Propanas yra organinis junginys, trečiasis alkanų atstovas homologinėje serijoje. Kambario temperatūroje tai yra bespalvės ir bekvapės dujos. Cheminė propano formulė yra C3H8. Gaisro ir sprogimo pavojus. Jis turi mažai toksiškumo. Jis švelniai veikia nervų sistemą ir turi narkotinių savybių.
Pastatas
Propanas yra prisotintas angliavandenilis, sudarytas iš trijų anglies atomų. Dėl šios priežasties jis turi lenktą formą, tačiau dėl nuolatinio sukimosi aplink jungties ašis yra keletas molekulinių konformacijų. Ryšiai molekulėje yra kovalentiniai: C-C nepoliniai, C-H silpnai poliniai. Dėl šios priežasties juos sunku sulaužyti, o medžiaga gana sunkiai patenka į chemines reakcijas. Taip nustatomos visos propano cheminės savybės. Jame nėra izomerų. Propano molinė masė yra 44,1 g/mol.
Gavimo būdai
Pramonėje propanas beveik niekada nėra sintetinamas dirbtinai. Iš gamtinių dujų ir naftos jis išskiriamas distiliuojant. Tam yraspecialūs gamybos padaliniai.
Laboratorijoje propaną galima gauti tokiomis cheminėmis reakcijomis:
- Propeno hidrinimas. Ši reakcija vyksta tik pakilus temperatūrai ir esant katalizatoriui (Ni, Pt, Pd).
- Alkanų halogenidų mažinimas. Skirtingiems halogenidams naudojami skirtingi reagentai ir sąlygos.
- Wurtz sintezė. Jo esmė ta, kad dvi haloaclkano molekulės susijungia į vieną, reaguodamos su šarminiu metalu.
- Sviesto rūgšties ir jos druskų dekarboksilinimas.
Fizikinės propano savybės
Kaip jau minėta, propanas yra bespalvės ir bekvapės dujos. Jis netirpus vandenyje ir kituose poliniuose tirpikliuose. Bet jis tirpsta kai kuriose organinėse medžiagose (metanolyje, acetone ir kitose). Prie -42, 1 °C jis suskystėja, o esant -188 °C tampa kietas. Degi, nes su oru sudaro degius ir sprogius mišinius.
Cheminės propano savybės
Jie atspindi tipines alkanų savybes.
- Katalizinis dehidrinimas. Atliekama 575 °C temperatūroje naudojant chromo (III) oksido arba aliuminio oksido katalizatorių.
- Halogeninimas. Chlorinimas ir brominimas reikalauja ultravioletinės spinduliuotės arba aukštesnės temperatūros. Chloras daugiausia pakeičia išorinį vandenilio atomą, nors kai kuriose molekulėse pakeičiamas vidurinis. Padidėjus temperatūrai, gali padidėti 2-chlorpropano išeiga. Chlorpropaną galima toliau halogeninti, kad susidarytų dichlorpropanas, trichlorpropanas ir pan.
Halogeninimo reakcijų mechanizmas yra grandininis. Veikiant šviesai arba aukštai temperatūrai, halogeno molekulė skyla į radikalus. Jie sąveikauja su propanu, atimdami iš jo vandenilio atomą. Dėl to susidaro laisvas pjūvis. Jis sąveikauja su halogeno molekule, vėl suskaidydamas ją į radikalus.
Brominimas vyksta tuo pačiu mechanizmu. Jodavimas gali būti atliekamas tik specialiais jodo turinčiais reagentais, nes propanas nesąveikauja su grynu jodu. Sąveikaujant su fluoru, įvyksta sprogimas, susidaro daug pakaitų propano darinys.
Nitravimas gali būti atliekamas praskiesta azoto rūgštimi (Konovalov reakcija) arba azoto oksidu (IV) aukštesnėje temperatūroje (130-150 °C).
Sulfoninė oksidacija ir sulfochlorinimas atliekami UV šviesoje.
Propano degimo reakcija: C3H8+ 5O2 → 3CO 2 + 4H2O.
Taip pat galima atlikti švelnesnę oksidaciją naudojant tam tikrus katalizatorius. Propano degimo reakcija bus skirtinga. Tokiu atveju gaunamas propanolis, propanolis arba propiono rūgštis.rūgšties. Be deguonies, kaip oksidatorius gali būti naudojami peroksidai (dažniausiai vandenilio peroksidas), pereinamųjų metalų oksidai, chromo (VI) ir mangano (VII) junginiai.
Propanas reaguoja su siera, sudarydamas izopropilo sulfidą. Tam kaip katalizatoriai naudojami tetrabrometanas ir aliuminio bromidas. Reakcija vyksta 20 °C temperatūroje dvi valandas. Reakcijos išeiga yra 60%.
Naudojant tuos pačius katalizatorius, jis gali reaguoti su anglies monoksidu (I), sudarydamas 2-metilpropano rūgšties izopropilo esterį. Po reakcijos reakcijos mišinys turi būti apdorotas izopropanoliu. Taigi, mes atsižvelgėme į propano chemines savybes.
Programa
Dėl gero degumo propanas naudojamas kasdieniame gyvenime ir pramonėje kaip kuras. Jis taip pat gali būti naudojamas kaip kuras automobiliuose. Propanas dega beveik 2000°C temperatūroje, todėl naudojamas metalo suvirinimui ir pjovimui. Propano degikliai šildo bitumą ir asf altą tiesiant kelius. Tačiau dažnai rinkoje naudojamas ne grynas propanas, o jo mišinys su butanu (propanas-butanas).
Kad ir kaip būtų keista, jis taip pat buvo pritaikytas maisto pramonėje kaip priedas E944. Dėl savo cheminių savybių propanas čia naudojamas kaip kvapiųjų medžiagų tirpiklis, taip pat aliejams apdoroti.
Propano ir izobutano mišinys naudojamas kaip š altnešis R-290a. Jis yra efektyvesnis už senesnius šaldymo agentus ir yra nekenksmingas aplinkai, nes ardo ozono sluoksnio.
Puiki programapropanas, randamas organinėje sintezėje. Jis naudojamas polipropilenui ir įvairių rūšių tirpikliams gaminti. Naftos rafinavimo metu jis naudojamas deasf altavimui, tai yra sunkiųjų molekulių dalies bitumo mišinyje mažinimui. Tai būtina norint perdirbti seną asf altą.
