Frå et kjemisynspunkt er propan et mettet hydrokarbon med typiske egenskaper for alkaner. Men i noen produksjonsområder forstås propan som en blanding av to stoffer - propan og butan. Deretter skal vi prøve å finne ut hva propan er og hvorfor det er blandet med butan.
Strukturen til molekylet
Hvert propanmolekyl består av tre karbonatomer knyttet til hverandre med enkle enkeltbindinger, og åtte hydrogenatomer. Den har molekylformelen C3H8. C-C-bindingene i propan er kovalente upolare, men i C-H-paret er karbon litt mer elektronegativt og trekker det vanlige elektronparet litt mot seg selv, noe som betyr at bindingen er kovalent polar. Molekylet har en sikksakkstruktur på grunn av det faktum at karbonatomer er i en tilstand av sp3-hybridisering. Men som regel sies molekylet å være lineært.
Det er fire karbonatomer i butanmolekylet С4Н10, og det har to isomerer: n-butan (har en lineær struktur) og isobutan (harforgrenet struktur). Ofte skilles de ikke ved mottak, men eksisterer som en blanding.
Fysiske egenskaper
Propan er en fargeløs og luktfri gass. Det løser seg veldig dårlig i vann, men det løser seg godt i kloroform og dietyleter. Den smelter ved tpl=-188 °С, og koker ved tkip=-42 °С. Den blir eksplosiv når konsentrasjonen i luften overstiger 2%.
De fysiske egenskapene til propan og butan er veldig nære. Begge butanene har også en gassform under normale forhold og er luktfrie. Praktisk t alt uløselig i vann, men samhandler godt med organiske løsemidler.
Følgende egenskaper ved disse hydrokarbonene er også viktige i industrien:
- Tetthet (forholdet mellom masse og volum av en kropp). Tettheten til flytende propan-butanblandinger bestemmes i stor grad av sammensetningen av hydrokarboner og temperatur. Når temperaturen stiger, skjer volumetrisk ekspansjon, og væskens tetthet avtar. Med økende trykk komprimeres volumet av flytende propan og butan.
- Viskositet (evnen til stoffer i gassform eller flytende tilstand til å motstå skjærkrefter). Det bestemmes av adhesjonskreftene til molekyler i stoffer. Viskositeten til en flytende blanding av propan med butan avhenger av temperaturen (med økningen avtar viskositeten), men en trykkendring har liten effekt på denne egenskapen. Gasser øker derimot viskositeten med økende temperatur.
Finne i naturen og skaffe metoder
De viktigste naturlige kildene til propan er olje oggassfelt. Den er inneholdt i naturgass (fra 0,1 til 11,0%) og i tilhørende petroleumsgasser. Ganske mye butan oppnås i prosessen med destillasjon av olje - separere den i fraksjoner, basert på kokepunktene til komponentene. Av de kjemiske metodene for oljeraffinering er katalytisk cracking av største betydning, hvor kjeden av høymolekylære alkaner brytes. I dette tilfellet utgjør propan omtrent 16–20 % av alle gassformige produkter i denne prosessen:
СΗ3-СΗ2-СΗ2-СΗ 2-СΗ2-СΗ2-СΗ2-СΗ 3 ―> СΗ3-СΗ2-СΗ3 + СН 2=CΗ-CΗ2-CΗ2-CΗ3
Store mengder propan dannes under hydrogenering av ulike typer kull og kulltjære, de når 80 % av volumet av alle produserte gasser.
Det er også utbredt å skaffe propan ved hjelp av Fischer-Tropsch-metoden, som er basert på samspillet mellom CO og H2 i nærvær av forskjellige katalysatorer ved forhøyet temperatur og press:
nCO + (2n + 1)Η2 ―> C Η2n+2 + nΗ2O
3CO + 7Η2 ―> C3Η8 + 3Η 2O
Industrielle volumer av butan blir også isolert under olje- og gassbehandling med fysiske og kjemiske metoder.
Kjemiske egenskaper
Fra strukturelle trekk ved molekyleravhenge av de fysiske og kjemiske egenskapene til propan og butan. Siden de er mettede forbindelser, er ikke addisjonsreaksjoner karakteristiske for dem.
1. substitusjonsreaksjoner. Under påvirkning av ultrafiolett lys erstattes hydrogen lett med kloratomer:
CH3-CH2-CH3 + Cl 2 ―> CH3-CH(Cl)-CH3 + HCl
Når det varmes opp med en løsning av salpetersyre, erstattes H-atomet med NO-gruppen2:
СΗ3-СΗ2-СΗ3 + ΗNO 3 ―> СΗ3-СΗ (NO2)-СΗ3 + H2O
2. Sp altningsreaksjoner. Ved oppvarming i nærvær av nikkel eller palladium, sp altes to hydrogenatomer med dannelse av en multippelbinding i molekylet:
CΗ3-CΗ2-CΗ3 ―> CΗ 3-СΗ=СΗ2 + Η2
3. nedbrytningsreaksjoner. Når et stoff varmes opp til en temperatur på ca. 1000 ° C, skjer pyrolyseprosessen, som er ledsaget av brudd av alle kjemiske bindinger som finnes i molekylet:
C3H8 ―> 3C + 4H2
4. forbrenningsreaksjoner. Disse hydrokarbonene brenner med en røykfri flamme, og frigjør en stor mengde varme. Hvilken propan er kjent for mange husmødre som bruker gasskomfyrer. Reaksjonen produserer karbondioksid og vanndamp:
C3N8 + 5O2―> 3CO 2 + 4H2O
Forbrenning av propan under forhold med mangel på oksygen fører til utseende av sot og dannelse av karbonmonoksidmolekyler:
2C3H8 + 7O2―> 6SO + 8H 2O
C3H8 + 2O2―> 3C + 4H2O
Application
Propan brukes aktivt som drivstoff, siden det frigjøres 2202 kJ / mol varme under forbrenningen, dette er et veldig høyt tall. I prosessen med oksidasjon oppnås mange stoffer som er nødvendige for kjemisk syntese fra propan, for eksempel alkoholer, aceton, karboksylsyrer. Det er nødvendig å skaffe nitropropaner som brukes som løsemidler.
Som drivmiddel som brukes i næringsmiddelindustrien, har koden E944. Blandet med isobutan brukes det som et moderne, miljøvennlig kjølemiddel.
propan-butanblanding
Den har mange fordeler fremfor andre drivstoff, inkludert naturgass:
- høy effektivitet;
- lett tilbake til gassform;
- god fordampning og forbrenning ved omgivelsestemperatur.
Propan oppfyller disse egenskapene fullt ut, men butaner fordamper noe dårligere når temperaturen synker til -40°C. Tilsetningsstoffer hjelper til med å rette opp denne mangelen, den beste av disse er propan.
Propan-butan-blanding brukes til oppvarming og matlaging, til gassveising av metaller og skjæring av dem, som drivstoff for kjøretøy og til kjemikaliersyntese.
