Propan je ekološko gorivo. Njene fizikalne in kemijske lastnosti

Z vidika kemije je propan omejevalni ogljikovodik, ki ima značilne lastnosti alkanov. Vendar pa se na nekaterih proizvodnih področjih propan razume kot mešanica dveh snovi - propan in butan. Nato bomo poskušali razumeti, kaj je propan, in zakaj je mešan z butanom.

Struktura molekule

Vsaka molekula propana je sestavljena iz treh ogljikovih atomov, vezanih skupaj z enostavnimi enojnimi vezmi in osmimi atomi vodika. Ima molekulsko formulo C₃H_{8. mesto}. Vezice C-S v propanu so kovalentne nepolarne, toda v paru ogljik-ogljik je ogljik nekoliko bolj elektronegativen in rahlo potegne navaden elektronski par, kar pomeni, da je kovalentna vez polarna. Molekula ima cikcakovo strukturo, ker so atomi ogljika v stanju sp³-hibridizacija. Toda praviloma pravijo, da je molekula linearna.

V sestavi molekule butana so štiri atome ogljika C₄H₁₀, in ima dva izomera: n-butan (ima linearno strukturo) in izobutan (ima razvejano strukturo). Pogosto se po prejemu ne ločijo, vendar obstajajo kot mešanica.

Fizične lastnosti

Propan je plin brez barve in vonja. V vodi se raztopi zelo slabo, vendar je dobro v kloroformu in preprostem dietilnem etru. Taloči pri temperaturi t_pl = -188 ° C in vre na t_bale = -42 ° C Postane eksplozivno, če njegova koncentracija v zraku presega 2%.

Fizične lastnosti propana in butana so zelo podobne. Oba butana imajo v normalnih pogojih plinasto stanje in sta brez vonja. Praktično se ne raztopi v vodi, ampak dobro sodeluje organska topila.

V industriji so pomembne tudi naslednje značilnosti teh ogljikovodikov:

• Gostota (razmerje med maso in telesom). Gostota tekočih propan-butanskih mešanic je v veliki meri odvisna od sestave ogljikovodikov in temperature. Ko se temperatura poveča, pride do volumetrične ekspanzije in gostota tekočine se zmanjša. Z naraščajočim tlakom se stisne prostornina tekočega propana in butana.
• Viskoznost (sposobnost snovi v plinastem ali tekočem stanju, da se uprejo strižnim silam). Določajo jih sile vezave molekul v snovi. Viskoznost tekoči propan butan neodvisen od temperature (povečanje viskoznosti znižanje), medtem ko je sprememba tlaka v te karakteristike malo vpliva. Plini z naraščajočo temperaturo povečajo svojo viskoznost.

Iskanje v naravi in ​​način pridobivanja

Glavni naravni viri propana so naftna in plinska polja. Vsebuje se v zemeljskem plinu (od 0,1 do 11,0%) in v povezani naftni plini. V procesu rektifikacije olja se proizvaja precej butana, ki ga delimo na frakcije, ki temeljijo na vreliščih njegovih komponent. Med kemičnimi metodami predelave olja je najpomembnejše katalitsko krekiranje, v katerem se zlomi veriga z visoko molekularnimi alkani. V tem primeru propan proizvede približno 16-20% vseh plinastih produktov tega postopka:

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

Velike količine propana nastanejo med hidrogeniranjem različnih vrst premoga in premogovega katrana, dosežejo 80% volumna vseh nastalih plinov.

Proizvodnja propana po metodi Fischer-Tropsch, ki temelji na interakciji CO in H₂ v prisotnosti različnih katalizatorjev pri povišani temperaturi in tlaku:

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

3CO + 7 Et-₂ -> C₃Eta-_{8. mesto} + 3Eta-₂O

Industrijske količine butana se pridobivajo tudi pri predelavi nafte in plina s fizikalnimi in kemičnimi metodami.

Kemijske lastnosti

Fizikalne in kemijske lastnosti propana in butana so odvisne od strukture molekul. Ker so nasičene spojine, niso označene z adicijske reakcije.

1. Nadomestne reakcije. Pod vplivom ultravijolične svetlobe se zlahka pojavi zamenjava vodika pri atomih klora:

CH₃-CH₂-CH₃ + Cl₂ -> CH₃-CH (Cl) -CH₃ + HCl

Pri segrevanju z raztopino dušikove kisline se atom H nadomesti s skupino NO₂:

CEA-₃-CEA-₂-CEA-₃ + Eta-NO₃ -> CEa-₃-Ceta- (NO₂) -Ceta-₃ + H₂O podjetju

2. Reakcije razcepitve. Pri segrevanju v prisotnosti niklja ali paladija se dva atoma vodika cepita, da tvorita večkratno vez v molekuli:

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

3. Reakcije razkroja. Ko se snov segreje na temperaturo reda 1000 ° C, se pojavi pirolizni proces, ki ga spremlja porušitev vseh kemičnih vezi, prisotnih v molekuli:

C₃H_{8. mesto} -> 3C + 4H₂

4. Reakcijo zgorevanja. Ti ogljikovodiki ne gorijo s tlačnim plamenom s sproščanjem velike količine toplote. Kaj je propan, je znano mnogim gospodinjam, ki uporabljajo plinske peči. Med reakcijo se tvorijo ogljikov dioksid in hlapna voda:

C₃H_{8. mesto} + 5O₂-> 3CO₂ + 4H₂O podjetju

Zgorevanje propana v pogojih pomanjkanja kisika povzroči nastanek saj in nastanek molekul ogljikovega monoksida:

2C₃H_{8. mesto} + 7O₂-> 6CO + 8H₂O podjetju

C₃H_{8. mesto} + 2O₂-> 3C + 4H₂O podjetju

Uporaba

Propan se aktivno uporablja kot gorivo, saj se med zgorevanjem sprosti 2202 kJ / mol toplote, to je zelo visoka številka. V procesu oksidacije se mnoge snovi, potrebne za kemijsko sintezo, pridobijo iz propanov, na primer alkohola, acetona, karboksilnih kislin. Potrebno je za pripravo nitropropanov, ki se uporabljajo kot topila.

Ker se pogonsko sredstvo uporablja v živilski sferi, ima kodo E944. V zmesi z izobutanom se uporablja kot sodobno hladilno sredstvo, ki ni škodljivo za okolje.

Mešanica propan-butana

Ima veliko prednosti pred drugimi vrstami goriva, vključno z zemeljskim plinom:

• visoka učinkovitost;
• enostavno vrnitev v plinasto stanje;
• dobro izhlapevanje in izgorevanje pri sobni temperaturi.

Propan v celoti izpolnjuje te lastnosti, vendar pa butane nekoliko rahlo uparejo, ko temperatura pade na -40 ° C Dodatek za izboljšanje te pomanjkljivosti, ki je najboljše od propana.

Zmes propan-butana se uporablja za ogrevanje in kuhanje, za plinsko varjenje kovin in njihovo rezanje kot gorivo za vozila in za kemično sintezo.