ヘキサンは、C6 の化学式を持つ炭化水素化合物です。 H14 .ヘキサンはアルカンに分類され、それぞれが水素で飽和した 6 つの中心炭素原子の鎖で構成されています。 「hex-」は主鎖が 6 原子であることを意味し、「-ane」はすべての原子が単結合のみであることを意味します。ヘキサンは、安価に製造でき、すぐに燃焼するため、現代のガソリンの主な成分の 1 つです。また、ラボでは溶媒としても一般的に使用されています。
ヘキサンは無極性です そのC–H結合と対称的な幾何学的構造のために。炭素と水素の電気陰性度の差は 0.35 で、分子は非極性に分類されます。 C–H結合が極性であっても、ヘキサンは対称的な幾何学的構造のために非極性のままです. C–H 結合が極性である場合、ヘキサンの対称構造により、各 C–H 結合の部分電荷が別の結合によって正確に相殺されることが保証されます。
ヘキサンは、沸点が約 50 ～ 70°C の無色の液体です。主に原油の精製によって生成され、農業、食品加工、皮革製品、およびクロマトグラフィーに用途があります.
極性についての簡単な入門書
まず、極性について簡単に説明します。分子の極性は、電荷が分子全体にどの程度均等に分布しているかの尺度です。すべての元素には、元素の個々の原子が電子を引き寄せる量を表す電気陰性度の値があります。 EN 値が大きいほど、その元素の原子が電子を引き寄せます。たとえば、フッ素 (F) は最も電気陰性度の高い元素であり、EN 値 4 が割り当てられています。他のすべての EN 値は、フッ素を基準にして計算されます。
原子は、価電子を共有することで共有結合を形成します。電気陰性度が大きく異なる 2 つの原子が電子を共有すると、電気陰性度の高い元素が共有電子をより強く引き寄せます。これにより、共有電子が電気陰性度の高い元素に近づきます。化合物のより電気陰性度の高い原子には豊富な電子があるため、部分的な負電荷を拾います。逆に、電気陰性度の低い元素は、部分的に正電荷を帯びます。これが極性の本質です。極性は、化合物内で電子が空間的にどの程度分布しているかの尺度です。
2 つの原子が極性結合を形成するかどうかは、それらの EN 値の違いに依存します。 EN の差が 0.5 ～ 2.0 の範囲にある場合、結合は極性として分類されます。 EN の差が 0.5 未満の場合、結合は無極性と見なされます。差が 2 より大きい場合、結合は完全に極性であると見なされ、より適切にはイオン結合と呼ばれます。
分子全体が極性と見なされるかどうかは、2 つの要因に依存します。その構成結合の極性とその幾何学的構造。非極性結合を持つ分子は、分子が非対称なジオメトリを持っている場合、依然として全体的に極性である可能性があります。極性結合を持つ分子は、空間的に対称な幾何学的構造を持っている場合でも、全体的に非極性である可能性があります。分子構造の対称性により、各極性結合の部分電荷が対蹠極性結合によって正確に打ち消されます。
ヘキサンの極性
上記の極性に関する教訓を使用して、ヘキサンが極性か非極性かを判断できます。ヘキサンは、主に C–H 結合で構成されています。炭素のEN値は2.55で、水素は2.2です。これら 2 つの EN 値の差は 0.35 であるため、C–H 結合は無極性と見なされます。さらに、ヘキサンは非常に対称的な分子構造を持っているため、C-H 結合が極性であると考えられたとしても、分子全体は依然として非極性です。結合の空間的配置により、反対の電荷が相殺されることが保証されるため、全体として分子は極性を持たなくなります.
技術的には、C-H 結合は完全ではありません 無極性。炭素は水素より高い EN 値を持つため、炭素原子はわずかに引っ張られます 水素原子よりも電子に対してより困難です。この引き寄せ量は非常に小さく、無視できるほど小さいため、通常の状況では、C-H 結合を完全に無極性であるかのように扱っても安全です。非常に小さなスケールと精密なレベルでは、C–H 結合のわずかな極性が顕著な影響を与えるため、C–H 結合が極性または非極性と見なされるかどうかは状況によって異なります。
ほとんどの化学の教科書では、EN の差が 0.5 未満の結合は無極性と見なされます。これは、極性作用は無視できるほど小さいためです。真に無極性の結合のみが、同じ EN 値を持つ原子間で形成されます (たとえば、二原子元素)
ヘキサンの異性体
厳密に言えば、「ヘキサン」という名前は、化学式 C6 を持つ 5 つの構造異性体のいずれかを指すことができます。 H14 .化合物の構造異性体とは、化学式は同じでも分子構造が異なるものです。ヘキサンの最も一般的な形態は n-ヘキサンと呼ばれ、4 つのメチレン (CH2 ) 2 つの末端メチル基に挟まれた官能基 (CH3 ）。分子の直鎖状の性質により、n-ヘキサンは比較的不活性な性質を持ち、n-ヘキサンは実験室で反応性の高い化学物質の非極性溶媒としてよく使用されます。
正確な化学命名法に応じて、ヘキサンの構造異性体はペンタンの誘導体 (C5 H12 ) とブタン (C4 H10 ）。ほとんどの異性体は似たような物理的性質を持っていますが、融点が非常に大きく異なります。たとえば、イソヘキサン (2-メチルペンタンとも呼ばれる) の融点は -153.7 °C ですが、n-ヘキサンの融点はわずか -95.3 °C です。
n-ヘキサンと同様に、ヘキサンの他の異性体は、室温で無色の液体で、無極性で、化学的に比較的不活性で、可燃性である傾向があります。
化合物としてのヘキサン
n-ヘキサンは、6 個の単結合炭素原子の中心鎖で構成される直鎖状炭化水素です。各炭素原子は、その原子価スロットのすべてが占有されるのに十分な量の水素に結合しています。結合していない電子対がないため、各炭素原子は水素で「飽和」しています。
ヘキサンの線形構造と完全に飽和した炭素鎖により、比較的不活性な安定した化合物になります。ヘキサンは一般に他の化合物と反応せず、十分な量の熱にさらされない限り燃焼しません。しかし、その熱にさらされると、激しく燃焼し、大量の熱とエネルギーが発生します。ヘキサンを燃焼させるのに必要な正確なエネルギー量は、ヘキサンがガソリンに使用される理由の 1 つです。ガソリン製造業者は、効率が低下するため、ガスの燃焼が速すぎることを望んでいませんが、燃焼が難しすぎることも望んでいません。ヘキサンは特定の温度まで不活性ですが、その後はエネルギー的に燃焼します。酸素中のヘキサンの燃焼反応は次のとおりです。
2C6 H14 + 19O2 → 12CO2 + 14H2 O
酸素の供給が限られている場合、ヘキサンの燃焼は次のようになります:
C6 H14 + 😯2 → 3CO + 3CO2 +7H2 O
一般に、ヘキサンは比較的毒性がなく、人間にとって重大なリスクではありません。大量の急性吸入は、かすみ目、頭痛、および筋力低下を引き起こす可能性がありますが、致命的になるには非常に大量に摂取する必要があります.ほとんど無毒ですが、ヘキサンを吸入すると肺組織が興奮し、呼吸障害やアレルギー反応を引き起こす可能性があります。
ヘキサンの使用
ガソリン
ヘキサンは、商用ガスおよびガソリンの主要成分の 1 つです。ほとんどの市販の種類のガソリンは、ヘキサンとその異性体を含むさまざまな炭素数 4 ～ 12 のアルカンと他の添加剤の混合物で構成されています。ガソリンを構成するヘキサンの多くは、原油の精製によって生産されます。原油の化学成分は、不純物を除去し、化学構造によって成分を分離する分別蒸留と呼ばれる技術によって分離されます。
食料生産
ヘキサンは、他の食品から脂質を抽出するためによく使用されます。たとえば、食用油メーカーは、大豆や種子から植物油を抽出するためにヘキサンを使用しています。実際、米国で生産されるほとんどの大豆製品は、ヘキサンを使用して処理されています。これは、FDA によるヘキサンの使用に関する規制が欠如しているため、いくつかの論争を引き起こしました。ヘキサンの脂質抽出能力は、洗浄剤や工業用脱脂剤としても使用されています.
さまざまな業界
ヘキサンは、接着剤、屋根瓦、皮革製品の製造、および実験室の溶媒としても使用されます。これらの用途はすべて、ヘキサンが広範囲の環境要因に対して比較的非反応性であるという事実によるものです。屋根瓦は腐食を防ぐためにヘキサンで処理され、革は紫外線による損傷や化学的劣化から保護するために処理されます。靴用接着剤は安定して接着性を維持する必要があり、ヘキサンは靴用接着剤の接着剤物質の分解を防ぎます。
ラボでは、ヘキサンは幅広い非極性有機化合物を溶解でき、非反応性であるため、非極性溶媒として好まれています。ヘキサン溶媒は、化合物の混合物を精製し、混合物の成分を分離するためによく使用されます。
