Propanul este un compus organic, al treilea reprezentant al alcanilor din seria omoloagă. La temperatura camerei, este un gaz incolor și inodor. Formula chimică a propanului este C3H8. Pericol de incendiu și explozie. Are putina toxicitate. Are un efect ușor asupra sistemului nervos și are proprietăți narcotice.
Clădire
Propanul este o hidrocarbură saturată constând din trei atomi de carbon. Din acest motiv, are o formă curbată, dar datorită rotației constante în jurul axelor de legătură, există mai multe conformații moleculare. Legăturile din moleculă sunt covalente: C-C nepolar, C-H slab polar. Din această cauză, ele sunt greu de spart, iar substanța este destul de dificil să intre în reacții chimice. Aceasta stabilește toate proprietățile chimice ale propanului. Nu are izomeri. Masa molară a propanului este de 44,1 g/mol.
Metode de obținere
Propanul nu este aproape niciodată sintetizat artificial în industrie. Este izolat din gaze naturale și petrol prin distilare. Pentru asta existăunități speciale de producție.
În laborator, propanul poate fi obținut prin următoarele reacții chimice:
- Hidrogenarea propenei. Această reacție are loc numai când temperatura crește și în prezența unui catalizator (Ni, Pt, Pd).
- Reducerea halogenurilor de alcani. Diferitele halogenuri folosesc reactivi și condiții diferiți.
- Wurtz Sinteza. Esența sa este că două molecule de haloaclcan se leagă într-una, reacționând cu un metal alcalin.
- Decarboxilarea acidului butiric și a sărurilor sale.
Proprietățile fizice ale propanului
După cum sa menționat deja, propanul este un gaz incolor și inodor. Este insolubil în apă și alți solvenți polari. Dar se dizolvă în unele substanțe organice (metanol, acetonă și altele). La -42, 1 °C se lichefiază, iar la -188 °C devine solid. Inflamabil, deoarece formează amestecuri inflamabile și explozive cu aerul.
Proprietăți chimice ale propanului
Reprezintă proprietăți tipice ale alcanilor.
- Dehidrogenare catalitică. Efectuat la 575 °C folosind un catalizator de oxid de crom (III) sau alumină.
- Halogenare. Clorarea și bromurarea necesită radiații ultraviolete sau temperatură ridicată. Clorul înlocuiește predominant atomul de hidrogen exterior, deși în unele molecule este înlocuit cel din mijloc. O creștere a temperaturii poate duce la o creștere a randamentului de 2-cloropropan. Cloropropanul poate fi halogenat în continuare pentru a forma dicloropropan, triclorpropan și așa mai departe.
Mecanismul reacțiilor de halogenare este în lanț. Sub acțiunea luminii sau a temperaturii ridicate, molecula de halogen se descompune în radicali. Ei interacționează cu propanul, luând din acesta un atom de hidrogen. Ca rezultat, se formează o tăietură liberă. Interacționează cu molecula de halogen, descompunându-l din nou în radicali.
Bromurarea are loc prin același mecanism. Iodarea poate fi efectuată numai cu reactivi speciali care conțin iod, deoarece propanul nu interacționează cu iodul pur. Când interacționează cu fluorul, are loc o explozie, se formează un derivat de propan polisubstituit.
Nitrarea poate fi efectuată cu acid azotic diluat (reacția Konovalov) sau oxid azotic (IV) la temperatură ridicată (130-150 °C).
Oxidarea sulfonică și sulfoclorurarea se efectuează cu lumină UV.
Reacția de ardere a propanului: C3H8+ 5O2 → 3CO 2 + 4H2O.
Este de asemenea posibil să se efectueze o oxidare mai blândă folosind anumiți catalizatori. Reacția de ardere a propanului va fi diferită. În acest caz, se obține propanol, propanal sau acid propionic.acid. Pe lângă oxigen, pot fi utilizați ca agenți oxidanți peroxizii (cel mai adesea peroxid de hidrogen), oxizii metalelor tranziționale, compușii de crom (VI) și mangan (VII).
Propanul reacţionează cu sulful formând sulfură de izopropil. Pentru aceasta, tetrabrometanul și bromura de aluminiu sunt utilizate ca catalizatori. Reacția are loc la 20 °C timp de două ore. Randamentul de reacție este de 60%.
Cu aceiași catalizatori, poate reacționa cu monoxidul de carbon (I) pentru a forma ester izopropilic al acidului 2-metilpropanoic. Amestecul de reacție după reacție trebuie tratat cu izopropanol. Deci, am luat în considerare proprietățile chimice ale propanului.
Aplicație
Din cauza inflamabilității sale bune, propanul este folosit în viața de zi cu zi și în industrie ca combustibil. Poate fi folosit și ca combustibil pentru mașini. Propanul arde la aproape 2000°C, motiv pentru care este folosit pentru sudarea și tăierea metalului. Arzatoarele cu propan incalzesc bitum si asf alt in constructia drumurilor. Dar adesea piața nu folosește propan pur, ci amestecul acestuia cu butan (propan-butan).
Oricât de ciudat ar părea, și-a găsit aplicație și în industria alimentară ca aditiv E944. Datorită proprietăților sale chimice, propanul este folosit acolo ca solvent pentru parfumuri și, de asemenea, pentru tratarea uleiurilor.
Un amestec de propan și izobutan este utilizat ca agent frigorific R-290a. Este mai eficient decât agenții frigorifici mai vechi și este, de asemenea, ecologic, deoarece nu epuizează stratul de ozon.
O aplicație grozavăpropan găsit în sinteza organică. Este folosit pentru a produce polipropilenă și diverse tipuri de solvenți. În rafinarea petrolului se folosește pentru dezasf altare, adică pentru reducerea proporției de molecule grele din amestecul de bitum. Acest lucru este necesar pentru reciclarea asf altului vechi.
