Propan to związek organiczny, trzeci przedstawiciel alkanów w serii homologicznej. W temperaturze pokojowej jest gazem bezbarwnym i bezwonnym. Wzór chemiczny propanu to C3H8. Zagrożenie pożarem i wybuchem. Ma niewielką toksyczność. Działa łagodnie na układ nerwowy i ma właściwości narkotyczne.
Budynek
Propan to nasycony węglowodór składający się z trzech atomów węgla. Z tego powodu ma zakrzywiony kształt, ale ze względu na stałą rotację wokół osi wiązania istnieje kilka konformacji molekularnych. Wiązania w cząsteczce są kowalencyjne: C-C niepolarne, C-H słabo polarne. Z tego powodu są trudne do złamania, a substancja jest raczej trudna do wejścia w reakcje chemiczne. To ustala wszystkie właściwości chemiczne propanu. Nie zawiera izomerów. Masa molowa propanu wynosi 44,1 g/mol.
Metody pozyskiwania
Propan prawie nigdy nie jest syntetyzowany sztucznie w przemyśle. Jest izolowana od gazu ziemnego i ropy przez destylację. Do tego sąspecjalne jednostki produkcyjne.
W laboratorium propan można uzyskać w następujących reakcjach chemicznych:
- Uwodornienie propenu. Reakcja ta zachodzi tylko przy wzroście temperatury iw obecności katalizatora (Ni, Pt, Pd).
- Redukcja halogenków alkanów. Różne halogenki wykorzystują różne odczynniki i warunki.
- Synteza Wurtza. Jego istotą jest to, że dwie cząsteczki haloaclkanu łączą się w jedną, reagując z metalem alkalicznym.
- Dekarboksylacja kwasu masłowego i jego soli.
Właściwości fizyczne propanu
Jak już wspomniano, propan jest gazem bezbarwnym i bezwonnym. Jest nierozpuszczalny w wodzie i innych rozpuszczalnikach polarnych. Ale rozpuszcza się w niektórych substancjach organicznych (metanol, aceton i inne). W temperaturze -42, 1 °C upłynnia się, aw temperaturze -188 °C staje się stały. Produkt łatwopalny, ponieważ tworzy z powietrzem mieszaniny palne i wybuchowe.
Właściwości chemiczne propanu
Przedstawiają typowe właściwości alkanów.
- Odwodornienie katalityczne. Przeprowadzono w temperaturze 575°C przy użyciu katalizatora na bazie tlenku chromu (III) lub tlenku glinu.
- Halogenizacja. Chlorowanie i bromowanie wymagają promieniowania ultrafioletowego lub podwyższonej temperatury. Chlor w przeważającej mierze zastępuje zewnętrzny atom wodoru, chociaż w niektórych cząsteczkach środkowy jest zastępowany. Wzrost temperatury może prowadzić do wzrostu wydajności 2-chloropropanu. Chloropropan można dalej chlorowcować, tworząc dichloropropan, trichloropropan i tak dalej.
Mechanizm reakcji halogenowania jest łańcuchowy. Pod wpływem światła lub wysokiej temperatury cząsteczka halogenu rozkłada się na rodniki. Oddziałują z propanem, odbierając mu atom wodoru. W rezultacie powstaje swobodne cięcie. Oddziałuje z cząsteczką halogenu, ponownie rozbijając ją na rodniki.
Bromowanie zachodzi w tym samym mechanizmie. Jodowanie można przeprowadzić tylko za pomocą specjalnych odczynników zawierających jod, ponieważ propan nie wchodzi w interakcje z czystym jodem. Podczas interakcji z fluorem następuje eksplozja, powstaje wielopodstawiona pochodna propanu.
Nitrowanie można przeprowadzić za pomocą rozcieńczonego kwasu azotowego (reakcja Konovalova) lub tlenku azotu (IV) w podwyższonej temperaturze (130-150 °C).
Utlenianie sulfonów i sulfochlorowanie odbywa się za pomocą światła UV.
Reakcja spalania propanu: C3H8+ 5O2 → 3CO 2 + 4H2O.
Możliwe jest również przeprowadzenie łagodniejszego utleniania przy użyciu niektórych katalizatorów. Reakcja spalania propanu będzie inna. W tym przypadku otrzymuje się propanol, propanal lub kwas propionowy.kwas. Oprócz tlenu jako utleniacze można stosować nadtlenki (najczęściej nadtlenek wodoru), tlenki metali przejściowych, związki chromu (VI) i manganu (VII).
Propan reaguje z siarką, tworząc siarczek izopropylu. W tym celu jako katalizatory stosuje się tetrabromoetan i bromek glinu. Reakcja przebiega w 20°C przez dwie godziny. Wydajność reakcji wynosi 60%.
Z tymi samymi katalizatorami może reagować z tlenkiem węgla (I) tworząc ester izopropylowy kwasu 2-metylopropanowego. Mieszaninę reakcyjną po reakcji należy potraktować izopropanolem. Dlatego rozważyliśmy właściwości chemiczne propanu.
Aplikacja
Ze względu na dobrą palność propan jest używany w życiu codziennym i przemyśle jako paliwo. Może być również stosowany jako paliwo do samochodów. Propan pali się w temperaturze prawie 2000°C, dlatego jest używany do spawania i cięcia metalu. Palniki propanowe podgrzewają bitum i asf alt w budownictwie drogowym. Ale często rynek nie używa czystego propanu, ale jego mieszaninę z butanem (propan-butan).
Choć może się to wydawać dziwne, znalazł on również zastosowanie w przemyśle spożywczym jako dodatek E944. Ze względu na swoje właściwości chemiczne propan jest tam stosowany jako rozpuszczalnik substancji zapachowych, a także do obróbki olejków.
Jako czynnik chłodniczy R-290a stosowana jest mieszanina propanu i izobutanu. Jest bardziej wydajny niż starsze czynniki chłodnicze, a także przyjazny dla środowiska, ponieważ nie niszczy warstwy ozonowej.
Świetna aplikacjapropan występujący w syntezie organicznej. Służy do produkcji polipropylenu oraz różnego rodzaju rozpuszczalników. W rafinacji ropy naftowej służy do odasf altowania, czyli zmniejszenia udziału ciężkich cząsteczek w mieszance bitumicznej. Jest to konieczne do recyklingu starego asf altu.
