Kimya açısından propan, alkanların tipik özelliklerine sahip doymuş bir hidrokarbondur. Bununla birlikte, bazı üretim alanlarında propan, iki maddenin bir karışımı olarak anlaşılır - propan ve bütan. Ardından, propanın ne olduğunu ve neden bütanla karıştırıldığını bulmaya çalışacağız.
Molekülün yapısı
Her propan molekülü, basit tekli bağlarla birbirine bağlı üç karbon atomundan ve sekiz hidrojen atomundan oluşur. C3H8 moleküler formülüne sahiptir. Propandaki CC bağları kovalent polar değildir, ancak C-H çiftinde karbon biraz daha elektronegatiftir ve ortak elektron çiftini hafifçe kendine doğru çeker, bu da bağın kovalent polar olduğu anlamına gelir. Molekül, karbon atomlarının sp3-hibridizasyon durumunda olması nedeniyle zikzak bir yapıya sahiptir. Ancak, bir kural olarak, molekülün lineer olduğu söylenir.
Bütan molekülü С4Н10 dört karbon atomu vardır ve iki izomeri vardır: n-bütan (doğrusal bir yapı) ve izobütan (dallı yapı). Genellikle alındıklarında ayrılmazlar, ancak bir karışım olarak bulunurlar.
Fiziksel özellikler
Propan renksiz ve kokusuz bir gazdır. Suda çok zayıf çözünür, ancak kloroform ve dietil eterde iyi çözünür. tpl=-188 °С'de erir ve tkip=-42 °С'de kaynar. Havadaki konsantrasyonu %2'yi aştığında patlayıcı hale gelir.
Propan ve bütanın fiziksel özellikleri çok yakındır. Her iki bütan da normal koşullar altında gaz halindedir ve kokusuzdur. Suda pratik olarak çözünmez, ancak organik çözücülerle iyi etkileşime girer.
Bu hidrokarbonların aşağıdaki özellikleri de endüstride önemlidir:
- Yoğunluk (bir cismin kütlesinin hacmine oranı). Sıvı propan-bütan karışımlarının yoğunluğu, büyük ölçüde hidrokarbonların bileşimi ve sıcaklık ile belirlenir. Sıcaklık arttıkça hacimsel genişleme meydana gelir ve sıvının yoğunluğu azalır. Artan basınçla sıvı propan ve bütanın hacmi sıkıştırılır.
- Viskozite (gaz veya sıvı haldeki maddelerin kesme kuvvetlerine direnme yeteneği). Maddelerdeki moleküllerin yapışma kuvvetleri tarafından belirlenir. Bir sıvı propan ve bütan karışımının viskozitesi sıcaklığa bağlıdır (artışı ile viskozite azalır), ancak basınçtaki bir değişikliğin bu özellik üzerinde çok az etkisi vardır. Gazlar ise artan sıcaklıkla viskozitelerini arttırır.
Doğada bulma ve elde etme yöntemleri
Propanın ana doğal kaynakları yağ vegaz alanları. Doğal gazda (%0,1'den %11,0'a kadar) ve ilgili petrol gazlarında bulunur. Yağın damıtılması sürecinde - bileşenlerinin kaynama noktalarına göre fraksiyonlara ayrılması - oldukça fazla bütan elde edilir. Petrol arıtmanın kimyasal yöntemlerinden, yüksek moleküler alkan zincirinin kırıldığı katalitik parçalama en büyük öneme sahiptir. Bu durumda propan, bu işlemin tüm gazlı ürünlerinin yaklaşık %16-20'sini oluşturur:
СΗ3-СΗ2-СΗ2-СΗ 2-СΗ2-СΗ2-СΗ2-СΗ 3 ―> СΗ3-СΗ2-СΗ3 + СН 2=CΗ-CΗ2-CΗ2-CΗ3
Çeşitli kömür ve kömür katranının hidrojenasyonu sırasında büyük miktarlarda propan oluşur, üretilen tüm gazların hacminin %80'ine ulaşırlar.
Yüksek sıcaklıkta çeşitli katalizörlerin varlığında CO ve H2 etkileşimine dayanan Fischer-Tropsch yöntemiyle propan elde etmek de yaygındır ve basınç:
nCO + (2n + 1)Η2 ―> C Η2n+2 + nΗ2O
3CO + 7Η2 ―> C3Η8 + 3Η 2O
Endüstriyel bütan hacimleri de petrol ve gaz işleme sırasında fiziksel ve kimyasal yöntemlerle izole edilir.
Kimyasal özellikler
Moleküllerin yapısal özelliklerindenpropan ve bütanın fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlıdır. Doymuş bileşikler oldukları için katılma reaksiyonları onların özelliği değildir.
1. yer değiştirme reaksiyonları. Ultraviyole ışığının etkisi altında hidrojen, klor atomları ile kolayca değiştirilir:
CH3-CH2-CH3 + Cl 2 ―> CH3-CH(Cl)-CH3 + HCl
Nitrik asit çözeltisi ile ısıtıldığında, H atomu NO grubu ile değiştirilir2:
СΗ3-СΗ2-СΗ3 + ΗNO 3 ―> СΗ3-СΗ (NO2)-СΗ3 + H2O
2. Bölünme reaksiyonları. Nikel veya paladyum varlığında ısıtıldığında, molekülde çoklu bağ oluşumuyla iki hidrojen atomu ayrılır:
CΗ3-CΗ2-CΗ3 ―> CΗ 3-СΗ=СΗ2 + Η2
3. ayrışma reaksiyonları. Bir madde yaklaşık 1000 °C sıcaklığa ısıtıldığında, molekülde bulunan tüm kimyasal bağların kırılmasına eşlik eden piroliz işlemi gerçekleşir:
C3H8 ―> 3C + 4H2
4. yanma reaksiyonları. Bu hidrokarbonlar dumansız bir alevle yanar ve büyük miktarda ısı açığa çıkarır. Gaz sobası kullanan birçok ev hanımının bildiği propan. Reaksiyon karbondioksit ve su buharı üretir:
C3N8 + 5O2―> 3CO 2 + 4H2O
Oksijen eksikliği koşullarında propanın yanması, kurum görünümüne ve karbon monoksit moleküllerinin oluşumuna yol açar:
2C3H8 + 7O2―> 6SO + 8H 2O
C3H8 + 2O2―> 3C + 4H2O
Uygulama
Propan yakıt olarak aktif olarak kullanılmaktadır, yanması sırasında 2202 kJ/mol ısı açığa çıktığı için bu çok yüksek bir rakamdır. Oksidasyon sürecinde, kimyasal sentez için gerekli birçok madde, örneğin alkoller, aseton, karboksilik asitler gibi propandan elde edilir. Çözücü olarak kullanılan nitropropanların elde edilmesi gereklidir.
Gıda endüstrisinde kullanılan bir itici gaz olarak E944 koduna sahiptir. İzobütan ile harmanlanarak modern, çevre dostu bir soğutucu olarak kullanılır.
Propan-bütan karışımı
Doğal gaz dahil diğer yakıtlara göre birçok avantajı vardır:
- yüksek verimlilik;
- gaz haline kolay dönüş;
- ortam sıcaklığında iyi buharlaşma ve yanma.
Propan bu özellikleri tam olarak karşılar, ancak sıcaklık -40°C'ye düştüğünde bütanlar biraz daha kötü buharlaşır. Katkı maddeleri, en iyisi propan olan bu eksikliği gidermeye yardımcı olur.
Propan-bütan karışımı, ısıtma ve pişirme için, metallerin gazla kaynatılması ve kesilmesi için, araçlar için yakıt olarak ve kimyasal için kullanılır.sentez.
