Isopentan (2-methylbutan) je uhlovodík obsahující pět atomů uhlíku v rozvětveném uspořádání (viz struktura dole). Je součástí zemního plynu (méně než 1 %), a také ropy [1].

Isopentan z přírodních surovin

Ze zemního plynu se isopentan získává vymrazováním, což je proces, kterým se odstraňují složky, které by mohly zkapalnit nebo zmrznout v plynovodu. Získáme tak směs uhlovodíků s třemi až šesti uhlíky v řetězci.

Ropa je kapalná směs uhlovodíků, ty se dělí pomocí tzv. frakční destilace, což je proces, při kterém se oddělují ze směsi různé složky lišící se teplotou varu. Používá se pro to rektifikační kolona. Jedná se o mnohopatrový sloupec, kde dole zahříváme obvykle kapalnou směs, nahoru stoupají páry, ty se postupně ochlazují a zkapalňují. Odebírat zkapalnělou složku (destilát) můžeme z několika míst, v nižších patrech kolony získáváme složky (frakce) s nižší teplotou varu, výševroucí látky pak odebíráme z horní části kolony. Isopentan je obsažen ve frakci s nejnižším bodem varu, tzv. petroléteru, což je směs pentanů a hexanů (uhlovodíků s pěti a šesti uhlíky), která se používá jako rozpouštědlo.

Chemické úpravy vedou k obohacení

Ropa a zemní plyn jsou pro získávání isopentanu nejlevnější suroviny. Obsah isopentanu tam však není velký, proto se dodatečné množství suroviny získává i z produktů chemického zpracování ropy tzv. krakováním, hydrogenací a reformací [2].

Krakování je běžný petrochemický proces, při kterém se působením tepla a katalyzátoru štěpí dlouhé uhlovodíkové řetězce na kratší a lineární řetězce se mění na rozvětvené. Vznikají nenasycené uhlovodíky, které obsahují v řetězcích mezi atomy uhlíku násobné vazby. Tyto vazby jsou následně působením plynného vodíku, tlaku, teploty a katalyzátoru převedeny na jednoduché (nasycené) vazby. Odborný název hydrogenace je odvozen od latinského názvu pro vodík (hydrogenium), jehož atomy během této reakce k látce vlastně přidáváme. Při reformaci se zase působením tepla a katalyzátoru dosahuje většího podílu rozvětvených uhlovodíků (takových, které mají rozvětvený uhlíkový řetězec) – ty mají výhodnější užitné vlastnosti. Hlavním produktem krakování, hydrogenace a reformace jsou motorová paliva a motorové oleje, ale vedlejším produktem jsou i nízkovroucí směsi s obsahem isopentanu.

Isopentan lze také získat v laboratorním měřítku například redukcí isoamylkoholu. Ten obsahuje atomy uhlíku ve stejném uspořádání, jako isopentan a během redukce se zbavujeme atomu kyslíku (přesněji OH skupiny) [3].

V neposlední řadě můžeme použít i suroviny z obnovitelných zdrojů, zpracováváme je zásadě obdobně, jako výše – krakování, hydrogenace, reformace. Detaily výrobního procesu jsou ale vesměs průmyslovým tajemstvím.

Pro Zeptej se vědce odpovídal Michal

Zdroje:

[1] https://www.chemicalbook.com/article/what-is-isopentane-.htm

[2] https://patentimages.storage.googleapis.com/eb/b7/20/dfeae2f1711b41/US2691688.pdf

[3] Henry Watts (F.C.S) – A Dictionary of Chemistry and Allied Branches of Other Science, Longmans, Green, and Co, London, 1875, Volume 7, p. 63,
https://books.google.cz/books?id=_FLgRj4L4b0C&pg=PA63