Isopentano: estrutura, propriedades, usos, produção

Isopentano: estrutura, propriedades, usos, produção

O isopentano é um composto orgânico que é condensado fórmula (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 3 . É um alcano, especificamente um isômero ramificado de pentano, caracterizado por ser um líquido altamente volátil e usado como agente espumante. Atualmente, seu nome mais recomendado pela IUPAC é 2-metilbutano.

Na imagem abaixo, sua fórmula estrutural pode ser vista. Note-se que um CH 3 grupo é efectivamente ligado ao carbono 2 da cadeia butilo. A partir do isopentano é obtido o substituinte ou radical isopentil ou isopentil, sendo um dos substituintes alquílicos mais volumosos que possam existir.

O isopentano é um composto apolar, hidrofóbico e inflamável. Seu cheiro é semelhante ao da gasolina e faz parte de sua composição, pois aumenta seu número de octanas ou octanas. É obtido a partir da reação de isomerização do n- pentano, embora naturalmente seja obtido em pequenas quantidades nas reservas de gás natural.

À parte seu caráter altamente inflamável, o isopentano é considerado uma substância não tóxica. Pode ser ingerido e perfumado com moderação por uma pessoa antes que ocorram sintomas indesejáveis, como vômitos e tonturas. O isopentano pode ser encontrado em cremes de barbear e condicionadores de cabelo.

Estrutura de isopentano

Na imagem superior, temos a estrutura molecular do isopentano, representada por um modelo de esferas e barras. As esferas pretas correspondem aos átomos de carbono, enquanto as esferas brancas correspondem aos átomos de hidrogênio. Pode-se dizer que seu esqueleto de carbono é robusto, ramificado e volumoso.

As extremidades da molécula de isopentano são compostos de CH 3 grupos , que são ineficientes quando se trata de reforçar as interacções intermoleculares. As moléculas de isopentano dependem das forças dispersivas de Londres e de suas massas para poder permanecer coesas e, assim, definir um líquido sob condições normais de temperatura e pressão.

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Entretanto, sua geometria e os grupos CH 3 são responsáveis ​​pelo líquido isopentano ser altamente volátil e ferver a uma temperatura de 28,2 ºC. Por exemplo, o isômero linear de n- pentano ferve em torno de 36 ºC, refletindo suas melhores interações intermoleculares.

Apesar de sua aparente robustez, a molécula de isopentano é capaz de assumir várias configurações espaciais, fator essencial para estabelecer seu cristal a uma temperatura de -160 ºC.

Propriedades

Aparência física

Líquido ou gás incolor, com aparência aquosa e que também exala um odor semelhante à gasolina. É uma substância altamente volátil.

Ponto de fusão

O isopentano cristaliza em uma faixa de temperatura entre -161 e -159 ºC.

Ponto de ebulição

O isopentano ferve a uma temperatura entre 27,8 e 28,2 ºC. Portanto, assim que for exposto fora de seu recipiente, começará a ferver e liberar grandes volumes de vapor.

Pressão de vapor

76,9 kPa a 20 ºC (cerca de 0,76 atm)

Densidade

0,6201 g / mL a 20 ºC. Os vapores de isopentano são 2,48 mais densos que o ar.

Solubilidade

O isopentano, sendo uma substância apolar, é insolúvel e imiscível com água e alguns álcoois. É solúvel e miscível em solventes parafínicos, éteres, tetracloreto de carbono e também em líquidos aromáticos, como o tolueno.

Índice de refração

1.354

Tensão superficial

15 dyn / cm a 20 ºC

Viscosidade

0,214 cP a 20 ºC

Ponto de inflamação

-51 ºC. Essa temperatura converte o isopentano em uma substância perigosamente inflamável; portanto, seus produtos devem ser mantidos o mais longe possível de qualquer fonte de chama ou calor.

Temperatura de auto-ignição

420 ºC

Formulários

O isopentano é um solvente orgânico que serve como meio de reação para certas sínteses orgânicas e também representa a matéria- prima para a produção de outros compostos.

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É adicionado à gasolina para aumentar seu número de octanas e a vários produtos cosméticos para melhorar sua textura, como cremes de barbear, uma vez que evapora rapidamente e deixa para trás uma massa borbulhante.

Da mesma forma, o poliestireno é umedecido em isopentano, para que, quando evapore, expanda o plástico até criar uma espécie de espuma, com a qual são projetados óculos, modelos, pratos, bandejas etc.

Por outro lado, na criogenia o isopentano é usado, juntamente com gelo seco e nitrogênio líquido, para congelar tecidos e amostras biológicas.

Obtenção

O isopentano pode ser obtido em reservatórios de gás natural, mas ocupa apenas 1% de seu conteúdo.

Outra rota, a mais utilizada no nível industrial, começa a partir do n- pentano destilado dos processos de refino de petróleo. Então o n- pentano passa por uma reação especial chamada isomerização .

O objetivo da isomerização do n- pentano é obter seus isômeros mais ramificados. Assim, entre os produtos, temos não apenas o isopentano, mas também o neopentano. Essa reação é possível através do uso de catalisadores metálicos muito específicos, que controlam qual temperatura e quais pressões são necessárias.

Riscos

O isopentano é considerado uma substância não tóxica. Isso se deve em parte à sua baixa reatividade, uma vez que suas ligações CC ou CH não são fáceis de quebrar, portanto não interferem como tal em nenhum processo metabólico. De fato, uma pessoa é capaz de inalar grandes quantidades de seus vapores antes de sofrer asfixia, sem aparentemente sofrer danos colaterais.

Sua ingestão causa náuseas e vômitos, e seu contato com a pele acaba secando-a. Por outro lado, estudos médicos não foram capazes de determinar se o isopentano é uma substância cancerígena. No entanto, é considerado um poluente perigoso para os ecossistemas marinhos e sua fauna.

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O maior perigo em torno do isopentano não é tanto sua reatividade, mas sua inflamabilidade: queima com o oxigênio no ar. E como seu líquido é altamente volátil, o menor vazamento libera muitos de seus vapores no ambiente, que se inflamam na proximidade mais próxima de uma chama ou qualquer outra fonte de calor.

É por isso que os produtos que contêm isopentano devem ser armazenados em ambientes seguros e frescos.

Referências

  1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Química Orgânica . (10 ª edição). Wiley Plus.
  2. Carey F. (2008). Química Orgânica . (Sexta edição). Mc Graw Hill.
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  6. Elsevier BV (2020). Isopentano. ScienceDirect. Recuperado de: sciencedirect.com
  7. Jennifer B. Galvin e Fred Marashi. (2010). 2-metilbutano (isopentano). Jornal de Toxicologia e Saúde Ambiental, Parte A Atual Issues. Volume 58, 1999 – Edição 1-2. doi.org/10.1080/009841099157403

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