Propan je ekološko gorivo. Njegova fizička i kemijska svojstva

S gledišta kemije, propan je ograničavajući ugljikovodik koji posjeduje tipična svojstva alkana. Međutim, u nekim područjima proizvodnje, propan se smatra smjesom dviju tvari - propana i butana. Zatim ćemo pokušati shvatiti što je propan, i zašto je pomiješan s butanom.

Struktura molekule

Svaka molekula propana sastoji se od tri atoma ugljika, povezanih jednostavnim jednostrukim vezama i osam atoma vodika. Ima molekularnu formulu C₃H₈. C-S veze u propanu su kovalentne nepolarne, ali u paru ugljik-ugljik, ugljik je malo više elektroniegativan i neznatno povlači na sebe zajednički elektronski par, što znači da je kovalentna veza polarna. Molekula ima zigzagnu strukturu zbog činjenice da su ugljikovi atomi u sp. Stanju³-hibridizacija. Ali, u pravilu, kažu da je molekula linearna.

U sastavu butanske molekule, četiri atoma ugljika C₄H₁₀, i ima dva izomera: n-butan (ima linearnu strukturu) i izobutan (ima razgranatu strukturu). Često se ne odvajaju nakon primitka, već postoje kao mješavina.

Fizička svojstva

Propan je plin bez boje i bilo kakav miris. U vodi se vrlo slabo otapa, ali je dobro u kloroformu i jednostavnom dietil eteru. To se topi na temperaturi t_pl = -188 ° C, te se vreli na t_bale = -42 ° C. Ona postaje eksplozivna ako koncentracija u zraku prelazi 2%.

Fizička svojstva propana i butana vrlo su slična. Oba butana također imaju plinovito stanje u normalnim uvjetima i bez mirisa. Praktično se ne rastopi u vodi, ali dobro reagirajte organskih otapala.

U industriji su također važne sljedeće karakteristike tih ugljikovodika:

• Gustoća (omjer mase prema volumenu tijela). Gustoća tekućih mješavina propana i butana uglavnom se određuje sastavom ugljikovodika i temperaturom. Kako se temperatura povećava, dolazi do volumetrijske ekspanzije, a gustoća tekućine se smanjuje. Uz povećani tlak komprimiran je volumen tekućeg propan i butan.
• Viskoznost (sposobnost tvari u plinovitom ili tekućem stanju da otporno na sile smicanja). Određen sila vezanja molekula u tvari. Viskoznost tekuće mješavine propana i butana ovisi o temperaturi (s povećanjem viskoznosti smanjuje), ali promjena tlaka za ovu karakteristiku malo utječe. Plinovi s povećanom temperaturom povećavaju viskozitet.

Pronalaženje u prirodi i metode dobivanja

Glavni prirodni izvori propana su polja nafte i plina. Sadržan je u prirodnom plinu (od 0,1 do 11,0%) i u povezani naftni plinovi. Puno buta nastaje u procesu ispravljanja ulja - dijeljenjem u frakcije, na temelju vrelišta svojih komponenata. Od kemijskih metoda prerade nafte, najvažnije je katalitičko krekiranje, tijekom kojeg se prekida lanac visoko molekularnih alkana. U ovom slučaju, propan proizvodi oko 16-20% svih plinovitih produkata ovog procesa:

SEta-₃-SEta-₂-SEta-₂-SEta-₂-SEta-₂-SEta-₂-SEta-₂-SEta-₃ -> CEa-₃-SEta-₂-SEta-₃ + SEta-₂= Ceta - Cea-₂-SEta-₂-SEta-₃

Velike količine propana nastaju tijekom hidrogenacije različitih tipova ugljena i katrana ugljena, oni dostižu 80% volumena svih formiranih plinova.

Proizvodnja propana metodom Fischer-Tropsch koja se temelji na interakciji CO i H₂ u prisutnosti raznih katalizatora pri povišenoj temperaturi i tlaku:

nCO + (2n + 1) Eta-₂ -> C_nEta-_{2n + 2} + nEta-₂O

3CO + 7Eta-₂ -> C₃Eta-₈ + 3Eta-₂O

Industrijski volumeni butana također se regeneriraju iz prerade nafte i plina fizikalnim i kemijskim metodama.

Kemijska svojstva

Fizička i kemijska svojstva propana i butana ovise o strukturi molekula. Budući da su zasićeni spojevi, oni nisu karakterizirani reakcijama dodavanja.

1. Reakcije supstitucije. Pod utjecajem ultraljubičastog svjetla, lako dolazi do supstitucije vodika za atome klora:

CH₃-CH₂-CH₃ + cl₂ -> CH₃-CH (Cl) -CH₃ + HCl

Kada se zagrije s otopinom dušične kiseline, atom H se zamjenjuje s NO grupom₂:

SEta-₃-SEta-₂-SEta-₃ + Eta-NO₃ -> CEa-₃-Ceta- (NO₂) -ceta-₃ + H₂oh

2. Reakcije cijepanja. Kada se grije u prisutnosti nikla ili paladija, dva atoma vodika se cijepaju kako bi nastala višestruka veza u molekuli:

SEta-₃-SEta-₂-SEta-₃ -> CEa-₃-Ceta- = CeA-₂ + Eta-₂

3. Reakcije razgradnje. Kada se tvar zagrijava na temperaturu od 1000 ° C, dolazi do procesa pirolize, koji je popraćen raskidom svih kemijskih veza prisutnih u molekuli:

C₃H₈ 3C + 4H₂

4. Reakcija sagorijevanja. Ti ugljikovodici ne spaljuju s zapaljivim plamenom s otpuštanjem velike količine topline. Ono što je propan poznato je mnogim kućanicama koje koriste plinske peći. Tijekom reakcije formiraju se ugljični dioksid i isparena voda:

C₃H₈ + 5a₂-> 3CO₂ + 4H₂oh

Izgaranje propana u uvjetima nedostatka kisika dovodi do pojave čađe i stvaranja molekula ugljičnog monoksida:

2C₃H₈ + 7D₂-> 6CO + 8H₂oh

C₃H₈ + 2O₂3C + 4H₂oh

primjena

Propan se aktivno koristi kao gorivo, budući da se tijekom izgaranja pušta 2202 kJ / mol topline, to je vrlo visoka slika. U procesu oksidacije, mnoge tvari potrebne za kemijsku sintezu dobivaju se iz propana, na primjer, alkohola, acetona, karboksilnih kiselina. Potrebno je za pripremu nitropropana, koji se koriste kao otapala.

Budući da se propelent koristi u sferi hrane, ima kod E944. U smjesi s izobutanom se koristi kao moderni rashladno sredstvo, a ne štetno za okoliš.

Smjesa propan-butana

Ima mnogo prednosti nad ostalim vrstama goriva, uključujući prirodni plin:

• visoka učinkovitost;
• lagani povratak plinovitom stanju;
• dobro isparavanje i gorenje pri sobnoj temperaturi.

Propane u potpunosti udovoljava tim svojstvima, ali butani malo lagano isparavaju kada temperatura padne na -40 ° C. Doplate za poboljšanje ovog nedostatka, od kojih je najbolji propan.

Mješavina propane-butana koristi se za grijanje i kuhanje, za zavarivanje plina i njihovo rezanje, kao gorivo za vozila i za kemijsku sintezu.