Certains utilisations et applications des alcanes Ce sont des carburants comme du gaz, de l'essence, du diesel, des solvants, du pentane, de l'hexane, de l'isohexane et de l'heptane, des lubrifiants, des cires et des paraffines.

Les alcanes sont des composés qui ne contiennent que du carbone et de l'hydrogène, ils sont donc des hydrocarbures. Ils sont également connus sous le nom de paraffines ou d'hydrocarbures saturés car les atomes de carbone et d'hydrogène sont liés exclusivement par des liaisons simples.

Les alcanes appartiennent à une série homologue de composés organiques dont les membres diffèrent par une masse moléculaire constante de 14 qui est CH₂. La formule générale est CnH_{2n + 2 (Advameg, Inc., S.F.).}

Les alcanes ne contiennent que des liaisons simples, ce qui signifie qu'ils sont saturés d'atomes d'hydrogène. Ce sont les hydrocarbures de base et les points de départ pour comprendre la chimie d'autres molécules plus complexes.

Les alcanes sont nommés d'après le groupe alkyle qui est composé d'un carbone et de trois hydrogènes.

Bien sûr, ils contiennent d'autres groupes, mais contiennent systématiquement un groupe alkyle. La fin "-ano" vous permet de savoir qu'il n'y a que des liens simples dans ces molécules.

Les plus petits membres de la famille des alcanes sont les gaz, tandis que les plus gros composés sont des composés liquides et solides.

Ils sont généralement présents dans les sources de carburant, telles que le gaz naturel et le pétrole. Les composés solides ont généralement une texture cireuse (Boundless, 2016).

Principales utilisations et applications des alcanes

1- Carburant

La principale utilisation des alcanes est celle du carburant. Sa réaction d'oxydation libère de l'énergie qui peut être utilisée pour générer de l'électricité, déplacer des véhicules ou même cuisiner.

Les alcanes à chaîne courte, tels que le méthane, l'éthane, le propane et le butane, sont à l'état gazeux et peuvent être extraits des champs de gaz naturel.

Le méthane est utilisé comme carburant pour les véhicules tandis que le propane et le butane sont utilisés comme gaz de cuisson.

Les alcanes à longue chaîne sont à l'état liquide et peuvent être trouvés dans l'essence ou le diesel. En ce qui concerne l'indice d'octane élevé, il est fait référence à la concentration en octane dans le carburant (Propriétés et utilisations des alcanes, S.F.).

2- Solvants

Le moment dipolaire entre le carbone et l'oxygène étant très faible, les alcanes ne présentent pas de polarité de liaison, ils servent donc parfaitement de solvants apolaires.

Les chimistes ont une maxime qui dit "comme dissoudre comme", cela signifie que les solvants polaires dissolvent les substances polaires et que le solvant apolaire ou apolaire dissout les substances apolaires.

Des composés tels que le pentane, l'hexane, l'isohexane et l'heptane sont utilisés en laboratoire et dans l'industrie en tant que solvant pour les réactions dans un milieu non polaire. Le nonane est la principale composante du kérosène (Petroleum.co.uk, 2015).

3- Lubrifiants

Les alcanes contenant 17 molécules de carbone ou plus sont utilisés comme lubrifiants et anticorrosifs, car leur nature hydrophobe empêche l'eau d'atteindre la surface métallique. Compte tenu de leur densité et de leur viscosité, ils sont parfaits pour cet usage.

Les huiles lubrifiantes de différentes viscosités peuvent être mélangées et c'est cette capacité à les mélanger qui rend certaines huiles si utiles.

Par exemple, l'huile moteur ordinaire est généralement un mélange d'huile à faible viscosité pour permettre un démarrage facile à des températures froides et une huile à viscosité élevée pour une meilleure performance à des températures de fonctionnement normales (Haydon Armstrong, S.F.).

Depuis l'époque romaine, de nombreux liquides, y compris de l'eau, ont été utilisés comme lubrifiants pour minimiser la friction, la chaleur et l'usure entre les pièces mécaniques en contact les unes avec les autres.

Aujourd'hui, l'huile lubrifiante est le produit le plus utilisé en raison de son large éventail d'applications possibles (Advameg, Inc., S.F.).

4- Cires et paraffines

Les alcanes sont également connus sous le nom de paraffines, ce qui rend ce terme très déroutant car la paraffine fait également référence à un type de cire.

Clarifier les concepts, tout hydrocarbure saturé (avec la formule CnH_{2n + 2}) est une paraffine et un mélange de ces molécules peut être utilisé pour fabriquer une cire appelée paraffine.

En général, les alcanes utilisés dans cette cire ont des chaînes carbonées qui contiennent 20 à 40 atomes de carbone. La cire de paraffine est donc un type de cire à base de paraffines ou d’alcanes.

La cire de paraffine se caractérise par un faible point de fusion, une structure flexible et une combustion facile. Il est habituellement utilisé dans les bougies et les crayons.

5- Asphaltage

L'asphalte est présent dans le pétrole brut et consiste en un mélange d'hydrocarbures, en particulier des alcanes à chaîne de 35 atomes de carbone ou plus. L'asphalte a une consistance visqueuse et semi-solide.

Sa principale utilisation est la construction de routes car l’ajout de sable ou de gravier à l’asphalte produit un mélange solide, idéal pour ce type d’utilisation.

Lorsque sa densité est plus faible, il est également connu sous le nom de poix et peut être utilisé comme imperméabilisation (Uses of Alkane, 2011).

6- Réactions chimiques

Comparés aux alcènes et aux alcynes, les alcanes sont relativement peu réactifs en raison de l'absence d'une liaison pi plus faible dans leurs squelettes carbonés. Cependant, il existe certains types de réactions qui sont couramment effectuées avec les alcanes.

La réaction la plus importante que rencontrent les alcanes est la combustion. Les alcanes linéaires plus petits s'oxydent plus facilement que les molécules plus grandes et plus ramifiées.

Les alcanes peuvent brûler en présence d'oxygène pour produire du dioxyde de carbone, de l'eau et de l'énergie.

Dans les situations où l'oxygène est limité, les produits sont le monoxyde de carbone, l'eau et l'énergie. Pour cette raison, les alcanes sont fréquemment utilisés comme sources de combustible.

C₃H₈ + 5O₂ "3CO₂ + 4h₂O + énergie

En plus de la combustion, les alcanes ont une réaction constante: l'halogénation des radicaux libres.

Dans ce processus, les hydrogènes dans les groupes alkyle sont remplacés par des halogènes (molécules telles que le chlore et le brome dans le tableau périodique). Une réaction typique est démontrée en utilisant du propane.

2C₃H₈ + Cl₂ "2C₃H₈Cl

Les alcanes complexes ayant des poids moléculaires élevés trouvés dans le pétrole brut sont fréquemment divisés en alcanes plus petits et plus utiles par craquage thermique; Les alcènes et l'hydrogène sont également produits à l'aide de cette méthode.

Le craquage thermique est généralement effectué à des températures élevées et souvent en présence d'un catalyseur. Un mélange de produits est obtenu et ces alcanes et alcènes peuvent être séparés par distillation fractionnée (Boundless, 2016).

7- Autres utilisations des alcanes

Les alcanes ont d'autres utilisations que celles déjà mentionnées. Des composés tels que l'éthane sont utilisés pour la production d'éthylène, qui est utilisé pour produire de l'éthylène glycol (composant principal de l'antigel) et du polyéthylène, le plastique le plus utilisé au monde.

Le propane peut être utilisé comme réfrigérant lorsque l’électricité n’est pas disponible. À mesure que le gaz se dilate, il absorbe la chaleur.

En fait, cela peut causer des gelures. Il est également considéré comme un remplacement des autres fluides frigorigènes, mais a pour principal inconvénient d'être explosif.

Le butane est euphorique, donc il est souvent maltraité comme inhalant. Malheureusement, il provoque une asphyxie, une arythmie cardiaque et des spasmes dans les muscles des voies respiratoires des poumons.

Cette dernière propriété est la cause de la "mort subite d'un toxicomane", et est la cause du décès dans 55% des cas liés à l'inhalation de solvants.

Le pentane se trouve dans les mélanges d'essence, mais sa principale utilisation dans un environnement industriel consiste à "souffler" dans la création de mousses plastiques.

De plus, comme le propane, il peut être utilisé comme réfrigérant. Son isomère, l'isopentane, est couramment utilisé dans les dentifrices.

L'hexane et l'isohexane sont les solvants préférés dans la transformation des aliments, en particulier l'isohexane, car ils sont non toxiques et ont un pH neutre.

Références

1. Advameg, Inc. (S.F.). Huile lubrifiante. Récupéré de madehow.com.
2. Advameg, Inc. (S.F.). Chimie organique - Applications réelles. Récupéré de scienceclarified.com.
3. (2016, 20 septembre). Alcanes. Récupéré de boundless.com.
4. (2016, 26 mai). Réactions des alcanes. Récupéré de boundless.com.
5. Haydon Armstrong, J. H. (S.F.). Huile lubrifiante. Extrait de energyeducation.ca.
6. co.uk. (2015). Types et structures d'alcane. Récupéré de petroleum.co.uk
7. Propriétés et utilisations des alcanes. (S.F.). Récupéré de ausetute.com.
8. Utilisations d'Alcane. (2011). Récupéré de hzorganichemistry.wordpress.com.