Os 7 usos e aplicações dos principais alcanos - Ciência - 2023

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Alguns usos e aplicações de alcanos eles são como combustíveis -gás, gasolina, diesel-, como solventes -pentano, hexano, isohexano e heptano-, como lubrificantes ou como ceras e parafinas.

Os alcanos são compostos que contêm apenas carbono e hidrogênio, portanto são hidrocarbonetos. Eles também são conhecidos como parafinas ou hidrocarbonetos saturados porque os átomos de carbono e hidrogênio estão ligados exclusivamente por ligações simples.

Os alcanos pertencem a uma série homóloga de compostos orgânicos em que os membros diferem por uma massa molecular constante de 14, que é CH₂. A fórmula geral é CnH_2n₊_2.

Os alcanos contêm apenas ligações simples, o que significa que estão saturados com átomos de hidrogênio. Eles são os hidrocarbonetos básicos e os pontos de partida para entender a química de outras moléculas mais complexas.

Os alcanos recebem seu nome do grupo alquil que é composto de um carbono e três hidrogênios.

Claro, eles contêm outros grupos, mas eles contêm consistentemente um grupo alquil. A terminação "-ano" permite que você saiba que existem apenas ligações simples nessas moléculas.

Os menores membros da família dos alcanos são gases, enquanto os maiores compostos são compostos líquidos e sólidos.

Eles são comumente encontrados em fontes de combustível, como gás natural e petróleo. Os compostos sólidos têm uma textura tipicamente cerosa.

Principais usos e aplicações de alcanos

1- Combustível

O principal uso dos alcanos é como combustível. Sua reação de oxidação libera energia que pode ser usada para gerar eletricidade, movimentar veículos ou mesmo cozinhar.

Alcanos de cadeia curta, como metano, etano, propano e butano, estão em estado gasoso e podemos extraí-los de campos de gás natural.

O metano é usado como combustível para veículos, enquanto o propano e o butano são usados como gás de cozinha.

Os alcanos de cadeia mais longa estão no estado líquido e podem ser encontrados na gasolina ou no diesel. Quando se fala em alta octanagem, refere-se à concentração de octanas no combustível.

2- Solventes

Como o momento de dipolo entre o carbono e o oxigênio é muito baixo, os alcanos não têm polaridade de ligação, portanto, servem bem como solventes apolares.

Os químicos têm uma máxima que diz que "semelhante dissolve semelhante", isso significa que os solventes polares dissolvem as substâncias polares e os solventes apolares ou apolares dissolvem as substâncias apolares.

Compostos como pentano, hexano, isohexano e heptano são usados no laboratório e na indústria como solventes para reações em um meio apolar. Nonane é o principal componente do querosene.

3- Lubrificantes

Alcanos com 17 ou mais moléculas de carbono são usados como lubrificantes e anticorrosivos, pois sua natureza hidrofóbica faz com que a água não alcance a superfície do metal. Dada a sua densidade e viscosidade, são perfeitos para este uso.

Óleos lubrificantes de diferentes viscosidades podem se misturar, e é essa capacidade de misturá-los que torna alguns óleos tão úteis.

Por exemplo, o óleo de motor comum é geralmente uma mistura de um óleo de baixa viscosidade para permitir uma partida fácil em temperaturas frias e um óleo de alta viscosidade para melhor desempenho em temperaturas normais de operação.

Desde os tempos romanos, muitos líquidos, incluindo água, têm sido usados como lubrificantes para minimizar o atrito, o calor e o desgaste entre as peças mecânicas em contato umas com as outras.

Hoje, o óleo lubrificante é o produto mais utilizado devido à sua ampla gama de aplicações possíveis.

4- Ceras e parafinas

Os alcanos também são conhecidos como parafinas, o que torna esse termo muito confuso, pois a parafina também se refere a um tipo de cera.

Esclarecendo os conceitos, qualquer hidrocarboneto saturado (com a fórmula CnH_{2n +}₂) é uma parafina e uma mistura dessas moléculas pode ser usada para fazer uma cera chamada cera de parafina.

Em geral, os alcanos usados nesta cera possuem cadeias de carbono que contêm de 20 a 40 carbonos. Portanto, a cera de parafina é um tipo de cera feita de parafinas ou alcanos.

A cera de parafina é caracterizada por um baixo ponto de fusão, estrutura flexível e fácil queima. Geralmente é usado em velas e giz de cera.

5- Asfalto

O asfalto está presente no petróleo bruto e consiste em uma mistura de hidrocarbonetos, especialmente alcanos de cadeia de 35 carbonos ou mais. O asfalto tem consistência semi-sólida e viscosa.

Sua principal utilização é a construção de estradas, pois a adição de areia ou cascalho ao asfalto produz uma mistura sólida ideal para esse tipo de uso.

Quando sua densidade é menor, também é conhecido como piche e pode ser utilizado como impermeabilizante.

6- Reações químicas

Comparados aos alcenos e alcinos, os alcanos são relativamente não reativos devido à ausência de uma ligação pi mais fraca em seus esqueletos de carbono. No entanto, existem algumas classes de reações que são comumente realizadas com alcanos.

A reação mais importante que os alcanos sofrem é a combustão. Alcanos lineares menores são mais facilmente oxidados do que moléculas maiores e mais ramificadas.

Os alcanos podem queimar na presença de oxigênio para produzir dióxido de carbono, água e energia.

Em situações de limitação de oxigênio, os produtos são monóxido de carbono, água e energia. Por esse motivo, os alcanos são freqüentemente usados como fontes de combustível.

C₃H₈ + 5O₂ ”3CO₂+ 4H₂Energia O +

Uma reação consistente, além da combustão, que os alcanos sofrem é a halogenação dos radicais livres.

Nesse processo, os hidrogênios em grupos alquil são substituídos por halogênios (moléculas como cloro e bromo na tabela periódica). Uma reação típica é demonstrada usando propano.

2 C₃H₈ + Cl₂ "2 C₃H₈Cl

Alcanos complexos com alto peso molecular encontrados no petróleo bruto são freqüentemente divididos em alcanos menores e mais úteis por craqueamento térmico; Alcenos e gás hidrogênio também são produzidos usando este método.

O craqueamento térmico é normalmente realizado em altas temperaturas e, frequentemente, na presença de um catalisador. Uma mistura de produtos é obtida e esses alcanos e alcenos podem ser separados por destilação fracionada.

7- Outros usos de alcanos

Os alcanos têm outros usos além dos já mencionados. Compostos como o etano são usados para a produção de etileno, que é usado para produzir etilenoglicol (o principal componente do anticongelante) e polietileno, que é o plástico mais utilizado em todo o mundo.

O propano pode ser usado como refrigerante quando não há eletricidade disponível. Conforme o gás se expande, ele absorve calor.

Na verdade, pode causar queimaduras. Também está sendo considerado um substituto para outros refrigerantes, mas tem a principal desvantagem de ser explosivo.

O butano é eufórico, por isso é frequentemente usado como inalante. Infelizmente, causa sufocação, arritmia cardíaca e espasmos dos músculos das vias respiratórias dos pulmões.

Esta última propriedade é a causa da “morte súbita do dependente químico”, sendo a causa da morte em 55% dos casos relacionados com a inalação de solventes.

O pentano pode ser encontrado em misturas de gasolina, mas seu uso principal no ambiente industrial é como um "soprador" na criação de espumas plásticas.

Além disso, como o propano, pode ser usado como refrigerante. Seu isômero, o isopentano, é comumente usado em pastas de dente.

Hexano e isohexano são os solventes preferidos no processamento de alimentos, particularmente isohexano, uma vez que não são tóxicos e possuem um pH neutro.

Referências

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