LES 7 UTILISATIONS ET APPLICATIONS DES PRINCIPAUX ALCANES - CHIMIE - 2025

Certaines utilisations et applications des alcanes sont comme carburant -gaz, essence, diesel-, comme solvants -pentane, hexane, isohexane et heptane-, comme lubrifiants ou comme cires et paraffines.

Les alcanes sont des composés qui ne contiennent que du carbone et de l'hydrogène, ce 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 CH ₂. La formule générale est CnH _{2n + 2.}

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 tirent leur nom du groupe alkyle qui est composé d'un carbone et de trois hydrogènes.

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

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

Ils se trouvent généralement dans les sources de carburant, telles que le gaz naturel et le pétrole. Les composés solides ont généralement une texture cireuse.

Principales utilisations et applications des alcanes

1- Carburant

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

Les alcanes à chaîne courte, comme le méthane, l'éthane, le propane et le butane, sont à l'état gazeux et nous pouvons les extraire 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 chaîne plus longue sont à l'état liquide et peuvent être trouvés dans l'essence ou le diesel. Quand on parle d'octane élevé, il fait référence à la concentration d'octane dans le carburant.

2- Solvants

Puisque le moment dipolaire entre le carbone et l'oxygène est très faible, les alcanes n'ont pas de polarité de liaison et servent donc bien de solvants apolaires.

Les chimistes ont une maxime qui dit "similaire dissout similaire", cela signifie que les solvants polaires dissolvent les substances polaires et les solvants non polaires ou non polaires dissolvent les substances non polaires.

Des composés tels que le pentane, l'hexane, l'isohexane et l'heptane sont utilisés en laboratoire et dans l'industrie comme solvants pour des réactions en milieu non polaire. Le nonane est le principal composant du kérosène.

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 du métal. Compte tenu de leur densité et de leur viscosité, ils sont parfaits pour cet usage.

Les huiles lubrifiantes de différentes viscosités peuvent se mélanger les unes aux autres, et c'est cette capacité à les mélanger qui rend certaines huiles si utiles.

Par exemple, une huile moteur courante est généralement un mélange d'huile à faible viscosité pour permettre un démarrage facile à des températures froides et une huile à haute viscosité pour de meilleures performances à des températures de fonctionnement normales.

Depuis l'époque romaine, de nombreux liquides, y compris 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 sa large gamme d'applications possibles.

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.

Pour clarifier les concepts, tout hydrocarbure saturé (de formule CnH _{2n + 2}) est une paraffine et un mélange de ces molécules peut être utilisé pour fabriquer une cire appelée cire de paraffine.

En général, les alcanes utilisés dans cette cire ont des chaînes carbonées qui contiennent 20 à 40 carbones. Par conséquent, la cire de paraffine est un type de cire à base de paraffines ou d'alcanes.

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

5- Asphalte

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

Son utilisation principale 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 appelé poix et peut être utilisé comme agent d'étanchéité.

6- Réactions chimiques

Par rapport aux alcènes et alcynes, les alcanes sont relativement peu réactifs en raison de l'absence d'une liaison pi plus faible dans leurs squelettes carbonés. Cependant, certaines classes de réactions sont couramment effectuées avec des alcanes.

La réaction la plus importante que subissent les alcanes est la combustion. Les alcanes linéaires plus petits sont plus facilement oxydés que les molécules plus grosses 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 limitées en oxygène, les produits sont le monoxyde de carbone, l'eau et l'énergie. Pour cette raison, les alcanes sont fréquemment utilisés comme sources de carburant.

C ₃ H ₈ + 5O ₂ »3CO ₂ + 4H ₂ O + énergie

Une réaction cohérente, en plus de la combustion, que subissent les alcanes est l'halogénation des radicaux libres.

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

2C ₃ H ₈ + Cl ₂ »2C ₃ H ₈ Cl

Les alcanes complexes de poids moléculaire élevé trouvés dans le pétrole brut sont fréquemment divisés en alcanes plus petits et plus utiles par craquage thermique; Des alcènes et de l'hydrogène gazeux sont également produits en utilisant cette méthode.

Le craquage thermique est typiquement réalisé 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.

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 (le principal composant de l'antigel) et du polyéthylène, qui est le plastique le plus largement utilisé dans le monde.

Le propane peut être utilisé comme réfrigérant lorsque l'électricité n'est pas disponible. Au fur et à mesure que le gaz se dilate, il absorbe la chaleur.

En fait, cela peut provoquer des engelures. Il est également envisagé pour remplacer d'autres fluides frigorigènes, mais présente le principal inconvénient d'être explosif.

Le butane est un euphorique, il est donc souvent abusé comme inhalant. Malheureusement, il provoque une suffocation, une arythmie cardiaque et des spasmes des muscles des voies respiratoires des poumons.

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

Le pentane peut être trouvé dans les mélanges d'essence, mais son utilisation principale dans le cadre industriel est comme «soufflante» pour créer des 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 ne sont pas toxiques et ont un pH neutre.

Références

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