تطبيقات الألكانات في حياتنا

ماذا تفعل الألكانات؟

تعتبر الألكانات بشكل عام غير تفاعلية حيث لا توجد مجموعات وظيفية موجودة ومع ذلك ربما تكون الألكانات أو الهيدروكربونات الأخرى هي الأسباب التي تجعلنا نعيش على الأرض.

اقترح هارولد أوري وستانلي ميلر الحائزان على جائزة نوبل في تجربتهما الشهيرة (Urey-Miller) في عام (1953) كان من الممكن أن ينتج الميثان والأمونيا والماءوالهيدروجين أحماض أمينية تمثل اللبنات الأساسية للحياة على الأرض، أحدثت شرارة كهربائية في خليط الجزيئات الغازية وحصلت لاحقًا على كميات دقيقة من الأحماض الأمينية وعلى الرغم من أنّ فرضية أصل الحياة هذه تم تحديها لاحقًا من قبل فرضيات أخرى كانت التجربة نفسها مصدر إلهام لمزيد من البحث حول أصل الحياة.

أين تم العثور على الألكانات؟

تمّ العثور على الألكانات في الكائنات الحية المختلفة، النمل والصراصير لديهم (n-undecane) وهو فرمون في أجسامهم يساعد الصراصير في التجمع ومن المفترض أنّه عندما يلدغ النمل تساعد الألكانات حمض الفورميك على الانتشار عبر نقطة اتصال الضحية. يوجد (Pristane) في زيت كبد سمك القرش وأيضًا في حوت العنبر وجراد البحر والعوالق الحيوانية وما إلى ذلك، وهو ثبات واضح في ظل الظروف اللاهوائية يجعله علامة بيولوجية جيدة ويستخدم في العديد من الدراسات الطبية.

ما هي أهم مصادر الألكانات؟

أهم مصادر الألكانات النفط والغاز الطبيعي والزيت عبارة عن خليط من الألكانات السائلة والهيدروكربونات الأخرى. تحدث الألكانات العالية (الصلبة) كمخلفات من تقطير الزيت وتوجد إحدى أكبر الرواسب الطبيعية للألكانات الصلبة في بحيرة إسفلتية تُعرف باسم بحيرة الملعب، يحتوي الغاز الطبيعي بشكل أساسي على الميثان (70 – 90٪) مع بعض الإيثان والبروبان والبيوتان وتوفر بعض مصادر الغاز ما يصل إلى (8٪) من ثاني أكسيد الكربون.

التطبيقات الاقتصادية للألكانات:

تستخدم الألكانات للحصول على الكربون المقسم بدقة (الكربون الأسود) عن طريق التكسير الحراري ويتم إنتاج الكربون الأسود عن طريق تسخين الميثان إلى (1000) درجة مئوية في حالة عدم وجود الهواء ويستخدم الكربون الأسود في صناعة إطارات السيارات والطلاء الأسود والتلميع وحبر الطباعة.

تستخدم الألكانات للحصول على غاز الماء وهو خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون الذي يستخدم كعامل اختزال أو كوقود قابل للاشتعال ويستخدم غاز الهيدروجين الناتج عن هذا التفاعل في العديد من الصناعات، مثل صناعة غاز الأمونيا، يتم استخدام غاز الماء في تأمين (medrix) لتقليل (Fe2O3) إلى (Fe).

تطبيقات الألكانات في الصناعات الكيميائية:

الألكانات هي مواد خام مهمة في الصناعة الكيميائية والمكون الرئيسي للبنزين وزيوت التشحيم. يحتوي الغاز الطبيعي بشكل أساسي على الميثان والإيثان ويستخدم لأغراض التدفئة والطبخ ولمرافق الطاقة (توربينات الغاز) وأيضاً لأغراض النقل، يمكن تسييل الغاز الطبيعي عن طريق الضغط عليه وتبريده، فعلى سبيل المثال تصدر سلطنة عمان معظم غازها الطبيعي على شكل غاز طبيعي مُسال ويتم فصل النفط الخام إلى مكوناته عن طريق التقطير التجزيئي في مصافي النفط. تحتوي الأجزاء المختلفة من النفط الخام على نقاط غليان مختلفة وتتكون في الغالب من ألكانات ذات أطوال متشابهة وفيما يلي أهم استخدامات الألكانات في النفط الخام:

• يمكن تسييل البروبان والبيوتان عند ضغوط منخفضة إلى حد ما ويستخدمان في موقد غاز البروبان أو كوقود دفع في بخاخات الأيروسول ويستخدم البيوتان في ولاعات السجائر حيث يكون الضغط في درجة حرارة الغرفة حوالي (2) بار.
  
• الألكانات من البنتان إلى الأوكتان عبارة عن سوائل شديدة التقلب ومذيبات جيدة للمواد غير القطبية ويتم استخدامها كوقود في محركات الاحتراق الداخلي.
  
• الألكانات من (nonane) إلى (hexadecane) هي سوائل ذات لزوجة أعلى، تستخدم في وقود الديزل ووقود الطائرات (الكيروسين) ويمكن أن تسبب نقاط الانصهار الأعلى لهذه الألكانات مشاكل في درجات الحرارة المنخفضة وفي المناطق القطبية حيث يصبح الوقود شديد اللزوجة.
  
• تشكل الألكانات التي تحتوي على (17 إلى 35) ذرة كربون المكونات الرئيسية لزيت التشحيم كما أنّها تعمل كعوامل مضادة للتآكل لأنّ طبيعتها الكارهة للماء تحمي سطح المعدن من ملامسة الماء، تستخدم الألكانات الصلبة أيضًا كشمع برافين في الشموع.
  
• تمّ العثور على ألكانات بطول سلسلة يزيد عن (35) ذرة كربون في البيتومين ويتم استخدامه في رصف الطرق، هذه الألكانات الأعلى لها قيمة كيميائية وتجارية قليلة وعادةً ما تنقسم إلى ألكانات منخفضة عن طريق التكسير.
  
• يمكن أن يتبلور الميثان مع الماء عند الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة مكونًا هيدرات الميثان الصلبة يتجاوز محتوى الطاقة في حقول هيدرات الميثان البحرية المعروفة تلك الموجودة في جميع رواسب الغاز الطبيعي والنفط المعروفة مجتمعة.
  
• لا ينبغي خلط شمع البارافين مع شمع حيواني أو نباتي حقيقي والذي يتكون من إسترات الأحماض الكربوكسيلية المختلفة والكحول.