Oktaanit

Lumi Adela ihmettelee blogissaan, mitä ne oktaanit ovat. No, antakaas kun vanha kemisti selittää.

Bensiini on periaatteessa sekoitus erilaisia hiilivetyjä, joilla on erilaiset syttymisominaisuudet. Bensiinimoottorissa eli keksijänsä mukaan ottomoottorissa polttoaine sekoitetaan ilmaan kaasuttimessa ja syntynyt seos tungetaan sylintereihin, joissa sen kuuluu räjähtää hallitusti. Seos räjäytetään sytytystulpan antamalla kipinällä, jolloin sylinterissä oleva metallipökäle eli mäntä liikahtaa ja siirtää auton kampiakselia vähän matkaa eteenpäin. Kampiakseli pyörittää sitten auton pyöriä. Autossa kuuluu olla näitä sylintereitä sitten aika monta, koska niiden kuuluu kunkin olla eri kohdalla tässä toistuvassa syklissä: ensin imetään polttoaineseos sisään (mäntä siirtyy sylinterissä alaspäin), sitten puristetaan se tiukkaan (mäntä ylös, niin että tulee ahtaampaa), sitten annetaan kipinää niin että sotku räjähtää (ja mäntä siirtyy alas räjähdyksen voimasta), ja lopuksi tungetaan palanut polttoaine pakokaasuna ulos (mäntä siirtyy taas ylös). Jotta kukin mäntä voisi liikkua halutulla tavalla, ainakin yhden sylinterin tulee olla aina posautusvaiheessa auttamassa muiden sylinterien mäntiä.

No, mitäs siitä. Mutta ylläolevan perusteella lienee selvää, että polttoaineen tulee räjähtää juuri kun käsketään ja sytytystulppa sytyttää. Siis ei itsestään eikä liian aikaisin. Polttoaineen laadulla on varsin paljon merkitystä sille, syttyykö seos ennen aikojaan. Ja tähän liittyy se oktaaniluku. Oktaaniluku on saanut nimensä iso-oktaanista CH₃C(CH₃)₂CH₂CH(CH₃)CH₃, eli viralliselta nimeltään 2,2,4-trimetyylipentaanista, hiilivedystä, jonka syttymisominaisuuksia pidetään hyvänä vertailukohteena. Puhtaan (sataprosenttisen) iso-oktaanin oktaaniluku on tietenkin 100. (Älkää kysykö, mitä ne loput 5 prosenttia ovat siinä 95 oktaanin vertailuseoksessa - en todellakaan muista.) Korkeisiin oktaanilukuihin päästään jalostamalla bensiini mahdollisimman pitkälle ominaisuuksiltaan iso-oktaanin kaltaisiksi hiilivedyiksi, mutta ilmeisestikin tulee halvemmaksi parantaa bensiinin syttymisominaisuuksia halutunlaisiksi lisäämällä siihen lyijytetraetyyliä Pb(CH₂CH₃)₄, jolla on samanlaisia ominaisuuksia kuin iso-oktaanilla vieläpä paljon vahvempina (tämä liittyy kai siihen, että nuo lyijyssä kiinni olevat etyyliryhmät eivät ole kovin lujasti kiinni, vaan irtoavat helposti, liittyvät palamisreaktioon osallistuviin atomiryhmiin ja katkaisevat sillä tavalla palamisreaktion - jotenkin niin se meni; oletettavasti iso-oktaanin joka suuntaan haarautuvat metyyliryhmät irtoilevat samaan malliin). Lyijytetraetyyli on itsessään ihan saatanan myrkyllinen aine, mutta vaikka se poltetaankin oksideiksi, niin sekään, että lyijyoksideja leviää mäkeen, ei tasan ole hyväksi kellekään.

Dieselöljyn ominaisuuksien tulee sitä vastoin olla aivan toisenlaiset, koska dieselöljyn kuuluukin syttyä ilman sytytystulppaa - dieselmoottorien "dieseliyteen" kuuluu oleellisena osana tulppien puuttuminen. Dieselöljyn laatu määritellään setaanilukuna, ja setaani on pitkä- ja suoraketjuinen hiilivety (ei haaraketjuinen kuten iso-oktaani, jossa viiden hiiliatomin pentaaniketjusta törröttää ulospäin kolme metyyliryhmää), jonka syttymisominaisuudet ovat dieselmoottorien kannalta esikuvallisen hyvät. Setaani, puuduttavan yksitoikkoisesti rakennekaavaltaan CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, on hiiliketjultaan kuusitoista-atominen alkaani, viralliselta nimeltään normaali heksadekaani.

Moottorimiehet voivat sitten korjata ja täydentää tietojani, minun kemistiajoistani on sentään vierähtänyt eräitäkin vuosia. Muistelen, että kun polttoaine ei bensiinimoottorissa syty ajallaan, vaan asiattomasti etukäteen, se aiheuttaa nakutukseksi kutsuttua ääntä, joka synnyttää huolestuneita ilmeitä alan miesten^tm naamavärkissä.