60
3-μεθυλοπεντάνιο 3-μεθυλοπεντάνιο 58,12 64
νεοεξάνιο 2,2-διμεθυλοβουτάνιο
νεοεξάνιο
58,12 49,73
2,3-διμεθυλοβουτάνιο 2,3-διμεθυλοβουτάνιο 58,12 57,9

Χημικές ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οξείδωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Όπως όλα τα αλκάνια, το εξάνιο με περίσσεια οξυγόνου καίγεται προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό[29]:

 \mathrm{2C_6H_{14} + 19O_2 \xrightarrow{\triangle} 12CO_2 + 14H_2O + 8343 kJ}

  • Αν και η αντίδραση είναι μια έντονα εξώθερμη δεν συμβαίνει σε μέτριες θερμοκρασίες, γιατί για την έναρξή της πρέπει να υπερπηδηθεί πρώτα το εμπόδιο της διάσπασης των δεσμών C-C[30], των δεσμών C-H[31] και των δεσμών (Ο=Ο)[32] του O2:

2. Παραγωγή υδραερίου:

\mathrm{C_6H_{14} + 6H_2O \xrightarrow[700-1100^oC]{Ni} 6CO + 14H_2}

3. Καταλυτική οξείδωση προς εξανόνη-2 και εξανόνη-3:

\mathrm{C_6H_{14} + O_2 \xrightarrow[\triangle]{Cu} \frac{1}{2} CH_3CH_2CH_2CH_2COCH_3 + \frac{1}{2} CH_3CH_2CH_2COCH_2CH_3 + H_2O}

  • Είναι τα κύρια προϊόντα της καταλυστικής οξείδωσης του εξανίου, αλλά παράγεται και μια μικρή ποσότητα εξανάλης.

Αλογόνωση[33][Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + X_2 \xrightarrow[\triangle]{UV} aCH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2X + bCH_3CH_2CH_2CH_2CHXCH_3 + cCH_3CH_2CH_2CHXCH_2CH_3 + HX}

  • Δραστικότητα των X2: F2 > Cl2 > Br2 > Ι2.
  • όπου 0<a,b,c<1, a + b + c = 0, διαφέρουν ανάλογα με το αλογόνο:
  • Τα F και Cl είναι πιο δραστικά και λιγότερο εκλεκτικά. Η αναλογία των εξυλαλογονιδίων τους εξαρτάται κυρίως πό τη στατιστική αναλογία των προς αντικατάσταση ατόμων H. Ειδικά γοα το χλώριο θα έχουμε:
Δηλαδή το μίγμα που προκύπτει είναι: 16,5% εξυλοχλωρίδιο-1, 41,8% εξυλοχλωρίδιο-2 και 41,8% εξυλοχλωρίδιο-3.
  • Τα Br και I είναι πιο εκλεκτικά και λιγότερο δραστικά. Η αναλογία των εξυλαλογονιδίων μεταβάλλεται προς όφελος των δευτεροταγών (αυτών που το αλογόνο συνδέεται με δευτεροταγές άτομο C, δηλαδή ατόμου C ενωμένου με 2 άλλα άτομα C) εξυλοαλογονίδιων. Ειδικα για το βρώμιο θα έχουμε:
Δηλαδή το μίγμα που προκύπτει είναι: 0,9% εξυλοβρωμίδιο-1, 49,5% εξυλοβρωμίδιο-2 και 49,5% εξυλοβρωμίδιο-3.
Ανάλυση του μηχανισμού της χλωρίωσης του CH3(CH2)4CH3:
1. Έναρξη: Παράγονται ελεύθερες ρίζες.

\mathrm{Cl_2 \xrightarrow[\triangle]{UV} 2Cl^\bullet - 239 kJ}

  • Η απαιτούμενη ενέργεια προέρχεται από το υπεριώδες φως (UV) ή θερμότητα (Δ).
2. Διάδοση: Καταναλώνονται οι παλιές ελεύθερες ρίζες, σχηματίζοντας νέες.

\mathrm{CH_3(CH_2)_4CH_3 + Cl^\bullet \xrightarrow{} 0,17CH_3(CH_2)_4CH_2^\bullet + 0,42CH_3CH_2CH_2CH_2CH^\bullet CH_3 + 0,42CH_3CH_2CH_2CH^\bullet CH_2CH_3 + HCl + 14 kJ}  [34]
\mathrm{CH_3(CH_2)_4CH_2^\bullet + Cl_2 \xrightarrow{} CH_3(CH_2)_4CH_2Cl + Cl^\bullet + 100 kJ}
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH^\bullet CH_3 + Cl_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CHClCH_3 + Cl^\bullet + 100 kJ}
\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH^\bullet CH_2CH_3 + Cl_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CHClCH_2CH_3 + Cl^\bullet + 100 kJ}

3. Τερματισμός: Καταναλώνονται μεταξύ τους οι ελεύθερες ρίζες, κατά τη στατιστικά σπάνια περίπτωση της συνάντησής τους.

 \mathrm{2Cl^\bullet \xrightarrow{} Cl_2 + 239 kJ}
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2^\bullet + Cl^\bullet \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2Cl + 339 kJ}
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH^\bullet CH_3 + Cl^\bullet \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CHClCH_3 + 339 kJ}
 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH^\bullet CH_2CH_3 + Cl^\bullet \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CHClCH_2CH_3 + 339 kJ}
 \mathrm{2CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2^\bullet \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + 347 kJ}
 \mathrm{2CH_3CH_2CH_2CH_2CH^\bullet CH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)CH(CH_3)CH_2CH_2CH_2CH_3 + 347 kJ}
 \mathrm{2CH_3CH_2CH_2CH^\bullet CH_2CH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2CH(CH_2CH_3)CH(CH_2CH_3)CH_2CH_2CH_3 + 347 kJ}

  • Είναι όμως πρακτικά δύσκολο να σταματήσει η αντίδραση στην παραγωγή μονοαλογονοπαραγώγων.
  • Αν χρησιμοποιηθούν ισομοριακές ποσότητες CH3(CH2)4CH3 και Χ2 θα παραχθεί μίγμα όλων των X-παραγώγων του CH3(CH2)4CH3.
  • Αν όμως χρησιμοποιηθει περίσσεια CH3(CH2)4CH3, τότε η απόδοση τωμ μονοπαραγώγων αυξάνεται πολύ, λόγω της αύξησης της στατιστική πιθανότητας συνάντισης CH3(CH2)4CH3 με X. σε σχέση με την πιθανότητα συνάντισης μονοπαραγώγου και X., που μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή των υπόλοιπων X-παραγώγων.

Παρεμβολή καρβενίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

    • Τα καρβένια (π.χ. [:CH2]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμε[35]:

\mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{3}{7} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + \frac{2}{7} CH_3CH_2CH_2CH_2CH(CH_3)_2 + \frac{2}{7} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 + KCl + H_2O}

  • Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;
  1. Παρεμβολή στους έξι(6) δεσμούς CH2-H: 6
  2. Παρεμβολή στους τέσσερεις (4) δεσμούς 2-CH-H: 4
  3. Παρεμβολή στους τέσσερεις (4) δεσμούς 3-CH-H: 4

Προκύπτει επομένως μίγμα επτανίου ~43%, 2-μεθυλορξανίου ~29% και 3-μεθυλοπεντάνιου ~29%.

Νίτρωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Αντιδρά με ατμούς HNO3 σε αέρια φάση[36]:

 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + HNO_3 \xrightarrow{\triangle} aCH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_2NO_2 + bCH_3CH_2CH_2CH_2CHNO_2CH_3 + cCH_3CH_2CH_2CHNO_2CH_2CH_3 + H_2O}

όπου 0<a,b,c<1, a + b + c = 1.

Καταλυτική ισομερείωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

To εξάνιο μπορεί να υποστεί καταλυτική ισομερείωση προς ισοξάνιο, 3-μεθυλοπεντάνιο, νεοεξάνιο και 2,3-διμεθυλοβουτάνιο:

 \mathrm{CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow} CH_3CH_2CH_2CH(CH_3)_2  \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow} CH_3CH_2CH(CH_3)CH_2CH_3 \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow} (CH_3)_4C \stackrel{AlCl_3}{\overrightarrow\longleftarrow} CH_3CH(CH_3)CH(CH_3)CH_2CH_3}

Τοξικότητα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ακριβής τοξικότητα του εξανίου είναι σχετικά χαμηλή, αν και αποτελεί ένα ήπιο αναισθητικό. Η λήψη υψηλών συγκεντρώσεων εξανίου προκαλεί αρχικά μια ήπια ευφορία, ακολουθούμενη από υπνηλία, κεφαλαλγία (πονοκέφαλο) και ναυτία.

Μακροχρόνια δηλητηρίαση από λήψη μικρότερων συγκεντρώσεων εξανίου παρατηρήθηκε κυρίως σε εργαζόμενους σε υποδηματοποιεία, επιπλοποιεία, αυτοκινητοβιομηχανίες και άλλων μονάδων που χρησιμοποιούν εξάνιο ως διαλύτη ή βενζινόκολλες που περιέχουν εξάνιο. Μερικά από τα συμπτώματα μιας τέτοιας δηλητηρίασης είναι κράμπες στα χέρια και στα πόδια, ακολουθούμενες από γενική μυϊκή αδυναμία. Σε σοβαρότερες περιπτώσρεις (πιο μακροχρόνια επίδραση ή και επίδραση μεγαλύτερων συγκεντρώσεων) παρατηρείται ατροφία των σκελετικών μυών και προβλήματα με την όραση.

Η νευροπαθητική τοξικότητα του εξανίου στους ανθρώπους είναι καλά τεκμηριωμένη[37]. Έχουν παρατηρηθεί τυπικές περιπτώσεις πολυνευροπάθειας σε ανθρώπους με μακροχρόνια έκθεση σε επίπεδα εξανίου από 400-600 ppm, με περιστασιακές εκθέσεις ως και 2.500 ppm.

Παρόμοια συμπτώματα παρατηρήθηκαν και σε πειραματόζωα. Το εξάνιο έχει συνδεθεί με αποδομιση του περιφερειακού και του κεντρικού νευρικού συστήματος, αρχίζοντας από τα άκρα προς το κέντρο. Η τοξικότητα του εξανίου δεν αποδίδεται στο ίδιο το εξάνιο, αλλά σε έναν από τους μεταβολίτες του, την εξανοδιόνη-2,5. Πιστεύεται ότι αντιδρά με τις πλευεικές αμινομάδες της λυσίνης διαφόρων πρωτείνών, μεταβάλλοντας την πρωτοτοταγή και άρα και την ανώτερη δομή τους προκαλώντας απώλεια της λειτουργικότητάς τους.

Τα αποτελέσματα της δηλητηρίασης ανθρώπων από εξάνιο είναι αβέβαια. Το 1994 περιλαμβανόταν στη λίστα με τις χημικές ουσίες του Toxic Release Inventory (TRI).[38]. Αργότερα όμως συνέβηκέ και ένας αριθμός εκρήξεων ατμών εξανίου. Το 2001 το U.S. Environmental Protection Agency εξέδωσε κανονισμούς για τον περιορισμό της έκθεσης ανθρώπων σε ατμούς εξανίου, αποδίδοντάς του και καρκινογόνες ιδιότητες.[39]

Αναφορές - Παρατηρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. [www.elmhurst.edu/.../515gasolinecpd.html]
  2. Χρησιμοποιούνται συχνά τα προθέματα n- ή κ- για να επισημάνουν ότι αναφερόμαστε στο γραμμικό ισομερές.
  3. Άτομο C ενωμένο με ένα (1) άλλο άτομο C.
  4. Άτομο C ενωμένο με δύο (2) άλλα άτομα C.
  5. [www.elmhurst.edu/.../515gasolinecpd.html]
  6. Ο όρος αυτός αναφέρεται στο εξάνιο και στα ισομερή του μαζί.
  7. Use of ozone depleting substances in laboratories. TemaNord 2003:516. http://www.norden.org/pub/ebook/2003-516.pdf
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.2α, R = CH3CH2CH2
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.5
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.3b, R = CH3CH2CH2.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.2α, R = CH3CH2CH2, X = CN
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.1β., με R = CH3CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CHCH2CH3
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, §6.2.1α., με R = CH3CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CHCH2CH3
  14. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ.14, §1.1
  15. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  16. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, Σελ. 42, §4.3.
  17. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ.80-82, §5.1-5.2
  18. όπου |Εt2Ο| : άνυδρος διαιθυλαιθέρας
  19. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.4α., με R = CH3CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CHCH2CH3
  20. αντιδρασήριο Grignard
  21. cis- και trans-
  22. 22,0 22,1 22,2 22,3 22,4 22,5 22,6 22,7 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.5.
  23. 23,0 23,1 23,2 23,3 23,4 23,5 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.4α.
  24. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.6β.
  25. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.6α, R = CH3CH2CH2CH2, R' = CH3 ή R = CH3CH2CH2, R' = CH3CH2
  26. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B7.
  27. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B7.
  28. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.3α., με R = CH3CH2CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CH2CHCH2CH3
  29. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.1, v = 6 και μετατροπή μονάδας ενέργειας σε kJ.
  30. ΔHC-C= +347 kJ/mol
  31. ΔHC-H = +415 kJ/mol
  32. ΔHO-O=+146 kJ/mol
  33. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.1β., με R = CH3CH2CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CH2CHCH2CH3
  34. καθοριστικό ταχύτητας
  35. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3, R = CH3CH2CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3.
  36. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244 , §10.3.2, R = CH3CH2CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CH2CHCH2CH3.
  37. Hathaway GJ, Proctor NH, Hughes JP, and Fischman M (1991). Proctor and Hughes' chemical hazards of the workplace. 3rd ed. New York, NY: Van Nostrand Reinhold. 
  38. «N-Hexane Chemical Backgrounder». National Safety Council. http://www.nsc.org/ehc/chemical/N-Hexane.htm. Ανακτήθηκε στις 25 May 2007. 
  39. Anuradee Witthayapanyanon and Linh Do. «Nanostructured Microemulsions as Alternative Solvents to VOCs in Cleaning Technologies and Vegetable Oil Extraction». National Center For Environmental Research. http://es.epa.gov/ncer/publications/meetings/10_26_05/abstracts/do.html. Ανακτήθηκε στις 25 May 2007. 

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Hexane της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).