Hexan
Hexan ist eine den Alkanen (gesättigte Kohlenwasserstoffe) zugehörige chemische Verbindung. Es ist eine farblose Flüssigkeit mit der Summenformel C6H14. Es ist das unverzweigte Isomer der fünf Hexan-Isomere.
Hexan kommt natürlich in Erdöl vor und ist ein Bestandteil von Benzin. Verwendet wird es außerdem als Lösungsmittel in chemischen Reaktionen, in Klebstoffen und für die Extraktion von Pflanzenölen genutzt. Im Gegensatz zu anderen verwandten Verbindungen (Pentan, Heptan) wirkt es neurotoxisch, weshalb es nach Möglichkeit durch andere Alternativen ersetzt wird.
Vorkommen
Hexan kann in Erdgas auftreten, sogenanntem "nassem" Gas, das flüssige Alkane bis einschließlich Hexan oder Heptan enthält.<ref>Vorlage:Literatur</ref> Außerdem ist es Bestandteil von Erdöl und tritt dabei in der Benzinfraktion (C5–C8) auf.<ref>Vorlage:Literatur</ref> Extraterrestrisch wurde Hexan im Rahmen der Rosetta-Mission im Schweif des Kometen Tschurjumow-Gerassimenko nachgewiesen.<ref>Vorlage:Literatur</ref>
Gewinnung
Hexan kann bei der Verarbeitung von Erdöl aus der Leichtbenzin-Fraktion gewonnen werden.<ref name=":1">Vorlage:Literatur</ref>
Eigenschaften
Hexan ist eine farblose, flüchtige Flüssigkeit, die leicht nach Benzin riecht. Der Siedepunkt unter Normaldruck liegt bei 68,8 °C.<ref>L.-C. Feng, C.-H. Chou, M. Tang, Y. P. Chen: Vapor-Liquid Equilibria of Binary Mixtures 2-Butanol + Butyl Acetate, Hexane + Butyl Acetate, and Cyclohexane + 2-Butanol at 101.3 kPa. In: J. Chem. Eng. Data. 43, 1998, S. 658–661, doi:10.1021/je9800205.</ref> Die Verbindung schmilzt bei −95,4 °C.<ref name="Carruth" /> Die relative Dielektrizitätskonstante liegt je nach Druck und Temperatur etwa zwischen 1,9 und 2,1. Bei Normaldruck und 25 °C beträgt sie 1.8799.<ref>Vorlage:Literatur</ref> In Wasser ist es praktisch unlöslich. In Ethanol, Diethylether und Benzol ist es gut löslich.<ref name="Römpp"/>
Die Verbindung bildet mit einer Reihe anderer Lösungsmittel azeotrop siedende Gemische. Die azeotropen Zusammensetzungen und Siedepunkte finden sich in der folgenden Tabelle. Keine Azeotrope werden mit Cyclohexan, Pentan, Heptan, Octan, Toluol, Ethylbenzol, Xylol, Cyclohexanol und Diethylether gebildet.<ref name=":0" />
| Azeotrope mit verschiedenen Lösemitteln (nach Smallwood<ref name=":0">I. M. Smallwood: Handbook of organic solvent properties. Arnold, London 1996, ISBN 0-340-64578-4, S. 12–13.</ref>) | ||||||||||||
| Lösungsmittel | Wasser | Methanol | Ethanol | 1-Propanol | 2-Propanol | |||||||
| Gehalt Hexan | in Ma% | 94 | 72 | 79 | 96 | 77 | ||||||
| Siedepunkt | in °C | 62 | 50 | 59 | 66 | 63 | ||||||
| Lösungsmittel | 1-Butanol | i-Butanol | 2-Butanol | Ethylenglycolethylether | Acetonitril | |||||||
| Gehalt Hexan | in Ma% | 97 | 98 | 92 | 95 | 72 | ||||||
| Siedepunkt | in °C | 68 | 68 | 67 | 66 | 52 | ||||||
| Lösungsmittel | Chloroform | Essigsäure | Aceton | Methylethylketon | Diisopropylether | |||||||
| Gehalt Hexan | in Ma% | 16 | 95 | 41 | 71 | 47 | ||||||
| Siedepunkt | in °C | 60 | 68 | 50 | 64 | 67 | ||||||
| Lösungsmittel | Dioxan | THF | Methylacetat | Ethylacetat | Isopropylacetat | |||||||
| Gehalt Hexan | in Ma% | 98 | 50 | 39 | 62 | 91 | ||||||
| Siedepunkt | in °C | 60 | 63 | 52 | 65 | 69 | ||||||
Thermodynamische Eigenschaften
Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 3,45604, B = 1044,038 und C = −53.893 im Temperaturbereich von 177.70 bis 264.93 K<ref name="Carruth">G. F. Carruth, R. Kobayashi: Vapor Pressure of Normal Paraffins Ethane Through n-Decane from Their Triple Points to About 10 Mm mercury. In: J. Chem. Eng. Data. 18, 1973, S. 115–126, doi:10.1021/je60057a009.</ref> bzw. mit A = 4,00266, B = 1171,530 und C = −48,784 im Temperaturbereich von 286.18 bis 342.69 K.<ref>C. B. Williamham, W. J. Taylor, J. M. Pignocco, F. D. Rossini: Vapor Pressures and Boiling Points of Some Paraffin, Alkylcyclopentane, Alkylcyclohexane, and Alkylbenzene Hydrocarbons. In: J. Res. Natl. Bur. Stand. (U.S.). 35, 1945, S. 219–244.</ref>
| Eigenschaft | Typ | Wert [Einheit] | Bemerkungen |
|---|---|---|---|
| Standardbildungsenthalpie | ΔfH0liquid ΔfH0gas |
−198,7 kJ·mol−1<ref name="Good" /> −167,1 kJ·mol−1<ref name="Good">W. D. Good, N. K. Smith: Enthalpies of combustion of toluene, benzene, cyclohexane, cyclohexene, methylcyclopentane, 1-methylcyclopentene, and n-hexane. In: J. Chem. Eng. Data. 14, 1969, S. 102–106, doi:10.1021/je60040a036.</ref> |
als Flüssigkeit als Gas |
| Standardentropie | S0liquid S0gas |
296,06 J·mol−1·K−1<ref name="Douslin">D. R. Douslin, H. M. Huffman: Low-temperature thermal data on the five isometric hexanes. In: J. Am. Chem. Soc. 68, 1946, S. 1704–1708, doi:10.1021/ja01213a006.</ref> 388,82 J·mol−1·K−1<ref>D. W. Scott: Correlation of the chemical thermodynamic properties of alkane hydrocarbons. In: J. Chem. Phys. 60, 1974, S. 3144–3165, doi:10.1063/1.1681500.</ref> |
als Flüssigkeit als Gas |
| Verbrennungsenthalpie | ΔcH0liquid | −4163,2 kJ·mol−1<ref name="Good" /> | |
| Wärmekapazität | cp | 194,97 J·mol−1·K−1 (25 °C)<ref name="Douslin" /> 2,30 J·g−1·K−1 (25 °C)<ref name="Douslin" /> 142,6 J·mol−1·K−1 (25 °C)<ref name="Scott">D. W. Scott: Chemical Thermodynamic Properties of Hydrocarbons and Related Substances. Properties of the Alkane Hydrocarbons, C1 through C10 in the Ideal Gas State from 0 to 1500 K. In: U.S. Bureau of Mines, Bulletin. 666, 1974.</ref> 1,65 J·g−1·K−1 (25 °C)<ref name="Scott"/> |
als Flüssigkeit als Gas |
| Kritische Temperatur | Tc | 507,5 K<ref name="Quadri">S. K. Quadri, K. C. Khilar, A. P. Kudchadker, M. J. Patni: Measurement of the critical temperatures and critical pressures of some thermally stable or mildly unstable alkanols. In: J. Chem. Thermodyn. 23, 1991, S. 67–76, doi:10.1016/S0021-9614(05)80060-6.</ref> | |
| Kritischer Druck | pc | 29,9 bar<ref name="Quadri" /> | |
| Kritisches Volumen | Vc | 0,368 l·mol−1<ref name="Ambrose">D. Ambrose, C. Tsonopoulos: Vapor-Liquid Critical Properties of Elements and Compounds. 2. Normal Alkenes. In: J. Chem. Eng. Data. 40, 1995, S. 531–546, doi:10.1021/je00019a001.</ref> | |
| Kritische Dichte | ρc | 2,72 mol·l−1<ref name="Ambrose" /> | |
| Azentrischer Faktor | ωc | 0,30126<ref>J. Schmidt: Auslegung von Sicherheitsventilen für Mehrzweckanlagen nach ISO 4126-10. In: Chem. Ing. Techn. 83, 2011, S. 796–812, doi:10.1002/cite.201000202.</ref> | |
| Schmelzenthalpie | ΔfH0 | 13,08 kJ·mol−1<ref name="Domalski">E. S. Domalski, E. D. Hearing: Heat Capacities and Entropies of Organic Compounds in the Condensed Phase. Volume III. In: J. Phys. Chem. Ref. Data. 25, 1996, S. 1–525, doi:10.1063/1.555985.</ref> | beim Schmelzpunkt |
| Verdampfungsenthalpie | ΔVH0 ΔVH |
31,73 kJ·mol−1<ref name="Majer Svoboda"/> 28,85 kJ·mol−1<ref name="Majer Svoboda">V. Majer, V. Svoboda: Enthalpies of Vaporization of Organic Compounds: A Critical Review and Data Compilation. Blackwell Scientific Publications, Oxford 1985, S. 300.</ref> |
beim Normaldrucksiedepunkt |
Die Temperaturabhängigkeit der Verdampfungsenthalpie lässt sich entsprechend der Gleichung ΔVH0=Aexp(−αTr)(1−Tr)β (ΔVH0 in kJ/mol, Tr =(T/Tc) reduzierte Temperatur) mit A = 43,85 kJ/mol, α = −0,039, β = 0,397 und Tc = 507,4 K im Temperaturbereich zwischen 298 K und 444 K beschreiben.<ref name="Majer Svoboda" />
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Dampfdruckfunktion von Hexan
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Temperaturabhängigkeit der Verdampfungsenthalpie von Hexan
Sicherheitstechnische Kenngrößen
n-Hexan bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei −20 °C. Der Explosionsbereich liegt zwischen 1 Vol.‑% (35 g/m3) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 8,9 Vol.‑% (319 g/m3) als obere Explosionsgrenze (OEG).<ref name="Brandes">E. Brandes, W. Möller: Sicherheitstechnische Kenngrößen. Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase. Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft, Bremerhaven 2003.</ref> Eine Korrelation der Explosionsgrenzen mit der Dampfdruckfunktion ergibt einen unteren Explosionspunkt von −28 °C sowie einen oberen Explosionspunkt von 7 °C. Die Explosionsgrenzen sind druckabhängig. Eine Erniedrigung des Druckes führt zu einer Verkleinerung des Explosionsbereiches. Die untere Explosionsgrenze ändert sich bis zu einem Druck von 100 mbar nur wenig und steigt erst bei Drücken kleiner als 100 mbar an. Die obere Explosionsgrenze verringert sich mit sinkendem Druck analog.<ref name="PTB" />
| Explosionsgrenzen unter reduziertem Druck (gemessen bei 100 °C)<ref name="PTB" /> | ||||||||||||
| Druck | in mbar | 1013 | 800 | 600 | 400 | 300 | 250 | 200 | 150 | 100 | 50 | 25 |
| Untere Explosionsgrenze (UEG) | in Vol.‑% | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,6 | 3,5 |
| in g·m−3 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 37 | 39 | 43 | 58 | 125 | |
| Obere Explosionsgrenze (OEG) | in Vol.‑% | 8,9 | 8,7 | 8,3 | 7,8 | 7,6 | 7,5 | 7,4 | 7,3 | 7,2 | 6,0 | 4,7 |
| in g·m−3 | 319 | 312 | 297 | 279 | 272 | 269 | 265 | 262 | 258 | 215 | 168 | |
Die untere Explosionsgrenze sinkt mit steigender Temperatur. Nach der linearen Funktion UEG(T) = UEG(T0)·[1+ku(T-T0)] (mit T0 = 20 °C) ergibt sich ein Temperaturkoeffizient ku von −0,0027 K−1.<ref name="Brandes-Hirsch" />
| Untere Explosionsgrenzen mit steigender Temperatur<ref name="Brandes-Hirsch">W. Hirsch, E. Brandes: Abschlussbericht des Forschungsvorhabens Kenngrößen bei nichtatmosphärischen Bedingungen. Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig 2014. (PDF-Datei)</ref> | ||||||||||||
| Temperatur | in °C | 20 | 100 | 150 | 200 | 250 | ||||||
| Untere Explosionsgrenze (UEG) | in Vol.‑% | 1,0 | 0,9 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | ||||||
Die Sauerstoffgrenzkonzentration liegt bei 20 °C bei 9,1 Vol.‑%, bei 100 °C bei 8,3 Vol.‑%.<ref name="PTB">D. Pawel, E. Brandes: Vorlage:Webarchiv, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig 1998.</ref> Tendenziell steigt der Wert mit sinkenden Druck bzw. verringert sich mit steigender Temperatur.<ref name="PTB" /> Der maximale Explosionsdruck beträgt 9,5 bar.<ref name="Brandes" /> Der maximale Explosionsdruck verringert sich mit sinkenden Ausgangsdruck.<ref name="PTB" />
| Maximaler Explosionsdruck und Sauerstoffgrenzkonzentration unter reduziertem Druck <ref name="PTB" /> | ||||||||||||
| Druck | in mbar | 1013 | 800 | 600 | 400 | 300 | 200 | 150 | 100 | |||
| Maximaler Explosionsdruck | in bar | bei 20 °C | 9,6 | 7,4 | 5,6 | 3,7 | 2,8 | 1,8 | 1,4 | 1,1 | ||
| Sauerstoffgrenzkonzentration | in Vol% | bei 20 °C | 9,1 | 9,5 | 10,1 | 10,8 | ||||||
| bei 100 °C | 8,3 | 8,3 | 8,8 | |||||||||
Mit einer Mindestzündenergie von 0,24 mJ sind Dampf-Luft-Gemische extrem zündfähig.<ref name="Brandes" /><ref name="Chen">Hsu-Fang Chen, Chan-Cheng Chen: A quantitative structure activity relationship model for predicting minimum ignition energy of organic substance in J. Loss Prev. Proc. Ind. 67 (2020) 104227, Vorlage:DOI.</ref> Die Grenzspaltweite wurde mit 0,93 mm bestimmt.<ref name="Brandes" /> Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIA.<ref name="Brandes" /> Die Zündtemperatur beträgt 230 °C.<ref name="Brandes" /> Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T3.
Verwendung
Hexan ist eine Komponente von Benzin. Verwendet wird es ansonsten vor allem als Lösungsmittel, beispielsweise für die Extraktion von Pflanzenölen und in Klebstoffen. Wegen der Toxizität wird es jedoch bevorzugt durch alternative Verbindungen (zum Beispiel Cyclohexan) ersetzt. In der chemischen Industrie wird es zu Isohexan umgesetzt.<ref name=":1" /> Hexan wird weiterhin in der organischen Chemie als Lösungsmittel und Reaktionsmedium bei Polymerisationen, als Verdünnungsmittel für schnelltrocknende Lacke und Druckfarben und als Elutions- und Lösungsmittel in der Dünnschichtchromatographie verwendet. Es wird weiterhin zur Herstellung von Kunststoffen und synthetischem Kautschuk eingesetzt.<ref name="GESTIS" />
Sicherheitshinweise/Toxikologie
Hexan wird gasförmig rasch über die Lunge aufgenommen und wieder abgegeben (pulmonale Retention 22 bis 24 %). Auch bei dermalem Kontakt wird Hexan aufgenommen. Im Körper wird Hexan in der Leber zunächst zu 1-Hexanol, 2-Hexanol und 3-Hexanol verstoffwechselt. 2-Hexanol wird danach entweder über 2-Hexanon oder über 2,5-Hexandiol zu 5-Hydroxy-2-hexanon<ref group="S">Vorlage:Substanzinfo</ref> oxidiert. Aus letzterem werden γ-Valerolacton und 2,5-Hexandion metabolisiert.<ref>Hexan (n‐Hexan) MAK Value Documentation in German language, 1997, abgerufen am 15. Oktober 2019.</ref> Das 2,5-Hexandion ist als eigentlich giftige Substanz für die Neurotoxizität verantwortlich.<ref>Vorlage:Literatur</ref> Vergiftungen durch Hexan mit Polyneuropathie sind einerseits von Industriearbeitern bekannt, die der Verbindung im beruflichen Kontext ausgesetzt sind, andererseits von Personen die Klebstoff schnüffeln.<ref>Vorlage:Literatur</ref> Die Neurotoxizität ist eine Besonderheit von Hexan. In einer vergleichenden Studie an Ratten wurden nur bei dieser Verbindung entsprechende Effekte festgestellt, bei den strukturell eng verwandten Verbindungen Pentan und Heptan jedoch nicht.<ref>Vorlage:Literatur</ref>
Hexan wurde 2012 von der EU gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) im Rahmen der Stoffbewertung in den fortlaufenden Aktionsplan der Gemeinschaft (CoRAP) aufgenommen. Hierbei werden die Auswirkungen des Stoffs auf die menschliche Gesundheit bzw. die Umwelt neu bewertet und ggf. Folgemaßnahmen eingeleitet. Ursächlich für die Aufnahme von Hexan waren die Besorgnisse bezüglich der Einstufung als CMR-Stoff, hoher (aggregierter) Tonnage, anderer gefahrenbezogener Bedenken und weit verbreiteter Verwendung. Die Neubewertung fand ab 2012 statt und wurde von Deutschland durchgeführt.<ref>Vorlage:CoRAP-Status</ref> Hexan wurde insbesondere in Bezug auf Neurotoxizität und möglicher CMR-Gefahren untersucht. Die vorherige Einstufung zur Teratogenität mit H361f ("Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen) wurde beibehalten. Hinweise auf sonstige CMR-Eigenschaften (Kanzerogenität, Mutagenität) wurden gemäß Abschlussbericht nicht festgestellt. Nach Auswertung einschlägiger Literatur wurde festgestellt, dass Hexan als eindeutig neurotoxisch betrachtet werden muss. In diesem Zusammenhang wurde eine Änderung der Einstufung zur Zielorgantoxizität bei wiederholter Exposition befürwortet, von Kategorie 2 (H373, "Kann die Organe schädigen bei längerer oder wiederholter Exposition") zu Kategorie 1 (H373, "Schädigt die Organe bei längerer oder wiederholter Exposition").<ref>Europäische Chemikalienagentur (ECHA): Substance Evaluation Conclusion and Evaluation Report.</ref>
Hexan wurde am 4. Februar 2026 in der Liste der besonders besorgniserregenden Stoffe aufgenommen.<ref name="SVHC_100.003.435" />
Weblinks
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Einzelnachweise
<references />
Externe Links zu erwähnten Verbindungen
<references group="S" />