Propāns ir organisks savienojums, trešais alkānu pārstāvis homologajā sērijā. Istabas temperatūrā tā ir bezkrāsaina un bez smaržas gāze. Propāna ķīmiskā formula ir C3H8. Ugunsgrēka un sprādziena bīstamība. Tam ir maza toksicitāte. Tam ir viegla ietekme uz nervu sistēmu un narkotiskas īpašības.
Ēka
Propāns ir piesātināts ogļūdeņradis, kas sastāv no trim oglekļa atomiem. Šī iemesla dēļ tai ir izliekta forma, bet pastāvīgās rotācijas dēļ ap saites asīm ir vairākas molekulārās konformācijas. Saites molekulā ir kovalentas: C-C nepolāras, C-H vāji polāras. Šī iemesla dēļ tos ir grūti salauzt, un vielai ir diezgan grūti iekļūt ķīmiskās reakcijās. Tas nosaka visas propāna ķīmiskās īpašības. Tam nav izomēru. Propāna molārā masa ir 44,1 g/mol.
Iegūšanas metodes
Rūpniecībā propāns gandrīz nekad netiek mākslīgi sintezēts. To destilējot atdala no dabasgāzes un naftas. Šim nolūkam irīpašās ražošanas vienības.
Laboratorijā propānu var iegūt šādās ķīmiskās reakcijās:
- Propēna hidrogenēšana. Šī reakcija notiek tikai tad, kad temperatūra paaugstinās un katalizatora (Ni, Pt, Pd) klātbūtnē.
- Alkānu halogenīdu samazināšana. Dažādi halogenīdi izmanto dažādus reaģentus un apstākļus.
- Wurtz sintēze. Tās būtība ir tāda, ka divas haloaclkāna molekulas saistās vienā, reaģējot ar sārmu metālu.
- Sviestskābes un tās sāļu dekarboksilēšana.
Propāna fizikālās īpašības
Kā jau minēts, propāns ir bezkrāsaina un bez smaržas gāze. Tas nešķīst ūdenī un citos polāros šķīdinātājos. Bet tas izšķīst dažās organiskās vielās (metanolā, acetonā un citās). Pie -42, 1 °C tas sašķidrinās, un pie -188 °C kļūst ciets. Uzliesmojošs, jo veido uzliesmojošus un sprādzienbīstamus maisījumus ar gaisu.
Propāna ķīmiskās īpašības
Tie atspoguļo tipiskas alkānu īpašības.
- Katalītiskā dehidrogenēšana. Veikts 575 °C temperatūrā, izmantojot hroma (III) oksīda vai alumīnija oksīda katalizatoru.
- Halogenizācija. Hlorēšanai un bromēšanai nepieciešams ultravioletais starojums vai paaugstināta temperatūra. Hlors pārsvarā aizstāj ārējo ūdeņraža atomu, lai gan dažās molekulās tiek aizstāts vidējais. Temperatūras paaugstināšanās var izraisīt 2-hlorpropāna iznākuma palielināšanos. Hlorpropānu var tālāk halogenēt, veidojot dihlorpropānu, trihlorpropānu un tā tālāk.
Halogenizācijas reakciju mehānisms ir ķēde. Gaismas vai augstas temperatūras ietekmē halogēna molekula sadalās radikāļos. Tie mijiedarbojas ar propānu, atņemot no tā ūdeņraža atomu. Rezultātā veidojas brīvs griezums. Tas mijiedarbojas ar halogēna molekulu, atkal sadalot to radikāļos.
Bromēšana notiek ar to pašu mehānismu. Jodēšanu var veikt tikai ar īpašiem jodu saturošiem reaģentiem, jo propāns nesadarbojas ar tīru jodu. Mijiedarbojoties ar fluoru, notiek sprādziens, veidojas poliaizvietots propāna atvasinājums.
Nitrēšanu var veikt ar atšķaidītu slāpekļskābi (Konovalova reakcija) vai slāpekļa oksīdu (IV) paaugstinātā temperatūrā (130-150 °C).
Sulfonskābes oksidēšana un sulfohlorēšana tiek veikta ar UV gaismu.
Propāna sadegšanas reakcija: C3H8+ 5O2 → 3CO 2 + 4H2O.
Ir iespējams veikt arī maigāku oksidēšanu, izmantojot noteiktus katalizatorus. Propāna sadegšanas reakcija būs atšķirīga. Šajā gadījumā iegūst propanolu, propanālu vai propionskābi.skābe. Papildus skābeklim kā oksidētājus var izmantot peroksīdus (visbiežāk ūdeņraža peroksīdu), pārejas metālu oksīdus, hroma (VI) un mangāna (VII) savienojumus.
Propāns reaģē ar sēru, veidojot izopropilsulfīdu. Šim nolūkam kā katalizatori tiek izmantoti tetrabrometāns un alumīnija bromīds. Reakcija notiek 20 °C temperatūrā divas stundas. Reakcijas iznākums ir 60%.
Ar tiem pašiem katalizatoriem tas var reaģēt ar oglekļa monoksīdu (I), veidojot 2-metilpropānskābes izopropilesteri. Reakcijas maisījums pēc reakcijas jāapstrādā ar izopropanolu. Tātad, mēs esam apsvēruši propāna ķīmiskās īpašības.
Pieteikums
Labās uzliesmojamības dēļ propāns tiek izmantots ikdienas dzīvē un rūpniecībā kā degviela. To var izmantot arī kā degvielu automašīnām. Propāns deg gandrīz 2000°C temperatūrā, tāpēc to izmanto metāla metināšanai un griešanai. Propāna degļi silda bitumenu un asf altu ceļu būvē. Taču bieži vien tirgū tiek izmantots nevis tīrs propāns, bet gan tā maisījums ar butānu (propāns-butāns).
Lai cik dīvaini tas neliktos, tas ir atradis pielietojumu arī pārtikas rūpniecībā kā piedeva E944. Pateicoties tā ķīmiskajām īpašībām, propānu tur izmanto kā šķīdinātāju smaržvielām un arī eļļu apstrādei.
Kā aukstumaģents R-290a tiek izmantots propāna un izobutāna maisījums. Tas ir efektīvāks par vecākiem aukstumaģentiem un ir arī videi draudzīgs, jo nenoārda ozona slāni.
Lieliska lietojumprogrammapropāns, kas atrodams organiskajā sintēzē. To izmanto polipropilēna un dažādu šķīdinātāju ražošanai. Naftas rafinēšanā to izmanto deasf altēšanai, tas ir, smago molekulu īpatsvara samazināšanai bitumena maisījumā. Tas ir nepieciešams vecā asf alta pārstrādei.
